Makalah Seminar Kerja Praktek
KONSEP RANCANGAN PENDETEKSI BANJIR JARAK JAUH MEMANFAATKAN FASILITAS PESAN SINGKAT (SMS) Oleh : Ilina K. Khisan I (L2F009109) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro elektro.undip.ac.id
Abstrak Saat ini sistem peringatan dini merupakan hal yang sangat penting. Kejadian banjir terkadang sulit dideteksi, bisa jadi datangnya secara tiba-tiba dan menimbulkan kerugian yang cukup besar bagi masyarakat. Ketinggian sungai tidak selalu bisa diawasi karena perlu pembangunan sistem peringatan dini banjir yang dapat diakses dari jarak jauh. Dalam laporan kerja praktek ini dibuat sebuah konsep rancangan pendeteksi banjir jarak jauh. Pendeteksian jarak jauh dapat memanfaatkan berbagai fasilitas, akan tetapi dengan kenyataan bahwa mobilitas seseorang pada saat ini semakin tinggi, sehingga cara yang efisien untuk memantau ketinggian air sungai dapat memanfaatkan fasilitas pesan singkat atau SMS (short message service). Konsep rancangan ini dimulai dengan sistem minimum mikrokontroller Atmega8535 yang digunakan untuk mengolah data dari sensor dan mengirim SMS dari modem ke ponsel pengguna. Kata kunci : Pendeteksi banjir, Mikrokontroller Atmega8535, SMS
I. 1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang Melihat kondisi beberapa wilayah di Indonesia yang saat ini sering mengalami banjir. Banjir menimbulkan kerugian bagi mereka yang terkena banjir baik secara langsung maupun tidak langsung. Dampak banjir memang luar biasa. Rumah rusak karena terendam banjir, barang-barang perabotan rumah tangga hanyut dan rusak. Ditambah bila penduduk yang memiliki usaha rumahan bisa terganggu aktifitas produksinya sehingga mengakibatkan kerugian. Akan tetapi kerugian akibat banjir dapat sedikit dikurangi bila ada peringatan dini banjir, sehingga masyarakat sudah siap sebelum banjir datang. Karena alasan inilah pengembangan pendeteksi banjir jarak jauh mulai marak, tidak hanya meningkatkan keakuratan pendeteksian pada banjir, tetapi pada pengiriman informasi hasil pendeteksian banjirnya. Pengiriman ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan fasilitas SMS. Salah satunya adalah Perancangan Perangkat Sistem Pendeteksi Banjir Jarak Jauh Berbasis SMS Menggunakan Mikrokontroller Atmega8535. Pendeteksi ini menggunakan sensor ping parallax untuk mendeteksi perubahan ketinggian air yang memanfaatkan gelombang ultrasonik yang dipantulkan kemudian menghitung jarak gelombang yang terpantulkan kembali ketika menyentuh dasar sungai, kemudian data diolah oleh mikrokontroller Atmega8535 dan hasilnya dikirim ke pengguna dalam bentuk SMS, yang
pada laporan ini penulis menggunakan Modem Wavecom M1306B Fastrack sebagai pengirim SMS ke posel pengguna. 1.2
Tujuan Tujuan penulis memilih judul dalam kerja praktek ini adalah : 1. Untuk mempelajari proses pengiriman informasi melalui pesan singkat. 2. Untuk membuat konsep rancangan pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan proses pengiriman pesan singkat ke pengguna. 3. Untuk mempelajari fungsi dan cara kerja berbagai komponen dalam pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan proses pengiriman pesan singkat ke pengguna. 1.3
Batasan Masalah Pada penulisan laporan Praktek Kerja ini penulis membatasi permasalahan yaitu : 1. Dalam hal ini hanya akan dibahas mengenai konsep perancangan pendeteksi banjir jarak jauh memanfaatkan fasilitas SMS. 2. Dalam laporan ini tidak dibahas tentang pemrograman untuk mikrokontroler ataupun bahasa pemprograman secara khusus. 3. Dalam laporan ini tidak dibahas mengenai salah satu device secara khusus.
