Rancangan Pendeteksi Gempa Bumi Dengan Metode Ayunan Bandul Berbasis At89s51

44

DAFTAR PUSTAKA

Andi. 2003. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemograman mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT. Elex Media Kompitido.

Malvino, albert paul. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jilid I dan II.Edisi I.Jakarta: Salemba Teknika

Petruzella, Frank D. 2001. Elektronika Industri. Edisi II. Yogyakarta : Andi. Woolard, Barry G. 2003. Elektronika Praktis. Jakarta: PT Pradnya Paramita.

http://elektronika-dasar.web.id/komponen/lcd-liquid-cristal-display-dot-matrix-2x16-m1632/ http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2108837-pengertian-sirene/#ixzz2YAMwSqXZ http://www.mytutorialcafe.com/mikrokontroler%20bahasa%20asembly.htm

22

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

3.1 Diagram Blok Sistem

Laser Pointer

Pemancar

PD

Photodioda

AT89S51

Kontroler

IR

Penguat

Buzzer

Display LCD

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Diagram blok diatas menggambarkan aliran proses dari input hingga output yaitu proses kerja sistem. Kerja sistem dimulai dari kondisi bandul diam (ayunan tidak bergerak) maka pemancar yaitu laser pointer tidak mengenaiphotodiode dimana logika yang dihasilkan berlogika high, sehingga sensor photodiode menerima cahaya inframerah dan memberikan output pada mikrokontroler yang akan menghasilkan logika low yang akan ditampilkan pada LCD dengan tampilan nama alat tersebut yaitu RANCANGAN ALARM DIGITAL GEMPA BUMI, sedangkan pada saat terjadi gempa maka ayunan bandul akan bergerak yang membuat pemancar laser pointer mengenai photodioda sehingga logika yang dihasilkan adalah Low sehingga sensor akan mengirimkan outputnya pada mikrokontroler dengan logika high, rangkaian akan mendeteksi logika tersebut dengan menampilkannya pada LCD yaitu

TERDETEKSI GEMPA, buzzer telah diaktifkan dengan dikeluarkannya logika High yang akan membuat transistor mengaktifkan buzzer untuk menghasilkan bunyi.

3.2 Catu daya

Adaptor adalah sebuah rangkaian elektronika yang dapat mengubah tegangan AC menjadi DC. Rangkaian ini alterbnatif pengganti sumber tegangan DC, misalnya batu baterai ddan accumulator. Keuntungan dari adaptor dibanding dengan batu baterai atau accumulator adalah sangan praktis berhubungan dengan ketersediaan tegangan karena adaptor dapat diambil dari sumber tegangan AC yang ada dirumah, dimana pada jaman sekarang ini setiap rumah sudah menggunakan listrik. Selain adaptor mempunyai jangka waktu yang tidak terbatas asal ada tegangan AC. Tegangan AC sudah mmerupakan kebutuhan primer dalam kehidupan manusia.

Bagian-bagian adaptor:

1. Adaptor sederhana terdiri dari:

Bagian input tegangan yang merupakan bagian yang berfungsi sebagai penghubung sumber tegangan AC daru stop kontak yang ada didalam rumah. Bagian ini terdiri dari jack/steker kabel input.

2. Bagian penurun tegangan

Bagian ini berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220 v menjadi tegangan yang lebih kecil, misalnya 3 voolt, 4,5 volt, 7,5 volt, 9 volt atau 12 volt. Untuk memilih output tegangan ini digunakan rotary switch/saklar 1 induk 6 anak. Trafo yang digunakan adalah jenis step down, dapat menggunakan trafo denggan tegangan arus 500 mA.

3. Bagian penyearah

Bagian ini berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. Komponen utamanya adalah dioda. Diod yang digunakan berjumllah 4 dirangkai sedemikian rupa

24

sehingga membentuk jembatan dioda. Bagian filter ini berfunngsi untuk menghilangkan tegangan AC yang masih lewat. Efek dari tegangan AC yang lewat ini adalah munculnya suara dengung. Komponen yang dibutuhkan antara lain IC penstabil tegangan dan elco.

4. Bagian output tegangan

Bagian ini berfungsi untuk menurunkan tegangan sebagai keluaran tegangan berupa tegangan DC. Bbesar keluaran tegangan DC ini sesuai dengan tegangan output pada trafo step down yang diatur oleh rotary switch sesuai yang diinginkan.AC

3.3Rangkaian mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan mikrokontroler keluarga MCS-51 dengan konfigurasi yang sama persis dengan AT89S51 yang cukup terkenal, hanya saja AT89S51 mempunyai fitur ISP (In- System Programmable Flash Memory). Fitur ini memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram langsung dalam suatu sistem elektronik tanpa melalui Programmer Board atau Downloader Board. Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel ISP yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer.

Adapun fitur yang dimiliki mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut:

1. Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS51. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on chip). 3. Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri atas 8 jalur I/O. 4. Dua buah Timer Counter 16 bit.

5. Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal). 6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

7. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi Boolean (bit). 8. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi clock 12 Mhz 9. 4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali.

10.In-System Programmable Flash Memory.

3.4 Rangkaian Penguat Arus( Driver)

Driver atau penguat arusadalah banyaknya elektron (muatan listrik) yang mengalir melalui suatu titik dalam rangkaian listrik tiap satuan waktu. Arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif, hal itu disebabkan karena kutub positif potensial lebih tinggi dibanding kutub negatif.Driver atau penguat arus adalah sebuah rangkaian untuk menguatkan arus.Fungsi penguatan arus adalah untuk mengendalikan beban yang lebih besar.Rangkaian ini terdiri dari sebuah transistor NPN dan sebuah resistor.Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada tegangan emitter. Tanda panah dalam symbol diletakkan pada kaki emitter dan menunjuk ke luar.Prinsip yang di pakai didalam transistor

sebagai penguat yaitu arus kecil pada basis dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar

yang diberikan ke kolektor melalui transistor tersebut. Dari sini bisa kita lihat bahwa fungsi dari transistor adalah hanya sebagai penguat ketika arus basis akan berubah. Perubahan arus kecil pada basis inilah yang dinamakan dengan perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter.Kelebihan dari transistor penguat bukan sekedar bisa menguatkan sinyal, namun transistor ini juga dapat di pakai sebagai penguat arus, penguat daya dan penguat tegangan.

