PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI DAN PERINGATAN GEMPA BERPOTENSI TSUNAMI DENGAN TRANSMISI SINYAL AUDIO MELALUI MEDIA JALA-JALA LISTRIK Irnanda Priyadi* Meiky EndaWijaya Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bengkulu Jln. WR Supratman, Kandang Limun, Bengkulu ABSTRACT Tsunami can be known using detect of earthquake magnitude that cause of tsunami (>6.3 RS, on shallow water) . The earthquake of detection process that cause of tsunami still using manually seismograf device which not quite effectively as information present before tsunami happened. The solution of the problem above is by using magnetic levitation concept as a vibration sensor of earthquake detection. Furthermore that information of earthquake directly delivered to microcontroller system by electricity medium and it giving of warning that tsunami will be happened. The information of detection designing and earthquake warning cause of tsunami by electricity medium can be used as early warning system of earthquake. Keywords : vibration sensor, magnetic levitation, earthquake and tsunami detection
BAB I. PENDAHULUAN
mulai pantai barat Amerika Selatan, berlanjut
1.1. Latar Belakang
ke pantai barat Amerika Utara, melingkar ke
Indonesia
merupakan
negara
Kanada, semenanjung Kamsatschka, Jepang,
kepulauan yang terletak pada pertemuan tiga
Indonesia, Selandia Baru, dan kepulauan di
lempeng sabuk pegunungan aktif
Pasifik selatan.
yaitu
lempeng Pasifik, lempeng Mediterania, dan lempeng
Indo-Australia.
Hal
Secara
ini
histografi,
Indonesia
merupakan wilayah langganan gempa bumi
mengakibatkan Indonesia adalah negara yang
dan
rawan akan keadaan seismik. Gempa bumi
berapi dengan jumlah mencapai 240 buah
terjadi
apabila
tsunami.Indonesia
memiliki
gunung
terjadi
patahan
akibat
yang sekitar 70 diantaranya masih aktif.
lempengan,
tsunami
terjadi
Pasca meletusnya gunung Krakatau yang
apabila tumbukan antarlempeng terjadi di
menimbulkan tsunami besar di tahun 1883,
bawah permukaan laut. Indonesia berada
setidaknya telah terjadi 17 bencana tsunami
pada jalur The Pasific Ring of Fire (Cincin
besar di Indonesia selama hampir satu abad
Api Pasifik) yaitu jalur rangkaian gunung api
(1900-1996).
aktif di dunia. Cincin api Pasifik membentang
tsunami mulai dari Aceh, Nias, Yogyakarta
di
dan sebagian wilayah Jawa sudah banyak
bergesernya
antara
subduksi
maupun
pemisahan
lempeng Pasifik dengan lempeng IndoAustralia,
lempeng
Eurasia,
Bencana gempa bumi dan
memakan korban jiwa.
lempeng
Bencana gempa bumi tidak dapat
Amerika Utara dan lempeng Nazca yang
diramalkan waktu kejadiannya.
bertabrakan
Amerika
disebabkan gempa dapat terjadi secara tiba-
Selatan. Cincin Api Pasifik membentang dari
tiba pada zona gempa bumi. Hal yang masih
dengan
lempeng
1
Hal ini
mungkin dapat dilakukan adalah membangun
gerak
sistem peringatan dini (early warning sytem)
Penelitiannya
yang berfungsi sebagai "alarm" darurat jika
pendeteksian getaran gempa menggunakan
sewaktu-waktu
ggl (gaya gerak listrik) yang dihasilkan oleh
terjadi
gempa.
Alat-alat
vertikal
untuk
deteksi
getaran.
menjelaskan
pendeteksi gempa diletakkan pada daerah-
kumparan.
daerah rawan gempa seperti Aceh, Bengkulu,
kelemahan yaitu sistem ini menggunakan
pantai selatan Jawa, dan sejumlah daerah
komputer untuk membaca hasil pembacaan
rawan gempa lainnya. Dalam penelitian ini
sensor dan tidak ada peringatan apa bila
dirancang suatu alat pendeteksi gempa dan
terjadinya gempa.
tsunami menggunakan sensor getaran yang
Sistem
Rachmat
ini
tentang
masih
memiliki
Winadi
(2007)
dalam
merancang
sensor
posisi
bekerja menggunakan transmisi sinyal audio
penelitiannya
melalui media jala-jala listrik. Sistem ini
faraday untuk pendeteksi dini gempa pada
memberikan
gedung.
terobosan
teknologi
baru
dengan
di
bidang
memanfaatkan
Kelebihan
dari
sistem
yang
dirancang dapat mendeteksi gempa dan dapat
pendeteksian levitasi magnet.
mengaktifkan
sistem
keamanan
dalam
1.2. Tujuan
gedung secara otomatis. Kekurangan sistem
Merancang alat pendeteksi gempadan
yang dirancang hanya dapat mendeteksi
peringatan
getaran gempa maksimal 6.0 sekala richter
tsunami
kerjanya
yang
menggunakan
prinsip transmisi
dan jangkauan area hanya di sekitar gedung.
