BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI
4.1 Spesifikasi sistem •
Dimensi : 30 x 22 x 9CM, Bobot 2.4 Kg
•
Display : layar LCD 16 x 2 karakter, 71.2 x 25.2 mm, 6.5 inchi
•
Processor : Microcontroller with 128K Bytes, Clock : 11.0592 MHz
•
Memory : SD Card 1 – 4 G Bytes
•
GPS : Gstar SIRF III atau IV
•
Jaringan : GSM Dual-band 900, 1800 MHz
•
Sensor : Accelerometer 3 axis
•
Keakuratan : ADC 10 Bit
•
Input Voltage : 5 – 7.5 V DC
•
Input Current : 180 mA saat standby, 200nt mA saat mengirimkan sms
•
Warna unit: Merah
± 2g
4.2 Daftar komponen Daftar komponen yang dipakai
56
57 Tabel 4.1 Daftar komponen yang digunakan Nomor
Nama Komponen
Jenis/Ukuran
Jumlah
1
Mikrokontroler
ATMEGA1284p
1
2
Modul GPS
GS-216
1
3
Modul GSM
M1306B
1
4
Integrated Circuit
Max232
1
5
Integrated Circuit
HEF4050BP
1
6
Modul Accelerometer
MMA7361L
1
7
Xtal
11.0592MHz
1
8
RJ
Female
1
9
Regulator
LM1117
1
10
Regulator
LM7805
1
11
LCD
LMB162ADC
1
12
Serial Socket
DC9-Male
2
13
Dip-Switch
SW-Dip4
1
14
MMC
SD-Card
1
15
MMC Socket
SD Card
1
16
Push Button
biasa
3
17
Kapasitor
22pf, 100pF, 100nF, 1uF
19
18
Resistor
100, 220, 1K, 10K
7
19
LED Indikator
Merah, Kuning & Hijau
3
20
Header Male
1x6 Pin
1
58 21
Header Male
1x4 Pin
1
22
Header Male
1x3 Pin
6
23
Header Male
1x2 Pin
12
24
Header Female
1x9 Pin
1
25
Header Female
1x6 Pin
1
26
Header Female
1x4 Pin
1
27
Header Female
1x3 Pin
4
28
Header Female
1x2 Pin
1
29
Header Female
1x1 Pin
1
4.3 Prosedur Operasional 1.
Hidupkan Modul Utama
2.
Tunggu Untuk inisialisasi nilai offset dari accelerometer, jangan goyanggoyangkan alat
3.
Bila ada alat mengalami percepatan yang melebihi batas, maka akan mengambil nilai posisi dan waktu dari GPS
4.
Nilai getaran nanti akan dikirimkan melalui SMS lewat modul GSM
4.4 Uji Coba Sistem Pengujian dilakukan untuk mengambil data per komponen maupun data sistem secara keseluruhan. Tujuan dari pengambilan data dan analisis sistem adalah melihat
59 karakteristik dan error yang terjadi antara hasil data percobaan dengan analisis pada rancangan sistem.
