BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1.
Mikrokontroler Pada alat yang dibuat ini, mikrokontroler yang dipakai adalah AVR yang
berjenis ATMEGA1284P. Jenis ATMEGA terbagi 2 bentuk yaitu 64Pin dan 40Pin, yang digunakan adalah 40 Pin. 2.1.1. Pengertian Mikrokontroler Menurut Barnet (203, p83), mikrokontroler merupakan sebuah prosesor yang digunakan khusus untuk kepentingan kontrol. Meskipun mempunyai bentuk lebih kecil dari komputer pribadi dan mainframe, mikrokontroler dibangun dengan elemen – elemen yang sama. Mikrontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi – instruksi yang diberikan, artinya bagian utama dari suatu sistem otomatis/terkomputerisasi adalah program di dalamnya yang dibuat oleh programer. Program menginstruksikan mikrokontroler untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi – aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks sesuai keinginan programer. Beberapa fitur yang umumnya ada dalam mikrokontroler, yaitu: a. RAM (Random Access Memory) RAM digunakan oleh Mikrokontroler untuk tempat penyimpanan variabel. Memory ini bersifat volatile yang berarti akan kehilangan semua datanya jika tidak mendapatkan catu daya.
5
6 b. ROM (Read Only Memory) ROM seringkali juga disebut sebagai code memory karena berfungsi untuk tempat penyimpanan program yang diberikan oleh programer. c. Register Register adalah tempat penyimpanan nilai – nilai yang akan digunakan dalam proses, telah disediakan oleh mikrokontroler. d. SFR (Special Function Register) SFR adalah register khusus yang berfungsi mengatur jalannya mikrokontroler. SFR ini terletak pada RAM. e. Input dan Output Pin Pin input berfungsi sebagai penerima sinyal dari luar (sama seperti keyboard dalam komputer), pin ini dapat dihubungkan ke media inputan seperti keypad, sensor, dan sebagainya. Pin output adalah bagian yang berfungsi untuk mengeluarkan sinyal dari hasil proses algoritma mikrokontroler. f. Interrupt Interrupt bagian dari mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian yang dapat melakukan interupsi, sehingga ketika program utama sedang berjalan, program utama tersebut dapat diinterupsi (melompat ke program interrupt service routine). Beberapa interrupt pada umumnya, yaitu:
7 1. Interrupt External
: interupsi akan terjadi bila ada inputan dari pin interrupt.
2. Interrupt timer
: interupsi akan terjadi pada saat tertentu sesuai waktu yang ditentukan.
3. Interrupt serial
: interupsi yang terjadi ketika terima data pada saat komunikasi serial.
2.1.2. Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor Meskipun memiliki fungsi dan kemampuan yang hampir sama, ada beberapa perbedaan dari mikroprosesor dan mikrokontroler. Perbedaan tersebut antara lain: 1. Mikrokontroler lebih ditujukan pada hal yang bersifat khusus untuk mengontrol dan memantau sesuatu yang lebih spesifik, sementara mikroprosesor biasanya digunakan untuk sistem kontrol dengan ruang lingkup yang luas. 2. Sebagian besar mikrokontroler telah memiliki fasilitas yang telah terintegrasi seperti RAM, ROM, serta I/O, sedangkan pada mikroprosesor masih memerlukan tambahan lain sebagai komponen eksternal. 2.1.3. Penjelasan ATMEGA1284P Menurut datasheet ATMEGA1284p (p2) mikrokontroler ini memiliki SRAM dan EEPROM yang besar yaitu 16KB dan 4KB. Input dan Output 32 pin yang bisa diprogram selain itu memiliki JTAG interface, 2 8-bit timer/counter, 2 16-bit
8 timer/counter, Interupt Pin, RTC, ADC 8/10bit pada PORTA, SPI pada PORTB, I2C, dan 2 channel UART pada PORTD. 2.2.
Komunikasi Serial Menurut Barnet (2003, 128) komunikasi serial merupakan komunikasi data
dengan pengiriman data secara satu per satu per waktu tertentu. Komunikasi serial hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel transmit dan kabel receive atau sering disebut Tx dam Rx. Komunikasi ini memiliki kemampuan berkomunikasi dengan jarak yang sangat jauh, berbeda dengan komunikasi paralel. Namun, komunikasi serial tidak secepat komunikasi paralel. Dalam komunikasi serial terdapat 2 mode yaitu: 1.