II.
DASAR TEORI
2.1
Sensor Ping Parallx Pada dasanya, sensor ping terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik yang juga disebut transmitter dan sebuah mikropon ultrasonik yang juga disebut receiver. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Sensor ping mendeteksi objek dengan cara mengirimkan suara ultrasonik dan kemudian “mendengarkan” pantulan suara tersebut. Sensor ping hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5Us). Karakteristik[1] : 1. Tegangan suplai: 5VDC 2. Konsumsi arus: 30 mA typ; 35 mA max 3. Jarak: 2 cm sampai 3 m (0.8 in sampai 3.3 yrd) 4. Input Trigger: positive TTL pulse, 2 Us min, 5 µs typ 5. Echo Pulse: positive TTL pulse, 115 Us to 18.5 ms 6. Echo Hold-off: 750 µs from fall of Trigger pulse 7. Burst Frequency: 40 kHz for 200 µs 8. Burst Indicator LED shows sensor activity 9. Delay before next measurement : 200 µs 10 Size: 22 mm H x 46 mm W x 16 mm D (0.84 in x 1.8 in x 0.6 in) 2.2
Mikrokontroller Atmega8535 Mikrokontroller adalah suatu kombinasi mikroprosesor, piranti I/O (Input/Output) dan memori, yang terdiri atas ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory), dalam bentuk keping tunggal (single chip). Mikrokontroller Atmega8535 adalah mikrokontroller 8 bit buatan ATMEL dengan 8 Kbyte System Programable Flash dengan teknologi memori tak sumirna (nonvolatile), kepadatan tinggi, dan kompatibel dengan pin out dan set instruksi standar industri MCS51 INTEL. Arsitektur yang digunakan dengan RISC (Reduce Instruction set in singgle chip). Mikrokontroller Atmega8535 memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Kompatibel dengan produk keluarga MCS51. 2. Dapat digunakannya bahasa C sebagai bahasa pemrogramannya.
3. Programmable Flash Memory sebesar 8 K Byte. 4. Memiliki 512 Bytes EEPROM yang dapat diprogram. 5. Ketahanan (endurance) : 10.000 siklus tulis/hapus. 6. Jangkauan operasi : 4,5 – 5,5 Volt. 7. Fully Static Operation : 0 Hz – 16 MHz untuk Atmega8535. 8. Dua level Program Memory Lock yaitu flash program dan EEPROM data seccurity 9. RAM Internal 128 X 8 bit, 10. Memiliki 32 jalur I/O yang dapat diprogram, 11. Satu pencacah 8 bit dengan separate prescaler, 12. Satu pencacah16 bit dengan separate prescaler, 13. Sumber interupsi (interrupt source) eksternal dan internal, 14.Kanal pengirim – penerima tak serempak universal (UART- Universal Asynchronous Receiver – Transmitter) yang dapat diprogram, 15. Low-power Idle dan Power-down Model 2.3
Komunikasi Serial RS232 Untuk menghubungkan perangkat eksternal dengan komputer atau mikrokontroler, dapat menggunakan port serial dan port paralel. Dan dalam konsep rancangan ini, menggunakan port serial sebagai jalur komunikasinya. Salah satu standar komunikasi serial yang sering digunakan adalah RS232. Komunikasi RS232 dilakukan secara asinkron, yaitu komunikasi serial yang tidak memiliki clock bersama antara pengirim dan penerima, masing masing dari pengirim maupun penerima memiliki clock sendiri. Yang dikirimkan dari pengirim ke penerima adalah data dengan baudrate tertentu yang ditetapkan sebelum komunikasi berlangsung. Setiap word atau bit disinkronkan dengan start bit, stop bit, dan clock internal masing masing pengirim atau penerima. 2.4