26

Gambar 3.2 transistor sebagai penguat pada buzzer

Gambar transistor sebagai pennguat pada buzzzer Dik: hfe= 110

Rb= 10 Kohm Vcc = 12 V Vbc = 0,7 V Jika Vb = logika 1 Dit: Ib ...?

Rbeban...?

Rb Vbc Vcc

Ib 

K V V

10 7 , 0 12 



Ib = 0,00113 A Ic = Ib x hfe

Ic = 0,00113 x 110 = 0,1243 A

Ic Vce Vcc Rbeban 

A V V Rbeban 1243 , 0 1 , 0 12  

Rbeban = 95,7 Ω

3.5 LCD (Liquid cristal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakan LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut.

Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri yaitu: CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory),dan DDRAM (Display Data Random Access Memory).

Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) Dot Matrix 2×16 M1632  DB0 – DB

DBO-DB adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.

28

RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.

 R/W

RW adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan

 Enable (E)

Enable (E) berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data high (1) untuk mode write.

1. Penulisan Data Register Perintah LCD (Liquid Cristal Display) M1632

Penulisan data ke Register Perintah dilakukan dengan tujuan mengatur tampilan LCD, inisialisasi dan mengatur Address Counter maupun Address Data.Kondisi RS berlogika 0 menunjukkan akses data ke Register Perintah. RW berlogika 0 yang menunjukkan proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4) terlebih dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Kemudian Nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock lagi. Untuk mode 8 bit interface, proses penulisan dapat langsung dilakukan secara 8 bit (bit 7 … bit 0) dan diawali sebuah pulsa logika 1 pada clock.

2. Pembacaan Data Register Perintah LCD (Liquid Cristal Display) M1632

Proses pembacaan data pada register perintah biasa digunakan untuk melihat status busy dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke Register Perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. 4 bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Untuk Mode 8 bit interface,

pembacaan 8 bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus dengan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.

3. Penulisan Data Register Data LCD (Liquid Cristal Display) M1632

Penulisan data pada Register Data dilakukan untuk mengirimkan data yang akan ditampilkan pada LCD. Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang menunjukkan akses ke Register Data, kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dikirim dengan diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian diikuti 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock.

4. Pembacaan Data Register Data LCD (Liquid Cristal Display) M1632

Pembacaan data dari Register Data dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang menunjukkan adanya akses ke Register Data. Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dibaca dengan diawali adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.

30

3.6 Diagram Alir Program (Flowchart)

Start

Inisialisasi LCD reset Hardware

Aktifkan alarm (Buzzer)

Non aktifkan Buzzer

Tampilkan pesan terdetelksi gempa pada LCD Tampilkan pesan nama alat

Baca sensor inframerah

Stop Tetrdeteksi

Y T

Keterangan:

Diagram alir flow chart diatas merupakan diagram alir perancangan. Diagram alir diatas menjelaskan satu siklus aliiran proses dari mulai start hingga stop. Dari awal start inisialisasi LCD hardware (perangkat keras) akan direset oleh rangkaian reset yang kemudian akan menampilkan nama alat yang digunakan, dan program akan mulai dari awal yaitu pembacaan sensor infra merah. Apabila terdeteksi gempa maka akan terdapat perubahan logika sensor inframerah sistem akan mengaktifkan alarm (buzzer) sebagai sinyal peringatan telah terjadi gempa, yang akan ditampilkan sebagai pesan pada LCD.

32

BAB IV

PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian

4.1.1 Pengujian Data Mikrokontroler AT89S51

Pengujian dilakukan terhadap rangkaian yang telah selesai dirancang atau dirkit. Pengujian ini dilakukan dengan serangkaian pengukuran terhadap pin-pin mikrokontroler dan tegangan catu daya, selain pengukuran yang dilakukan pengujian terhadap program yaitu respon program terhadap masukan yang diberikan dan mengamati keluaran sistem tersebut. Pengukuran Pin Mikrokontroler

PIN-PIN MIKROKONTROLER TEGANGAN (Volt)

1 4,98

2 4,98

3 4,98

4 4,98

5 4,98

6 4,98

7 4,98

8 4,98

9 0

10 4,98

11 4,98

12 4,98

13 4,98

14 4,98

15 4,98

16 4,98

17 4,98

18 1,72

19 2,16

20 0

21 4,98

22 4,98

23 4,98

24 4,98

25 4,98

26 4,98

27 4,98

28 4,98

29 4,99

30 1,64

31 5

32 1,46

33 1,46

34 1,48

35 1,48

36 1,49

37 1,57

38 1,51

39 0

40 5

Keterangan:

Tabel pengukuran diatas merupakan pengukuran terhadap pin-pin mikrokontroler AT89S51. Pengukuran ini dilakukan bertujuan untuk menguji apakah rangkaian mikrokontroler telah terhubung dengan baik pada rangkaian dan program telah bkerja yaitu dengan membandingkan tegangan keluaran masing-masing port mikrokontroler dengan program awal. Pada saat mikrokontroler diaktifkan dari program yang dibuat dapat dilihat port yang diberi logika 0 hanya port buzzer yaitu P0.0 sedangkan port lain tidak diberi masukan. Dengan demikian semuanaya bernilai logika 1, mikrokontroler tegangan yang terukur pada port tersebut berlogika 1 atau mendekati 5 volt.

4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroler bekerja denggan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrookontroler AT89S51.

34

Gambar 4.1 Pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S51

Programnya adalah sebagai berikut: TS1: JB Sensor, $

ACAAL Delay_1s Mov R0, #5 TS2: JB Sensor, TS1

Clr Led

ACAAL Delay_500ms SetB Led

ACAAL delay_500ms Djnz R0, TS2 Loop: Clr Led

ACAAL Delay_1s SetB Led ACAAL Delay_1s JNB Sensor, Loop SetB Buzzer Mov R0, #60 TS3: Clr Led

ACAAL Delay_500ms Setb Led

ACAAL Delay_500ms

JB Reset, TS4

Clr Buzzer

Ajmp TS1 TS4: Djnz R0, TS3

Clr Buzzer

Ajmp TS1

Penjelasan-penjelasan dari program diatas yaitu:TS1: JB Sensor, $ 1. ACAAL Delay_1s

Mov R0, #5 TS2: JB Sensor, TS1

Clr Led

ACAAL Delay_500ms SetB Led

ACAAL delay_500ms Djnz R0, TS2

36

Perintah program diatas adalah perintah untuk memulai pendektesian ayunan bandul, akan tetapi sebelum deteksi sistem akan mencari suatu kondisi standby atau kondisi bandul dalam keadaan diam. Dalam hal ini dengan mendeteksi sensor yaitu pada port P1.0, jika sensor berlogika 1 mikrokontroler akan menunggu hingga sensor berlogika 0 yaitu pada saat sensor mendapat cahaya infra merah dari pemancar. Jika kondisi standby telah dicapai sensor akan mulai mendeteksi ayunan.