sinyal audio melalui media jala-jala
Sekilas Tentang Gempa Bumi
listrik
Gempa
1.3. Manfaat Penelitian a. Sebagai
referensi
bumi
disebabkan
karena
adanya pelepasan energi regangan elastis alternatif
alat
batuan dalam bentuk patahan atau pergeseran
pendeteksi dan peringatan gempa
lempeng bumi. Semakin besar energi yang
yang dapat berpotensi tsunami
dilepas semakin kuat gempa yang terjadi.
b. Menunjukkan bahwa jaringan listrik
Magnitudo
gempa
merupakan
yang
berhubungan
dapat digunakan sebagai alat transimsi
karakteristik
sinyal audio
dengan jumlah energi total seismik yang
c. Rancangan sebagai
alat
peringatan
dapat dini
gempa
dijadikan
dilepaskan sumber gempa. Magnitudo ialah
terhadap
skala
bencana gempa berpotensi tsunami
besaran
gempa
pada
sumbernya.Besaran yang digunakan untuk mengukur suatu gempa selain magnitudo
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Happy Aristiawan dan Hery Setiadi
adalah
(2006) dalam penelitiannya merancang sistem
intensitas.
didefenisikan
pemanfaatan levitasi magnet sebagai sensor
sebagai
Intensitas suatu
dapat besarnya
kerusakan disuatu tempat akibat gempa bumi 2
yang diukur berdasarkan kerusakan yang
oleh seismometer (dalam milimeter) dan beda
terjadi. Harga intensitas merupakan fungsi
waktu tempuh antara gelombang-P dan
dari magnitudo, jarak ke episenter, lama
gelombang-S (dalam detik) atau jarak antara
getaran, kedalaman gempa, kondisi tanah dan
seismometer dengan pusat gempa (dalam
keadaan
kilometer).
bangunan.
Skala
Intensitas
Dalam
gambar
di
atas
Modifikasi Mercalli (MMI) merupakan skala
dicontohkan sebuah seismogram mempunyai
intensitas yang lebih umum dipakai.
amplitudo maksimum sebesar 23 milimeter
Skala Richter
dan
Skala Richter didefinisikan sebagai logaritma
(basis
10)
dari
maksimum,
yang
diukur
mikrometer,
dari
rekaman
gempa
antara
gelombang
P
dan
gelombang S adalah 24 detik maka dengan
amplitudo
dalam
selisih
menarik garis dari titik 24 dt di sebelah kiri
satuan
ke titik 23 mm di sebelah kanan maka garis
oleh
tersebut akan memotong skala 5,0. Jadi skala
instrumen pengukur gempa (seismometer),
gempa tersebut sebesar 5,0 Skala Richter.
pada jarak 100 km dari pusat gempanya.
Sekilas Tentang Tsunami
Sebagai
ilustrasi,
seandainyadiperoleh
Tsunami ditimbulkan oleh adanya
rekaman gempa bumi (seismogram) dari
deformasi (perubahan bentuk) pada dasar
seismometer yang terpasang sejauh 100 km
lautan, terutama perubahan permukaan dasar
dari pusat gempa, amplitudo maksimumnya
lautan dalam arah vertical seperti gambar 2.2.
sebesar 1 mm, maka kekuatan gempa tersebut adalah log (10 pangkat 3 mikrometer) sama dengan 3,0 skala Richter. Untuk menentukan melakukan
memudahkan skala
orang
Richter
perhitungan
Gambar 2.2. Deformasi Pergerakan Lempeng
dalam
ini,
matematis
Bumi
tanpa
Perubahan pada dasar lautan tersebut
yang
akan diikuti dengan perubahan permukaan
rumit, dibuatlah tabel sederhana seperti
lautan,
gambar berikut :
yang
mengakibatkan
timbulnya
penjalaran gelombang air laut secara serentak tersebar Kecepatan
keseluruh rambat
penjuru
mata-angin.
penjalaran
tsunami
disumbernya bisa mencapai ratusan hingga ribuan km/jam, dan berkurang pada saat menuju pantai yang kedalaman lautnya semakin
Gambar 2.1. Perhitungan Skala Richter Parameter
yang
harus
dangkal.