Modem Wavecom Fastrack Wavecom adalah pabrikkan asal Perancis yang bermarkas di kota Issy-lesMoulineaux, Perancis yaitu Wavecom.SA yang berdiri sejak 1993 bermula sebagai biro konsultan teknologi dan sistim jaringan nirkabel GSM, dan pada 1996 Wavecom mulai membuat desain daripada modul wireless
GSM pertamanya dan diresmikan pada 1997, bentuk modul GSM pertama berbasis GSM dan pengkodean khusus yang disebut ATcommand. Modem Wavecom Fastrack ini cukup dikenal di Indonesia pada industri rumahan sampai sekala besar, mulai dari fungsi untuk SMS (Short Message Service) massal hingga penggerak perangkat elektronik, didukung pula dengan modem wavecom yang berjalan dengan baik di Quik Gateway pada software QuickSMS, kecepatan kirim 2-4 detik per sms. Beberapa fungsi kegunaan modem di masyarakat antara lain[3]: 1. SMS Broadcast application 2. SMS Quiz application 3. SMS Polling 4. SMS auto-reply 5. M2M integration 6. Aplikasi Server Pulsa 7. Telemetri 8. Payment Point Data 9. PPOB Keuntungan menggunakan Modem Wavecom Fastrack daripada Modem GSM atau HP[4]: 1. Wavecom jauh lebih stabil dibanding Modem GSM atau HP 2. Wavecom tidak gampang panas dibanding Modem GSM atau HP 3. Pengiriman SMS yang lebih cepat dibanding Modem GSM atau HP (1000 s/d 1200 SMS per jam) 4. Support AT Command, bisa cek sisa pulsa, cek point, cek pemakaian terakhir dll 5. Tidak semua Modem GSM atau HP support AT Command 6. Tidak memakai baterai sehingga lebih praktis digunakan 2.5
SMS (Short Message Service) Short Message Service (SMS) adalah sebuah layanan yang banyak diaplikasikan pada sistem komunikasi tanpa kabel (wireless), yang memungkinkan kita untuk melakukan pengiriman pesan dalam bentuk alphanumeric antara terminal pelanggan dengan sistem eksternal seperti e-mail, paging, voice mail, dan lain-lain. Mekanisme dalam sistem SMS adalah melakukan pengiriman short message dari terminal pelanggan ke terminal lain. Layanan SMS merupakan sebuah layanan yang bersifat nonreal time dimana sebuah short message dapat di-submit ke suatu tujuan, tidak peduli
apakah tujuan tersebut aktif atau tidak. Bila dideteksi bahwa tujuan tidak aktif, maka sistem akan menunda pengiriman ke tujuan hingga tujuan aktif kembali. Pengiriman SMS dari dan kemikrokontroler perlu dilakukan terlebih dahulu koneksi ke SMSC. Koneksi mikrokontroler ke SMSC adalah dengan menggunakan terminal berupa GSM modem maupun ponsel yang terhubung dengan mikrokontoler. Dengan menggunakan modem GSM, SMS yang mengalir dari atau ke SMSC bisa berbentuk PDU (Protocol Data Unit). PDU berisi bilangan-bilangan heksadesimal yang mencerminkan bahasa I/O (kode). PDU sendiri ini dikirim ke mikrokontoler dalam bentuk teks (string) yang menunjukan nilai heksadesimalnya[5]. 2.6
ATCommand AT Command yang berarti Attention Command merupakan sekumpulan perintahperintah yang digunakan komputer untuk mengakses modem handphone. Pada Modem Wavecom M1306B Fastrack, perintah AT Command akan diterimamelalui interface modem. Sedangkan kontroler berupa mikrokontroler sebagai pengirim perintah akan mengirimkan perintah tersebut melalui serial interface. Sehingga komunikasi antara modem dan kontroler adalah komunikasi secara serial. Protokol yang digunakan oleh modem Wavecom