2. Loop: Clr Led ACAAL Delay_1s SetB Led ACAAL Delay_1s JNB Sensor, Loop SetB Buzzer Mov R0, #60

Perintah program diatas adalah perintah untuk mendeteksi sensor yang diiringi dengan kedipan lampu indikator sebagai tanda sistem deteksi mulai bekerja yaitu bila sennsor berlogika 0, sensor akan terus melakukan loop, sedangkan pada saat port P1.0 berlogika 1 program tidak akan lompat ke alamat loop melainkan meneruskan kebawah yaitu mengaktifkan buzzer. Dari pengujian yag dilakukan diperoleh hasil bahwa program telah bekerja dengan sempurna dan memberi respon sesuai dengan yang diprogramkan.

3. Mov R0, #60 TS3: Clr Led

ACAAL Delay_500ms Setb Led

ACAAL Delay_500ms

JB Reset, TS4

Ajmp TS1

Printah program diatas adalah perintah program setelah terdeteksi ayunan bandul dan buzzer telah diaktifkan. Program tersebut melakukan penundaan waktu selama 1 menit dan mendeteksi tombol riset untuk menonaktifkan buzzer dan kembali keawal untuk mulai mendeteksi kembali. Seiring dengan tunda waktu selama 1 menit, program akan mengedipkan lampu indikator dengan durasi 500 ms selama 60 kali. Jika tombol reset ditekan sebelum 60 detik program akan langsung menghentikan atau menonaktifkan buzzer dan kembali ke awal setelah diuji program juga bekerja sesuai dengan yang diprogramkan dengan tundaan waktu yang tepat yaitu 1 menit, jika tidak dilakukan reset.

4.1.3 Pengujian Rangkaian Penerima Infra Merah Fhotodioda

Hasil pengujian ini pada rangkaian ini yaitu data yang telah diolah oleh mikrokontroler AT89S51 akan dikirimkan kerangkaian penerima dengan menggunakan LED infra merah. Pada rangkaian LED infra merah akan menyala jika basis pada transistor diberi tegangan yang lebih besar dari 0,7 volt ini akan sama artinya jika pada mikrokontroler ATMega 89S51 diberi logika high (1) karena pin yang diberi logika high akan mempunyai tegangan 4 sampa dengan 5 volt cukup untuk mengaktifkan transistor sedangkan untuk mematika LED nfra merah maka mikrokontroler ATMega 89S51 harus diberi logika low (0), karrena ddengan memberikan logika low pada mikrokonttroler, maka mikrokontrolerv akan memiliki tegangan 0 sampai dengan 0,009 Volt, tegangan ini akan menyebabkan transistor tidak aktif. Untuk pengiriman data agar dapat dikirimka dari jarak yang jauh, maka LED infra merah harus dipancarkan enggan frekuensi d38 KHz karena frekuensi ini bebas ddari frekuensi infra merah alam. Jika LED infra merah dipancarkan dengan ffrekuensi selain 38KHz, maka pancarannya akan terganggu oleh frekuensi-frekuensi infra merah dari alam, seperti frekuensi infra merah yang dipancarkan oleh matahari, tumbuhan bahkan badan manusia. Dengan menggunakan frekuensi 38KHz maka pancaran LED infra merah yang

38

dihasilkan oleh rangkaian tidak terganggu oleh pancaran infra merah alam, ssehingga jarak pengiriman data semakin jauh.

4.1.4 Rangkaian penguat Arus

Transistor Sebagai Penguat adalah salah satu fungsi transistor selaintransistor sebagai saklar. Pada saat ini penggunaan transistor sebagai penguat sudah banyak di gunakan dalam sebuah perangkat elektronik. Contohnya adalah Tone Control, Amplifier (Penguat Akhir), Pre-Amp danrangkaian elektronika lainnya. Penggunaan transistor ini memang sudah menjadi keharusan dalam komponen elektronika.

Transistor merupakan suatu komponen monokristal semi konduktor di mana dalam komponen terdapat dua pertemuan antara P-N. Sehingga kita dapat membuat dua rangkaian yaitu P-N-P dan N-P-N. Transistor merupakan suatu komponen yang dapat memperbesar level sinyal keluaran sampai beberapa kali sinyal masukan. Sinyal masukan disini dapat berupa sinyal AC ataupun DC. Prinsip yang di gunakan dalam transistor sebagai penguat adalah arus kecil pada basis digunakan untuk mengontrol arus yang lebih besar yang diberikan ke Kolektor melewati transistor tersebut. Dari sini dapat kita lihat bahwa fungsi dari transistor hanya sebagai penguat ketik arus basis akan berubah. Perubahan arus kecil pada basis mengontrol inilah yang dinamakan dengan perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter.

Kelebihan dari transistor penguat tidak hanya dapat menguatkan sinyal, tapi transistor ini juga bisa di gunakan sebagai penguat arus, penguat tegangan dan penguat daya. Berikut ini gambar yang biasa di gunakan dalam rangkaian transistor khusunya sebagai penguat yang biasa di gunakan dalam rangkaian amplifier sedehana. Suatu transistor sebagai penguat dapat bekerja secara optimal maka titik penguat dengan transistor harus di tentukan dan juga harus sama dengan yang di tentukan oleh garis beban AC/DC. Contohnya adalah memiliki titik kerja di daerah cut-off, titik kerja berada di tengah-tengah garis beban dan penguat kelas AB

merupakan gabungan antara kelas A dan B yang bekerja secara bergantian dengan tipe transistor PNP dan NPN.

