RANCANG BANGUN MONITORING PADA SISTEM PR

RANCANG BANGUN MONITORING PADA SISTEM PROTEKSI PETIR EARLY STREAMER EMMISION DENGAN SMS GATEWAY DAN BERBASIS WEB TESIS

Disusun Oleh :

Elvianto Dwi Hartono 15520001 PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA 2017

RANCANG BANGUN MONITORING PADA SISTEM PROTEKSI PETIR EARLY STREAMER EMMISION DENGAN SMS GATEWAY DAN BERBASIS WEB TESIS

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Kurikulum Magister Teknik Elektro Program Pascasarjana Institut Sains dan Teknologi Nasional Jakarta

Disusun Oleh :

Elvianto Dwi Hartono 15520001

Jakarta, Agustus 2017 Disetujui Oleh :

Dr. Ir. Iwan Krisnadi, MBA Pembimbing

RANCANG BANGUN MONITORING PADA SISTEM PROTEKSI PETIR EARLY STREAMER EMMISION DENGAN SMS GATEWAY DAN

BERBASIS WEB

Disusun Oleh:

Nama

: Elvianto Dwi Hartono

No Pokok

Konsentrasi : Elektronika & Telekomunikasi

Telah dipertahankan dihadapan Dewan Penguji

Pada hari sabtu, Agustus 2017

DEWAN PENGUJI

Ketua : Prof. Dr. Masbah R.T. Siregar, APU ________________

Anggota

: Dr. Ir. Iwan Krisnadi, MBA

: Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng ________________

: Dr. Isnaeni, M.Sc

Tesis ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Magister Teknik Jakarta, 12 Agustus 2017

Prof. Dr. Masbah R.T. Siregar, APU Kepala Program Studi Magister Teknik Elektro

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Elvianto Dwi Hartono No Pokok

: 15520001 Program Studi : Magister Teknik Elektro Konsentrasi

: Elektronika & Telekomunikasi

Dengan ini menyatakan bahwa tesis yang telas saya buat dengan judul :

“Rancang Bangun Monitoring pada Sistem Proteksi Petir Early Streamer

Emmision dengan SMS Gateway dan Berbasis WEB ” adalah hasil karya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar dan tesis belum pernah diterbitkan atau dipublikasikan dimanapun dan dalam bentuk apapun.

Demikianlah surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila dikemudian hari ternyata saya memberikan keterangan palsu dan atau ada pihak lain yang mengklaim bahwa tesis yang telah saya buat adalah hasil karya milik seseorang atau badan tertentu, saya bersedia diproses baik secara pidana maupun perdata dan kelulusan saya dari Program Pascasarjana ISTN dicabut/dibatalkan.

Jakarta, Agustus 2017

Elvianto Dwi Hartono

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya. Dimana tesis ini penulis sajikan dalam bentuk buku yang sederhana. Adapun tesis, yang penulis ambil sebagai berikut “Rancang Bangun Monitoring pada Sistem Proteksi Petir Early Streamer Emmision dengan SMS Gateway dan Berbasis WEB ”.

Tujuan penulisan tesis ini dibuat sebagai salah satu untuk mendapatkan gelar Magister Teknik (MT) pada Program Pascasarjana ISTN. Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan dan dukungan dari semua pihak dalam penyusunan tesis ini, maka penulis tidak dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya. Untuk itu, pada kesempatan ini ijinkanlah penulis untuk menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Iwan Krisnadi, MBA, selaku pembimbing tesis yang telah menyediakan waktu, pikiran dan tenaga dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan tesis ini.

2. Bapak Prof. Dr. Masbah R.T.Siregar, APU, selaku kepala program studi Magister Teknik Elektro.

3. Orang tua, istri dan kedua anakku tercinta yang telah memberikan dukungan material dan moral kepada penulis.

4. Seluruh staf pengajar (dosen) Program Pascasarjana Magister Teknik Elektro ISTN yang telah memberi pengajaran dan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi penulis.

5. Seluruh staf dan karyawan Program Pascasarjana ISTN yang telah melayani penulis dengan baik selama kuliah.

6. Rekan-rekan kuliah yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

Serta semua pihak yang terlalu banyak untuk penulis sebutkan satu persatu sehingga terwujudnya penulisan tesis ini. Semoga amal ibadah mereka dalam partisipasi tesis ini baik langsung maupun tidak langsung akan mendapat balasan pahala dari Allah SWT. Aamiin.

Penulis menyadari bahwa penulisan tesis ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis mohon kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan karya ilmiah yang penulis hasilkan untuk yang akan datang.

Akhir kata semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya.

Jakarta, Agustus 2017

Elvianto Dwi Hartono Penulis

ABSTRAK

Nama : Elvianto Dwi Hartono No Pokok

: 15520001 Program Studi : Magister Teknik Elektro Jenjang

: Strata Dua (S2) Konsentrasi

: Elektronika & Telekomunikasi Judul

: “Rancang Bangun Monitoring pada Sistem Proteksi Petir Early Streamer Emmision dengan SMS Gateway dan Berbasis

WEB ”

Kebutuhan akan informasi melalui sistem monitoring pada proteksi petir yang semakin tinggi untuk dapat mengetahui lebih dini adanya sambaran petir yang mengenai instalasi penangkal petir yang terpasang. Sedangkan instalasi penangkal petir yang tanpa menggunakan alat monitoring maka akan sulit untuk mengetahui efektifitas dari instalasi penangkal petir tersebut. Untuk mengetahui instalasi penangkal petir yang terpasang tanpa menggunakan sistem monitoring biasanya dengan rusaknya atau bahkan hancurnya ujung penangkal petir tersebut. Pada penelitian ini akan dirancang suatu alat yang berfungsi untuk memonitoring dan mendeteksi adanya sambaran petir melalui jarak jauh. Dengan menggunakan Arduino Uno, Ethernet shield, Sensor Arus dan SIM800L untuk mengirim data pengukuran arus sambaran melalui SMS serta berbasis Web untuk memonitoring dari manapun. Dengan adanya alat ini akan memudahkan teknisi dalam melakukan pengecekan dan perbaikan pada saat terjadi sambaran petir, sebelum sesuatu yang lebih buruk terjadi. Dari hasil perancangan ini dapat disimpulkan bahwa dengan dilakukannya monitoring terhadap sambaran petir yang ada pada penelitian ini, antisipasi dan penanganan gangguan dapat dilakukan dengan lebih cepat. Sehingga jika terjadi permasalahan akibat sambaran petir dapat segera dilakukan perbaikan.