untuk proses pengiriman atau penerimaan SMS adalah PDU. Protokol ini merupakan sekumpulan angka-angka heksadesimal yang merepresentasikan datadata header berupa identitas dan isi SMS. Cara penggunaan perintah AT Command adalah pengetikan perintah selalu diawali oleh at atau AT kemudian dilanjutkan dengan perintah yangdiinginkan. Jika perintah yang diberikan tidak ada kesalahan, maka HP akan memberikan jawaban dari perintah yang dikirim. Sebaliknya, jika terdapat kesalahan perintah, maka jawaban yang diterima oleh host pengirim adalah ERROR. (Kellerek, 2000) III. 3.1
KONSEP RANCANGAN SISTEM
Perancangan Perangkat Keras Konsep rancangan perangkat keras yang digunakan adalah perangkat keras yang berfungsi mendeteksi perubahan ketinggian air. Perangkat ini menggunakan
mikrokontroler Atmega8535. Chip mikrokontroler Atmega8535 ini dirangkai menjadi sebuah sistem minimum agar bisa bekerja. Sistem minimum mikrokontroler ini digunakan untuk mengolah data dari sensor dan mengirimkan data berupa SMS dari modem GSM ke ponsel pengguna 3.1.1 Sensor Ping Parallax Pada modul Ping))) terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal (SIG). Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun. Perhitungan jarak sensor ping parallax: Jarak = [(lebar pulsa high x 1440 m/s) : 2] (1) 1440 m/s cepat rambat bunyi dengan medium air 3.1.2 Modem Wavecom M1306B Fastrack Prinsip kerja modem wavecom M1306B fastrack sama dengan modem GSM untuk mengirim pesan singkat (SMS) pada umumnya, yaitu pesan tidak langsung dikirim ke ponsel tujuan, akan tetapi dikirim terlebih dahulu ke SMS Center (SMSC) yang biasanya berada di kantor operator telepon, baru kemudian pesan tersebut diteruskan ke ponsel tujuan. Dengan adanya SMSC, dapat diketahui status pesan SMS yang telah dikirim, apakah telah sampai atau gagal. Pada perancangan ini modem wavecom M1306B fastrack dihubungkan ke mikrokontroler sebagai pengganti komputer yang memberikan perintah untuk mengirimkan SMS. Mikrokontroler mengirim data (Isi SMS dan no.tujuan) ke modem wavecom M1306B melalui RS232, kemudaian modem mengirim data tersebut ke SMS center yang akan menyampaikan ke no.ponsel tujuan. 3.1.2.1 Hubungan IC Max232 dan DB9 Untuk menghubungkan Modem wavecom M1306B dengan mikrokontroler dapat menggunakan port serial dan port paralel. Pada perancangan ini menggunakan port serial sebagai jalur komunikasinya. Salah satu standart komunikasi serial yang sering digunakan adalah RS232. Untuk melakukan komunikasi serial dengan standar RS232 diperlukan IC Max 232 sebagai sebagai driver, yang akan mengkonversi tegangan atau kondisi logika TTL dari hardware agar sesuai
dengan tegangan pada komputer atau mikrokontroller ataupun sebaliknya sehingga data dapat dibaca. Komunikasi serial yang digunakan untuk menghubungkan modem wavecom M1306B ke IC Max232 adalah konektor DB15 dan DB9. Dimana konektor DB15 yang tersambung ke modem dan DB9 tersambung ke IC Max232. Tabel 1 Hubungan kaki-kaki DB9 dan IC Max232 Nama kaki Keterangan DB9 IC Male Max232 Kaki 3 Pin13 Keluaran data dari (TD) (R1 IN) mikrokontroler melalui IC max232 menjadi masukan untuk DB9. Kaki 2 Pin 14 Keluaran data dari (RD) (T1 modem melalui DB9 OUT) menjadi masukan untuk IC Max232.