4.1.5 Pengujian rangkaian penerima inframerah

Rangkaian penerima inframerah ini berbentuk IC. IC ini mempunyai karakteristik yaitu akan mengeluarkan logika high (1) atau ttegangan 4,5 Volt pada outputnya jika IC ini mendapatkan pancaran sinar infra merah denngan frekuensi antara 38 – 40 KHz, dan ic ini akan mengeluarkan sinyal low (0) atau tegangan 0,109 Volt jika pancaran sinar inframeerah dengan frekuensi antara 38-40 KHz berrhenti, nnamun logika low tersebut hanya sesaat yaitu sekkitar 500 µs, settelah iitu outputnya akan kembali menjadi high. Sifat inilah yang dimanfaatkkan sebagai pengiriman data. Output dari ic ini dihubungkan pada mikrokontroler sehingga setiap kali ic ini mengeluarkan ogika low atau high pada outpuutnya, mikrokontroler dapat langsung mendeteksinya.

Cahaya infra merah mempunyai perbedaan dengan cahaya biasa pada umumnya. Kita bisa melihat dengan jelas apabila suatu sinar atau cahaya mengenai suatu benda. Lain halnya dengan sinar infra merah kita tidak bisa melihat wujud dari sinar tersebut.

Sistem sensor inframerah pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media utuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm gempa bumi, alarm kemalingan, otomatisasi pada sistem ini terdiri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, photodioda atau infra merah module yang berfungsi untuk menerima sinar infra merah yang dikirimkan oleh pemancar.

40

4.1.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan

Berdasarkan program yang diunduh ke IC yaitu pada suatu saat rangkaian diaktifkan, rangkaian sensor akan memberikan input masukan mikrokontroler melalui port P1.0. Jika sensor mengenai cahaya laser sensor akan berlogika 0, sedangkan jika sensor tidak mengenai cahaya akan berlogika 1. Pada keadaan diam sensor akan disinari oleh cahaya laser. Sehingga pada keadaan diam logika pada input P1.0 berlogika 0.

Jika terjadi gempa dan mengakibatkan ayunan maka sinar laser akan ikut berayun dan mengakibatkan perubahan logika dari 0 menjadi 1. Rangkaian akan mendeteksi logika

menampilkannya pada display LED pesan telah terjadi gempa pada lokasi tersebut. Buzzer diaktifkan dengan dikeluarkannya logika 1 pada port P2.0 dengan demikian transistor penguat akan mengaktifkan buzzer.

4.1.7 Spesifikasi alat

Tegangan kerja 12 Volt

Arus 210 mA

Daya 2,52 Watt

Tinggi 28 cm

Lebar 7 cm

Kedalaman 6 cm

42

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian sistem merespon ayunan gempa dalam 1 detik dengan memberikan output bunyi selama 60 detik.

2. Pada saat ayunan tidak bergerak sensor infra merah akan menerima cahaya infra merah secara kontinu dan memberikan outputnya pada kontroler sedangkan pada saat terjadi gempa, bandul akan berayun dan membuat sinar infra merah yang diterima oleh sensor mengalami perubahan dan akan terdeteksi oleh kontroler sehingga kontroler akan mengeluarkan output peringatan melalui suara sirene (buzzer) yang kemudian akan ditampilkan pada LCD.

5.2 Saran

Sensor pendeteksi alarm gempa bumi dengan metode ayunan bandul merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya gempa bumi.

Oleh karena itu disarankan agar tugas akhir ini tidak hanya semata digunakan oleh mahasiswa sebagai syarat untuk meraih gelar diploma pada program study Fisika Instrumentasi, tetapi Tugas Akhir ini dapat diaplikasikan ke fungsi yang sesungguhnya yaitu sebagai pendeteksi gempa bumi pada suatu lingkungan, sehingga mampu membantu masyarakat untuk mengetahui keadaan pemukimannya apakah bebas dari gempa bumi atau ada tanda-tanda kemungkinan gempa bumi akan datang.

Rancangan alarm gempa bumi ini hendaknya disempurnakan juga dengan mengembangkannya menjadi suatu sistem yang online sehingga dapat dibuat menjadi suatu peringatan dini telah terjadi gempa dilokasi tersebut.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Konstruksi AT89S51

Mikrokontrol AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya.Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.

6

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa.AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri.Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, seningga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.

AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalahsinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin Regeister (SFR), SFR (Register Fungsi Khusus).

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :

VCC (Pin 40)

Suplaitegangan

GND (Pin 20)

Ground

Port 0 (Pin 39-Pin 32)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat

memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.

8

Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, por ini akan mempunyaiinternal pull up.Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saatverifikasi program.

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saatmengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut:

Nama Pin Fungsi

P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12 ) INT 0 (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT 1(interrupt 1 eksternal ) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk data eksternal memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)

Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama

Memprogram Flash.

PSEN (pin 29)

Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.

EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash

progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

XTAL1 (pin 19)

input untuk clock internal.

XTAL2 (pin 18)

Output dari osilator.

2.2 Perangkat Lunak

2.2.1 Bahasa Asembly ASM-51

Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroler menentukan alamat dari memori program yang akan dibaca, dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi.Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai program counter. Instruksi ini misalnya program aritmatika yang melibatkan 2 register. Sarana yang ada dalam program assembly

10

sangat minim, tidak seperti dalam bahasa pemrograman tingkat atas (high level language programming) semuanya sudah siap pakai.Penulis program assembly harus menentukan segalanya, menentukan letak program yang ditulisnya dalam memori-program, membuat data konstan dan tablel konstan dalam memori-program, membuat variabel yang dipakai kerja dalam memori-data dan lain sebagainya. Beberapa instruksi yang sering digunakan pada bahasa asembly untuk ASM-51 antara lain:

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat tau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h

Perintah diatas berarti: isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian secara tidak langsung

MOV R0,20h

Perintah diatas berarti: isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat. 2. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan.

3. JB (Jump If bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1) dan teruskan jika berlogika low (0).

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika low (0) dan teruskan jika berlogika high (1).

5. ACALL

Instruksi ini merupakan perintah untuk membuat logika menjadi 0 atau menolkan logika.

6. SET B

Instruksi ini merupakan perintah untuk membuat logia 1 pada port yang diacu (menghidupkan buzzer). Misalnya, P1.0.

7. BIT

Instruksi ini merupakan perintah untuk menandakan port. 8. DJNZ

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi 1 dan membandingkan apakah suatu register sama dengan 0 atau tidak.

9. Ajmp (Absolute Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk melompat ke alamat tertenntu. 10.End

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengakhiri program (stop).

