DATA KONSUMSI AIR TANAH DI DKI JAKARTA
MENGGUNAKAN KOMUNIKASI GSM
SKRIPSI
Diajukan sebagai syarat kelulusan strata satu (S1) pada program studi teknik elektro di Universitas Komputer Indonesia
Disusun Oleh :
Faris Abdat
13106011
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
v
1.2 Identifikasi Masalah ... 3
1.3 Rumusan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Batasan Masalah ... 5
1.6 Kegunaan Penelitian ... 5
1.7 Metode Penelitian ... 6
1.8 Sistematika Pembahasan ... 6
BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Aturan Terkait Air Bawah Tanah ... 8
2.2 Flow Meter…………... 9
2.3 Mikrokontroler AVR ATMega 8535... 11
vi
2.3.3 ADC ... 13
2.3.4 Timer/Counter ... 15
2.3.4.1 Timer/Counter0 dan Timer/Counter2 ... 15
2.3.4.2 Timer/Counter1 ... 17
2.3.5 Interrupt (Interupsi) ... 19
2.3.6 Komunikasi Serial ATMega 8535 ... 22
2.3.6.1 Komunikasi Serial ... 25
2.4 Codevision AVR ... 27
2.5 Komunikasi Jaringan GSM ... 29
2.5.1 Komunikasi SMS (Short Message Sevice) ... 30
2.5.2 Modem GSM ... 31
2.6 Akuisisi Data ... 33
BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Sistem ... 34
3.2 Pemilihan Komponen ... 36
3.2.1 Pemilihan Mikrokontroller ... 36
3.2.2 Pemilihan Modem GSM ... 37
3.2.3 Pemilihan Liquid Crystal Display (LCD)... 38
3.3 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ... 38
3.3.1 Rangkaian Water Flow Sensor ... 39
3.3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8535 …………... 41
3.3.3 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) ... 42
vii
3.4.1 Perancangan Server ... 48
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengukuran dan Pengujian Bagian Masukan (Input) ... 52
4.1.1 Pengujian Water Flow Sensor……... 52
4.1.2 Pengujian Modem GSM ... 54
4.2 Pengujian Ketepatan Data ... 55
4.2.1 Pengujian Ketepatan Data pada Display LCD ... 56
4.2.2 Pengujian Ketepatan Data pada Web Server ... 57
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 60
viii
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 12
Gambar 2.3 Konektor DB9 ... 25
Gambar 2.4 Tampilan Awal CodeVision AVR ... 27
Gambar 2.5 Tampilan CodeWizard AVR ... 28
Gambar 2.6 Program inisialisasi dari konfigurasi CodeVision AVR ... 28
Gambar 2.7 Prinsip Kerja Modem GSM ... 32
Gambar 2.8 Elemen – elemen Sistem Akuisisi Data Berbasis PC ... 33
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Monitoring ... 34
Gambar 3.2 Skematik rangkaian Water Flow Sensor ... 39
Gambar 3.3 Mechanic Dimensi Water Flow sensor ... 39
Gambar 3.4 Rangkaian Reset Mikrokontroler ATMega 8535 ... 41
Gambar 3.5 Rangkaian Osilator Eksternal ... 41
Gambar 3.6 Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8535 ... 42
Gambar 3.7 Rangkaian Skema LCD ... 43
Gambar 3.8 Rangkaian Antar muka LCD ... 44
Gambar 3.9 Rangkaian Modem Wavecom ... 44
Gambar 3.10 Rangkaian Antar muka Modem GSM ... 45
Gambar 3.11 Flowchart Program ... 47
Gambar 3.12 Flowchart Monitoring ... 48
Gambar 3.12 Tampilan Proses Login Web Server ... 49
Gambar 3.13 Tampilan Dashboard Grafik Volume Air ... 49
ix
Gambar 4.2 Pengujian Modem GSM ... 55
Gambar 4.3 Tampilan Display LCD saat mengirimkan data pertama ... 56
Gambar 4.4 Tampilan Display LCD saat mengirimkan data kedua ... 56
