PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM INFORMASI TINGKAT CURAH HUJAN JENIS TIPPING BUCKET UNTUK MENCEGAH LONGSOR MENGGUNAKAN SMS GATEWAY LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendi dikanDiploma 3
oleh : FITRI SANDRIA NIM : 1205061049
HARDI VENTA SIHOMBING NIM : 1205061014
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan kasih karunia – Nya memberikan kesempatan serta kesehatan sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Progran Pendidikan Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Perancangan dan Pembuatan Sistem Informasi Level Curah Hujan Jenis Tipping Bucket Untuk Mencegah Longsor Menggunakan SMS Gateway”. Sesuai dengan judulnya, Laporan Tugas Akhir ini akan membahas bagaimana cara kerja dan perhitungan penakar tinggi curah hujan jenis Tipping Bucket serta penyampaian informasi tinggi curah hujan tersebut sebagai bentuk antisipasi dalam mencegah longsor menggunakan SMS gateway. Dalam
menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini penulis telah banyak
menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual maupun informasi. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, S.T., M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing dan Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan yang telah banyak membantu dan membimbing dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. iii
4. Ir. Elferida Hutajulu, M.T, selaku Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 5. M. Rusdi, S.T., M.T, selaku Dosen Wali Kelas TK - 6A. 6. Seluruh Dosen dan Staf Pengajar Politeknik Negeri Medan khususnya Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi. 7. Teristimewa penulis ucapkan kepada Ibunda dan Ayah tercinta, kakak, abang dan adik serta keluarga yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan baik secara materil maupun moril. 8. Rekan–rekan seperjuangan TK – 6A, TK – 6B, TK – 6C dan TK – 6D, terkhusus kepada teman – teman sekelas TK – 6B dan Tri Anang Wibowo, A.md, serta kepada teman lainnya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan proyek Tugas Akhir ini. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Namun, dengan kerja keras akhirnya laporan ini dapat diselesaikan dengan baik. Maka dari itu penulis mengharapkan adanya kritikan dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat kepada setiap pembaca.
Medan,
Agustus 2015
Hormat kami,
Penulis iv
Abstrak Telah dirancang dan dibangun sistem informasi alat penakar curah hujan tipe tipping-bucket (TB) untuk mencegah longsor berbasis Arduino Uno. Alat ini menghasilkan tetesan 300 ml untuk daerah tabung kecil yang terpasang sebagai penerima tetesan (tipping bucket/TB). Untuk penampungan wadah air hujan kedua dilengkapi sebuah pin header yang digunakan sebagai pengganti sensor dimana pin header tersebut akan bekerja saat air hujan menyentuhnya. Untuk mencacah air hujan-nya, pin header digunakan dan dibaca oleh data logger berbasis Arduino Uno. Data logger tersebut dilengkapi sebuah komunikasi serial agar dapat mengirimkan data melalui SMS Gateway. Curah hujan maksimum yang bisa diukur adalah 1200 ml/hari. Kata kunci: Alat penakar curah hujan jenis Tipping Bucket,Curah Hujan, Arduino Uno.