2.3 Laser Pointer

Sebuah laser pointer atau pena laser perangkat genggam kecil dengan sumber listrik (biasanya baterai) dan dioda laser yang memancarkan koheren sinar laser bertenaga rendah yang sangat sempit cahaya tampak, dimaksudkan untuk digunakan untuk menyoroti sesuatu yang menarik dengan mencerahkan itu dengan titik terang kecil cahaya berwarna. Kekuasaan dibatasi di kebanyakan yurisdiksi tidak melebihi 5 mW.Lebar kecil dari balok dan daya rendah dari laser pointer khas membuat balok itu sendiri tak terlihat dalam suasana yang cukup bersih, hanya menampilkan titik cahaya ketika mencolok permukaan buram.Beberapa

12

laser pointer bertenaga tinggi memproyeksikan sinar terlihat melalui hamburan dari partikel debu atau tetesan air di sepanjang jalur balok.Mempunyai kekuatan dan lebih tinggi-frekuensi laser hijau atau biru dapat menghasilkan sinar terlihat bahkan di udara bersih karena hamburan Rayleigh dari molekul udara, terutama bila dilihat dalam kondisi menyala cukup-untuk-remang.Intensitas hamburan tersebut meningkat ketika balok ini dilihat dari sudut dekat sumbu balok. Pointer tersebut, terutama dalam rentang output lampu hijau, digunakan sebagai pointer astronomi-objek untuk tujuan pengajaran. Baru-baru ini murah ketersediaan inframerah (IR) modul dioda laser sampai 1000 mW (1 watt) keluaran telah menciptakan generasi IR-dipompa frekuensi dua kali lipat (DPSS) laser pointer hijau, biru, dan ungu, lebih tinggi daya terlihat, biasanya sampai 300 mW. Karena komponen IR-laser balok dari laser terlihat sulit untuk menyaring, dan juga karena penyaringan memberikan kontribusi panas tambahan yang sulit untuk mengusir dalam saku "Laser pointer" paket kecil, sering dibiarkan sebagai komponen balok di pointer daya tinggi lebih murah. Komponen sinar laser tak terlihat menyebabkan tingkat potensi bahaya ekstra dalam perangkat ini ketika menunjuk pada benda-benda di dekatnya dan orang-orang.Laser pointer membuat alat sinyal kuat, bahkan di siang hari, dan mampu menghasilkan sinyal cerah bagi pencari potensial dan kendaraan penyelamat menggunakan, perangkat kecil dan ringan murah dari jenis yang bisa rutin dilakukan dalam kit darurat.Laser pointer jika ditujukan pada mata seseorang dapat menyebabkan gangguan sementara untuk visi.Ada beberapa bukti langka bahaya permanen kecil, tapi laser pointer bertenaga rendah tidak serius berbahaya bagi kesehatan.Mereka mungkin menjadi gangguan besar dalam beberapa keadaan.Titik cahaya dari laser pointer merah dapat dianggap karena gunsight laser, menyebabkan kemarahan dan kemungkinan bahaya.

2.4 Photodioda

Potodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Potodioda adalahpiranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapatlapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebutp-i-n atau PIN potodioda.

Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerahintrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebutmenghasilkan arus yang berasal dari cahaya. Mode operasi

Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkantegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan daritenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil

2. Mode potokonduktivitas :disini, potodioda diaplikasikan sebagai teganganrevers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebutpada dioda tidakakan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuranmenghasilkan arus poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan teganganmendekati nol). Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangatlinier

Karakteristik bahan potodioda:

1. Silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagusantara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baikantara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).

3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatantinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300sampai 1600nm).

Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:

14

2.5Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED infra Merah)

LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energylistrik. Dalambias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang(hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photonmelainkan dalam bentuk panas sebagian.Proses pemancara cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifatelektroluminesensi. Material lain misalnya GaliumArsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon energi cahayadipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untukmenghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah.

Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan GaliumArsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibiasmaju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yangada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagidan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi.

2.6 LED(LightEmitingDioda)

LightEmittingDioda( LED), merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi

cahaya.setelah dioda. Strukturnya sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan pn juga melepaskan energy panas dan energy cahaya. Karakteristik LED sama dengan karakteristik diode penyearah, bedanya jika diode

membuang energy dalam bentuk panas, sedangkan LED membuang energy dalam bentuk cahaya. Keuntungan menggunakan LED adalah struktur solid, ukurannya kecil, masa pakai tahan lama dan tidak terpengaruh oleh on/ off pensaklaran, mudah dipakai dan mudah didapat. Karena tahan lama dan tidak terpengaruh oleh on/ off pensaklaran, makaLED banyak

Sedangkan kerugian penggunaan LED adalah intensitas cahayanya yang lemah, sehingga tidak dapat dipakai sebagai sumber cahaya besar.

AnodaKatoda

Gambar2.3 Simbol LED

Radiasi cahaya yang dipancarkan LED tergantung darima dan susunan dioda P-N dan bahan semikonduktor penyusun LED itu sendiri. Bahan semikonduktor yang sering digunakan dalam pembuatan LED adalah GaAs(GaliumArsenide) meradiasikan sinar inframerah, Ga As (Galium Arsenide Phospide) meradiasikan warna merah dan kuning,GaP(GaliumPhospide) meradiasikan warna merah dan kuning. Seperti halnya sebuah dioda, salah satu karakteristik LED adalah harga ketergantungan antaraI terhadap V. Grafik antaraV-I untuk LED sama dengan grafik V-I untuk dioda penyearah. Perbedaannya terletakpada pengertian tegangan dan arus yang lewat. Harga arus yang elewati LED menentukan intensitas cahaya yang dipancarkan, atau dengan katalain arus LED sebanding dengan intensitas cahaya yang dihasilkan. Jika arus yang melewati LED besar, maka intensitas cahaya yang dihasilkan juga terang, sebaliknya jika arus yang lewat kecil maka nyala LED akan redup atau LED tidak akan menyala sama sekali.

2.7 LED InfraMerah

Beberapa ragam indicator status LED yang tampak (visible) adalah merah, hijau, kuning. Selain itu juga terdapat LED dengan cahaya tak tampak (invisible) seperti LEDi nframerah. Inframerah adalah sinar dengan panjang gelombang lebih besar dari 800 nm dan tidak dapat dilihat oleh mata.