Kata kunci : Arduino Uno , Ethernet Shield, Sensor Arus, SMS Gateway, Web Browser.

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1. Pin dari LCD 16x2 .................................................................... 39 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Waktu Respon SMS Notifikasi ....................... 56 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor Arus dengan Tang Ampere .................. 59 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Secara Keseluruhan ......................................... 60

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Monitoring Sistem Proteksi Petir ........................................ 64 Lampiran 2 Spesifikasi............................................................................ 68 Lampiran 3 Lembar Konsultasi Bimbingan Tesis .................................. 74 Lampiran 4 Daftar Riwayat Hidup.......................................................... 75

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penulisan

Indonesia merupakan daerah hari guruh pertahun tertinggi di dunia menurut buku Guinness of Records yakni berkisar antara 180 - 260 hari guruh pertahun

dengan kerapatan sambaran petir ke tanah (Ng) mencapai 30 sambaran per km 2 per tahun.

Petir merupakan kejadian alam dimana terjadi loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Loncatan muatan listrik tersebut diawali dengan pengumpulnya uap air di dalam awan. Ketinggian antara permukaan atas dan permukaan bawah pada awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km dengan temperature bagian bawah sekitar 15,5 ⁰C dan temperature bagian atas sekitar -

51 ⁰C. Akibatnya, di dalam awan tersebut akan terjadi kristal-kristal es. Karena di

dalam awan terdapat angin ke segala arah, maka Kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga terpisahkan antara muatan positif dan muatan negatif.

Pemisahan muatan inilah yang menjadi sebab utama terjadinya sambaran petir. Pelepasan muatan listrik dapat terjadi di dalam awan, antara awan dengan awan dan antara awan dengan bumi tergantung dari kemampuan udara dalam menahan beda potensial yang terjadi.

Petir yang dikenal sekarang terjadi akibat awan dengan muatan tertentu menginduksi muatan yang ada di bumi. Bila muatan di dalam awan bertambah besar, maka muatan induksi makin besar sehingga beda potensial antara awan dengan bumi semakin besar. Kejadian ini diikuti sambaran pelopor yang menurun dari awan dan diikuti dengan adanya sambaran pelopor yang naik dari bumi mendekati sambaran pelopor yang turun. Pada saat itulah terjadi apa yang dinamakan petir.

Sambaran petir langsung dapat menyebabkan kerusakan bangunan, peralatan, kebakaran bahkan korban jiwa, sedangkan tegangan lebih induksi yang Sambaran petir langsung dapat menyebabkan kerusakan bangunan, peralatan, kebakaran bahkan korban jiwa, sedangkan tegangan lebih induksi yang

Sistem proteksi petir pada bangunan meliputi sistem proteksi petir eksternal dan internal, sistem proteksi petir eksternal berfungsi untuk mengurangi resiko terhadap bahaya kerusakan akibat sambaran langsung pada bangunan yang dilindungi, sedangkan sistem proteksi petir internal bertujuan untuk melindungi instalasi peralatan di dalam bangunan terhadap tegangan lebih akibat sambaran petir. Perancangan sistem proteksi petir dipengaruhi karakteristik bangunan yang diproteksi dan karakteristik tahanan tanah di daerah tersebut.

Lightning counter merupakan alat penghitung sambaran petir yang berfungsi sebagai alat pencatat adanya sambaran petir yang menyambar ujung penangkal petir yang terpasang. Untuk mengetahui apakah instalasi penangkal petir yang terpasang berfungsi atau tidak, maka diperlukan alat yang kita sebut lightning counter . Cara kerja lightning counter ini yaitu alat ini akan menghitung jumlah sambaran petir yang menyambar ujung penangkal petir, sehingga kita bisa mengetahui efektif atau tidaknya instalasi penangkal petir yang telah terpasang.

Pada prinsipnya lightning counter bekerja bila ada sambaran petir yang mengenai penangkal petir (head protector) yang terpasang. Lightning counter dalam instalasi penangkal petir termasuk bisa di katakan sebagai monitoring kontrol sebuah instalasi penangkal petir. Apabila instalasi penangkal petir yang kita pasang dengan menambah lightning counter kita bisa mengetahui lebih dini adanya sambaran petir yang mengenai instalasi penangkal petir yang terpasang. Sedangkan instalasi penangkal petir yang tanpa menggunakan alat lightning counter maka akan sulit untuk mengetahui efektif atau tidaknya instalasi penangkal petir tersebut.

Untuk mengetahui instalasi penangkal petir yang terpasang tanpa menggunakan alat lightning counter biasanya dengan rusaknya atau bahkan hancurnya ujung penangkal petir (head protector) . Mekanisme kerja lightning counter sendiri dengan menggunakan power dan induksi yang ditimbulkan adanya sambaran petir yang mengenai ujung penangkal petir yang melewati down Untuk mengetahui instalasi penangkal petir yang terpasang tanpa menggunakan alat lightning counter biasanya dengan rusaknya atau bahkan hancurnya ujung penangkal petir (head protector) . Mekanisme kerja lightning counter sendiri dengan menggunakan power dan induksi yang ditimbulkan adanya sambaran petir yang mengenai ujung penangkal petir yang melewati down

Besarnya arus yang dapat dibaca lightning counter tergantung dari merknya (pada merk CPT cirprotec 250A – 100kA), dengan besarnya induksi tersebut akan dapat di olah oleh kumparan yang terdapat di dalam lightning counter untuk di jadikan energi listrik yang dapat menggerakkan indikator untuk arus elektromagnetik sehingga alat ini bisa berfungsi dalam perhitungan sambaran dari petir, pada dasarnya alat ini difungsikan oleh arus listrik yang disebabkan oleh adanya sambaran petir itu sendiri. Lightning counter tidak akan berfungsi apabila kuatnya sambaran dari petir terlalu lemah, seperti kita ketahui kekuatan sambaran petir tidak semua sama besarnya dengan lemahnya sambaran petir maka kumparan yang terdapat dalam lighting counter tidak akan bisa bekerja, sehingga tidak terdapat hitungan pada alat tersebut.