Mode Sinkron Mode sinkron merupakan mode komunikasi yang dalam pengiriman bit datanya
menggunakan clock yang sinkron. Untuk melakukan komunikasi ini tidak hanya mengirim data, tetapi juga harus mengirimkan clock dari transmiter ke receivernya. 2.
Mode Asinkron Komunikasi asinkron serial berbeda dengan mode sikron yang memerlukan clock,
pada mode asinkron terdapat baud-rate yang disepakati masing – masing sistem untuk berkomunikasi. Pada komunikasi ini terdapat 2 bit penting sebagai penanda yaitu start bit dan stop bit. Sebelum mengirimkan data harus dimulai dengan start bit dan setelah mengirimkan data harus diakhiri oleh stop bit. Start bit digunakan untuk mempersiapkan
9 mekanisme penerimaan dan memproses data yang akan masuk dan stop bit untuk mempersiapkan penerimaan data berikutnya.
Gambar 2.1 Mode Asinkron 2.3.
ADC (Analog to Digital Converter) Menurut Barnet (2003, p137) ADC digunakan untuk mengubah signal analog
menjadi signal digital. ADC yang paling terkenal dan paling sering digunakan adalah Succesive Approximation Register ADC (SAR).
Gambar 2.2 Rangkaian ADC
10 Cara paling mudah untuk mikrokontroler bisa berinteraksi dengan sebuah analog signal adalah menggunakan analog comparator. ADC type SAR sendiri memiliki cara kerja dengan membandingkan nilai inputan dengan nilai perkiraannya. Pertama di VREF dibagi 2 lalu dilihat apa nilainya ada di atas atau bawah. Bila di atas, nilai setengah VREF di atas disetengah lagi lalu dicek apakah nilainya di atas atau di bawah, demikian seterusnya sampai nilai perkiraan benar – benar mendekati atau sama dengan inputan. ADC 10-bit ini memiliki 2 register ADCH dan ADCL yang masing – masing 8bit di mana nilai hasil konversi ditampung dalam kedua register ini.
11 2.4.
Komunikasi SPI (Serial Peripheral Interface)
2.4.1. Referensi Desain dan Konfigurasi Menurut Barnet (2003, p146) SPI adalah komunikasi data serial secara sinkron yang telah distandarkan oleh Motorola yang beroperasi secara mode full-duplex atau dengan kata lain dapat berkomunikasi dua arah secara bersamaan. Dalam SPI terjadi pertukaran data perangkat komunikasi antara master dan slave, di mana master berfungsi sebagai pengatur jalannya komunikasi data dan slave sebagai perangkat yang diajak berkomunikasi. SPI memungkinkan berkomunikasi dengan banyak Slave dengan memanfaatkan pin chip select. SPI memiliki 4 jalur komunikasi utama yaitu MISO(Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), SCK (Serial Clock), SS/CS (Slave/Chip Select) dan sering disebut dengan “four wire communication”.
Gambar 2.3 Komunikasi Serial Alternatif penamaan yang sering dipakai: a. SCLK,CLK sama dengan SCK (Serial Clock) b. SDI (Serial Data In), DI (Data In), SI (Serial In) sama dengan MISO c. SDO (Serial Data Out), DO (Data Out), SO(Serial Out) sama dengan MOSI
12 d NCS, NSS, d. N STE saama dengann SS/CS unttuk memilihh Slave (akktif LOW, output o dari Master) M Kom munikasi SPII dapat beropperasi pada satu peranggkat master dengan satuu atau l lebih slave. Konfigurrasi SPI Slavve Independdent
Gam mbar 2.4 Konfigurasi SP PI Slave Inddependent Padaa konfigurasi ini, pin SS S berbeda dihubungkan d n ke masing – masing Slave. S W Walaupun MISO M dan MOSI M dihubuungkan berssamaan, dataa tidak akann salah karenna SS m menentukan n perangkat mana m slave yang y aktif.