Walaupun
tinggi
gelombang tsunami disumbernya kurang dari
diketahui
satu meter, tetapi pada saat menghepas
adalah amplitudo maksimum yang terekam 3
pantai,
tinggi
gelombang
tsunami
bisa
Penggunaan
sensor
kebutuhan
disebabkan
kecepatan
mengindra seperti gempa bumi. Hal tersebut
karena
Karena sistem instrumentasi secara garis
semakin dangkalnya kedalaman laut menuju
besar mempunyai prosedur dan rangkaian
pantai, tetapi tinggi gelombangnya menjadi
proses yang saling berkaitan. Bermula dari
lebih besar, karena harus sesuai dengan
proses
hukum kekekalan energi.
ditangkap oleh sensor, diolah oleh unit
merambat
gelombang
Penelitian
tsunami
menunjukkan
bahwa
pengukuran
instrumentasi
atas
mencapai lebih dari 5 meter. Hal ini berkurangnya
sistem
didasarkan
getaran
untuk
bumi
yang
pengendali, dan ditampilkan dalam bentuk
tsunami dapat timbul bila kondisi tersebut
satuan sekala richter.
dibawah ini terpenuhi :
Sensor didefinisikan sebagai alat yang
Gempa bumi dengan pusat di tengah
mampu mengindra perubahan nilai variable
lautan.
fisis seperti getaran bumi dan merespon
Gempa bumi dengan magnitude lebih
dengan keluaran elektrik yang proposional
besar dari 6.3 skala Richter
terhadap perubahan input. Dalam memilih peralatan sensor dan
Gempa bumi dengan pusat gempa dangkal, kurang dari 40 Km
transduser yang tepat dan sesuai dengan
Gempa bumi dengan pola mekanisme
sistem yang akan disensor maka perlu
dominan adalah sesar naik atau sesar
diperhatikan
turun
linieritas dan sensitivitas (Sharon, 1982).
Lokasi sesar (rupture area) di lautan
Op-amp Penguat
yang dalam (kolom air dalam).
persyaratan
umum
Operasional
yatiu
(Op-amp)
Morfologi (bentuk) pantai biasanya
merupakan kumpulan puluhan transistor dan
pantai
resistor dalam bentuk satu chip IC. Op Amp
terbuka
dan
landai
atau
merupakan komponen aktif linear yang
berbentuk teluk.
merupakan penguat gandeng langsung (direct
Sensor Sensor adalah suatu peralatan yang
coupling), dengan penguatan lintasan terbuka
berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau
(Open Gain) yang sangat besar dan dapat
sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan
dipakai untuk menjumlahkan, mengalikan,
suatu energi seperti energi listrik, energi
membagi,
fisika, energi kimia, energi biologi, energi
mengintegralkan tegangan listrik. IC Op-amp
mekanik dan sebagainya (Sharon, 1982).
sering dipakai untuk perhitungan-perhitungan
Sensor merupakan piranti yang sangat umum
analog,
digunakan dalam suatu sistem instrumentasi.
macam aplikasi control.
mendifferensialkan,
instrumentasi,
Inverting Amplifire 4
maupun
serta
berbagai
Penguat
inverting
pada
dasarnya
berupa dua buah resistor yang dihubungkan
disusun menggunakan komponen eksternal
seperti terlihat pada gambar 2.4. RA
berupa dua buah resistor yang dihubungkan
RB
A
I
I
seperti terlihat pada gambar 2.3.
-
RA
Vi
RB
A
+
-
Vout +
I
I
Vin -
+
-
+
Vi
Vin -
+ Vout
Gambar 2 4. Rangkaian Non-Inverting
+
Amplifier
Gambar 2.3. Rangkaian Inverting Amplifier Dari
Pada gambar 2.3, polaritas dari Vi di
pengamatan
gambar
2.4,
tentukan oleh polaritas dari Vin, sedangkan
diketahui bahwa Vout memiliki fase yang
polaritas dari Vout merupakan kebalikan dari
sam dengan Vin. Arah dari I pada RA dan
polaritas Vin. Bila Op-Amp ideal, maka Vi
pada RB dari positif ke negatif.
sama dengan nol, karena intrinsik input
operasinya,
resistansinya sangat tinggi. Dengan demikian
diperlihatkan oleh sinyal akan menjadi lebih
titik A merupakan virtual ground.
besar karena masukannya akan mengikuti
impedansi
masukan
Pada seperti
sinyal yang diberikan dan tidak dijaga untuk
Pada operasinya, saat sinyal masukan berubah menjadi positif nilainya, maka
tetap
saluran keluaran akan menjadi negatif dan
(feedback). Kondisi ini menyebabkan pada
sebaliknya. Selain itu jumlah perubahan
saat sinyal dimasukan mulai bergerak, secara
tegangan di saluran keluaran secara relatif
otomatis sinyal dikeluaran akan mengikuti
tergantung
masukan
fasenya sehingga masukan inverting akan
dengan nilai perbandingan yang ditentukan
dijaga nilai tegangannya pada taraf yang
oleh nilai resistor eksternal. Dengan demikian
sama. Gain atau perolehan tegangan pada
nilai
model ini akan selalu lebih dari 1, dengan
terhadap
penguatan
tegangan
model
amplifier
diatas
adalah(Kartidjo, M., Djodikusumo,I., 1996):
Vo Vi (penguatan) =
RB RA RB RA
dengan
nilai
A
konstan
oleh
demikian
nilai
amplifier
diatas
arus
umpan
penguatan
dari
adalah(Kartidjo,
balik
model M.,
Djodikusumo, I., 1996):
Vo Vi
(2.1.)
