POLITEKNOLOGI VOL. 14 No. 2 MEI 2015
PROTOTYPE PENDETEKSI TSUNAMI DI DAERAH PESISIR PANTAI BERBASIS RADIO FREQUENCY SEBAGAI PERINGATAN TSUNAMI DINI Wartiyati1, Ilham Gumanti2, Putri Ramdhany3 dan Toto Supriyanto4 1,2,3,4
Teknik Telekomunikasi, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Jl. Prof. DR. G.A. Siwabessy Kampus UI, Depok, 16425, Indonesia Email:
[email protected]
Abstract This prototype is use to provide the information to people around the coast when the tsunami will occur. This prototype was made because there are many tsunami prone areas in Indonesia, especially the west coast of Sumatra. Until now, people still don’t understand the characteristics of tsunami and lack of tsunami early detection. This prototype works by utilizing the characteristics of the tsunami, the drastic decline of sea water. The prototype consists of two parts, the transmitter located at sea (tsunami detection) and receiver located on land (observation post). The detectior is made of buoys connected to the lever using a rope. When the appliance detects a tsunami, the lever will hit the switch and float drawn down to touch the sea floor, the process indicates the tide as a sign of tsunami will come. The transmitter sends a signal 108,7MHz using FM radio with FSK modulation. At the receiver, the analog signal is processed by the FM receiver and it become the data of tsunami detection with a frequency of 1217Hz. This signal is then converted into a digital signal using FSK demodulator then into the microcontroller as an input. Microcontroller process the data and activates an alarm buzzer as early tsunami warning and sending SMS notification "TSUNAMI WARNING" using a GSM modem with a maximum time of SMS reception is one minute. The maximum distance data transmission from the transmitter to the receiver is 30 meters with the received transmit power is -82dBm. Keywords : Buzzer, FSK, Microcontroller, Modem GSM, Radio FM
Abstrak Prototype ini memberikan informasi kepada masyarakat di sekitar pantai apabila akan terjadi bencana tsunami. Prototype ini dibuat karena terdapat banyak daerah rawan tsunami di Indonesia, terutama pantai barat Sumatera. Sampai sekarang ini, masyarakat masih belum memahami ciri-ciri terjadinya tsunami dan kurangnya alat pendeteksi tsunami secara dini yang efektif dan ekonomis. Prototype ini bekerja dengan memanfaatkan ciri tsunami, yaitu surutnya air laut secara drastis. Prototype ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian pemancar yang terletak di laut (pendeteksi tsunami) dan bagian penerima terletak di darat (pos pengamatan). Pendeteksi terbuat dari pelampung yang terhubung dengan tuas menggunakan tali. Ketika alat mendeteksi akan terjadi tsunami, tuas akan menekan switch dan pelampung tertarik ke bawah hingga menyentuh dasar laut, proses tersebut mengindikasikan air laut surut sebagai tanda bencana tsunami akan datang. Pemancar mengirimkan sinyal informasi menggunakan radio FM 108,7MHz dengan modulasi FSK. Pada bagian penerima, sinyal analog diproses oleh penerima FM dan menjadi data pendeteksian tsunami dengan frekuensi 1217Hz. Sinyal ini kemudian diubah menjadi sinyal digital menggunakan demodulator FSK untuk input mikrokontroler. Mikrokontroler mengolah data dan mengaktifkan buzzer sebagai alarm peringatan tsunami dini dan mengirim notifikasi SMS “PERINGATAN TSUNAMI” menggunakan modem GSM dengan waktu maksimal penerimaan SMS selama satu menit. Jarak maksimum pengiriman data dari pemancar ke penerima adalah 30 meter dengan daya pancar yang diterima sebesar -82dBm. Kata kunci : Buzzer, FSK, Mikrokontroler, Modem GSM, Radio FM
PENDAHULUAN Tsunami adalah gelombang laut yang terjadi karena adanya gangguan impulsif pada laut. Ciri akan terjadinya tsunami yang paling akurat adalah air laut surut secara drastis. Terdapat 21 daerah rawan tsunami di Indonesia. Pada tsunami Aceh
tahun 2004 tercatat korban mencapai 176.000 jiwa dan kerugian mencapai ratusan triliun [1]. Masyarakat masih belum memahami ciri-ciri terjadinya tsunami dan kurangnya alat deteksi tsunami secara dini yang efektif dan ekonomis. Maka dari itu dibuatlah prototype pendeteksi tsunami di daerah pesisir pantai
Wartiyati dkk, Prototype Pendeteksi Tsunami...