13 Konfigurrasi SPI Daiisy Chain
G Gambar 2.5 Konfiguras K si SPI Daisy Chain Padaa konfigurassi ini, penggiriman dataa dari atau ke master dilakukan d s secara b berantai pad da beberapaa slave. Jika hanya ada satu slave maka pin SS S dimungkinkan u untuk low. Ada A beberappa perangkatt yang mem merlukan falling-edge daari pin SS, seeperti I MAX124 IC 4. Kebaanyakan perrangkat slave memilikki output trri-state sehingga pin MISO M m menjadi mem miliki impedansi tinggii apabila slaave tidak dippilih. Peranggkat tanpa output o t tri-state SPII tidak dapatt berbagi seggmen bus deengan peranggkat lain sehhingga hanyaa satu s slave yang dapat d berkom munikasi denngan master..
14 2 2.4.2. Tran nsmisi Dataa dan Pengaturan Clock k Untu uk memulai komunikasi, master megenerate m c clock yang digunakan untuk u k kecepatan komunikasi. k Setiap slavee memiliki batas frekuensi masingg – masing, pada u umumnya frrekuensi cloock yang diggunakan 1-770MHz. Masster memberrikan LOW logic p pada SS untu uk dapat berrkomunikasi. Pada setiiap siklus clock, terjadi komunikasi k f full-duplex: a a.
Mastter mengirim m satu bit daata pada jaluur MOSI, slaave membacca data padaa jalur Dataa In (jalur yaang sama)
b b.
Slavee mengirimkkan data saatu bit dari Data Out, master mem mbaca data pada MISO O (jalur yang sama)
misi data SP PI Gambarr 2.6 Transm
Selaiin pengaturaan frekuensii Clock, masster juga harrus konfigurrasi polaritaas dan f fase clock seehubungan dengan d spesifikasi dari perangkat slaave.
15
Gambar 2.7 2 Pengatu uran Clock SPI S
Peng gaturan polaaritas dan fase clockk dilakukan pada CPO OL dan CP PHA. K Kombinasi polaritas p dann fase clock ditunjukan d p pada tabel beerikut: Taable 2.1 Fasee Clock M Mode
CPOL
CPHA
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
16 2.5.
LCD (Liquid Crystal Diplay) Menurut Yohanes Surya (LCD gimana sih cara kerjanya?), LCD adalah layar
display yang mempunyai 2 lapisan material yang dipolarisasi dengan cairan semacam kristal. Bentuk paling sederhana ada pada layar jam tangan digital atau kalkulator. LCD pada komputer dan laptop memiliki sistem LCD yang canggih. Liquid Crystal diterjemahkan kristal cair. Pada tahun 1888, seorang ahli botani, Friedrich Reinitzer, menemukan fase yang berada di tengah – tengah fase padat dan cair. Fase ini memiliki sifat – sifat padat dan cair secara bersama – sama. Molekul – molekulnya memiliki arah yang sama seperti sifat padat, tetapi molekul – molekul itu dapat bergerak bebas seperti pada cairan. Fase kristal cair ini berada lebih dekat dengan fase cair karena dengan sedikit penambahan suhu/temperatur fasenya langsung berubah menjadi cair. Fase ini yang menjadi dasar utama pemanfaatan kristal. Jenis kristal cair yang digunakan dalam pengembangan teknologi LCD adalah tipe nematic (molekulnya memiliki pola tertentu dengan arah tertentu). Tipe yang paling sederhana adalah twisted nematic (TN) yang memiliki struktur molekul yang terpilih secara alamiah (dikembangkan pada tahun 1967). Struktur TN ini dapat dilepas pilihannya (untwist) dengan arus listrik. LCD yang dipakai bertipe monochrome memiliki cara kerja memblok cahaya yang akan keluar dengan menghitamkan pixel. Sering dipakai pada kalkulator, jam tangan digital, dan telepon genggam lama (belum berwarna). LCD jenis ini merupakan LOW power dibanding jenis yang lain.
17 2.6.
MMC (Multi Media Card)
2.6.1. Penjelasan Umum Menurut Alexson (2006, p79), MMC adalah media penyimpanan dan komunikasi data yang kecil tetapi memiliki kapasitas yang besar. MMC ini dirancang untuk aplikasi – aplikasi seperti video recorder, handphone, dan game. MMC memiliki 7pin serial bus yang dirancang untuk beroperasi pada tegangan rendah (umunya 3.3Volt).