Gambar 1 Rangkaian komunikasi serial RS232 konektor DB9 dengan IC Max232 3.1.3 Sistem Mikrokontroler Atmega8535
Gambar 2 Rangkaian Sistem mikrokontroller Atmega8538 Pada bagian ini mikrokontroller dihubungkan dengan beberapa perangkat eksternal baik sebagai masukan dan keluaran, dimana mikrokontroller setelah mikokontroler mendapatkan data ketinggian air kemudian memerintahkan Modem Wavecom M1306
Fastrack untuk mengirimkan data ke pengguna dengan SMS. Berikut merupakan hubungan kaki-kaki mikrokontroller dengan perangkat luar yaitu sebagai berikut: Tabel 2 Hubungan kaki mikrokontroler dengan perangkat luar Nam
Keterangan
a kaki PB7 (SCK)
Dihubungkan ke pin SIG (signal) pada sensor ping parallax
PD0 (RXD)
Dihubungkan ke R1OUT (receiver) IC Max 232
PD0
Dihubungkan ke T1IN
(TXD)
(transmitter) IC Max 232
3.2
Perancangan Penempatan Perangkat Keras
Gambar 3 Desain penempatan perangkat keras Perangkat keras diletakkan dipinggir sungai, dan diberi tiang penyangga serta besi atau paralon untuk menghubungkan tiang penyangga dan pelampung. Bila ketinggian air sungai naik, pelampung dapat ikut naik tanpa terbawa arus, sehingga sensor akan tetap berada diketinggian yang telah ditentukan. Dan dengan menambah plastik yang menutupi perangkat keras mencegah dari kerusakan ketika hujan. Ketika air sungai mengalir biasanya membawa material berupa batu atau tanah sehingga dasar permukaan sungai berubahubah ditambah dengan jarak maksimal sensor
ping parallax adalah 3 m maka perlu diberikan bangun semen untuk menjadi patokan pengukuran sensor. Bangun semen ini pula untuk mensiasati dari jarak maksimal pengukuran sensor ping parallax yang hanya 3 m, sehingga bila air sungai naik, tetap bisa diukur. 3.3
Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak disini dimaksudkan untuk memprogram mikrokontroller agar bekerja sesuai keingingan. Dalam melakukan pemprograman diperlukan software pemprograman, salah satu adalah Code Vission AVR (CVAVR) sebagai compiler untuk merubah bahasa pemprograman bahasa C menjadi bahasa assembler (rakitan). Sehingga dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Pada perancangan perangakt lunak pendeteksi banjir jarak jauh, terdiri dari fungsi-fungsi yang dikonfigurasikan didalam fungsi utama. Pada fungsi utama terdapat inisialisasi dari mikrokontroler yang digunakan. Inisialisasi ini meliputi inisialisasi komunikasi serial dan port-port yang digunakan. Fungsi inisialisasi ini digunakan agar saat pelacakan kesalahan pemprograman dapat terdeteksi. Selain fungsi inisialisasi terdapat rutin fungsi yang merupakan yang merupakan kongigurasi fungsi diluar fungsi utama. Fungsi tersebut adalah fungsi pengirimana SMS dan fungsi perhitungan jarak ketinggian air. Pada laporan ini penulis lebih menitik beratkan pada penjelasan alur dan fungsi dari pengiriman SMS, tidak pada fungsi utama dan fungsi perhitungan jarak ketinggian air. 3.2.1 Pengiriman SMS Rancangan format PDU yang akan dikirimkan pada sistem ini: 06818055000000,31,00,0C81267572910006,0 0,00,05, Unit Data Dengan keterangan sebagai berikut: 1. Nomor service center adalah 0855000000 dengan kode PDU 06818055000000, yang berarti menggunakan operator Indosat M3 sebagai penyedia layanan. 2. 31 menunjukan tipe submit, yang berarti format untuk mengirim SMS. 3. 00 menunjukan nomor referensi SMS. Nomor ini akan diberikan secara otomatis oleh ponsel.