v
DAFTAR ISI
Lembar Persetujuan ............................................................................................... i Lembar Pengesahan ............................................................................................... ii Kata Pengantar ....................................................................................................... iii Abstrak ................................................................................................................... v Daftar Isi ................................................................................................................ vi Daftar Gambar ....................................................................................................... xi Daftar Tabel ........................................................................................................... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1 1.2 Tujuan .............................................................................................................. 3 1.3 Perumusan Masalah ......................................................................................... 4 1.4 Batasan Masalah .............................................................................................. 4 1.5 Metodologi Penulisan ...................................................................................... 5 1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................................... 7
vi
BAB II DASAR TEORI 2.1 Hujan dan Curah Hujan .................................................................................... 8 2.1.1 Hujan .................................................................................................. 8 2.1.2 Curah Hujan ....................................................................................... 9 2.1.2.1 Perhitungan Metode Intensitas Curah Hujan ...................... 9 2.2 Penakar Hujan Jenis Tipping Bucket ................................................................ 13 2.2.1 Prinsip Kerja Penakar Curah Hujan Jenis Tipping Bucket ................ 14 2.3 Arduino Uno ..................................................................................................... 15 2.3.1 Skema dan Referensi Desain ............................................................. 18 a. Daya ( Power ) ............................................................................ 18 b. Memori ....................................................................................... 19 c. Input dan Output ......................................................................... 20 d. Komunikasi ................................................................................. 22 e. Progamming ................................................................................ 23 f. Reset Otomatis ( Software ) ......................................................... 24 g. Proteksi Arus Lebih USB ............................................................ 25 h. Karateristik Serial ........................................................................ 26
vii
2.4 Komunikasi Serial ............................................................................................. 26 2.5 Modem GSM M1306B Q2403A Serial ( Wavecom ) ....................................... 34 2.6 Buzzer ................................................................................................................ 36 2.6.1 Prinsip Kerja Buzzer ........................................................................... 36 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1 Perancangan Blok Diagram ................................................................................ 37 3.1.1 Penjelasan Diagram Blok Rangkaian .................................................. 38 3.1.2 Penjelasan Bagian – Bagian Blok Diagram Rangkaian ...................... 39 a. Hujan ............................................................................................ 39 b. Penakar Hujan Jenis Tipping Bucket ........................................... 39 c. Wadah Penampungan Air Hujan .................................................. 40 d. Arduino Uno ................................................................................. 41 e. Modem Wavecom ......................................................................... 42 f. Buzzer ............................................................................................ 42 g. Handphone .................................................................................... 42 3.2 Perancangan dan Pembuatan Jalur PCB .............................................................. 43 3.2.1 Pembuatan PCB .................................................................................... 44 viii
3.2.2 Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB ................................................. 45 3.2.3 Layout PCB .......................................................................................... 45 3.2.4 Penyolderan Komponen ....................................................................... 46 3.3 Perakitan ( Asssembling ) .................................................................................... 47 3.4 Pembuatan Program pada Arduino Uno .............................................................. 48 3.5 Flowchart ............................................................................................................. 52 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengukuran Tegangan Sumber ............................................................................ 53 4.2 Pengukuran Output Power Supply ....................................................................... 54 4.3 Pengujian Alat Penakar Hujan Jenis Tipping Bucket .......................................... 55 4.4 Pengujian Indikasi Curah Hujan, Status Bahaya, dan Nyala LED ...................... 57 a. Indikasi Pertama ......................................................................................... 57 b. Indikasi Kedua ........................................................................................... 57 c. Indikasi Ketiga ........................................................................................... 58 d. Indikasi Keempat ....................................................................................... 58 BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan .............................................................................................................. 61 ix