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin pada MMC Komunikasi MMC menggunakan protocol berbasis standar SPI. 2.6.2. Mode SPI pada MMC SPI mode terdiri dari sebuah protocol komunikasi opsional yang terdapat pada Flash-based MultiMedia Card. Mode inilah yang dirancang untuk dapat berkomunikasi
18 dengan jalur SPI. Interface ini dipilih ketika pertama kali command reset setelah dinyalakan dan tidak bisa diubah lagi saat menyala. Implementasi SPI pada MMC menggunakan subset dari protocol MultiMedia Card dan command set. Mode ini biasa digunakan pada sistem yang menggunakan satu card dan memiliki sistem transfer data yang rendah. Konsep dasar MMC adalah mengirim data melalui jalur – jalur komunikasi, jalur – jalur tersebut antara lain : a. CLK
: Dengan setiap cycle, pengiriman bit pada command dan data line setelah dilakukan
b. CMD
: Jalur command yang dua arah digunakan untuk inisialisasi MMC dan data transfer command
c. DAT
: Jalur data bidirectional, beroperasi pada mode push-pull.
2.6.3. Sistem File FAT-16 Menurut Alexson (2006, p175) sistem file FAT-16 diperkenalkan pada MS-DOS pada tahun 1981. Awalnya dirancang untuk menangani file di floppy drive, dan telah memiliki modifikasi kecil selama bertahun – tahun sehingga dapat menangani hard disk. FAT-16 kompatibel dengan berbagai sistem operasi, termasuk Windows 95/98/ME, OS / 2, Linux, dan beberapa versi UNIX. FAT-16 memiliki tetapan cluster 32Kilobyte, yang membuat file terkecil pada MMC adalah 32KB. Kekurangan FAT-16 adalah tidak
19 mendukung kompresi, enkripsi, atau keamanan yang canggih dengan menggunakan daftar kontrol akses. Media kapasitas 16MB-2GB bisa menggunakan file FAT16. Setiap FAT16 memiliki komponen sebagai berikut : a. Reserved region, yang mengandung boot sector, b. FAT region, yang berisi table FAT, c. Root directory, d. File dan directory data region yang menyimpan file dan subdirectory.
Bagian dalam FAT-16 yang perlu diketahui: 1.
Reserved Region Reserved region merupakan bagian pertama pada FAT-16 yang terdiri dari
sebuah sektor tunggal yang disebut boot sector. Boot sector terdiri atas BIOS Parameter Block (BPB) merupakan area yang dipesan untuk boot code dan boot signature. 2.
BIOS Parameter Block BPB adalah sektor yang berisi informasi – informasi penting tentang MMC
khususnya format file yang digunakan. Data pada BPB terdapat pada byte ke 11 sampai ke 35 boot sector.
20 Table 2.2 Bios Parameter Blok Byte
Deskripsi
Ukuran
Keterangan
11
Jumlah byte per sector
2
Umumnya digunakan 512 byte
13
Jumlah bye per cluster
1
Nilai yang umum digunakan 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, dan 128 14
Jumlah Reseve Sektor
2
Biasanya 1
16
Jumlah FAT
1
Umumnya digunakan 2
2
Umumnya digunakan 512 byte
2
Jumlah pada sebuah FAT
Jumlah maksimum data 17
yang dimasukan pada root directory
22
3.
Jumlah sektor per FAT
Boot Code Lokasi 62 sampai dengan 509 (448byte) menyimpan boot code. Boot code Mengloading sistem operasi.
4.
Boot Signature Pada boot sector yang valid, byte ke-510 akan bernilai 55h dan byte ke-511 akan
bernilai AAh. Untuk media dengan ukuran yang lebih besar maka tetap akan bernilai sama walau bukan byte pada akhir sektor.
21 5.
File Allocation Table Region Pada tabel FAT-16 umumnya memiliki 2 copy yang identik. Setiap label FAT
memiliki 16 bit entry untuk setiap cluster data. File yang membutuhkan beberapa cluster menggunakan FAT ini untuk mengkontrol sebuah data dari cluster yang digunakan setiap file. 6.