Untuk memperbaiki kinerja serta perbaikan pada sistem lightning counter , maka perlu ada perubahan yang semula sistem konvensional (hanya menggerakkan indikator angka) menjadi kumpulan informasi yang disimpan di dalam komputer secara sistematik sehingga dapat diperiksa menggunakan suatu program komputer untuk memperoleh informasi dari basis data tersebut.

Sistem monitoring pada proteksi petir ini dilakukan dengan memasang sensor arus pada konduktor penyalur arus petir (down conductor) , dengan tujuan untuk mengetahui kapan dan berapakali sambaran petir tersebut terjadi. Selanjutnya, keluaran sensor dibaca oleh Arduino dan dikirimkan ke server menggunakan jalur internet dan server juga melakukan komunikasi melalui SMS gateway untuk memberi informasi apabila terjadi sambaran petir yang melalui sensor arus tersebut.

Informasi yang ditampilkan dalam Web adalah informasi cuaca, data sambaran petir yang meliputi tanggal, waktu dan besaran arus sambaran, serta grafik terjadinya sambaran dalam setiap bulannya. Selain informasi dari Web juga terdapat notifikasi melalui SMS yang menampilkan tanggal, waktu dan besaran arus sambaran petir.

Informasi-informasi tersebut sangat berguna sekali bagi teknisi gedung dalam melalukan perencanaan pemeriksaan pemeriksaan secara berkala ataupun Informasi-informasi tersebut sangat berguna sekali bagi teknisi gedung dalam melalukan perencanaan pemeriksaan pemeriksaan secara berkala ataupun

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang diatas, permasalahan dalam perancangan penelitian ini adalah bagaimana merancang sebuah alat proteksi petir early streamer emmision menggunakan sensor arus yang dapat di monitoring secara real time melalui Web browser serta mengirimkan notifikasi SMS gateway kepada teknisi gedung.

1.3 Batasan Masalah

Agar penelitian dapat lebih fokus dan perancangan alat dapat disimulasikan, maka penelitian dibatasi dengan melakukan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Penelitian ini terbatas pada rancangan pembuatan alat monitoring sistem proteksi petir early streamer emission. Didalam mengukur besarnya arus petir yang tertangkap melewati konduktor penyalur arus petir (down conductor) peneliti menggunakan percobaan dengan sensor arus 200A, sedangkan dalam mensimulasikan aliran arus peneliti menggunakan arus listrik sebagai percobaan.

2. Pemanfaatan Web browser sebagai monitoring kerja sistem.

3. Sistem hanya melakukan fungsi monitoring adanya arus yang di asumsikan sebagai sambaran petir.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah terbentuknya sebuah aplikasi nyata berbasis web dan SMS gateway yang pada akhirnya dapat digunakan untuk meningkatkan keamanan serta monitoring pengukuran secara real time dalam mengetahui terjadinya sambaran petir. Diharapkan dengan adanya alat ini dapat digunakan Tujuan penelitian ini adalah terbentuknya sebuah aplikasi nyata berbasis web dan SMS gateway yang pada akhirnya dapat digunakan untuk meningkatkan keamanan serta monitoring pengukuran secara real time dalam mengetahui terjadinya sambaran petir. Diharapkan dengan adanya alat ini dapat digunakan

1.5 Manfaat Penelitian

Pada hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Bahan studi perbandingan dan pertimbangan untuk penelitian dan pengembangan lebih lanjut.

2. Memperkenalkan metode rancang bangun monitoring pada sistem proteksi petir (early streamer emmision) menggunakan sms gateway dan berbasis Web.

3. Memberikan solusi kemudahan dalam pemantauan sambaran petir dari jarak jauh.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan proposal tesis berdasarkan pada ketentuan sebagaimana yang telah ditentukan, terdiri dari beberapa bab yaitu :

Bab I : Pendahuluan

Membahas mengenai latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penulisan, manfaat penelitian serta sistematika penulisan dari tesis yang akan disusun.

Bab II : Tinjauan Pustaka

Membahas tentang penjelasan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian, kerangka pemikiran, model dalam penelitian serta hipotesis yang melandasi dalam penelitian ini.

Bab III : Perancangan dan Pembuatan Alat

Membahas mengenai metode yang digunakan dalam menyelesaikan penelitian, mencakup objek penelitian, desain perancangan alat, teknik pengumpulan data serta teknik pengolahan dan analisis data.

Bab IV : Analisis Data dan Hasil Penelitian

Membahas mengenai penjelasan analisis data dan hasil penelitian dari perancangan alat monitoring pada sistem proteksi petir.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

Dalam bab ini membahas kesimpulan dari penelitian dan saran untuk penelitian selanjutnya.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini diawali dengan tinjauan pustaka, yang menjelaskan mengenai penelitian terdahulu, yang berkaitan langsung dengan penelitian ini.

2.1 Pengertian Petir

Petir adalah sebuah cahaya yang terang benderang yang dihasilkan oleh tenaga listrik alam yang terjadi di antara awan-awan atau awan ke tanah. Sering kali terjadi bila cuaca mendung atau badai. Petir merupakan peristiwa alam yaitu proses pelepasan muatan listrik (electrical discharge) yang terjadi di atmosfer. Peristiwa pelepasan muatan ini akan terbentuknya konsentrasi muatan-muatan positif dan negatif didalam awan ataupun perbendaan muatan dengan permukaan bumi.