berbasis radio frequency (RF) sebagai peringatan tsunami dini menggunakan notifikasi SMS dan alarm. Dengan prototype ini diharapkan dapat mendeteksi bencana tsunami secara dini, sehingga dapat segera mengevakuasi warga dari sekitar daerah bencana tsunami. Prototype ini terdiri dari bagian pemancar dan bagian penerima. Bagian pemancar mengirimkan informasi ke bagian penerima menggunakan pemancar dan penerima (frequency modulation) FM serta modulasi (Frequency Shift Keying) FSK. Pada FM, amplitudo gelombang pembawa tidak berubah. Namun perubahan terjadi pada frekuensi gelombang pembawa yang dimodulasikan sesuai dengan amplitudo gelombang sinyal informasi. Frekuensi gelombang pembawa menjadi maksimum ketika amplitudo gelombang informasi berada pada puncak positifnya. Frekuensi gelombang pembawa menjadi minimum apabila amplitudo gelombang informasi berada pada puncak negatifnya [2]. Modulasi FSK merupakan salah satu jenis modulasi digital dimana pengiriman sinyal dilakukan melalui penggeseran frekuensi. Besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidaknya sinyal informasi yang direpresentasikan dengan keadaan biner logic 1 dan logic 0 [3]. Pendeteksi terbuat dari pelampung yang terhubung dengan tuas menggunakan tali. Ketika alat mendeteksi akan terjadi tsunami, tuas akan menekan limit switch dan pelampung tertarik ke bawah hingga menyentuh dasar laut. Proses tersebut mengindikasikan air laut surut sebagai tanda bencana tsunami akan datang. Bagian pemancar mengirimkan informasi ke bagian penerima untuk mengaktifkan buzzer sebagai alarm peringatan tsunami dini dan mengirim notifikasi SMS berupa peringatan tsunami menggunakan modem GSM. Modem GSM yang digunakan adalah modem wavecom. Modem wavecom dijalankan dengan memasukan sim card pada modem tersebut kemudian
dihubungkan dengan port serial pada server komputer [4].
METODE PENELITIAN Pada rangkaian modulator FSK, sinyal frekuensi ditentukan dengan nilai f1 = 1200Hz untuk kondisi mark dan f2 = 2200Hz untuk kondisi space. Agar mendapatkan frekuensi tersebut maka digunakan persamaan (1). f1 =
1
(1)
R1 .C1
Pada rangkaian pemancar FM, dicari besarnya nilai induktansi yang diperlukan agar osilator dapat menghasilkan frekuensi 108,7 MHz. Langkah pertama mencari nilai ekivalen dari dua buah kapasitor dengan menggunakan persamaan (2). C ×C
Ctotal = C1+C2 1
2
(2)
Kemudian mencari nilai induktansi dengan memasukkan nilai Ctotal pada persamaan (3). 1
fo = 2π�L×C
total
(3)
Rancangan dan cara kerja prototype ini diilustrasikan pada Gambar 1. Berdasarkan Gambar 1, data dari pembacaan limit switch dikirimkan melalui rangkaian pemancar FM yang bekerja pada frekuensi 108,7MHz. Sebelumnya dimodulasikan terlebih dahulu oleh modulator FSK yang bekerja pada frekuensi mark sebesar 2200Hz untuk logic 0 dan frekuensi space sebesar 1200Hz untuk logic 1. Apabila limit switch tertekan akibat air laut surut yang mengindikasikan tsunami akan datang, maka bagian pemancar akan mengirimkan logic 1 ke bagian penerima. Kemudian bagian penerima akan mengirimkan status bahaya. Diagram blok prototype ini dapat dilihat pada Gambar 2.