Root Directory Region Dalam FAT-16, setelah bagian tabel FAT maka terdapat root directory yang
memiliki informasi penting tentang file dan subfolder. Pada umumnya bisa menyimpan sampai 512 yang masing – masing ukuran 32byte. Jika ukuran sektor adalah 512 byte , root directory memerlukan 32sektor. Table 2.3 Bios Root Directory Region Byte
Ukuran (Byte)
Penjelasan
1
8
Nama File
9
3
Extension file
12
1
Attribute(hidden file, read only)
13
1
Dipesan oleh Windows
14
1
Detik (satu per 10) pembuatan
15
2
Jam pembuatan
17
2
Tanggal pembuatan
19
2
Tanggal terakhir akses
21
2
Dipesan FAT32
22
7.
23
2
Jam terakhir kali ditulis
25
2
Tanggal terakhir kali ditulis
27
2
Start cluster
29
4
Ukuran file
File and Directory Data Region Sektor – sektor setelah root directory dikelompokan menjadi data cluster. Sebuah
data cluster bisa terdiri dari satu atau beberapa sektor. File dan subdirectory disimpan pada cluster. 2.7.
GPS (Global Positioning System)
2.7.1. Pengertian GPS Menurut Kingsley-Hughes (2005, p303), GPS adalah suatu sistem navigasi satelit yang terdiri dari 24 satelit beroperasi dan 3 satelit cadangan. Ke-24 satelit itu mengorbit bumi pada jarak 20.200 km dan waktu orbit 12 jam, sambil terus memancarkan sinyal gelombang radio. Amerika Serikat yang mengoperasikan sistem GPS telah mengatur posisi satelit sehingga seluruh tempat di permukaan bumi dapat menerima 4 sampai 10 satelit. Masing – masing satelit ini dibekali 4 jam atom sebagai penunjuk waktu yang memiliki ketelitian sepermilyar detik. Teknologi GPS sanggup menentukan lokasi manapun di muka bumi dengan ketelitian kurang lebih 1 meter. GPS terdiri dari 3 bagian yaitu space segment, control segment, dan user segment, dengan penjelasannya :
23 2.7.2
Space Segment Terdiri atas 24 satelit yang masing – masing mengirim sebuah sinyal, yang
memiliki sejumlah data yaitu dua buah gelombang sinus (carrier frequency), dua kode digital, dan sebuah pesan navigasi. Carrier dan kode ini digunakan terutama untuk menentukan jarak antara satelit GPS dengan receiver. 2.7.3
Control Segment Terdiri atas 5 stasiun pemantau, dengan stasiun kontrol utama (Master Control
Station) berada di dekat Colorado Springs, Colorado, Amerika Serikat. Tugas utamanya adalah menentukan dan memprediksi lokasi satelit, integritas sistem, jam atom satelit, data atmosfer, perkiraan satelit, dan pertimbangan – pertimbangan lain. Informasi ini dikombinasikan dan dikirimkan ke satelit GPS melalui jalur S-Band. 2.7.4
User Segment Sebuah GPS yg terhubung antena GPS, semua user dapat menerima signal GPS,
yang digunakan untuk menentukan posisi user dan waktu pada saat itu.
24
Gambar 2.9 User Segment 2.7.5. Cara Kerja GPS GPS bekerja dengan cara mengumpulkan data. Secara teoritis satelit – satelit mengirimkan informasi jarak antara satelit dengan penerima GPS. Dari proses ini akan diperoleh koordinat – koordinat yang disebut waypoint atau yang kita kenal dengan garis lintang dan garis bujur. Titik waypoint ini dapat diperoleh dengan menerapkan konsep trilaterasi.