Gambar 2.1 Petir

Ketinggian antara permukaan atas dan permukaan bumi pada awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km dengan temperatur bagian bawah 13 ⁰C dan temperatur bagian atas sekitar -65 ⁰C. Akibatnya, didalam awan tersebut akan terjadi Kristal-kristal es. Karena didalam awan terdapat angin ke segala arah, maka Kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga Ketinggian antara permukaan atas dan permukaan bumi pada awan dapat mencapai jarak sekitar 8 km dengan temperatur bagian bawah 13 ⁰C dan temperatur bagian atas sekitar -65 ⁰C. Akibatnya, didalam awan tersebut akan terjadi Kristal-kristal es. Karena didalam awan terdapat angin ke segala arah, maka Kristal-kristal es tersebut akan saling bertumbukan dan bergesekan sehingga

Panjang kanal petir bisa mencapai beberapa kilometer, dengan rata-rata 5 km. Kecepatan pelopor menurun dari awan bisa mencapai 3% dari kecepatan cahaya. Sedangkan kecepatan pelepasan muatan balik mencapai 10% dari kecepatan

cahaya. Dimana besar kecepatan cahaya (c) adalah 3x10 6 km/s.

2.2 Proses Terjadinya Petir

2.2.1 Pembentukan Awan Bermuatan

Terjadinya petir merupakan hasil dari proses pada atmosfer sehingga muatan terkumpul pada awan. Terjadinya awan merupakan konsekuensi dari ketidak stabilan atmosfer bumi. Energi sinar matahari menumbuk partikel udara dan akan memanaskan lapisan udara bagian bawah yang akan menyebabkan berkurangnya kerapatan dan atmosfer menjadi tidak stabil untuk gerakan keatas. Hal ini disebabkan tekanan atmosfer berkurang sebanding dengan ketinggian yang akan mengakibatkan udara yang memuai akan bergerak keatas.

Gambar 2.2 Pembentukan Awan Petir Gerakan lapisan udara keatas akan menurunkan temperatur lapisan udara sehingga pada ketinggian dan temperatur tertentu akan terbentuk uap air dan terbentuk titik-titik air yang terkumpul membentuk awan. Dalam keadaan normal pada atmosfer bumi terdapat sejumlah ion-ion positif dan negatif yang tersebar acak. Ion-ion ini terjadi karena tumbukan atom, pancaran sinar kosmis dan energi thermis .

Pada keadaan cuaca cerah diudara terdapat medan listrik yang berarah tegak lurus kebawah menuju bumi. Dengan adanya medan listrik itu, butiran air yang terdapat di udara akan terpolarisasi karena induksi. Bagian atas bermuatan negatif dan bagian bawah bermuatan positif. Dengan demikian butiran air yang terdapat di awan akibat proses kondensasi akan terpolarisasi. Didalam awan adakalanya terjadi pergerakan arus udara keatas membawa butir-butir air yang berat jenisnya rendah dengan kecepatan sekitar 30 sampai 40 m/s. Karena mengalami pendinginan, butiran air ini akan membeku sehingga berat jenisnya membesar yang mengakibatkan timbulnya gerakan udara kebawah dengan kecepatan cukup tinggi. Dalam pergerakan didalam awan ini, pada permukaan bagian bawah butiran air timbul gaya tarik terhadap ion-ion negatif yang mempunyai mobilitas rendah, sedangkan ion-ion positif ditolak. Akibatnya pada butiran air ini terkumpul muatan negatif. Butir-butir air yang besar akan membawa muatan negatif berkumpul di awan bagian bawah sedangkan butir-butir air yang lebih kecil yang bermuatan positif berkumpul di awan bagian atas. Bersamaan terjadinya pengumpulan muatan, pada awan timbul medan listrik yang intensitasnya semakin bertambah besar. Akibatnya gerakan kebawah butir-butir air menjadi terhambat atau terhenti. Dengan terjadinya muatan pada awan bagian bawah, di permukaan bumi terinduksi muatan yang berlawanan dengan muatan pada awan bagian bawah. Akibatnya terbentuk medan listrik antara awan dengan permukaan bumi. Apabila medan listrik ini melebihi kekuatan tembus udara, maka terjadilah pelepasan muatan.

Gambar 2.3 Pembentukan Badai Petir dan Ionisasi Natural

2.2.2 Downward Leader

Proses ionisasi pada awan petir tersebut akan menghasilkan medan listrik antara awan petir dan bumi. Apabila medan listrik yang dihasilkan mencapai level breakdown voltage kira-kira 100 juta volt terhadap bumi, maka akan terjadi pelepasan elektron dari awan petir ke bumi (Downward Leader) . Pelepasan muatan elektro ini pada umumnya berupa lidah-lidah petir yang bercahaya yang turun bertahap menuju permukaan bumi dengan kecepatan rambat rata-rata 100 - 800 km/s. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 2.4 Downward Leader

2.2.3 Upward Leader

Terbentuknya Downward Leader dengan kecepatan yang tinggi ini menyebabkan naiknya medan listrik yang dihasilkan antara ujung lidah petir tersebut dengan permukaan bumi. Sehingga menyebabkan terbentuknya Upward Leader yang berasal dari puncak - puncak tertinggi dari permukaan bumi. Proses ini berlanjut hingga keduanya bertemu disuatu titik ketinggian tertentu, yang dikenal dengan Striking Point .

Dengan demikian maka lengkaplah sudah pembentukan kanal ionisasi antara awan petir dan bumi, dimana kanal ionisasi ini merupakan saluran udara yang memiliki konduktifitas yang tinggi bagi arus petir yang sesungguhnya.

Gambar 2.5 Upward Leader

2.2.4 Return Stroke

Return Stroke yang diistilahkan dengan sambaran balik merupakan arus petir yang sesungguhnya yang mengalir dari bumi menuju awan petir melalui kanal

ionisasi yang sudah terbentuk diatas. Oleh karena kanal udara yang terionisasi ini memiliki konduktivitas yang tinggi, maka kecepatan rambat arus petir ini jauh lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan rambat dari step leader , yaitu ± 20.000 - 110.000 km/s.