POLITEKNOLOGI VOL. 14 No. 2 MEI 2015
mic wireless yang dapat mengirim data berupa suara dan dapat diterima dengan speaker. Hasil pengujian, suara yang dihasilkan radio penerima FM adalah suara yang jernih (sinyal FM yang diterima baik). Pengukuran sinyal yang diterima penerima FM pada saat sistem mendeteksi tsunami dengan osiloskop diperlihatkan pada Gambar 4. Gambar 1. Ilustrasi Prototype PEMANCAR (Pendeteksi tsunami di laut)
Pendeteksi
Limit Switch
Mikrokontroler
Modulator FSK
Pemancar FM
Gambar
PENERIMA (Pos pengamatan di darat)
4. Hasil Pengujian Rangkaian Penerima FM
Input
Buzzer Mikrokontroler Modem GSM
Demodulator FSK
Penerima FM
Handphone
Gambar 2. Diagram Blok Alat
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil pengujian didapatkan daya pancar pemancar FM sebesar 1,4mW dan output pemancar FM ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Hasil Pengujian Output Pemancar FM Frekuensi yang terbaca oleh osiloskop sesuai dengan frekuensi carrier yang diset, yaitu 108,7MHz. Frekuensi pemancar FM yang terbaca oleh MFJ frequency counter bernilai sama, yaitu 108,699MHz. Data Hasil Pengujian Rangkaian Penerima FM Speaker dapat digunakan sebagai penentu baik/tidaknya sinyal yang diterima oleh radio penerima FM. Hal ini dikarenakan pada prototype ini, rangkaian yang digunakan adalah berdasarkan pemancar
Dari hasil pengukuran, sinyal yang diterima saat sistem mendeteksi tsunami sesuai dengan sinyal yang dipancarkan, yaitu 108,7MHz. Data Hasil Pengujian Rangkaian Modulator FSK Pengujian frekuensi output modulator FSK pada saat logic 1 diperlihatkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Hasil Pengujian Frekuensi Pada Saat Logic 1 Dari hasil pembacaan osiloskop, frekuensi yang dihasilkan pada saat logic 1 (HIGH) adalah 1,149 kHz dari nilai yang seharusnya 1,200kHz. Pengujian frekuensi output modulator FSK pada saat logic 0 diperlihatkan pada Gambar 6.
Wartiyati dkk, Prototype Pendeteksi Tsunami...
Dari hasil pengukuran, frekuensi yang dihasilkan berbentuk sinyal analog. Hal ini dikarenakan sinyal output modulator FSK menuju ke pemancar FM yang akan membawa informasi yang berupa sinyal analog. Gambar 6. Hasil Pengujian Frekuensi Pada Saat Logic 0 Dari hasil pembacaan osiloskop, frekuensi yang dihasilkan pada saat logic 0 (LOW) adalah 2,070 kHz dari nilai yang seharusnya 2,200 kHz. Hal ini terjadi karena nilai toleransi komponen, ketidakakuratan alat ukur, maupun karena kabel alat ukur. Tetapi nilai tersebut dapat ditolelir sehingga tidak mengurangi kinerja. Pengujian sinyal input modulator FSK pada saat mengirim informasi diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil Pengujian Sinyal Input Modulator FSK Pada Saat Mengirim Informasi Dari hasil pengukuran, frekuensi yang dihasilkan berbentuk sinyal digital. Hal ini dikarenakan sinyal input modulator FSK berasal dari mikrokontroler yang hanya menghasilkan data digital. Pengujian sinyal output modulator FSK pada saat mengirim informasi diperlihatkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil Pengujian Sinyal Output Modulator FSK Pada Saat Mengirim Informasi
Data Hasil Pengujian Rangkaian Demodulator FSK Gambar 9 merupakan pengukuran output demodulator saat inputnya diberi bit 0.
Gambar 9. Output Demodulator FSK untuk Tegangan 0V (Logic 0) Dari hasil pengukuran, saat input modulator 5V yang mewakili bit 1 (frekuensi 1200 Hz), output-nya adalah sinyal digital dengan tegangan 4.97V. Gambar 10 merupakan pengukuran output demodulator saat inputnya diberi bit 1.
Gambar 10. Output Demodulator FSK untuk Tegangan 5V (Logic 1) Saat input modulator adalah 0V yang mewakili bit 0 (frekuensi 2200 Hz), outputnya adalah sinyal digital dengan tegangan 390mV (medekati nol). Gambar 11 merupakan hasil pengukuran input demodulator FSK pada saat terjadinya pendeteksian tsunami.
POLITEKNOLOGI VOL. 14 No. 2 MEI 2015
nomor handphone yang telah didaftarkan pada program mikrokontroler.
Gambar 11. Hasil Pengujian Input Demodulator FSK Saat Terjadinya Pendeteksian Tsunami Dari data hasil pengukuran didapat input demodulator dengan frekuensi 1217 Hz dengan bentuk sinyal analog. Hal ini berarti sistem mendeteksi tsunami dan bagian pemancar mengirimkan bit 1 (frekuensi 1200 Hz) ke bagian penerima. Gambar 12 merupakan output demodulator FSK pada saat terjadinya pendeteksian tsunami.
Gambar 12. Hasil Pengujian Output Demodulator FSK Saat Terjadinya Pendeteksian Tsunami Pada bagian output demodulator FSK didapat data berbentuk sinyal digital dengan frekuensi 400,1 Hz dan Vpp sebesar 7 VAC. Hal ini sesuai dengan kerja demodulator FSK, yaitu mengubah data sinyal analog menjadi data sinyal digital Data Hasil Pengujian Notifikasi SMS dengan Modem GSM Wavecom Pada pengujian ini alat dikondisikan sedang mendeteksi tsunami. Gambar 13 merupakan notifikasi SMS peringatan tsunami pada saat alat mendeteksi tsunami.