25
Gambar 2.10 Cara kerja GPS Dari konsep perhitungan ini, untuk memperoleh posisinya diperlukan minimal 3 buah satelit dan apabila ingin mengetahui ketinggian dan sinkronisasi clock GPS diperlukan 4 satelit. Satelit GPS dapat mengetahui jarak GPS receiver dengan : Jarak = Kecepatan x Waktu Jarak
=
jarak satelit dengan GPS receiver
Kecepatan
=
kecepatan gelombang mikro dari satelit(186.000mil/s)
Waktu
=
waktu yang diperlukan sinyal satelit sampai diterima GPS receiver
Dari sinyal sampai kemudian dikirimkan balik, dapat ditentukan posisi GPS receiver yang membentuk suatu lingkaran komunikasi dari ketiga satelit yang ada. Posisi yang ditentukan dengan GPS mengacu ke datum global yang dinamakan World Geodetic System 1984 (WGS’84). Dengan kata lain posisi yang diberikan oleh GPS akan selalu mengacu ke datum yang sama.
26 2.8.
GSM (Global System for Mobile Communication)
2.8.1. Pengertian GSM Menurut www.etsi.org (2011), GSM berasal dari bahasa Perancis yaitu Groupe Spéciale Mobile, dan sekarang lebih dikenal dengan sebutan Global System for Mobile Communications. GSM adalah generasi kedua dari cellular mobile system yang diinovasi di Eropa oleh ETSI (European Telecommunications Standardization Institute). Keuntungan dalam menggunakan GSM adalah: a.
GSM menggunakan frekuensi radio yang efisien.
b.
Kualitas suara jauh lebih baik dibandingkan dengan analog system.
c.
Transmisi data juga disupport lewat GSM system.
d.
Informasi encrypsi dan subscriber digaransi/aman.
e.
Seluruh negara dapat menggunakan GSM system. GSM modem bekerja tanpa kabel (wireless) dan bekerja dengan network GSM,
cara kerja GSM hampir mirip seperti cara kerja dial-up modem. Perbedaan utamanya adalah dial-up modem mengirim dan menerima data melalui jalur telepon, sedangkan GSM melalui gelombang radio. Untuk itu GSM memerlukan pembawa datanya untuk data mengirim dan menerima data. GSM tidak akan bisa berkomukasi bila tidak menggunakan SIM-Card(Subscriber Indentity Module-Card) karena Sim-Card akan memberikan network profile sebagai
27 carrier, serta memiliki algoritma untuk menencrypt data yang dikirim dan diterima. Ini penting agar data tidak digunakan sembarangan. Untuk berkomunikasi dengan modem GSM ini bisa dilakukan melalui kabel USB untuk PC dan kabel serial untuk device lain dengan jenis komunikasinya adalah serial UART. 2.8.2. Pengertian AT – Command Menurut www.developershome.com (2011) AT-Command adalah instruksi yang digunakan untuk mengontrol modem. GSM ini merupakan sebuah modem, maka untuk dapat mengkontrolnya digunakan AT-Command. AT berasal dari ATtention dan semua command akan berawalan AT. AT-command dijadikan standard untuk berkomunikasi dengan GSM. AT command dapat melakukan seperti: a.
Membaca, menulis, dan menghapus SMS
b.
Mengirim SMS
c.
Monitoring signal
d.
Monitoring charge status dan battery
e.
Membaca, menulis, dan mencari contact.
28 2.8.3. Perintah AT-Command AT-Command memiliki banyak model perintah yang digunakan untuk mengoperasikan modul GSM. Perintah – perintah ini dikirim melalui komunikasi serial dari mikrokontroler. Perintah tersebut antara lain : AT+CGMI
: untuk menampilkan nama manufaktur
AT+CGSN
: untuk mengetahui nomer IMEI
AT+CMGS
: untuk mengirim SMS
AT+CMGR
: untuk membaca SMS
AT+CMGD
: untuk menghapus SMS
AT+CMEE
: untuk mengganti format SMS
Apabila ingin mengirimkan sebuah SMS yang berisi pesan “Mengirim SMS sangat mudah” ke nomer “0818388668” dengan format : AT+CMGS=”0818388668”
Mengirim SMS sangat mudah. Untuk memilih format penulisan ke SMS text mode dengan format: AT+CMGF=1 Mengubah format data yang digunakan dari format oktal ke format penulisan abjad biasa.