1
RB dengan nilai A (penguatan) >1 RA
(2.2)
Noninverting Amplifire
Penguat Instrumentasi
Penguat non-inverting pada dasarnya
Penguat
disusun menggunakan komponen eksternal
instrumentasi
ini
adalah
gabungan antara penguat voltage follower 5
dengan penguat diferensial (Wasito. S, 2001).
biner (binary word) yang ekuivalen dengan
Penguat ini akan menguatkan sinyal dan
sinyal yang diukur tersebut. ADC akan
membandingkan antara sinyal positif dan
menghasilkan output dalam bentuk suatu
negatif pada masukkannya.
sandi (encoded output). Setiap perubahan
Dengan demikian nilai penguatan
sebesar 1 LSB dalam outptunya menyatakan
model amplifire dapat dilihat pada persamaan
suatu harga inkremental dari sinyal outputnya
sebagai berikut (Wasito. S, 2001):
yang berbentuk tegangan listrik atau arus
R1
Ra ;
Rf
listrik (Kartidjo, M., Djodikusumo, I., 1996).
VO Vi
1
2.R2 R3
Rb ;
R2
R4
(2.3.)
Rf
Display
R1
Display merupakan unit yang bertugas
Mikrokontroler
untuk menunjukkan hasil dari perhitungan
Mikrokontroller adalah sebuah chip
aritmatik, baik sebelum, sedang, ataupun
yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian
sesudah proses perhitungan terjadi. Berbagai
elektronik dan umumnya dapat menyimpan
macam
program didalamnya.
dikembangkan saat ini, di antaranya adalah
Mikrokontroller
AT89S52
teknologi
penampil
sebagai
LED (Light Emitting Diode).
basis dari pembuatan alat karena jenis ini
LED (Light Emitter Dioda)
banyak dipakai serta lebih mudah untuk
telah
LED adalah dioda yang mampu
mengendalikannya.
menghasilkan cahaya pada saat diberikan
Reset pada mikrokontroler
tegangan maju kepada kaki-kakinya(Wasito.
Reset dapat dilakukan secara manual
S, 2001). Bahan yang umum digunakan untuk
maupun otomatis saat power diaktifkan
LED kombinasi Galium-Arsenida (GaAs) dan
(power on reset). Rangkaian reset secara
Galium-Fosfor (GaP). Sedangkan bentuk
manual dirangkai dengan memberikan tombol
fabrikasinya dapat bermacam-macam, dari
push button yang dirangkai secara seri
bentuk
terhadap tegangan positif (VCC) sedangkan
digunakan untuk indikator hingga bentuk
reset
dibangun dengan
alfanumeris untuk keperluan menampilkan
menggunakan dua komponen pasif yaitu
huruf dan angka. Keuntungan pemakaian
resistor dan kapasitor yang dirangkai menjadi
LED adalah kecepatan responnya terhadap
rangkaian differensial.(Smith, R.J.,1976)
tegangan yang diberikan, tahan guncangan,
ADC (Analog Digital converter)
masa
secara otomatis
ADC merupakan suatu rangkaian atau
seperti
tabung
pemakaian
yang
yang
lebih
biasanya
lama,
efisiensinya yang tinggi, dan kemampuannya
alat yang dapat mengukur suatu sinyal input
bekerja pada tegangan yang rendah.
berbentuk analog seperti tegangan atau arus, kemudian mengubahnya menjadi suatu kata 6
Untuk menentukan besar arus yang
Komponen
alat
pendeteksi
dan
melalui LED dapat menggunakan persamaan
peringatan gempa berpotensi tsunami dengan
sebagai berikut (Wasito, S., 2001) :
transmisi sinyal audio melalui media jala-jala
I LED Ket
Vin VLED R
listrik yang dibangun meliputi perangkat
(2.5)
keras dan perangkat lunak. Secara umum
LED
: Arus maju LED
sistem alat ini mempunyai spesifikasi sebagai
Vin
: Tegangan input
berikut:
VLED
: Kondisi Tegangan maju
Sensor
LED
mengindra
: Tahanan
kumparan yang dililitkan disebuah
R
yang
digunakan
gempa
untuk
bumi
berupa
BAB III. METODE PENELITIAN
tabung
Prosedur Perancangan
magnet (nonfundamental sensor).
Prosedur perancangan yang dimaksud adalah
tata
cara
pencapaian
perancangan sebagaimana
tertulis
yang didalamnya terdapat
Peringatan berupa suara sirene yang
target
terbuat dari buzzer 12 Volt.
dalam
Komponen
untuk
menampilkan
tujuan penelitian. Prosedur perancangan ini
informasi menggunakan LCD.
antara lain : Analisis Kebutuhan, Spesifikasi,
Komunikasi
Desain, Prototyping, Verifikasi, Validasi dan
menggunakan jala-jala listrik yang
Finalisasi.
memanfaatkan
Analisis Kebutuhan
listrik sebagai frekuensi carrier-nya.