Gambar 2.6 Return Stroke

2.3 Parameter-parameter Petir

Parameter petir menyatakan karakteristik atau penggambaran pertir itu sendiri. Parameter-parameter petir cukup banyak, terutama yang berkaitan usaha-usaha protektif petir. Selain itu, parameter ini juga berguna dalam studi efek perusakan akibat sambaran petir dan kemungkinan pemanfaatannya. Parameter-parameter

tersebut yaitu bentuk gelombang petir, kerapatan sambaran (N g ), arus puncak (I max ), kecuraman gelombang atau steepness (di/dt).

2.3.1 Bentuk Gelombang Arus Petir

Bentuk gelombang arus petir ini menggambarkan besar arus, kecuraman (kenaikan arus), serta lamanya kejadian (durasi gelombang), dinyatakan oleh waktu ekor. Pada kenyataannya, bentuk gelombang arus petirnya bisa berbeda

Gambar 2.7 Osilogram Bentuk Gelombang Arus Petir

Karena ada perbedaan tersebut, maka bentuk standar gembang arus petir berbeda-beda untuk suatu Negara atau Lembaga, misalnya standar Jepang (JIS), atau Jerman (VDE), Inggris (BS) dan sebagainya. Untuk internasional biasanya mengacu pada IEC. Bentuk gelombang arus petir dinyatakan dalam dua besaran

yakni, waktu muka (T f ) yang menyatakan lamanya muka gelombang (front duration) dan kecuraman arus serta waktu ekor (T t ).

Gambar 2.8 Bentuk Gelombang Impuls Petir Standar

2.3.2 Kerapatan Sambaran Petir (N g )

Parameter ini menyatakan banyaknya aktifitas petir atau sambaran petir ke bumi dalam rentang satu tahun di suatu wilayah, dinyatakan dalam sambaran per

km 2 per tahun. Jumlah sambaran kilat ini sebanding dengan jumlah hari guruh per tahun atau biasa disebut Iso Keraunic Level (IKL). Banyak peneliti yang

memberikan perhatian kearah ini dan mengemukakan rumus-rumus yang berlainan. Untuk Indonesia, T.S. Hutauruk memberikan usulan kerapatan sambaran petir adalah sebesar :

2.3.3 Arus Puncak (I max )

Parameter arus puncak ini menentukan jatuh tegangan resistif pada tahanan pertanahan dan tahanan peralatan yang terkena sambaran. Selain itu juga, ikut menentukan kenaikan temperatur pada peralatan yang disambar. Biasanya nilai arus puncak ini yang digunakan dalam menyatakan suatu gelombang impuls petir,

bersama-sama dengan dua besaran gelombang sebelumnya yaitu waktu muka (T f ) dan waktu ekor (T t ). Menurut Whitehead, arus puncak ini menentukan jarak sambaran petir dalam persamaan : bersama-sama dengan dua besaran gelombang sebelumnya yaitu waktu muka (T f ) dan waktu ekor (T t ). Menurut Whitehead, arus puncak ini menentukan jarak sambaran petir dalam persamaan :

max

[meter].....................................................................................(2.2) dimana I max dalam kA

Gambar 2.9 Konsep Jarak Sambar

2.3.4 Kecuraman Gelombang (Steepness) Kecuraman gelombang merupakan salah satu parameter paling penting. Parameter ini menyatakan kecepatan kenaikan arus petir dalam setiap satuan waktu (di/dt). Semakin besar nilai arus dalam setiap satuan waktu, berarti semakin curam bentuk gelombang arusnya dan makin pendek durasi muka gelombang (front duration) .

2.4 Jenis-jenis Proteksi Petir

Dewasa ini, banyak dikenal berbagai jenis proteksi petir, dari berbagai jenis tersebut dapat dikelompokkan kedalam 2 macam metode, yaitu proteksi petir metode konvensional dan metode non konvensional.

2.4.1 Franklin Rod (Metoda Konvensional)

Pengamanan bangunan terhadap sambaran kilat dengan menggunakan system penangkal petir Franklin merupakan cara yang tertua, namun masih sering digunakan karena hasilnya dianggap cukup memuaskan, terutama untuk bangunan-bangunan dengan bentuk tertentu, seperti misalnya : menara, gereja dan bangunan-bangunan lain yang beratap runcing. Franklin Rod (Tongkat Franklin), alat ini berupa kerucut tembaga dengan daerah perlindungan berupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112 ⁰. Agar daerah perlindungan besar, Franklin Rod dipasang pada pipa besi (dengan tinggi 1-3 meter). Makin jauh dari Franklin

Rod makin lemah perlindungan di dalam daerah perlindungan tersebut. Franklin Rod dapat dilihat berupa tiang-tiang di bubungan atap bangunan. Sistem yang digunakan untuk mengetahui area proteksi dari penyalur petir ini adalah dengan menggunakan sistem proteksi kerucut.

Gambar 2.10 Metoda Franklin Rod

2.4.2 Sangkar Faraday (Metoda Konvensional)

Untuk mengatasi kelemahan Franklin Rod karena adanya daerah yang tidak terlindungi dan daerah perlindungan melemah bila jarak makin jauh dari Franklin Rod -nya maka dibuat sistem sangkar faraday. Sangkar faraday mempunyai sistem dan sifat seperti Franklin Rod, tapi pemasangannya diseluruh permukaan atap bangunan dengan tinggi tiang yang lebih rendah.

Gambar 2.11 Metoda Sangkar Faraday

2.4.3 Early Streamer Emmision (Metoda Non Konvensional)

Metoda ini pertama kali dipatenkan oleh Gusta P Carpart tahun 1931. Sebelumnya seorang ilmuwan Hungaria, Szillard tahun 1941 pernah melontarkan gagasan untuk menambahkan bahan radioaktif pada franklin rod guna meningkatkan tarikan pada sambaran petir. Metoda ini terdiri atas franklin rod dengan bahan radioaktif radium atau sumber thorium sebagai penghasil ion yang dihubungkan ke pentanahan melalui penghantar khusus.