Gambar 4.5 Tampilan Display LCD saat mengirimkan data ketiga ... 57
x
Tabel 2.2 ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register) ... 14
Tabel 2.3 ADCSRA (ADC Control and Status Register A) ... 14
Tabel 2.4 TCCRn (Timer/Counter Control Register n) ... 16
Tabel 2.5 ECCR1A (Timer/Counter1 Control Register A) ... 18
Tabel 2.6 TCCR1B (Timer/Counter1 Control Register B) ... 19
Tabel 2.7 Alamat Interrupt ... 20
Tabel 2.8 MCUCR (MCU Control Register) ...20
Tabel 2.9 Pengaturan Kondisi Terjadinya Interupsi pada INT0 ... 21
Tabel 2.10 MCUCSR (MCU Controland Status Register) ... 21
Tabel 2.11 Pengaturan Kondisi Terjadinya Interupsi pada INT2 ISC2 ... 21
Tabel 2.12 GICR (Global Interrupt Control Register) ... 21
Tabel 2.13 Bit-Bit Untuk Mengaktifkan Interupsi Eksternal Bit ...22
Tabel 2.14 UCSRA (USART Control and Status Register A) ... 22
Tabel 2.15 UCSRB (USART Control and Status Register B) ... 23
Tabel 2.16 UCSRC (USART Control and Status Register C) ... 24
Tabel 2.17 Keterangan Sinyal dan Kaki Saluran Serial DB9 ... 26
Tabel 3.1 Perbandingan Mikrokontroller ... 37
Tabel 3.2 Perbandingan Modem GSM ... 37
Tabel 3.3 Perbandingan LCD ... 38
Tabel 3.4 Komponen Sensor ... 40
xi LAMPIRAN II DataSheet
60
Heri Andrianto, Pemrograman Mikorkontroler AVR ATMega16 Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR), Informatika, Bandung, 2008.
Download datasheet ATMega8535 (diakses pada 04 Mei 2013 dari www.atmel.com)
Download datasheet Water Flow Sensor (diakses pada 17 Juni 2013 dari
http://www.geraicerdas.com/water-flow-sensor-g1/2).
Download software Gammu SMS Gateway (diakses pada 25 September 2013 dari
http://sourceforge.net/projects/gammu/files/gammu/1.33.0/Gammu-1.33.0-Windows.zip/download)
Download Tutorial SMS Gateway Gratis (diakses pada 25 September 2013 dari
http://iqbalparabi.com/cara-membuat-sms-gateway-gratis-menggunakan-gammu-dan-aplikasi-kalkun-di-windows-7/)
Download AT Command untuk menerima SMS dari mikrokontroller (diakses pada 11 Juni 2013 dari
http://www.avrku.com/2010/02/send-sms-pakai-microcontroller.html)
http://www.academia.edu5362411PERANCANGAN_DAN_PENERAPAN_SISTEM _MONITORING_TINGKAT_PENCEMARAN_UDARA_DENGAN_KOMUNIKA
I. IDENTITAS DIRI
Nama Lengkap : Faris Abdat
NIM : 1.31.06.011
Tampat, Tanggal Lahir : Bogor, 09 April 1988
Agama : Islam
Jenis Kelamin : Laki-laki
Status : Belum Menikah
Alamat Asal : Jl. Raya Cilendek No. 26 Rt/Rw 003/006
kec. Bogor Barat, Bogor 16112
Alamat Kost : Jl. Cigadung Raya Selatan No. 21, Bandung
No. Handphone : 081802907371
1995 - 2000 : SDN PENGADILAN VI BOGOR
2000 – 2003 : SMPN 4 BOGOR
2003 – 2006 : SMAN 5 BOGOR
1
1.1Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok manusia untuk melangsungkan kehidupan dan
meningkatkan kesejahteraan. Pembangunan di bidang Sumber Daya Air (SDA) pada
dasarnya merupakan upaya untuk memenuhi kebutuhan air tersebut. Manajemen
distribusi air secara baik juga menjadi tujuan pemerintah dalam memberikan fasilitas
secara adil kepada seluruh masyarakat untuk memperoleh dan menggunakan air
dengan efektif dalam rangka memenuhi kebutuhan kelangsungan hidup secara sehat,
bersih dan produktif.