4.4.1
Analog to Degital Converter (ADC) Percobaan terhadap ADC dilakukan dengan memberikan input tegangan
terhadap ADC untuk mengukur keakuratan dari besaran nilai adc yang dikeluarkan. Hal ini dilakukan untuk menguji ketepatan ADC untuk melakukan konversi dari nilai analog ke nilai digital dengan menggunakan multimeter CD800a. Tabel 4.2 Nilai Percobaan ADC0 dengan multimeter CD800a Percobaan
Tegangan Input(Volt)
Tegangan Output ADC0(Volt)
1
0,000
0,000
2
1,012
1,000
3
1,221
1,220
4
1,510
1,520
5
1,750
1,720
6
2,028
2,040
7
2,250
2,250
8
2,511
2,511
9
2,712
2,712
10
3,038
3,020
11
3,219
3,219
60
Gambar 4.1 Grafik Nilai percobaan ADC0 Tabel 4.3 Nilai Percobaan ADC1 dengan multimeter CD800a Percobaan
Tegangan Input(Volt)
Tegangan Output ADC1(Volt)
1
0,000
0,000
2
1,012
1,050
3
1,221
1,220
4
1,510
1,570
5
1,750
1,750
6
2,028
2,028
7
2,250
2,250
8
2,511
2,510
61 2,712
2,712
10 0
3,038
3,070
11 1
3,219
3,180
Tegangan(Volt)
9
4.000 3.000 2.000 1.000
Teganggan Input
0.000
Teganggan ADC1 1
3
5
Teegangan Input 7
9
11
Percobaan n
Gambar 4.2 Grafik Nilai percoobaan ADC11 C2 dengan multimeter m C CD800a Tabel 4.44 Nilai Perccobaan ADC baan Percob
Teggangan Inpu ut(Volt)
T Tegangan O Output ADC C2(Volt)
1
0,000
0,000
2
1,012
1,012
3
1,221
1,210
4
1,510
1,510
62 5
1,750
1,750
6
2,028
2,038
7
2,250
2,250
8
2,511
2,511
9
2,712
2,720
10 0
3,038
3,038
11 1
3,219
3,230
Tegangan(Volt)
4.000 3.000 2.000 1.000
Teganggan Input
0.000
Teganggan ADC2 1
3
5
Teegangan Input 7
9
11
Percobaan n
Gambar 4.3 Grafik Nilai percoobaan ADC22 Perco obaan ADC C 0 – ADC 2 kami mem masukkan teggangan inputt berupa tegaangan d power supplay dari s dan ditampilkann ke LCD. Teegangan inpuut yang kam mi gunakan adalah a
63 dari 0V- 3.3V. Aref yang digunakan 3.3V, berarti range ADCnya dari 0-255. Hasil dari ADC tersebut kami jadikan sebuah nilai x lalu nilai x tersebut dibagi dengan total ADC (255) dikali dengan tegangan input sehingga menghasilkan output berupa tegangan. Tegangan outputnya terlalu kecil dikalikan dengan 100 sehingga output yang dihasilkan sesuai dengan tegangan input. Output dari tegangan sebagian tidak sama dikarenakan tegangan input yang tidak stabil. . Data yang diperoleh dari percobaan adc menunjukan ada 3 data yang berbeda dari nilai yang dikeluarkan dari lcd dari pengambilan sebanyak 11 kali, tingkat ketepatan ADC dapat ditunjukan dengan
4.4.2
ADC 0 : ketepatan dalam %
100% = 72,72%
ADC 1 : ketepatan dalam %
100% = 72,72%
ADC 2 : ketepatan dalam %
100% = 72,72%
Accelerometer Pada pengujian nilai accelerometer, cara mengukurnya adalah dari sudut
kemiringan dari 0 derajat hingga 360 derajat dengan kenaikan setiap 45 derajat. Accelerometer yang digunakan adalah MMA7361. Nilai ditunjukan merupakan nilai di dalam satuan tegangan volt dan diukur terpisah antara axis x, axis y, dan axis z
64 Tabel 4.5 Nilai Percobaan Accelerometer dengan multimeter CD800a
Per
Axis
Axis
Axis
X
Y
Z
Axis X
Axis Y
Axis Z
Sudut cobaaan
Seharusnya Seharusnya Seharusnya
0 derajat
1,60
1,70
0,70
1,65
1,65
0,70
2
45 derajat
1,10
1,20
0,90
1,10
1,10
0,45
3
90 derajat
0,80
0,90
1,50
0,80
0,85
1,50
4
135derajat
1,00
1,20
2,00
1,00
1,20
2,00
5
180 derajat
1,50
1,50
2,20
1,50
1,50
2,20
6
225 derajat
2,10
2,20
2,00
2,10
2,20
2,00
7
270 derajat
2,30
2,40
1,50
2,45
2,45
1,50
8
315 derajat
2,10
2,10
0,90
2,10
2,10
0,90
9
360 derajat
1,60
1,60
0,70
1,60
1,60
0,70
Tegangan(Volt)
1
3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00
Sudut Kemiringan Axis X
Axis Y