16

Gambar2.4SpektrumSinar LED

LED dengan cahaya tidak tampak (Invisible) banyak digunakan dalam proses film dan dalam system keamanan. LEDi nframerah digunakan ketika diperlukan daya penekan anoptis yangtinggi. LED ini mempunyai intensitas sinar lebih besar dibanding LED dengan cahaya tampak. LED inframerah merupakan padanan spectral terbaik untuk kebanyakan fototransistor sebagai elemen penerima sinar penginderaan photo elektronik.

Rangkaian sensor infra merah menggunakan foto transistor dan led infra merah yang dihubungkan secara optik. Foto transistor akan aktif apabila terkena cahaya dari led infra merah. Antara Led dan foto transistor dipisahkan oleh jarak. Jauh dekatnya jarak memengaruhi besar intensitas cahaya yang diterima oleh foto transistor. Apabila antara Led dan foto transistor tidak terhalang oleh benda, maka foto transistor akan aktif. Transistor BC 547 akan tidak aktif karena tidak ada arus yang mengalir ke basis transistor BC 547. Karena transistor tersebut tidak aktif, maka tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor

sehingga menyebabkan transistor BD 139 tidak aktif dan outputnya berlogik ‘1’ dan Led

padam. Apabila antara Led dan foto transistor terhalang oleh benda, foto transistor akan tidak aktif, sehingga transistor BC 547 akan aktif karena ada arus mengalir ke basis transistor BC 547. Dengan transistor dalam keadaan on, maka arus mengalir dari kolektor ke emitor

sehingga menyebabkan transistor BD 139 on dan outputnya berlogik ‘0’ serta Led menyala.

daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.

2.8 Transistor Sambungan Bipolar

Banyak sistem elektronik yang sangat tergantung pada kemampuan transistor untuk bertindak sebagai saklar. Transistor yang digunakan sebagai saklar mempunyai keuntungan yaiatu tidak mempunyai bagian yang berputar, yang dapat beroperasi ON dan OFF pada kecepatan yang sangat tinggi, memerlukan tegangan dan arus penggerak yang sangat rendah untuk memicu aksi penghubungan.

Emitor yang diberi banyak bahan campuran bertindak sebagai sumber utama dari arus elektron. Basis dengan sedikit bahan campuran bertindak untuk mengontrol aliran arus. Pada transistor NPN, kolektor diberi dengan bahan yang cukup dan menerima sebagian besar elektron dari emitor. Arus pada ujung basis disebut arus basis menentukan jumlah arus kolektor. Dengan tidak adanya arus basis tidak ada arus kolektor(normally OFF). Gain arus adalah perbandingan arus kolektor terdapat arus basis. Transistor sambungan bipolar

mempunyai dua variabel: NPN, aksi dari masing-masing adalah sama tetapi polaritasnya terbalik.

Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.

18

Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

Simbol sirkit kedua jenis transistor itu hampir sama. Perbedaannya terletak pada arah panah di ujung emitter. Seperti yang telah diketahui, arah panah ini menunjukkan arah aliran arus konvensional yang berlawanan arah dalam ke dua jenis tadi tetapi selalu dari bahan jenis p ke jenis n dalam sirkit emitter dasar. Untuk menghindarkan kesalahan, transistor yang dibicarakan disini selalu n p n, kecuali bahwa polaritas tegangan suplai pada sirkit yang memakai transistor jenis p n p terbalik dan arus yang mengalir berlawanan dengan sirkit yang memakai transistor n p n.

PNP P-channel

NPN N-channel

BJT JFET

Gambar 2.5Simbol Transistor dari Berbagai Tipe

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

1. Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

2. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain

3. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

4. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel

5. Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

6. Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain

7. Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

2.9 Sirene (Buzzer)

Pengertian buzzer adalah alat penderu (sirene) atau suatu alat penggetar yang menggunakan sumber arus listrik untuk menghasilkan bunyi menderu terus menerus. Sirene

20

tersusun atas sebuah piringan yang diberi lubang dengan jumlah berbeda pada setiap jari-jarinya, kemudian diputar dengan cepat.

Gambar 2.6 Rangkaian Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Definisi buzzer atau pengertian buzzer adalah alat penderu (sirene) atau suatu alat penggetar yang menggunakan sumber arus listrik untuk menghasilkan bunyi menderu terus menerus. Sirene tersusun atas sebuah piringan yang diberi lubang dengan jumlah berbeda pada setiap jari-jarinya, kemudian diputar dengan cepat. Pada saat piringan itu berputar, diembuskan udara dengan compressor ke arah lubang secara bergantian sehingga terdengar bunyi yang menderu terus menerus dengan suara yang bergantian pula. Buzzer bisa digunakan

untuk membangun viral awareness, yang sangat didambakan oleh para pemilik brand saat ini, entah itu personal brand atau corporate brand. Personal brand berupa sosok seorang manusia yang dianggap sebagai sebuah merek, seperti seorang seniman, pemusik, politikus, dan sebagainya. Sementara corporate brand ialah perusahaan yang ingin mereknya makin dikenal dan akhirnya digunakan masyarakat.Syarat menjadi buzzer ialah memiliki pemahaman mengenai produk dan target audiens yang dibidik, target campaign (makin dalam engagement yang diharapkan maka pemilihannya akan semakin detil).

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis semakin meningkat, sehingga peralatan-peralatan otomatis ini sedikit demi sedikit mulai menggantikan peralatan manual. Selain sistem kerjanya yang sama, peralatan otomatis dapat melakukan pekerjaannya sendiri tanpa harus dikendalikan oleh pengguna.

Untuk merancang sebuahperalatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis tersebut, dibutuhkansebuah alat atau komponen yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan. Kemampuan dimiliki oleh sebuah komputer (PC), namun tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut diatas. Untuk itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan sebuah chip atau IC yang didalamnya terdapat sebuah pprosesor dan flash memori yang dapat dibaca/tulis sampai 1000 kali, sehingga biaya pengembangan menjadi murah karena dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan.

Salah satu alat otomatis yang diperlukan ketika terjadi bencana alam adalah alarm gempa bumi. Alat ini bekerja secara otomatis dengan menggunakan metode ayunan bandul. Jadi disini tidak perlu ditakutkan lagi terjadi gempa terutama dimalam hari saat kita sedang dalam keadaan tidurkita cukup menggunakan alarm gempa bumi.

Atas dasar pemikiran diatas, akan dirancang sebuah alat yaitu alarm gempa bumi dengan metode ayunan bandulyang dapat mengetahui adanya gempa bumi, sehingga ini akan memudahkan dan membantu masyarakat dalam menghidari gempa bumi.