Gambar 2.12 Perbandingan jenis proteksi Franklin Rod dengan ESE

Sistem proteksi petir Early Streamer Emmission adalah pendekatan relative terbaru dalam penyelesaian masalah kerusakan instalasi petir, yang dilengkapi dengan system Franklin Rod . Early Streamer Emmision adalah terminal udara radioaktif non konvensional, tetapi banyak negara telah melarang hal ini. Bahwasanya sumber radioaktif yang posisinya dekat dengan bagian atas terminal membahayakan kesehatan.

Peralatan E arly Streamer Emmision non radioaktif yang banyak digunakan adalah Pulsar (dikembangkan oleh Helita, Perancis), Dynasphere (dikembangkan oleh Erico, Australia), Prevectron (dikembangkan oleh Indelec, Perancis), EF (dikembangkan oleh EF International, Swiss), dan LPI Stormaster (dikembangkan oleh LPI, Australia).

Performa yang unggul dari tipe non konvensional ini adalah kemampuan untuk meyebabkan ionisasi elektrostatik lebih awal pada penangkap petir ini dibanding jenis Franklin Rod , sehingga system non konvensional tersebut kemudian diberi nama jenis ESE (Early Streamer Emmision) .

Gambar 2.13 Teknologi ESE

Radius dari proteksi, Rp dari alat ESE digambarkan pada gambar berikut dari standar perancis NF C 17 – 102. Hal ini tergantung pada alat inisiasi, ΔT dari atat ESE. Radius dari proteksi, Rp di dapat dari :

Rp (m) = √ ...........................................................(2.3) dimana : Rp (m) = Radius dari proteksi dalam are horizontal dalam jarak vertical h dari

ujung tipe ESE dari Viking.

h (m) = Tinggi dari ujung atas terminal elemen yang diproteksi, untuk h ≥ 5 m

D (m) = 20 m untuk tingkat proteksi I

45 m untuk tingkat proteksi II

60 m untuk tingkat proteksi III ΔL (m) = Tambahan jarak Tambahan jarak, ΔL didapat dari :

V ΔT (µs) ................................................................................................(2.4)

ΔL ΔL

V (m/µs) = Rata 4 – rata kecepatan dari tracer yang turun (2 x 10 m/s). ΔT (µs) = Tambahan dalam waktu spark dari leader yang keatas diukur dalam

kondisi lab. ΔT

T FR – T ESE ...............................................................................................(2.5)

Untuk tinggi terminal yang lebih rendah dari 5 m, nilai Rp yang respektif bisa diperoleh dari tabel pembuktian dari standar Perancis NFC. Jadi performa yang unggul dari tipe ini adalah dating dari kemampuan untuk menyebabkan inisiasi yang lebih awal dari streamer secara terus menerus ke atas dari pada sebuah FR dalam kondisi yang sama dari sambaran petir.

2.5 Sistem Proteksi Petir Eksternal

Sistem proteksi petir eksternal berfungsi untuk menghindari bahaya langsung suatu sambaran petir pada instalasi-instalasi atau peralatan-peralatan yang terpasang diluar gedung atau bangunan, di menara dan bagian-bagian luar bangunan. Dalam hal ini termasuk juga perlindungan terhadap manusia yang berada di luar gedung. System proteksi petir eksternal pada dasarnya terdiri dari:

 Terminasi udara (Air Terminal)  Konduktor penyalur arus petir (Down Conductor)  Pembumian (Grounding)

2.5.1 Terminasi Udara (Air Terminal) Terminasi udara adalah bagian sistem proteksi petir eksternal yang dikhususkan untuk menangkap sambaran petir, berupa elektroda logam yang dipasang secara tegak, maupun mendatar. Penangkapan petir ini ditempatkan sedemikian rupa sehingga mampu menangkap semua petir yang menyambar tanpa mengenai bagian gedung, bangunan atau daerah yang dilindungi (zona proteksi).

Posisi penyalur petir yang vertical membuat tampak atasnya hanya berupa suatu titik, sehingga bila step leader mendekati penyalur petir dari daerah manapun akan mengalami reaksi yang sama (tanpa kondisi khusus). Hal ini menggambarkan secara umum bahwa perilaku penyalur petir dalam melindungi daerahnya cenderung untuk membentuk suatu lingkup volume, dengan penyalur petir sebagai sumbu. Bidang dasar zona proteksinya merupakan suatu lingkaran dengan penyalur petir sebagai titik pusat. Oleh sebab itu, untuk menyatakan kemampuan proteksi penyalur petir digunakan sebutan radius proteksi atau jari- jari proteksi, yaitu jarak terjauh dari pusat lingkaran yang masih dapat dilindungi oleh penyalur petir.

Daerah lindung atau sudut lindung suatu terminasi udara (air terminal) penyalur petir ditentukan oleh “jarak sambar” suatu sambaran petir yang

panjangnya ditentukan oleh tingginya arus petir. Salah satu metode dan teori yang digunakan pada saat ini untuk menentukan penempatan terminasi udara dan untuk mengetahui daerah proteksi, yaitu metode bola bergulir (rolling sphere method) .