5.2 Saran .................................................................................................................... 62 Daftar Pustaka ............................................................................................................ 63 Lampiran
x
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Alat Penakar Curah Hujan Tipping Bucket ........................................... 11 Gambar 2.1 (a) Kerucut Pada Alat Penakar Curah Hujan Tipping Bucket ... 12 Gambar 2.1 (b) Tipping Bucket ..................................................................... 12 Gambar 2.2 Arduino Uno Gambar 2.2 ( a) Tampak Atas ...................................................................... 16 Gambar 2.2 ( b ) Tampak Bawah .................................................................. 16 Gambar 2.3 Level TTL RS – 232 .............................................................................. 27 Gambar 2.4 USB RS – 232, DB 9 male dan female ................................................. 28 Gambar 2.5 Rangkaian minimum sistem Atmega 8535 beserta downloader ........... 29 Gambar 2.6 Rangkaian USB RS – 232 DB9 dan IC MAX 232 .............................. 30 Gambar 2.7 Modem Wavecom Gambar 2.7 ( a ) Modem Wavecom tampak kanan .................................... 34 Gambar 2.7 ( b ) Modem Wavecom tampak kiri ........................................ 34 Gambar 2.7 ( c ) Modem Wavecom tampak atas ....................................... 34 Gambar 2.8 Buzzer ............................................................................................ 36 xi
Gambar 3.1 Blok diagram sistem kerja rangkaian ................................................... 37 Gambar 3.2 Layout PCB Gambar 3.2 ( a ) Layout PCB menggunakan IC MAX 232 tampak atas ................................................................................................................ 45 Gambar 3.2 ( b ) Layout PCB menggunakan IC MAX 232 tampak bawah ............................................................................................................ 46 Gambar 3.3 Tampilan pada saat pengisian program rangkaian ................................ 48 Gambar 4.1 Pengukuran Tegangan Sumber .............................................................. 53 Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Output Power Supply ............................................... 54 Gambar 4.3 Hasil Alat Curah Hujan Jenis Tipping Bucket
Gambar 4.3 ( a ) Tampak Depan ................................................................... 55 Gambar 4.3 ( b ) Tampak Kanan ................................................................... 55 Gambar 4.3 ( c ) Tampak Kiri ....................................................................... 55 Gambar 4.4 Proses pengiriman SMS pada saat pengujian dilakukan secara berurutan denngan perumpamaan curah hujan terus turun dalam jangka waktu sehari .................................................................................................................................... 60
xii
Daftar Tabel Tabel 2.1 Tingkatan Hujan Berdasarkan Intensitasnya ........................................... 15 Tabel 2.2 Tabel Keterangan Spesifikasi Arduino Uno ............................................ 18 Tabel 2.3 Keterangan gambar pada RS – 232 .......................................................... 30 Tabel 2.4 Register komunikasi port serial ................................................................ 32 Tabel 2.5 angka pembagi yang sering digunakan ..................................................... 33 Tabel 2.6 Tabel spesifikasi modem wavecom ...................................................... 36
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi yang semakin pesat dapat dirasakan dalam semua bidang kehidupan manusia baik di bidang ekonomi, sosial, budaya maupun bidang – bidang eksakta dan teknologi. Hal ini menuntut manusia mencari cara baru untuk mempermudah segala aktivitasnya.
Curah hujan yang tinggi menyebabkan volume air yang berlebih pada daerah – daerah yang berpotensi banjir dan longsor. Daerah – daerah yang dimaksudkan dalam hal ini ialah seperti daerah pinggiran sungai, danau atau bahkan pantai.
Aktivitas masyarakat yang padat menyebabkan masyarakat sulit untuk memantau volume air ynag berlebih pada daerah – daerah yang berpotensi banjir dan longsor tersebut.
Hal yang lebih menyulitkan lagi bagi masyarakat adalah tidak adanya pihak khusus yang berada di sekitar lokasi potensi banjir dan longsor menyebabkan masyarakat tidak dapat mengetahui level curah hujan sehingga masyarakat menjadi resah akan terjadinya banjir dan longsor yang dapat membahayakan.mereka. 1
Berdasarkan hal di atas, maka diperlukan suatu sistem pengamatan ketinggian level air jarak jauh yang akan mempermudah kita untuk mengamati level ketinggian air dengan tidak harus berada langsung di lokasi. Tetapi kita hanya menempatkan suatu alat di lokasi yang diinginkan. Alat ini nantinya akan mengirimkan informasi yang kita butuhkan seperti level ketinggian air dan tanda – tanda peringatan apabila level ketinggian air melewati batas maksimum. Dengan adanya system tersebut diharapkan dapat membantu dan mengantisipasi kemungkinan yang terjadi.
1.2 Tujuan Tujuan utama dalam pembuatan Proyek Tugas Akhir ini adalah : a. Sebagai salah satu mata kuliah tugas akhir pada semester VI untuk pendidikan Diploma III bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Medan. b. Menerapkan sistem ilmu yang diberikan selama perkuliahan. c. Memberi informasi kepada masyarakat untuk mengetahui level curah hujan didaerah potensi banjir dan longsor. d. Merancang, membuat dan menguji alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket untuk memberikan informasi tingginya curah hujan melalui SMS Gateway agar dapat mengantisipasi terjadinya longsor.