Data Hasil Pengujian Rangkaian Buzzer Pada pengujian ini input rangkaian buzzer dihubungkan ke voltmeter DC dan rangkaian diuji di dua kondisi. Dari hasil pengujian, tegangan pada pin D13 mikrokontroler untuk buzzer adalah 15,5 mV saat buzzer tidak mendeteksi akan adanya tsunami. Tegangan 4,94 V saat buzzer mendeteksi akan adanya tsunami. Nilai 15,5 mV termasuk ke dalam kategori nilai tegangan untuk bit 0 (logic low) pada mikrokontroler dan nilai 4,94 V merupakan nilai tegangan untuk bit 1 (logic high). Data Hasil Pengujian Daya Pancar dan Jarak Penerimaan Data dari Sisi Pemancar ke Sisi Penerima Dari data hasil pengujian yang dilakukan, pemancar dapat mengirim data ke bagian penerima hingga jarak 30 meter dengan daya pancar yang diterima sebesar -82 dBm. Semakin jauh jarak antara pemancar dan penerima maka semakin lemah daya pancar yang diterima oleh Spectrum Analyzer (bagian penerima). Pada bagian penerima, pengiriman notifikasi SMS peringatan akan terjadinya tsunami berhasil diterima nomor handphone yang terdaftar dengan waktu maksimal penerimaan notifikasi SMS adalah satu menit. Lamanya waktu penerimaan SMS dapat disebabkan karena perbedaan provider yang digunakan Wavecom dengan nomor handphone yang didaftarkan. Salah satu faktor lainnya adalah adanya delay pengiriman SMS karena traffic yang padat.
KESIMPULAN
Gambar 13. Tampilan Notifikasi SMS Peringatan Tsunami Dari hasil percobaan ini, notifikasi SMS peringatan tsunami berhasil dikirim ke
Berdasarkan proses pembuatan tugas akhir dan hasil pengujian ini, dapat disimpulkan bahwa: 1. Pemancar FM beroperasi pada frekuensi 108,7MHz dengan daya pancar 1,46 dBm.
Wartiyati dkk, Prototype Pendeteksi Tsunami...
2. Pada modulator FSK frekuensi mark (logic 1) sebesar 1,149 kHz dan 2,07 kHz untuk frekuensi space (logic 0). 3. Rangkaian penerima FM beroperasi pada frekuensi 108,7 MHz dalam penerimaan data. 4. Input demodulator FSK yang didapat pada saat alat mendeteksi akan adanya tsunami berbentuk sinyal analog dengan frekuensi 1217 Hz. 5. Output demodulator FSK yang didapat pada saat alat mendeteksi akan adanya tsunami berbentuk sinyal digital yang menjadi input mikrokontroler dalam mengolah data dan mengaktifkan peringatan tsunami dini. 6. Saat alat mendeteksi akan terjadinya tsunami, buzzer akan aktif (berbunyi) sebagai alarm peringatan tsunami dini. 7. Pengiriman notifikasi SMS “PERINGATAN TSUNAMI” sebagai peringatan dini akan terjadinya tsunami ke tokoh masyarakat dan aparat setempat (Lurah/Kepala Desa) dapat diterima dengan waktu maksimal penerimaan SMS selama satu menit. 8. Jarak maksimum pengiriman data dari pemancar ke penerima pada prototype ini adalah 30 meter dengan daya pancar yang diterima sebesar -82 dBm.
DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
[3]
[4]
Badan Nasional Penanggulangan Bencana. (2012). “Atlas Peta Risiko Bencana Indonesia”. Jakarta: Badan Nasional Penanggulangan Bencana. Daryanto. (2008). “Pengetahuan Praktis Teknik Radio”. Jakarta: PT Bumi Aksara. Setiawan, Arie. (2012). “Rancang Bangun Modulator FSK 1200 baud untuk Perangkat Transceiver Portable Satelit Linusat 01”. http://digital.its.ac.id/public/ITSpaper-21710-2209106024Presentation.pdf. [20 Juni 2015]. Suswanto, Diran. (2014). “Rancang Bangun Sistem Pemantauan Level Ketinggian Air Menggunakan Sensor Ultrasonik Dengan SMS Sebagai
Media Komunikasi Berbasis Arduino”. Jurnal Tugas Akhir, 4-6.