Gambar 2.14 Terminal Udara ESE merk Viking

2.5.2 Konduktor Penyalur Arus Petir (Down Conductor) Down conductor berfungsi sebagai penyalur arus petir yang mengenai terminasi udara (air terminal) dan diteruskan ke pembumian (grounding) . Pemilihan jumlah dan posisi konduktor penyalur sebaiknya memperhitungkan kenyataan bahwa jika arus petir dibagi dalam beberapa konduktor penyalur, resiko loncatan ke samping dan gangguan elektro magnetic di dalam gedung berkurang. Jenis-jenis bahan penghantar penyalur petir adalah:

1. Kawat tembaga (BCC = Bare Copper Cable)

2. Alumunium (ACC = All Alumunium Cable)

3. Campuran alumunium dan baja (ACSR = Alumunium Cable Steel Reinforce)

4. Kawat baja yang diberi lapisan tembaga (Copper Weld)

5. Alumunium puntir berisolasi (Twisted Wire)

6. Kawat baja, dipakai pada kawat petir dan pentanahan

7. Kabel HVSC (High Voltage Shielded Cable)

2.5.3 Pembumian (Grounding) Pembumian adalah menanam satu atau beberapa elektroda ke dalam tanah dengan cara tertentu untuk mendapatkan tahanan pembumian yang diinginkan. Elektroda pembumian tersebut membuat kontak langsung dengan bumi. Penghantar bumi yang tidak berisolasi yang ditanam dalam bumi dianggap sebagai bagian dari elektroda bumi. Sebagai bahan elektroda, digunakan tembaga atau baja yang digalvanisasi atau dilapisi tembaga, sepanjang kondisi setempat tidak mengharuskan memakai bahan lain (misalnya pada perusahaan kimia).

Dalam penentuan sistem pembumian, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu:

1. Disipasi Energi Petir

2. Pengurangan Loop Pembumian

3. Karakteristik Tanah

4. Komposisi Tanah

5. Pengaruh Temperatur

2.6 Lightning Discharge Counter

Adalah peralatan tambahan untuk menghitung jumlah sambaran yang menghantam dan mengenai perangkat penyalur petir yang terpasang pada sebuah bangunan, fungsi utamanya adalah sebagai analisa keakurasian dari penangkal petir yang telah terpasang.

Dengan adanya perangkat counter tersebut, maka pihak pengelola ataupun pemilik bangunan dapat mengetahui seberapa banyak unit penyalur petirnya telah terkena sambaran petir dan apabila ada kerusakan dengan dugaan terkena petir dengan adanya counter petir ini maka dapat menganalisa sebab-sebab kerusakan yang mengenai peralatan yang ada, apakah kerusakan terjadi karena sambaran Dengan adanya perangkat counter tersebut, maka pihak pengelola ataupun pemilik bangunan dapat mengetahui seberapa banyak unit penyalur petirnya telah terkena sambaran petir dan apabila ada kerusakan dengan dugaan terkena petir dengan adanya counter petir ini maka dapat menganalisa sebab-sebab kerusakan yang mengenai peralatan yang ada, apakah kerusakan terjadi karena sambaran

Gambar 2.15 Lightning Discharge Counter

Adapun data teknisnya, adalah sebagai berikut:  Minimum metering current : 250A

 Maximum metering current : 100kA  Matering range : 0-999999  IP Rating : IP-65  Working temperature : -20°C - 65°C  Pin analog input : 6  Color : RAL 9004 (Black)  Dimmensions (mm) : 63x33x57  Weight (gr) : 225

2.7 Mikrokontroler Arduino

Arduino adalah mikrokontroler singleboard yang dirancang untuk memudahkan penggunanya karena sifatnya yang open-source . Mikrokontroler jenis Atmel AVR adalah mikrokontroler yang digunakan pada arduino. Mikrokontroler AVR menggunakan basis arsitektur AVR RISC (Reduced Intrution Set Computer) mengacu pada arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel tahun 1996. Adapun kelebihan yang dimiliki adalah (Arduino, 2016):

1. Lintas platform yaitu software arduino dapat dijalankan pada sistem operasi windows, macintosh OSX dan linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada windows.

2. Sangat mudah dipelajari dan digunakan karena bahasa pemrogramannya masih sama seperti bahasa C.

3. Open source , baik dari sisi hardware maupun software nya.

4. Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board arduino yaitu shield GSM/GPRS, GPS, Ethernet, SD Card dan lain-lain.

2.7.1 Arduino Uno

Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroller Atmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP dan sebuah tombol reset.

Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroller. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sedah dapat membuatnya bekerja. Arduino Uno menggunakan Atmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. Tampak atas dari arduino uno dapat dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.16 Arduino Uno

Adapun data teknis board Arduino Uno R3, adalah sebagai berikut:  Mikrokontroller : Atmega328

 Tegangan Operasi : 5V  Tegangan Input (recommended) : 7-12V  Tegangan Input (limit) : 6-20V  Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)  Pin analog input : 6  Arus DC per pin I/O : 40 mA  Arus DC untuk pin 3.3V : 150 mA  Flash memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader  SRAM : 2 KB  EEPROM : 1 KB  Kecepatan Pewaktuan : 16 MHz

Masing-masing dari 14 pin digital arduino uno dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebesar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara default ) sebesar 20- 30 KΩ. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu:

 Komunikasi serial : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data secara serial.

 External interrupt : pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun atau pada saat

terjadi perubahan nilai.  Pulse-width modulation (PWM) : pin 3,5,6,9,10 dan 11 menyediakan

keluaran PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite().  Serial peripheral interface (SPI) : pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan

133 (SCK) pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library .

 LED : pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13, ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala dan sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.

Arduino Uno memiliki 6 masukan analog yang diberi label A0 sampai A5, setiap pin menyediakan resolusi sebanyak 10 bit (1024 nilai yang berbeda). Secara default pin mengukur nilai tegangan dari ground (0V) hingga 5V, walaupun begitu dimungkinkan untuk mengganti nilai batas atas dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Sebagai tambahan beberapa pin masukan analog memiliki fungsi khusus yaitu pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang digunakan untuk komunikasi Two Wire Interface (TWI) atau Inter Integrated Circuit (I2C) dengan menggunakan Wire library .

2.7.2 Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) merupakan software yang digunakan untuk membuat kode program dilengkapi dengan fitur pada toolbar memiliki fungsi yang dapat membantu dalam menghubungkan program dengan mikronontroler arduino. Program yang dibuat dengan arduino IDE disebut dengan sketches . File sketches yang dibuat selanjutnya akan disimpan dengan menggunakan format .ino. Berbagai fitur yang dapat digunakan dalam membuat kode program seperti copy, paste, cut, searching dan replace text. Sketches yang sudah dibuat akan diperiksa dan menampilkan pesan error saat proses exporting . Pesan error juga memberikan informasi letak dari kesalahan pada sketches . Arduino IDE juga dilengkapi dengan pilihan jenis mikrokontroler yang digunakan nantinya. Fitur-fitur lainnya seperti verify, upload, new, open, save dan serial monitor memiliki fungsinya masing-masing (Arduino, 2016).