Kebutuhan pokok yang harus dapat
pada
sistem
frekuensi
pengendalian
agar sistem yang dirancang sesuai dengan
mikrokontroller AT89S52.
tujuan yang akan dicapai adalah :
menggunakan
Desain
Perlunya suatu sensor yang dapat
Perangkat Keras
mengindra gempa bumi.
Rancangan
yang
dirancang
jala-jala
Komponen untuk pendeteksian dan
dilayani oleh sistem yang hendak dibangun
Sistem
dapat
elektronik
sistemyang
dibuatditunjukkan dalam blok digram seperti
memberikan peringatan gempa yang
Gambar 3.1 :
berpotensi tsunami secara otomatis dan terkendali. Sistem
yang
ADC
dirancang
ini
AT89s52
dapat
Trafo kopling
Demodulator
Sensor Gempa
menampilkan informasi gempa bumi Jal -java a Listrik
dalam satuan skala ricter. LCD
Spesifikasi 7
Trafo kopling Modulator
AT89s52
Sirine
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem
maka magnet pada sensor akan naik turun. Dengan naik turunya magnet di dalam sensor
Perangkat Lunak Perangkat memproses
dan
lunak
dibangun
mengontrol
alur
untuk
yang terbuat dari lilitan maka medan magnet
kerja
yang terdapat pada magnet permanen akan
keseluruhan sistem yang berpusat pada
memotong-motong
mikrokontroller.
dilewati medan magnetik akan menghasilkan
Prototyping
fluks magnetik. Fluks magnetik tersebut akan
Tahap ini dilakukan pembangunan sistem.
Pembangunan
sistem
lilitan.
Lilitan
yang
akan menghasilkan gaya gerak listrik sesuai
meliputi
dengan
besarnya
flugs
magnetik
yang
perangkat keras (hardware) dan perangkat
dihasilkan. Gaya gerak listrik tersebut berupa
lunak (software). Sistem dibangun per bagian
arus
fungsi. Berbagai kesalahan dapat ditemui
tersebut tergantung dari tingginya magnet
dalam tahap ini. Sehingga perlu dilakukan
permanen yang bergerak di dalam sensor.
evaluasi terhadap perangkat yang sedang
Keluaran
dibangun dan secepatnya melakukan koreksi.
rangkaian ADC, lalu tegangan sensor tersebut
Tahap bagian
akhir
fungsi
pembangunan setiap dilakukan
dan
tegangan.
sensor
Besarnya
langsung
tegangan
masuk
ke
akan diubah menjadi digital berupa bilangan
pengujian
hexa 8 bit secara paralel. Hasil pengubahan
(verifikasi) bagian tersebut. Jika semua
dari analog ke digital ini oleh mikrokontroler
bagian telah diuji, maka dilakukan integrasi
akan diubah menjadi bilangan desimal berupa
bagian-bagian fungsi tersebut menjadi sebuah
sekala richter.
sistem instrumen yang utuh.
Data hasil perhitungan sekala richter akan ditampilkan ke LCD untuk ditampilkan.
Validasi Pada tahap ini dilakukan pengujian
Lalu data matang berupa sekala richter
secara menyeluruh terhadap sistem. Validasi
tersebut akan dikirim menggunakan IC
meliputi pengujian fungsional dan pengujian
HT12E. Data bineri 4 bit yang dikeluarkan
ketahanan
ditemukan
oleh mikrokontroler akan diubah menjadi
kesalahan dalam validasi ini dapat dilakukan
gelombang RF untuk dipancarkan. Hasil
koreksi sepanjang tidak mengubah kerangka
pengubahan dari bineri 4 bit ke gelombang
dasar sistem seperti yang tertulis dalam
RF tersebut difilter menggunakan kapasitor
tujuan dan analisis kebutuhan.
menuju ke transformator output (OT) untuk
sistem.
Apabila
disuntikkan ke jala-jala listrik dengan bantuan kapasitor kopling.