1.2

Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut kedalam

bentuk skripsi sebagai Tugas Akhir dengan judul “Rancangan Alarm Gempa bumi Dengan Metode Ayunan Bandul Berbasis AT89S51”

Pada alat ini akan digunakan sebuah mikrokontroler AT89S51, sebuah infra merah sebagai sensor.Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, yang berfungsi mengendalikan seluruh sistem. Sensor untuk mengubah besaran fisis menjadi besaran elektrik.

1.3

Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Membuat/merancang alat Pendeteksi Gempa Bumi Dengan Metode Ayunan Bandul yang bekerja secara otomatis

2. Memanfaatkan Inframerah sebagai pemancar dan Fotodioda sebagai penerima

1.4

Batasan Masalah

Mengacu pada hal diatas, kami membuat alat yang dapat mendeteksi gempa bumi dengan metode ayunan bandul dengan batasan-batasan sebagai berikut:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51

2. Alat yang digunakan untuk mendeteksi gempa bumi dengan metode ayunan bandul dengan inframerah sebagai pemancar dan photodioda sebagai penerima.

3. Sebuah bandul yang digunakan untuk mengetahui adanya gempa yang akan merubah intensitas cahaya inframerah.

3

1.5

Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian rancangan alat ini adalah untuk memonitoring suatu tempat yang sering mengalami getaran gempa seperti rumah, perkantoran, perhotelan, tempat supermarket, dan lain-lain

1.6

Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat yang menggunakan bandul untuk mengetahui adanya gempa.

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Dalam bab ini berisi tentang teori dasar yang perlu dketahui untuk mempermudah dalam pemahaman prinsip kerja dari rangkaian pada sistem.

BAB III PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RAGKAIAN

Pada bab ini akan akan dibahas perancangan dan sistem kerja rangkaian, diagram blok .

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bab ini berisi tentang pengujian sistem dan analisa rangkaian dari system alat proyek ini.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang berisi tentang kesimpulan dari pembahasan yang diperoleh dari laporan proyek ini dan saran yang diberikan penulis

6

Mikrokontroler AT89S51. Dimana mikrokontroler ini merupakan otak dari semua sistem yang ada pada rancangan ini.Sensor yang digunakan pada rancangan ini adalah sensor inframerah yang terdiri dari pemancar inframerah dan penerima. Sebagai pemancar digunakan inframerah sedangkan penerima menggunakan fotodioda. Dimana konstruksi pancaran inframerah ditentukan oleh bandul yang mendeteksi ayunan, jika bandul dalam keadaan diam, maka pemancar tidak mengenai fotodioda sehingga sensor akan menerima cahaya inframerah sedangkan pada saat terjadi ayunan, bandul akan bergerak yang membuat pemancar mengenai fotodioda.

DAFTAR ISI

RANCANGAN PENDETEKSI GEMPA BUMI DENGAN METODE

AYUNAN BANDUL BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

CITRA BR MANJORANG

102408001

PROGRAM STUDI D3 FISIKA

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

2

PERSETUJUAN

Judul : RANCANGAN PENDETEKSI GEMPA BUMI DENGAN METODE AYUNAN BANDUL BERBASIS AT89S51 Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : CITRA BR MANJORANG

No.Induk Mahasiswa : 102408001 Program Studi : D3 FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Diluluskan di Medan, 28 Agustus 2013

Diketahui/ Disetujui oleh

Ketua Program Studi D3 Fisika Pembimbing

(Dr.Susilawati M.Si) (Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng, Sc) NIP.197412072000122001 NIP. 195609181985031002

PERNYATAAN

RANCANGAN PENDETEKSI GEMPA BUMI DENGAN METODE AYUNAN BANDUL BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa Laporan Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 28 Agustus 2013

CITRA BR MANJORANG 102408001

4

PENGHARGAAN

Atas berkat anugerah tuhan Yang Maha Esa penulis mengucapakan Puji dan syukur kepada-nya atas segala kasih dan karunia-Nya yang telah dilimpahkan kepada penulis,

sehingga penulis dapat melaksanakan Tugas Akhir yang berjudul “RANCANGAN

PENDETEKSI GEMPA BUMI DENGAN METODE AYUNAN BANDUL BERBASIS AT89S51”

Sesuai kurikulum yang berlaku di Universitas Sumatera Utara, bahwa setiap mahasiswa D-III Fisika Instrumentasi harus melaksanakan sebuah Tugas Akhir disemester VI. Adapun tujuan diadakannya Tugas Akhir ini adalah untuk pengembangan pemahaman dan pengaplikasiannya dengan ilmu yang diperoleh dibangku kuliah. Tugas akhir ini juga merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahlimadya dijurusan Fisika Instrumentasi Fakultas matematika Dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya Tugas Akhir yang saya laksanakan, saya tidak lupa mengucapkan terima kasih banyak terhadap :

1. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang selaku ketua departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Susilawati, M.si selaku ketua Program Studi D-III Fisika Instrumentasi

3. Bapak Dr.Bisman Perangin-angin,M.Eng,Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan selama pelaksanaan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dr. Sutarman, M, Sc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf pengajar dan staf pegawai administrasi di lingkungan departemen Fisika Instrumentasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, universitas Sumatera Utara.

6. Orangtua penulis yang telah banyak mendidik, berdoa dan berkorban baik secara moril maupun materil kepada penulis.

7. Kak Irma Girsang yang selalu membantu dan memberi penulis motivasi dalam menyelesaikan perancangan tugas akhir ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik.

8. Buat adek-adek saya Ginov simanjorang, zulkifri simanjorang, shela dan arni yang selalu memberi semangat dan dukungan selama pelaksanaan tugas akhir ini.

9. Rekan-rekan mahasiswa/I Fisika Instrumentasi yang telah banyak memberikan dukungan khususnya stambuk 2010.

Penulis menyadari bahwa didalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan-kekurangan. Untuk itu,penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi penyempurnaan laporan tugas akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak, semoga Tugas Akhir ini berguna bagi kita semua.