Axis Z
Gambar 4.4 Grafik Nilai percobaan Accelerometer
65
Cara pengkuran yang kami gunakan yaitu memasukkan tegangan input 5V dan
menggerakkan accelerometernya kearah yang 45 derajat, sehingga dari ke tiga axis tersebut akan menghasilkan tegangan sesuai dengan kemiringan yang kita gerakan. Pada pengukuran ini derajat yang kami gunakan kira-kira saja. Nilai yang didapatkan dari percobaan pada tabel 4.5 adalah nilai yang dikeluarkan oleh accelerometer yang memiliki nilai offset X Y Z berdasarkan datasheet MMA7361L pada kemiringan sudut 0 derajat adalah : 1,65Volt, 1,65Volt, 0,7Volt, dari tabel diatas nilai saat percobaan diatas kesalahan nilai yang terjadi hanya 0,05 untuk sumbu X dan sumbu Y. Untuk perhitungan nilai seharusnya dengan sudut lebih dari 0 derajat digunakan persamaan di bawah ini,
Dimana: VOUT = Keluaran dari accelerometer dalam Volts VOFF
= Offset nilai 0g dari accelerometer
ΔV/Δg = Sensivitas 1g
= Gravitasi bumi
θ
= Sudut yang digunakan
66 Sehingga dapat dirubah ke persamaan
Dari tabel 4.5 menunjukan tingkat ketepatan dari masing-masing sudut adalah; Sudut axis X = ketepatan dalam %
100% = 77,76%
Sudut axis Y = ketepatan dalam %
100% = 55,56%
Sudut Axis Z = ketepatan dalam %
100% = 88,89%.
67 4.4.3
Global Positionong System (GPS) Pengujian GPS dilakukan dengan mengambil data selama 15 menit di satu titik
dengan melihat nilai yang dikeluarkan. Pengambilan dilakukan pada siang dan malam hari dengan melakukan di saat cuaca cerah. Hasil pengambilan data pada siang hari: Tabel 4.6 Nilai Percobaan GPS Siang Hari (Hari 1) Percobaan
Latitude
Longitude
1
612.037
10647.0976
2
612.037
10647.0976
3
612.037
10647.0976
4
612.037
10647.0976
5
612.037
10647.0976
6
612.037
10647.0976
7
612.037
10647.0976
8
612.037
10647.0976
9
612.037
10647.0976
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
612.037
10647.0976
. . 300
68
Gambar 4.5 Nilai Percobaan GPS pada Siang Hari Dari 300 kali percobaan di satu titik menunjukan tidak ada kesalahan dalam penunjukan posisi GPS, hal ini dapat disimpulkan dari 300 kali percobaan pada satu titik GPS selalu menunjuk pada satu kordinat yang sama. Hasil pengambilan data pada malam hari: Tabel 4.7 Nilai Percobaan GPS Malam Hari (Hari 2) Percobaan
Latitude
Longitude
1
609.341
10650.49
2
609.341
10650.49
3
609.341
10650.49
4
609.341
10650.49
5
609.341
10650.49
6
609.341
10650.49
7
609.341
10650.49
69 8
609.341
10650.49
9
609.341
10650.49
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 23
609.341
10650.49
24
612.041
10647.15
25
612.0408
10647.16
26
612.0404
10647.15
27
612.0404
10647.15
28
612.0404
10647.15
29
612.0404
10647.15
. . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 300 612.0404
10647.15
70
10651 10650 10649 10648 10647 10646
Percobaan 2
612.0404
Percobaan 1
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
Percobaan 1
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.0404
612.041
612.0404
609.341
609.341
609.341
609.341
609.341
609.341
10645
Percobaan 3
Gambar 4.6 Nilai Percobaan GPS pada Malam Hari Titik data_GPS adalah posisi lintang dan bujur yang ditunjukan oleh GPS melalui ~300 percobaan di satu titik dalam satu waktu. Percobaan ini dilakukan di dua titik dengan waktu yang berbeda selama beberapa hari. Rata-rata pengambilan yang dilakukan selama 5 menit atau ~300 data yang didapat. Data yang didapat dalam 300 kali percobaan menunjukan hanya ke satu titik. Di hari selanjutnya titik yang bergeser masih di dalam batas toleransi GPS.