BAB IV. HASIL DAN PENBAHASAN
Sinyal yang telah dikirimkan melalui
4.1.Prinsip Kerja Alat Prinsip kerja alat yang dirancang
jala-jala
sebagai berikut : saat gempa bumi terjadi
listrik
ditangkap
menggunakan
kapasitor kopling yang diserikan terhadap 8
transformator input (IT) untuk diteruskan ke
12VAC, tegangan yang telah diturunkan
rangkaian penerima. Sinyal yang berupa RF
tersebut
yang telah sampai lalu diubah kembali
menggunakan dioda bridge yang hasilnya
menjadi bilangan digital 4 bit dengan
berupa penyearah gelombang penuh menjadi
menggunakan IC HT12D. Bilangan biner 4
+12VDC, 0VDC(GND), -12VDC. Setelah
bit
akan
tegangan telah disearahkan lalu difilter
oleh
menggunakan kapasitor polaritas sebesar
mikrokontroler. Hasil proses tersebut di
1000uF baik ditegangan positif maupun
dalam
ditegangan negatif. Kapasitor ini berfungsi
hasil
pengubahan
dimasukkan
dan
tersebut diproses
mikrokontroler
akan
ditampilkan
lalu
disearahkan
melalui LCD dan akan dibandingkan. Apabila
sebagai
sekala richter yang diterima lebih besar sama
penyearahan agar didapat tegangan DC yang
dengan 6,5 SR maka sirine yang berupa
sempurna. Untuk mendapatkan tegangan
buzzer akan di aktifkan hingga tombol stop
+5Volt dan -5Volt membutuhkan regulator
buzzer ditekan.
7805 untuk +5Volt dan 7905 untuk -5Volt.
4.2.Perangkat Keras
Keluaran IC regulator tersebut difilter agar
4.2.1. Rangkaian Mikrokontroler
tegangan yang dihasilkan lebih sempurna
Bagian
minimum
sistem
pemangkas
dengan
kembali
mikrokontroller AT89S52 memerlukan catu
dengan
gelombang
menggunakan
hasil
kapasitor
polaritas sebesar 470uF. Tabel 4.1. Pengukuran tegangan pada rangkaian catu daya pada pemancar
daya sebesar 5Vdc. Sumber clock diperoleh dari sebuah kristal (XTAL) 12MHz dipasang pada kaki 18 dan 19 yang diserikan terhadap kapasitor sebesar 30pF pada setiap kaki yang fungsinya sebagai pembuang tegangan ripple
No
Jalajala listrik (VAC)
1 2
210
Output Transfor mator CT (VAC) 12,03 12,04
Keterang an Positif Negatif
Output Dioda Bridge (VDC) 12,06 -12,05
Output Regulator (VDC) 5,02 -5,06
b. Rangkaian catu daya pada penerima
hasil osilator.
Untuk
4.2.2. Rangkaian Catu Daya
sistem
penerima
tidak
membutuhkan tegangan yang banyak, cukup
Dalam sistem ini menggunakan dua
satu tegangan, yaitu +5Volt. Prinsip kerja dari
rangkaian catu daya, yaitu rangkaian catu
rangkaian catu daya pada penerima ini sama
daya pada pemancar dan rangkaian catu daya
dengan prinsip kerja dari rangkaian catu daya
pada penerima.
pada pemancar, jadi tidak perlu di perjelas
a. Rangkaian catu daya pada pemancar
kembali.
Pada pemancar membutuhkan 3 (tiga) tiga
Tabel 4.2. Pengukuran tegangan pada rangkaian catu daya pada pemancar
tegangan, yaitu : +12Volt, +5Volt, -5Volt. Pertama-tama tegangan jala-jala 220 VAC diturunkan menggunakan transformator CT step down menjadi 12 VAC, 0VAC dan 9
Jala-jala listrik (VAC)
Output Transformator (VAC)
210
15,14
Output Dioda Bridge (VDC) 15,20
Output Regulator (VDC) 5,01
Gambar 4.1. Rangkaian indikator TX
4.2.3. Rangkaian Indikator Pada sistem ini ada dua rangkaian
4.2.4. Rangkaian Konversi Analog ke
indikator yang digunakan pada penerima
Digital
khususnya, yaitu rangkaian indikator tsunami
Rangkaian konversi analog ke digital
dan rangkaian indikator TX.
ini
a. Rangkaian indikator tsunami
ADC0804 yang ditambah dengan 3 (tiga)
Rangkaian indikator tsunami ini dibentuk
komponen
dengan menggunakan dua buah transistor
konversi analog ke digital ini difungsikan
yang dirangkaian menjadi rangkaian durling
untuk
tone dan sumber suara berasal dari buzzer.
tegangan yang dihasilkan oleh sensor menjadi
Pada saat logika 1 (high) diberikan input
bilangan digital 8 bit. Variabel resistor (VR)
rangkaian durling tone maka transistor C828
yang dipasang pada pin 9 berfungsi sebagai
akan
dengan
tegangan referensi untuk pembanding dengan
tersaturasinya transistor C828 ini maka arus
masukan. Serta resistor (R) dan kapasitor (C)
mengalir dari kolektor ke emitor yang
yang dipasang secara parallel pada pin 19 dan
mengakibatkan transistor BD139 mengalami
14 berfungsi sebagai pembangkit clock untuk
tersaturasi. Dengan tersaturasinya BD139
mengaktifkan pengkonfersian IC ADC0804,
maka arus dari kolektor yang dikeluarkan
terlihat pada Gambar 4.13. Frekuensi yang
oleh
dihasilkan dari gabungan rangkaian RC yang
mengalami
buzzer
tersaturasi,
mengalir
ke
emitor
yang
dibangun
dengan
pasif
menggunakan
eksternal.