Medan, Agustus 2013

Penulis

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk merancang sebuah pendeteksi Alarm Gempa bumi berbasis Mikrokontroler AT89S51. Sistem ini dibangun dengan menggunakan perangkat lunak

6

Mikrokontroler AT89S51. Dimana mikrokontroler ini merupakan otak dari semua sistem yang ada pada rancangan ini.Sensor yang digunakan pada rancangan ini adalah sensor inframerah yang terdiri dari pemancar inframerah dan penerima. Sebagai pemancar digunakan inframerah sedangkan penerima menggunakan fotodioda. Dimana konstruksi pancaran inframerah ditentukan oleh bandul yang mendeteksi ayunan, jika bandul dalam keadaan diam, maka pemancar tidak mengenai fotodioda sehingga sensor akan menerima cahaya inframerah sedangkan pada saat terjadi ayunan, bandul akan bergerak yang membuat pemancar mengenai fotodioda.

DAFTAR ISI

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR x

BAB I. PENDAHULUAN 1

1.1Latar Belakang 1

1.2Rumusan Masalah 2

1.3Tujuan Penulisan 2

1.4Batasan Masalah 2

1.5Manfaat Penelitian 3

1.6Sistematika Penulisan 3

BAB II. LANDASAN TEORI 5

2.1 Konstruksi AT89S51 5

2.2 Perangkat Lunak 9

2.2.1 Bahasa Asembly ASM-51 9

2.3 Laser Pointer 11

2.4 Photodioda 12

2.5 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED Infra Merah) 14

2.6 LED (Light Emiting Dioda) 14

2.7 LED Infra Merah 15

2.8 Transistor Sambungan Bipolar 17

2.9 Sirene (Buzzer) 19

BAB III.PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM 22

3.1 Diagram Blok Sistem 22

3.2 Catu Daya 23 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 24 3.4 Rangkaian Penguat Arus (Driver) 25

3.5 LCD (Liquid Cristal Display) 27

3.6 Diagram Alir Program (Flowchat) 30

BAB IV. PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISAPROGRAM 32

4.1. Pengujian Rangkaian 32

4.1.1. Pengujian Data Mikrokontroler AT89S51 32 4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 33

8

4.1.3. Pengujian Rangkaian Penerima Infra merah Photodioda 37

4.1.4 Rangkaian Penguat arus 38

4.1.5 Pengujian rangkaian Penerima Infra merah 39 4.1.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan 40

4.1.7 Spesifikasi Alat 41

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 42

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Port 3 (Pin10-17) 8

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 7

10

Gambar 2.3 Simbol LED 15

Gambar 2.4 Spektrum Sinar LED 16

Gambar 2.5 Simbol Transistor dari Berbagai Tipe 19 Gambar 2.6 Rangkaian Buzzer 20 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 22 Gambar 3.2 Transistor sebagai penguat pada buzzer 26 Gambar 4.1PengujianrangkaianMikrokontroler AT89S51 34

6. Orangtua penulis yang telah banyak mendidik, berdoa dan berkorban baik secara moril maupun materil kepada penulis.

7. Kak Irma Girsang yang selalu membantu dan memberi penulis motivasi dalam menyelesaikan perancangan tugas akhir ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik. 8. Buat adek-adek saya Ginov simanjorang, zulkifri simanjorang, shela dan arni yang

selalu memberi semangat dan dukungan selama pelaksanaan tugas akhir ini.

9. Rekan-rekan mahasiswa/I Fisika Instrumentasi yang telah banyak memberikan dukungan khususnya stambuk 2010.

Penulis menyadari bahwa didalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan-kekurangan. Untuk itu,penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi penyempurnaan laporan tugas akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak, semoga Tugas Akhir ini berguna bagi kita semua.

Medan, Agustus 2013

Penulis

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk merancang sebuah pendeteksi Alarm Gempa bumi berbasis Mikrokontroler AT89S51. Sistem ini dibangun dengan menggunakan perangkat lunak

Mikrokontroler AT89S51. Dimana mikrokontroler ini merupakan otak dari semua sistem yang ada pada rancangan ini.Sensor yang digunakan pada rancangan ini adalah sensor inframerah yang terdiri dari pemancar inframerah dan penerima. Sebagai pemancar digunakan inframerah sedangkan penerima menggunakan fotodioda. Dimana konstruksi pancaran inframerah ditentukan oleh bandul yang mendeteksi ayunan, jika bandul dalam keadaan diam, maka pemancar tidak mengenai fotodioda sehingga sensor akan menerima cahaya inframerah sedangkan pada saat terjadi ayunan, bandul akan bergerak yang membuat pemancar mengenai fotodioda.

DAFTAR ISI

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR x

BAB I. PENDAHULUAN 1

1.1Latar Belakang 1

1.2Rumusan Masalah 2

1.3Tujuan Penulisan 2

1.4Batasan Masalah 2

1.5Manfaat Penelitian 3

1.6Sistematika Penulisan 3

BAB II. LANDASAN TEORI 5

2.1 Konstruksi AT89S51 5

2.2 Perangkat Lunak 9

2.2.1 Bahasa Asembly ASM-51 9

2.3 Laser Pointer 11

2.4 Photodioda 12

2.5 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED Infra Merah) 14

2.6 LED (Light Emiting Dioda) 14

2.7 LED Infra Merah 15

2.8 Transistor Sambungan Bipolar 17

2.9 Sirene (Buzzer) 19

BAB III.PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM 22

3.1 Diagram Blok Sistem 22

3.2 Catu Daya 23 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 24 3.4 Rangkaian Penguat Arus (Driver) 25

3.5 LCD (Liquid Cristal Display) 27

3.6 Diagram Alir Program (Flowchat) 30

BAB IV. PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISAPROGRAM 32

4.1. Pengujian Rangkaian 32

4.1.1. Pengujian Data Mikrokontroler AT89S51 32 4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 33

4.1.3. Pengujian Rangkaian Penerima Infra merah Photodioda 37

4.1.4 Rangkaian Penguat arus 38

4.1.5 Pengujian rangkaian Penerima Infra merah 39 4.1.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan 40

4.1.7 Spesifikasi Alat 41

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 42

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Port 3 (Pin10-17) 8

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 7

Gambar 2.3 Simbol LED 15

Gambar 2.4 Spektrum Sinar LED 16

Gambar 2.5 Simbol Transistor dari Berbagai Tipe 19 Gambar 2.6 Rangkaian Buzzer 20 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 22 Gambar 3.2 Transistor sebagai penguat pada buzzer 26 Gambar 4.1PengujianrangkaianMikrokontroler AT89S51 34