4. 0C81267572910006 nomor ponsel yang dituju dengan keterangan; 0C merupakan nilai hexadesimal dari panjang no telepon yang dituju. 81 merupakan kode nasional 267572910006 nomor tujuan 085727190060 5. 00 menunjukan format pesan yang dikirim berupa SMS. 6. 00 menunjukan skema pengkodean yang digunakan adalah 7bit. 7. 07 menunjukan panjang karakter pesan yang dikirim, disini berarti panjang karakter sepanjang 7 karakter. 8. Unit Data berupa Isi SMS yang dikirimkan. Pada rancangan ini digunakan dua isi SMS yaitu D364F01804 yang bila dikonversi menjadi SIAGA dan D7E0141A240601 menjadi WASPADA. Data “0681805500000031000C81” yang tidak digunakan dihapus dan kemudian mengambil sisanya ”267572910006000005D364F01804” dan menyisipkan pada data dummy diprogram dengan mengganti data yang lama. Kemudian dikompilasi kembali program yang telah diubah datanya dan menjalankannya dengan program Code Vision AVR. 3.1.2 Pengujian Pengiriman SMS Sebelum menghubungkan modem ke mikrokontroler perlunya dilakukan pengecekan kabel serial dan pengirimana SMS terlebih dahulu pada komputer melalui hyperterminal. IV.
PENUTUP
4.1 Kesimpulan 1. Perancangan pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan fasilitas SMS yang terdiri dari sensor ultrasonik ping parallax, mikrokontroller, Atmega8535, dan modem wavecom M1306B fastrack. 2. Prinsip sensor ultrasonik ping parallax, terdiri dari transmiter yang memancarkan sinyal dan ketika menyentuh suatu penghalang maka sinyal akan dipantulkan kembali ke sensor yang ditangkap oleh receiver. Kemudian jarak dapat dihitung dari waktu tunggu sinyal kembali. 3. Modem wavecom M1306B fastrack dapat digunakan pada penerapan fungsi telemetri yang berbasis data transfe serta mendukung
seluruh aplikasi command.
SMS
berbasis
AT
4. Mode pengirimanan SMS ada dua, yaitu mode teks dan mode PDU (Protocol Data Unit). Untuk penggunaan di Indonesia lebih banyak menggunakan mode PDU. 4.2 Saran 1. Perancangan pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan fasilitas SMS ini masih dapat dikembangkan lagi agar dapat diakses oleh masyarakat luas dengan memanfaatkan layanan internet. 2. Penggunaan sensor ping parallx untuk mendeteksi ketinggian air sungai kurang tepat karena jarak maksimal yang hanya 3 m , lebih tepat menggunakan sensor pressure atau potensiometer. DAFTAR PUSTAKA [1] ...,© Parallax, Inc. • PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor (#28015) [2] Trisnanto, Agus., Santosa, Yomas A., S.P, Arum R. Monitoring dan Pengendalian Level Cairan Jarak Jauh Berbasis WEB. Jurusan Teknik Elektro: Universitas Lampung. [3] ...,“Seputar Modem Wavecom Fastrack”. http://kiswara.com/seputar-modemwavecom-fastrack-67-19.info [4] ...,http://www.generasicomputer.com/ [5] Pratama, Pranedya. Tugas Akhir : Perancangan Perangkat Sistem Pengendali Keamanan Pintu Rumah Berbasis Pesan Singkat (SMS) Menggunakan Mikrokontroler Atmega8535. Jurusan Teknik Elektro: Universitas Diponegoro.
BIODATA MAHASISWA Ilina K. Khisan I, lahir di Cirebon tanggal 18 Mei 1991. Menempuh pendidikan di SDN Paoman V Indramayu, SMPIT dan SMAIT AlMultazam Kuningan, serta saat ini sedang menempuh pendidikan Strata-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang, konsentrasi Elektronika dan Telekomunikasi.
Menyetujui,
Dosen Pembimbing
Ajub Ajulian, ST, MT NIP. 197107191998022001
