Perancangan Sistem Pemantauan dan Pengukuran Ketinggian Air Sungai Secara Jarak Jauh Dengan Tampilan PC

PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR
SECARA JARAK JAUH DENGAN
TAMPILAN PC

SKRIPSI

CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN
120801023

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN KETINGGIAN AIR
SECARA JARAK JAUH DENGAN
TAMPILAN PC


SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains

CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN
120801023

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN
KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH

DENGAN TAMPILAN PC

SKRIPSI

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

Medan, Oktober 2016

CYNDI ROINTAN PANGARIBUAN
120801023

Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas setiap kasih dan
rahmat-Nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini,
dengan judul : “Perancangan Sistem Pemantauan dan Pengukuran Ketinggian
Air Sungai Secara Jarak Jauh Dengan Tampilan PC”.
Terimakasih buat kedua orangtua Penulis Bapak A. Pangaribuan dan Ibu D.

Tamba yang sangat Penulis cintai dan sayangi. Terimakasih banyak atas kasih
sayang, pengorbanan, kesabaran, doa, dan motivasi yang diberikan kepada putri
kalian ini. Semoga kalian selalu dalam lindungan Tuhan.
Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Marhaposan
Situmorang, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam
melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU,
Kak Tini, Bang Johaidin dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika, seluruh
dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah membantu
dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Kakak-kakakku tersayang Melti Pangaribuan, Reni Pangaribuan, dan Tuani
Pangaribuan dan adikku terkasih Samuel Pangaribuan yang senantiasa
mendoakan, membantu, dan memberi semangat kepada penulis.
4. Keluarga Bou Pili dan Adik Friska Pili Bunga, Paktua Togar, dan Paktua Mindo
serta keluarga yang selalu mendukung, memotivasi, dan mendoakan penulis
selama perkuliahan sampai penyelesaian skripsi ini..
5. Keluarga Physics On Fire Ivo Zoel, Ivan Anggia, Mbak Sulis, Dewi, Riris,

Elisabeth, Marta Masniary, Santa Simanjuntak, Melpa, Mutia, Zefanya Pardosi,
Josapat, Wils, M.Ari, Eko, Roi Sugara, Andrianus, M.Fauzy, Eni Indriani, Rina
Apulina, Carmelita, Jekson, Roby Yetsun, Cut (Bunda), Yani, Fitri Silaban,

Universitas Sumatera Utara

Abdul Halim, Frisanto, Fransisco, Muhamaddin, Diego, Komting POF (M. Iqbal)
dan teman-teman lainnya yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang telah
memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan
skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.
6. Teman-taman asisten Lab.Elektonika Lanjutan Kak Ketty, Ivan Anggia, Mutia
Lubis, Josapat Simangunsong, Sri Rahayu, Tahi Sinambela, Yupa Siregagar, dan
Arnita Sigalingging. Terima Kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan
semua yang sudah kita kerjakan bersama di Laboratorium ELAN, kalian tidak
akan pernah terlupakan.
7. Abang terkasih, Rony Tambi yang selalu memberikan semangat, motivasi, dan
doa kepada penulis
8. Abang-kakak senior dan adik-adik stambuk 2013, 2014, 2015,serta seluruh
keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF).
Medan, Oktober 2016


Penulis

Universitas Sumatera Utara

PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN
KETINGGIAN AIR SECARA JARAK JAUH DENGAN TAMPILAN PC

ABSTRAK

Telah dirancang suatu alat pemantauan dan pengukuran ketinggian air secara jarak
jauh dengan memanfaatkan sensor ultrasonic yang berbasis PC (Personal Computer ).
Alat ini terdiri dari sensor ultrasonik yang mengukur ketinggian permukaan air,
ATMega8 sebagai kontroler, modem RS485 sebagai sistem kendali jarak jauh, PC
(Personal Computer ) untuk menampilkan ketinggian air sungai secara otomatis dan
realtime, dan buzzer sebagai indicator level awas pada ketinggian permukaan air.
Prinsip kerja rangakaian alat ini secara umum adalah sistem minimum dihubungkan
ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, setelah system diaktifkan
maka sensor akan mengukur jarak antara air dan sensor yang dibaca oleh kontroler
kemudian dikalibrasi ke ketinggian air. Setelah itu data dimodulasi oleh RS485

kemudian dikirim oleh kabel sepanjang 15m. Pada sisi server data diterima oleh
demodulator RS485 dan diubah menjadi sinyal RS232. Sinyal data RS232 kemudian
diterima oleh computer atau PC.
Kata kunci: Sistem monitoring, ketinggian air, sensor ultrasonic, modem RS485

Universitas Sumatera Utara

MONITORING SYSTEM DESIGN AND MEASUREMENT OF WATER LEVEL
ON LONG DISTANCE WITH PC DISPLAY

ABSTRACT

Has been designed a monitoring system and measurement of water level using
ultrasonic sensor based PC. This device consists of ultrasonic sensor is used to
measure water level, ATMega8 as controller, modem RS485 as reins system of long
distance, PC or computer is used to display water level automatically and realtime,
and buzzer as indicator of danger water level. The general principle of this device is
connected the minimum system to PLN voltage by using adaptor, after the system
have been activated so sensor will be measure distance of water and sensor which
read by controller, and then calibrated to water level. After that data is modulated by

RS485 then sent by 15 meters wire . In server side data is received by demodulator
RS484 and changed to RS232 signal. The RS232 data signal is received by computer
or PC.
Key words: monitoring system, water level, ultrasonic sensor, modem RS485

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi


Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstrac
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1.

Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Batasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitia
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Sistematika Penulisan

1

1
2
2
3
3

Bab 2.

Tinjauan Pustaka
2.1 Mikrokontroler
2.2.1 Debit Sungai
2.1.1 Memori AVR ATMega8
2.1.2 Pin Pada Mikrokontroler ATMega8
2.1.3 Komunikasi Serial pada ATMega8
2.1.4 Arsitektur Mikrokontroler ATMega8
2.1.5 Kelebihan Mikrokontroler AVR ATMega8
2.2 Sensor Ultrasonik
2.2.1 Sensor Ultrasonik HC-SR04
2.3 RS232 to RS485 Converter
2.3.1 Komunikasi Serial RS232

2.3.2 Komunikasi Serial RS485
2.3.3 Kecepatan Transfer Data RS485
2.3.4 Topologi Jaringan RS485
2.3.5 Rangkaian Half Duplex pada RS485
2.3.6 Penjelasan Kaki IC Max 485
2.3.7 Pemrograman RS485
2.3.8 Kelebihan dan Kekurangan Komunikasi RS485
2.4 Buzzer
Bab 3. Perancangan Sistem

5
5
6
7
11
11
12
14
15
18

18
19
20
21
21
22
22
24
25

Universitas Sumatera Utara

3.1
3.2

Bab 4

Bab 5

Diagram Blok Penelitian
Rancangan Sistem Kendali
3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
3.2.2 Rangkaian Sensor HC-SR04
3.2.3 Rangkaian Modem RS485
3.2.4 Rangkaian Power Supply
3.2.5 Rangkaian Buzzer
3.3 Komputer atau PC
3.4 Diagram Alir Sistem
Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8
4.2 Pengujian Sensor
4.3 Pengujian Modul Interface RS485
4.4 Pengujian Tampilan Grafik dan Alarm pada PC
4.5 Pengujian Alat Keseluruhan
Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran

Daftar Pustaka
Lampiran

26
26
27
28
28
30
30
31
32
33
34
36
37
40
42
42

43
44

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3

Fungsi Alternatif Port B
Fungsi Alternatif Port C
Fungsi Alternatif Port D
Spesifikasi sensor HC-SR04
Spesifikasi pin pada sensor HC-SR04
Kelebihan dan kekurangan komunikasi dengan RS485
Tabel kalibrasi sensor ultrasonic
Pembacaan sensor ultrasonic dengan perbandingan mistar dan
keadaan alarm dengan jarak pemancar dan penerima 15 meter
Pembacaan sensor ultrasonic berdasarkan jarak pemancar dan
Penerima

8
9
9
15
16
24
34
41
42

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1
Peta Memori ATMega8
Gambar 2.2
Konfigurasi pin ATMega8
Gambar 2.3
Blok diagram ATMega8
Gambar 2.4
Flash ATMega8
Gambar 2.5
Sensor Ultrasonik
Gambar 2.6
Prinsip Pemantulan Ultrasonik
Gambar 2.7
Konfigurasi pin dan tampilan sensor ultrasonic HC-SR04
Gambar 2.8
Prinsip kerja HC-SR04
Gambar 2.9
Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonic HC-SR04
Gambar 2.10 Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel
Gambar 2.11 Topologi jaringan RS485
Gambar 2.12 Rangkaian RS485 dengan IC max485
Gambar 2.13 RS485 Network
Gambar 2.14 Simbol dab bentuk fisik buzzer
Gambar 3.1
Diagram Blok Penelitian
Gambar 3.2
Rangkaian mikrokontroler ATMega8
Gambar 3.3
Rangkaian sensor ultrasonic HC-SR04
Gambar 3.4
Rangkaian modem RS485 dan susuan pin IC SN75176
Gambar 3.5
Diagram Sinyal RS485
Gambar 3.6
Rangkaian power supply
Gambar 3.7
Rangkaian Buzzer
Gambar 3.8
Rangkaian modul RS485 ke PC Server
Gambar 3.9
Diagram Alir Sistem
Gambar 4.1
Pengujian sensor terhadap ketinggian air
Gambar 4.2
Pengujian modul interface RS485
Gambar 4.3
Tampilan level air dan data dalam Ms. Excel
Gambar 4.4
Pengujian keseluruhan sistem

Halaman
6
10
11
13
14
15
17
17
18
20
21
21
23
24
26
27
28
29
30
30
31
31
32
36
37
40
42

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.

Judul

Halaman

Listing Program dari seluruh sistem
Listing Program Visual Basic untuk menampilkan grafik level air
dan alarm pada PC
Gambar Alat
Gambar Alat Secara Keselurukan
Rangkaian Lengkap Sistem

44
47
48
51
52

Universitas Sumatera Utara