71 4.4.4
Global System for Mobile Application (GSM) Pengujian GSM dilakukan dengan mengambil data selama pengiriman dari alat
penulis sampai diterima oleh pengguna dari beberapa operator. Pengambilan data ini dilakukan pada pagi hari. Adapun device yang digunakan untuk mengirim sinyal menggunakan operator IM3. Tabel 4.8 Pengujian kecepatan operator GSM pada siang hari (pukul 13.00 WIB) Percobaan
Operator HP Pengguna
Waktu Pengiriman
1
xl
`00:20:80
2
xl
`00:20:40
3
xl
`00:20:90
4
xl
`00:20:23
5
xl
`00:20:10
6
simpati
`00:20:40
7
simpati
`00:20:40
8
simpati
`00:20:80
9
simpati
`00:20:80
10
simpati
`00:20:30
11
as
`00:17:50
12
as
`00:17:40
13
as
`00:17:61
14
as
`00:17:57
15
as
`00:17:57
72 16
mentari
`00:16:50
17
mentari
`00:16:91
18
mentari
`00:16:81
19
mentari
`00:16:51
20
mentari
`00:16:90
21
flexi
`00:17:08
22
flexi
`00:17:00
23
flexi
`00:17:00
24
flexi
`00:17:01
25
flexi
`00:17:00
26
esia
`00:18:61
27
esia
`00:18:29
28
esia
`00:18:97
29
esia
`00:18:89
30
esia
`00:19:00
Tabel 4.9 Pengujian kecepatan operator GSM pada pagi hari (pukul 07.00 WIB) Percobaan
Operator HP Pengguna
Waktu Pengiriman
1
xl
`00:19:50
2
xl
`00:19:20
3
xl
`00:18:20
4
xl
`00:19:40
73 5
xl
`00:19:50
6
simpati
`00:14:80
7
simpati
`00:15:30
8
simpati
`00:15:40
9
simpati
`00:15:50
10
simpati
`00:15:30
11
as
`00:18:40
12
as
`00:18:50
13
as
`00:19:40
14
as
`00:20:21
15
as
`00:20:1
16
mentari
`00:15:40
17
mentari
`00:16:91
18
mentari
`00:15:40
19
mentari
`00:16:51
20
mentari
`00:17:40
21
flexi
`00:18:50
22
flexi
`00:19:02
23
flexi
`00:18:30
24
flexi
`00:18:20
25
flexi
`00:17:80
26
esia
`00:17:80
27
esia
`00:18:10
74 28
esia
`00:18:50
29
esia
`00:18:04
30
esia
`00:19:20
Tabel 4.10 Pengujian kecepatan operator GSM pada malam hari (jam 20.00 WIB) Percobaan
Operator HP Pengguna
Waktu Pengiriman
1
xl
`00:22:80
2
xl
`00:23:40
3
xl
`00:23:12
4
xl
`00:22:70
5
xl
`00:22:80
6
simpati
`00:19:50
7
simpati
`00:19:30
8
simpati
`00:18:40
9
simpati
`00:18:50
10
simpati
`00:17:70
11
as
`00:18:20
12
as
`00:18:12
13
as
`00:18:20
14
as
`00:18:31
15
as
`00:18:40
16
mentari
`00:16:20
75 17
mentari
`00:16:17
18
mentari
`00:17:05
19
mentari
`00:16:40
20
mentari
`00:16:90
21
flexi
`00:18:08
22
flexi
`00:18:10
23
flexi
`00:18:00
24
flexi
`00:18:01
25
flexi
`00:19:50
26
esia
`00:17:60
27
esia
`00:19:29
28
esia
`00:18:20
29
esia
`00:18:20
30
esia
`00:17:20
Dari 6 operator yang kami coba yaitu 4 GSM (xl, simpati, as dan mentari), 2 SDMA (flexi dan esia). Pengambilan data yang kami gunakan adalah dari alat penulis digoyangkan sehingga terjadi event dan dari alat penulis mengirim sms ke operator yang ditujukan. Pengiriman bisa lama karena 1 detik digunakan untuk proses pengiriman dari alat penulis. Pengambilan data ini dilakukan pada pagi hari. Percobaan dilakukan di dalam ruangan. Untuk kecepatan pengiriman data paling cepat dilakukan oleh operator Mentari pada siang dan malam hari, sedangkan untuk pengiriman pada pagi hari operator simpati memilki pengiriman sms paling cepat.