1. Verify Verify berfungsi melakukan pemeriksaan terhadap kode program yang dibuat agar tidak terdapat kesalahan baik secara struktur maupun perintah yang digunakan.

2. Upload Upload memiliki fungsi untuk mengkompilasi kode program serta mengunduh kode program dari dalam modul mikrokontroler yang digunakan.

3. New New berfungsi untuk menyediakan lembar kerja baru untuk membuat sketches .

4. Open Fungsi dari fitur ini untuk membuka file kode program yang sudah pernah dibuat sebelumnya dan tersimpan dengan format .ino.

5. Save Save digunakan untuk menyimpan kode program atau sketches yang sudah dibuat.

6. Serial monitor Serial monitor adalah fitur yang digunakan untuk monitoring kode program apakah sudah berfungsi sesuai dengan yang direncanakan.

2.8 Modul Ethernet Shield

Arduino Ethernet Shield dapat menghubungkan board Arduino dengan Internet. Arduino Ethernet Shield ini dibuat berdasarkan Ethernet chip Wiznet W5100 (datasheet). Chip Wiznet W5100 menyedikan jaringan (protocol internet) dengan kemampuan TCP dan UDP. Mendukung sampai dengan 4 koneksi secara bersamaan. Ethernet library digunakan untuk membuat program (sketch) untuk koneksi ke internet menggunakan shield ini. Ethernet Shield ini terhubung dengan board arduino menggunakan header yang dapat ditumpuk (stackable header). Dengan header ini layout pin akan tetap terjaga dan memungkinkan untuk shield lain ditumpukkan diatasnya.

Pada Ethernet shield terdapat sebuah slot micro-SD, yang dapat digunakan untuk menyimpan file yang dapat diakses melalui jaringan. Onboard micro-SD card reader diakses dengan menggunakan SD library .

Arduino board berkomunikasi dengan W5100 dan SD card menggunakan bus SPI (Serial Peripheral Interface). Komunikasi ini diatur oleh library SPI.h dan Ethernet.h. bus SPI menggunakan pin digital 11, 12 dan 13 pada Arduino Uno. Pin digital 10 digunakan untuk memilih W5100 dan pin digital 4 digunakan untuk memilih SD card. Pin-pin yang sudah disebutkan sebelumnya tidak dapat digunakan untuk input/output umum ketika kita menggunakan ethernet shield. Karena W5100 dan SD card berbagi bus SPI, hanya salah satu yang dapat aktif pada satu waktu. Jika kita menggunakan kedua perangkat dalam program kita, hal Arduino board berkomunikasi dengan W5100 dan SD card menggunakan bus SPI (Serial Peripheral Interface). Komunikasi ini diatur oleh library SPI.h dan Ethernet.h. bus SPI menggunakan pin digital 11, 12 dan 13 pada Arduino Uno. Pin digital 10 digunakan untuk memilih W5100 dan pin digital 4 digunakan untuk memilih SD card. Pin-pin yang sudah disebutkan sebelumnya tidak dapat digunakan untuk input/output umum ketika kita menggunakan ethernet shield. Karena W5100 dan SD card berbagi bus SPI, hanya salah satu yang dapat aktif pada satu waktu. Jika kita menggunakan kedua perangkat dalam program kita, hal

Gambar 2.17 Arduino Ethernet Shield R3

2.9 Modul SIM800L GSM/GPRS

SIM800L adalah sebuah modem (modulator/demodulator) GSM/GPRS yang dikeluarkan oleh SIMCOM (Shanghai, China) yang bekerja pada frekuensi 850 – 1900 MHz yang memiliki beberapa fitur diantaranya GPRS multi slot class

12, mendukung kode GPRS CS-1 sampai dengan CS-4, memiliki pin GPIO (General Purpose Input Output) , ADC (Analog to Digital Converter)

10 bit, PWM (Pulse Width Modulation) , radio FM dan masih banyak lagi.

Gambar 2.18 Modul SIM800L

2.10 LCD (Liquid Crystal Display)

Display LCD adalah sebuah liquid cristal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik dan menampilkan teks alfanumerik .

Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur ke dalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off , cahaya kristal terlihat sama dengan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, maka akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang.

Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya. Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap.

Memori LCD terdiri dari 9.920 bit CGROM. 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan akses datanya dilakukan melalui register data.

Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau CGROM bergantung pada kondisi Address Counter , sedangkan proses akses data ke atau dari register perintah akan mengakses Instruction Decoder yang akan menentukan perintah-perintah yang akan dilakukan oleh LCD.

2.10.1 LCD 16x2

LCD 2x16 merupakan LCD yang memiliki 2 baris dimana setiap barisnya dapat memuat 16 karakter. LCD inilah yang sering digunakan sebagai display data sederhana untuk data yang tidak panjang (tidak banyak jumlahnya), seperti yang ditunjukan pada gambar 2.16. LCD ini mudah dihubungkan dengan mikrokontroler keluarga AVR seperti Atmega32.

Gambar 2.19 Tampilan LCD 16x2

2.10.2 Deskripsi Pin LCD

Untuk keperluan antar muka suatu komponen elektronika dengan mikrokontroler, perlu diketahui dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.

a. Kaki 1 (GND) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber daya.

b. Kaki 2 (VCC) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 Volt (Ground) .

c. Kaki 3 (VEE/VLCD) : Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada cermet. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.

d. Kaki 4 (RS) : Register Select , kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke Register Data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke Register Perintah, logika dari kaki ini adalah 0.

e. Kaki 5 (R/W) : Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke Ground .

f. Kaki 6 (E) : Enable Clock LCD, kaki mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

g. Kaki 7 – 14 (D0 – D7) : Data bus, kedelapan kaki LCD ini adalah bagian dimana aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.