mengubah
IC
Rangkaian
perubahan
linieritas
mengakibatkan buzzer berbunyi.
dipakai dapat dihitung dengan persamaan
b. Rangkaian indikator transmitter (Tx)
(2.6) adalah :
Pada sistem ini rangkaian indikator
f
transmitter dibentuk dengan menggunakan
1 2 3.14 10k 150 pF
106.157KHz
4.3.Perangkat Lunak
LED sebagai penampil. Saat data yang diterima (Tx), LED akan berkedip per 4bit
Perangkat lunak system instrument
data yang dikirim. Resistor yang terdapat
pengukur kecepatan benda bergerak ini
pada
dengan bahasa C dan sebagai kompelernya
anoda
LED
berfungsi
sebagai
penghambat agar LED tidak mudah rusak.
menggunakan
Tegangan LED warna hijau adalah sebesar
dijalankan
2,7 Volt (ketentuan), jadi arus yang diterima
pentransferan
oleh LED dapat dihitung dengan persamaan
menggunakan softwareSpiPgm v.3.0.
(2.7) adalah :
4.4.Percobaan Alat
I LED
5 2,7 470
R15
470 D4
lulus P3.1 LED
pada
windows. hasil
yang Untuk
kompelernya
Setelah sistem pengendali dinyatakan
0,0049A 4,9mA
+5V
softwareMIDE51
uji
implementasi. 10
alat
selanjutnya
dilakukan
30
4.4.1. Pengujian transformator isolasi
3,01
Sebelum melakukan pengkoplingan Grafik hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
terhadap jala-jala listrik, pengujian trafo 3,5
isolasi bertujuan untuk mengetahui respon Tegangan (Volt)
3
frekuensi yang bekerja dan level tegangan. Trafo
isolasi
yang
digunakan
untuk
2,5 2 1,5 1 0,5 0
membloking frekuensi 50Hz jala-jala listrik ,
0
5
10
15
20
25
30
Frekuensi (Khz)
dan tegangan pada pengujian yang diberikan adalah
5Volt.
pembangkit
Hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
Gambar 4.3. Grafik hasil pengujian transformator isolasi
frekuensi
(Receiver)
menggunakan program RTA v3.4(Real Time
Pengujian
Audio). Gambar 4.2 merupakan grafik hasil
transformator
pengujian trafo isolasi yang dilakukan.
dilakukan
isolasi
yang
terhadap ada
pada
transmitter dan receiver. Ini dilakukan karena
Tabel 4.3. Pengujian transformtor isolasi (Transmitter)
Input Frekuensi (KHz) 0,05 0,1 0,5 5 10 15 20 25 30
setiap transformator isolasi yang dibuat tidak
Output Frekuensi (Volt) 0 0 0,195 0,41 1,46 2,015 2,4 2,56 2,63
sama karakteristiknya antara satu dengan yang lainnya. Tabel 4.3 dan Tabel 4.4 menunjukkan bahwa trafo bekerja pada frekuensi diatas 0,5KHz dengan amplitude yang semakin besar dan pada frekuensi tertentu amplitudo (level tegangan turun
Grafik hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
seiring
bertambahnya
akan
frekuensi.
Pengujian ini dilakukan pada masing-masing
3
Tegangan (Volt)
2,5
transformator isolasi.
2 1,5
Setelah
pengujian
masing-masing
1
transformator
0,5 0 0
10
20
30
selanjutnya
40
isolasi dilakukan
telah
di
pengujian
lakukan, secara
Frekuensi (Khz)
bersamaan dengan tujuan untuk mengetahui
Hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
apabila
Gambar 4.2. Grafik hasil pengujian transformator isolasi (Transmitter)
sinyal
ditransmisikan
terjadi
penurunan level tegangan atau tidak serta Tabel 4.4. Pengujian transformtor isolasi (Reciever)
Input Frekuensi (KHz) 0,05 0,1 0,5 5 10 15 20 25
juga respon frekuensi yang bekerja pada
Output Frekuensi (Volt) 0 0 0,18 0,26 0,9 1,7 2,2 2,63
kedua transformator isolasi apakah terjadi perubahan. Tabel 4.5. Hasil pengujian transformator secara bersamaan Input Frekuensi Output Frekuensi (KHz) (Volt) 0,05 0 11
0,1 0,5 5 10 15 20 25 30
0 0 0,133 2,13 2,22 2 1,84 1,84
pengukuran
Tegangan (Volt)
2 1,5 1 0,5 0 10
15
20
besarnya
Tabel 4.6. Hasil pengukuran tegangan sensor terhadap besarnya getaran Tampilan pada Output sensor LCD(SR) (Volt) 0,0 0,00 1,2 0,86 2,4 0,96 3,1 1,01 4,0 1,08 5,5 1,21 6,1 1,26 7,4 1,38 8,2 1,43 9,1 1,53
2,5
5
terhadap
getaran.