76 4.4.5
Uji System keseleruhan dengan alat Pabrikan Menguji system keseluruhannya kami membandingkan alat kami dengan alat
pabrikan yang ada di BMKG. Di mana kami mengukur nilai alfa yang keluarkan kedua alat tersebut untuk mengetahui presisi alat. Tabel 4.11 Pengujian ketepatan Alat penulis dengan Alat Pabrikan
Alat Pabrik (cm s-2)
Alat penulis (cm s-2)
Alat Pabrik Skala Intensity
Alat penulis Skala Intensity
1
45
39.2
V
V
2
72
69.4
V
V
3
117
109
VI
VI
4
129
114
VI
VI
5
89
73
V
V
6
141.2
92.7
VI
VI
7
110
97.9
VI
VI
8
174
87
VI
V
9
54
44
V
V
10
143
94.1
VI
VI
11
86
65.8
V
V
12
530.1
510.9
VIII
VIII
13
47
58.3
V
V
14
51
47.3
V
V
15
117
98.3
VI
VI
77 16
53
42.9
V
V
17
87
49.5
V
V
18
81
61.6
V
V
19
79
51.7
V
V
20
141
103.9
VI
VI
Dengan nilai toleransi sebesar ±0,9 m s-2 (nilai ini sudah melalui perhitungan dengan menurut persamaan perhitungan percepatan dengan memperhitungkan skala Mercalli pada bab 3) nilai keakurasian alat penulis terhadap dibandingkan dengan alat buatan pabrik adalah 95 %.
Data Pengujian Intensitas 9 8 7
Intensitas
6 5 4
data alat pabrik
3
data alat penulis
2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan
Gambar 4.7 Grafik Pengujian ketepatan Alat penulis dengan Alat Pabrikan
78 Tabel 4.9 Perbandingan kelebihan dan kekurangan dengan alat pabrikan
Intensitymeter Penulis
TDL‐303M
Keunggulan / Kekurangan
Measuring range
±1,5g
±2g
Alat penulis hanya memiliki nilai pengukuran maximum sebesar 1,5g atau bila diterjemahkan di dalam skala ritcher hanya mencapai ~9 Skala Ritcher,
Sensitivity
800mv/g
2.5V / g
Dengan sensifitas 800mv/g menyebabkan terjadinya error lebih besar
Frequency Response
~50 Khz
~ 200Hz
Respon terhadap frekuensi yang digunakan hanya sekitar 50Hz yang digunakan untuk mendeteksi getaran kuat
Output sampling rate
1024bps
25,50,100,200 bps
Sampling rate yang kecil menyebabkan banyaknya data yang kurang tetapi jumlah data yang ada dinilai cukup
Supply voltage
5V ~ 7,5V
9V ~ 18VDC
Tegangan yang diperlukan untuk menghidupkan alat lebih kecil
SD Card 2GB up to 4GB, dengan cara
standard 8GB upto 32GB, dapat
Dengan menggunakan cara penyimpanan
Recording media
79 penyimpanan trigger event bertahan lebih dari 10 tahun
menyimpan selama 180 hari secara terus menerus tanpa berhenti
trigger terhadap sebut event gempa maka media penyimpanan akan bertahan lebih lama
Communicate
GSM Dual‐band 900, 1800 MHz, GPS module, RS‐ 232C
RS‐232C serial port, RJ45 Ethernet port, infrared remote control
Meskipun tidak memiliki komunikasi dengan Ethernet, alat penulis dilengkapi dengan GSM dual‐band untuk mendukung peringatan dini melalui peringatan SMS yang disertai pengambilan posisi alat dan waktu dengan menggunakan modul GPS g‐star yang lebih akurat
Estimated Cost
Rp ~5.000.000
Rp ~80.000.000
Perkiraan biaya untuk melakukan pembuatan sangatlah jauh
Secara keseluruhan alat dari penulis memiliki kelemahan terhadap keakurasian nilai dan besar media penyimpanan, tetapi dengan dukungan auto-trigger penyimpanan hal ini dapat diatasi. Komunikasi alat dari penulis lebih unggul karena disupport dengan GSM Dual-band 900, 1800 MHz, dan GPS module.