29 2.9
Intensitimeter Intensitas gempa bumi adalah tingkat kerusakan dan getaran yang terasa pada
lokasi terjadinya gempa bumi. Angka (Skala) ditentukan mengkuantisasi dampak gempa bumi dengan menilai kerusakan yang dihasilkannya, pengaruhnya pada benda-benda, bangunan dan tanah, dan akibatnya pada orang. Skala yang digunakan untuk mengukur intensitas gempa bumi disebut Skala Intensitas Mercalli atau Modified Mercalli Intensity (MMI) diperkenalkan oleh Guiseppe Mercalli tahun 1902. Alat yang digunakan untuk mengukur intensitas gempa bumi disebut intensitimeter. Efek primer gempa bumi adalah kerusakan struktur bangunan baik yang berupa gedung, perumahan rakyat, gedung bertingkat, fasilitas umum, monumen, jembatan, dan infrastruktur lainnya, yang diakibatkan oleh getaran yang ditimbulkannya. Secara garis besar, tingkat kerusakan yang mungkin terjadi tergantung dari geotektonik lokasi bangunan dan percepatan tanah dilokasi bangunan karena getaran gempa. Faktor yang merupakan sumber kerusakan dapat dinyatakan dalam parameter percepatan tanah sehingga data percepatan tanah maksimum akibat gempa bumi pada suatu lokasi menjadi penting untuk menggambarkan tingkat risiko gempa bumi di suatu lokasi tertentu. Semakin besar nilai percepatan tanah maksimum yang pernah terjadi di suatu tempat, semakin besar resiko gempa bumi yang mungkin terjadi.
30 2.9.1 Skala Mercalli
Menurut BMKG (2011), Intesitas beserta penjelasannya, dibagi menjadi:
a.
Level I, pada umumnya tidak dirasakan oleh manusia, tetapi bisa tertangkap oleh para ahli gempa bumi.
b.
Level II, dirasakan oleh sedikit orang. Beberapa benda seperti lampu gantung akan terayun.
c.
Level III, dirasakan oleh sedikit orang yang sebagian besar berada di dalam ruangan. Tingkat ini dilukiskan seperti getaran yang dirasakan saat sebuah truk sedang melintas.
d.
Level IV, dirasakan oleh banyak orang yang berada di dalam ruangan, tetapi hanya sedikit sekali orang yang berada di luar ruangan bisa merasakannya.
Kaca-kaca
jendela,
piring-piring,
dan
pintu-pintu
berderak. e.
Level V, dirasakan oleh orang-orang baik di dalam ruangan maupun di luar ruangan. Orang-orang yang sedang tidur terbangun, benda kecil yang tidak stabil akan jatuh dan pecah, serta pintu bergerak.
f.
Level VI, dirasakan oleh semua orang. Beberapa perabot yang berat mungkin bergerak; orang-orang berjalan dengan goyah, kaca-kaca jendela pecah; piring-piring jatuh dan pecah, buku jatuh dari rak semak-semak, dan pepohonan tampak berguncang.
g.
Level VII, sulit untuk tetap dalam posisi berdiri, dan terjadi kerusakan menengah hingga parah pada gedung yang tidak dibangun dengan baik. Plester, ubin, bata akan goyah, dan batu-batu akan berjatuhan, akan
31 terjadi tanah longsor dalam skala kecil dilereng-lereng; air menjadi buram saat endapan bergejolak. h.
Level VIII, sulit untuk mengendalikan mobil dan terjadi kerusakan pada cerobong-cerobong asap, monumen-monumen, menara-menara, serta tangki air yang berada di tempat tinggi terjatuh, dahan pepohonan patah, dan lereng-lereng yang curam retak.
i.
Level IX, terjadi kerusakan yang meluas pada gedung-gedung; fondasifondasi retak terjadi kerusakan serius pada waduk-waduk, pipa-pipa di bawah tanah pecah.
j.
Level X, sebagian besar gedung struktur kerangka, dan fondasi-fondasi hancur. Terjadi sejumlah tanah longsor yang besar, air meluap dari tepi sungai, dan danau di beberapa tempat rel kereta api melengkung.
k.
Level XI, hanya sedikit gedung yang masih berdiri; jalur-jalur rel kereta api melengkung dengan hebat banyak jembatan yang hancur pipa-pipa di bawah tanah sama sekali tidak bisa berfungsi
l.
Level XII, nyaris mencapai kehancuran total. Batu besar berpindah dari tempatnya, benda terlempar dengan ganasnya ke udara.