Grafik hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
0
tegangan
25
30
Frekuensi (Khz)
Grafik hasil pengukuran tegangan sensor terhadap besarnya getaran
Hasil perbandingan frekuensi dengan tegangan keluaran
Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian transformator secara bersamaan
grafik
hasil
transformator
isolasi
menunjukkan
penurunan
1,4
Tegangan keluaran (V)
Dari
1,6
pengujian
secara
bersamaan,
level
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2
tegangan
0 0
Ini diakibatkan adanya rugi-rugi pada jalur digunakan,
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 4.5. Grafik hasil pengukuran tegangan sensor terhadap besarnya getaran
transmitter dan transformator pada receiver).
yang
2
Hasil pengukuran tegangan sensor terhadap besarnya getaran
isolasi secara terpisah (transformator pada
transmisi
1
Getaran (SR)
dibandingkan hasil pengujian transformator
Dari Gambar 4.5 membuktikan bahwa
mungkin
semakin besarnya getaran yang diterima oleh
disebabkan adanya kondisi transformator
sensor maka semakin besar pula tegangan
isolasi pada receiver yang mengalami titik
yang dihasilkan oleh sensor.
jenuh.
Pengukuran tegangan keluaran Op-Amp
4.4.2. Pengujian sensor gempa
Pengukuran tegangan keluaran Op-
Pengujian sensor gempa dilakukan
Amp difungsikan untuk mendapatkan hasil
untuk membuktikan hasil keluaran berupa
pengukuran tegangan dari keluaran Op-Amp
variabel
besarnya
dan membuktikan apakah Op-Amp yang
sensor.
dibuat mengalami penguatan tegangan atau
Pengukuran variabel tegangan dilakukan
tidak. Pengukuran tegangan keluaran Op-
dengan cara menggerakkan sensor secara naik
Amp ini dilakukan dengan cara memberikan
turun seperti terjadinya gempa bumi, serta
variabel resistor 100k tipe 100 putaran pada
membandingkannya dengan tampilan pada
input non-inverting Op-Amp agar didapat
LCD sebagai indikasi besarnya getaran yang
tegangan yang tepat dan linier. Tabel 4.7
dilakukan. Tabel 4.6 menunjukkan hasil
menjelaskan
guncangan
tegangan yang
terhadap diterima
oleh
12
tentang
hasil
pengukuran
keluaran Op-Amp dan perbandingan terhadap
DAFTAR PUSTAKA
perhitungan penguatan non-inverting.
Aristiawan, H., Setiadi, H., “Pemanfaatan Levitasi Magnet Sebagai Sensor Gerak Vertikal Untuk Deteksi Getaran, ITB, 2006
Tabel 4.7 Hasil pengukuran tegangan keluaran Op-Amp Pengukuran Op-Amp dengan faktor penguatan A = 6,2 Input Output Perhitungan Error OpOp(Volt) (%) Amp Amp(Volt) (Volt) 1 0,20 1,26 1,24 1,59 2 0,22 1,39 1,36 2,16 3 0,24 1,51 1,49 1,32 4 0,26 1,64 1,61 1,83 5 0,28 1,77 1,74 1,69 6 0,31 1,89 1,92 1,59 7 0,32 2,02 1,98 1,98 8 0,35 2,15 2,17 0,93 9 0,37 2,27 2,29 0,88 10 0,38 2,40 2,36 1,67 Rata-rata 1,56
No
Terlihat pada Tabel 4.7 terjadinya error
diakibatkan
karena
resistor
yang
digunakan sebagai Rin dan Rf
sebesar 1,56% yang dihasilkan bahwa sistem yang dibuat telah bekerja sesuai yang diharapkan. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan : 1. Tingkat akurasi alat sangat tergantung beberapa hal antara lainrespon sensor kalibrasi alat
dan
software aritmatik yang dihasilkan. 2. Tegangan
pada
pemancar
sangat
berpengaruh terhadap jarak pancaran. Saran : Agar
kontinyuitas
terganggu
kerja
diperlukan
alat accu
Sharon,D., “Principles of Analysis Chemistry”, New York : Harcourt Brace College Publisher, 1982 Smith,R.J., “Circuits Devices and Systems”, New York: John wiley & Sons, 1976 Wasito, S., ”Vademekum Elektronika”, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2001 Winadi, R., “Pembuatan Sensor Posisi Faraday Untuk Pendeteksi Dini Gempa pada gedung”, Proyek Akhir, PENS-ITS, Surabaya,. 2007.
bukan
menggunakan resistor 1%. Dari error rata-rata
terhadap getaran,
Kartidjo, M., Djodikusuma, I., “Mekatronika”, Higher Education Development Support Project, 1996
tidak untuk
mengantisipasi bila terjadi pemutusan hubungan listrik dari PLN atau dengan menggunakan solar sel untuk penyedia daya ke sistem pada pemancar.
13
14