2
1.3 Perumusan Masalah Berdasarkan uraian yang terdapat dalam latar belakang di atas, maka dalam Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket yang akan mengirimkan data informasi tentang tinggi dan rendahnya curah hujan melalui SMS Gateway dan juga dapat mengendalikan alat tersebut secara manual. Alat penakar curah hujan Tipping Bucket ini bekerja Jika hujan turun dan air akan tertampung dalam wadah pertama yang memiliki prinsip kerja seperti jungkat jungkit, kemudian terkumpul dan akhirnya tumpah pada wadah kedua yang merupakan penampungan air yg telah disediakan. Air hujan ini akan terus naik keatas dan mengenai suatu sensor dimana pada setiap bagian kecilnya telah terdapat hitungan besar skala tingginya curah hujan. Pencatatan tinggi dan rendahnya curah hujan yang terdapat pada wadah tampungan merupakan garis lurus vertikal dan curah hujan dapat dihitung atau ditentukan dengan menghitung garis-garis vertical tersebut. Semua data informasi yang tercatat pada alat ini akan dikirimkan melalui SMS Gateway.
1.4 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam perancangan dan pembuatan proyek tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Bagaimana prinsip kerja bagian – bagian atau blok – blok dari alat tersebut. b. Bagaimana hasil pencatatan data tinggi dan rendahnya curah hujan pada alat tersebut.
3
c. Alat penakar curah hujan jenis Tipping Bucket ini hanya dapat digunakan pada bagian kanan dari jungkat – jungkitnya saja. Hal ini mengingat wadah penampungan tempat terjatuhnya air hujan nanti hanya disediakan disebelah kanan alat. d. Volume air dibatasi sampai dengan 1200ml atau setara dengan 1200 L. e. Alat penakar curah hujan ini hanya diletakkan pada daerah dengan potensi curah hujan yang tinggi. f. Bagaimana pengujian dan analisa dari data hasil perancangan alat.
1.5 Metodologi Penulisan
Metode yang dilakukan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi Literatur Mempelajari prinsip kerja alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket dan program SMS Gateway dari situs internet dan sumber buku yang memberikan penjelasan serta pembahasan tentang alat dan program tersebut.
2. Penjadwalan Sebelum melakukan desain alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur.
4
3. Desain Melakukan perhitungan dan merancang alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket dengan kukuh agar tidak mudah terganggu saat peletakkan dilapangan.
4. Pembuatan perangkat pendeteksi curah hujan jenis Tipping Bucket Memilih komponen dan merakit alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket berdasarkan teori alat tersebut.
5. Pengujian laboratorium Melakukan pengujian alat pendeteksi curah hujan jenis Tipping Bucket yang telah dibuat di laboratorium dengan alat-alat yang ada pada laboratorium sebelum melakukan uji coba lapangan.
6. Pengujian lapangan Setelah melakukan pengujian di laboratorium, maka dilakukan pengujian di lapangan. Hal ini dilakukan untuk membandingkan hasil pengujian laboratorium dengan hasil pengujian lapangan.
7. Analisa data Setelah melakukan pengujian, maka dibuat hasil pengukuran dan analisa terhadap alat tersebut pada saat tinggi dan rendahnya curah hujan maka akan mengirimkan data informasi melalui SMS Gateway.
5
8. Kesimpulan Membuat hasil akhir dari pengukuran dan analisa data terhadap alat pendeteksi curah hujan berjenis Tipping Bucket.
1.6 Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Berisikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB 2 DASAR TEORI
Berisikan penjelasan mengenai dasar teori komponen utama yang digunakan dalam Merancang dan Membuat Alat Pendeteksi Curah Hujan Tipping Bucket.
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Berisikan desain mekanik alat yang akan digunakan, serta langkah-langkah merancang dan membuat Alat Pendeteksi Curah Hujan Tipping Bucket.
6
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisikan uraian tentang tata cara pengujian disertai analisa terhadap hasil pengukuran dan pengujian.
BAB 5 PENUTUP
Berisikan kesimpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta saran-saran kepada pembaca guna perbaikan dan pengembangan proyek.
7