2.10
Accelerometer Menurut Starlino (2009), accelerometer adalah alat yang digunakan untuk
mendeteksi dan mengukur getaran (vibrasi), dan mengukur percepatan akibat gravitasi (inklinasi). Sensor accelerometer mengukur percepatan akibat gerakan benda yang melekat padanya. Penggunaan accelerometer sudah menjadi sangat global di dalam berbagai bidang, untuk perangkat telepon genggam hingga peralatan kedokteran
32 beberapa sudah menggunakan accelerometer. Accelerometer dapat digunakan untuk mengukur getaran pada mobil, mesin, bangunan, dan instalasi pengamanan. Sensor accelerometer juga dapat diaplikasikan pada pengukuran aktivitas gempa bumi dan peralatan-peralatan elektronik, seperti permainan 3 dimensi, mouse komputer, dan telepon. Untuk aplikasi yang lebih lanjut, sensor ini banyak digunakan untuk keperluan navigasi. Percepatan merupakan suatu keadaan berubahnya kecepatan terhadap waktu dan juga bergantung pada arah/orientasi karena percepatan merupakan besaran vektor yang dapat bernilai negatif.
Gambar 2.11 Proses Accelerometer
33 2 2.11
Perh hitungan AD DC dan Skaala MMI ADC C atau Analoog Digital Converter C yaang digunakkan adalah mode m 10bit ADC
p pada ATMEGA1284P.. ADC ini menangkaap tegangann yang masuk dari sensor s a acceleromet er. Tegangann ini masih berupa b nilai analog yangg terus berubbah – ubah dalam d s satuan Volt (V). Teganggan yang maasuk ini kem mudian diubaah menjadi nilai n ADC deengan c berikut : cara P Persamaan 2.1
D Dimana didaalam alat pennulis: R Resolusi AD DC adalah 100 bit atau berrnilai 1024. V Vinput meru upakan nilai yang dikeluuarkan dari Acceleromete A er V Vreferensi ADC A adalah 3.3 volt yanng diambil daari pin 32 yaaitu Aref. M Melihat darii persamaan 2.1 maka unntuk mencarii nilai Vinpuut dapat diguunakan 2.2 P Persamaan
V Vinput yan ng dihasilkaan disini masih m memillki nilai off ffset atau nilai n dasar yang m merupakan gaya g dari grravitasi asli bumi. Jadi, untuk mengghilangkan nilai n offset dicari d n nilai umum dari acceleroometer ini deengan cara calibrasi. c
34
D mana: Di N Nilai Axn ad dalah nilai yang ingin kita ketahui. S Skala Faktorr X adalah seensifitas acccelerometer dapat d dilihatt pada penjellasan 1.x O Offset adalaah nilai aw wal yang suudah ada. Dapat D dicarii dengan melihat m dataasheet a acceleromet er atau denggan melakukkan rata-rata dari percobaan data. Dii dalam dataasheet o offset yang dimaksud d addalah nilai Zeero-g Voltagge. N Nilai dari Axn, A Ayn, dan d Azn dihhitung dengaan menggunnakan persam maan phytaagoras y yang kemud dian menghassilkan : P Persamaan 2.3.
N Nilai dari A inilah yang akan digunaakan sebagaii nilai ADC pada persam maan 1.2 M Melihat darri datasheet alat accelerrometer, fakktor sensifitaas dari alat yang digunnakan s sebesar 800m mV/g. Artinnya setiap perubahan PG GA(peak grouund acceleraation) dalam m nilai g gravitasi seb besar 1 gravitasi, atau seebeser 9,8m//s2 maka perrubahan tegaangannya seebesar 8 800mV, den ngan begitu nilai n percepaatannya dapaat diketahui dengan. d
35 P Persamaan 2.4
M Masing-mas sing sumbu x, x y, dan z diicari nilai resultannya. P Persamaan 2.5
S Seletah men ngetahui nilaai dari g totall atau summaary-nya, makka digunakaan table hubuungan I Intensitas Mercalli M dan Skala Ritcher yang seebelumnya sudah s dilakuukan pengukkuran o ilmuwaan dari geogrraphy site. oleh
36 Table 2.4 nilai konversi percepatan tanah maksimum