Dewasa ini pertumbuhan konsumsi air bersih sangat tinggi dan meningkat untuk
kebutuhan dalam kehidupan sosial ekonomi di Jakarta. Sementara penyediaan air
bersih yang masih terbatas dan mahal menjadi kendala dalam menanggapi kondisi
pertumbuhannya. Sehingga timbul alternatif lain sebagai cara untuk mendapatkan air
bersih dengan melakukan jalan pintas yang relatif lebih mudah dan murah yaitu
dengan melakukan pengeboran air tanah. Cara ini banyak ditemukan terutama
disektor pembangunan fasilitas industri dan pembangunan gedung-gedung tinggi di
Jakarta, seperti gedung perkantoran dan hotel.
Peraturan yang mendukung adanya tata kelola tentang lingkungan, konsumsi dan
biaya penggunaan air tanah didukung oleh beberapa peraturan daerah. Untuk
berdasarkan Peraturan Daerah Nomor 6 Tahun 2010 tentang Ketentuan Umum Pajak
Daerah. Undang-Undang Nomor 7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air (Lembaran
Negara Republik Indonesia Tahun 2004 Nomor 32, Tambahan Lembaran Negara
Republik Indonesia Nomor 4355); SE Gubernur no.37/SE/2011, Keputusan Gubernur
DKI No 42 Tahun 2011 tentang Perubahan atas Keputusan Gubernur DKI No 88
Tahun 1999 tentang Petunjuk Pelaksana Penyelenggaraan dan Pemungutan Pajak Air
Bawah Tanah dan Air Permukaan di DKI Jakarta. Konsumsi air tanah yang
berlebihan dan tidak terkendali secara baik dapat mengakibatkan terjadinya
penurunan permukaan tanah dan semakin berkurangnya sumber daya air tanah di
Jakarta. Dalam jangka waktu yang lebih panjang, praktek ini juga dapat menimbulkan
rusaknya kualitas reservoir air tanah yang bersih akibat kontaminasi dari air laut
(payau).
Perkembangan sektor teknologi yang sangat cepat sejak abad 21, bisa menjadi
salah satu cara yang berperan dalam menangani adanya permasalahan air tanah di
Jakarta. Namun teknologi komunikasi kabel yang ada saat ini belum dapat
memberikan hasil maksimal dalam memenuhi kebutuhan komunikasi dan informasi
dimana saja atau kapan saja. Sementara integrasi internet dan teknologi nirkabel
dapat memberikan aplikasi yang relatif lebih mudah dan data yang informatif.
Seperti, monitoring jarak jauh, diagnosa alat, dan mengendalikan peralatan listrik.
Melalui pelayanan data informasi yang sangat cepat dan terbuka dapat memberikan
Dalam dunia nyata semakin banyak perangkat yang diperlukan untuk memiliki
kemampuan komunikasi nirkabel. Salah satunya adalah sistem monitoring dengan
konsep remote akses yang digabungkan dengan aplikasi data online dapat
memberikan fitur yang inovatif di dunia industri. Salah satu solusi yang dapat
menjawab kondisi permasalahan air tanah yaitu, dengan membuat sistem monitoring
jarak jauh dengan menggunakan komunikasi jaringan GSM yang sudah tersedia
dimana-mana dan tanpa memerlukan kabel, untuk kepentingan KLHD (Kepala Badan
Lingkungan Hidup Daerah) memonitor konsumsi air tanah yang berlebihan.
1.2Identifikasi Masalah
1. Metoda pengambilan atau akuisisi data pada flow meter masih dilakukan secara manual.
2. Belum adanya sistem pencatatan konsumsi air tanah yang dilakukan secara
online monitoring.
3. Diperlukannya pemanfaatan jaringan komunikasi GSM untuk sistem
monitoring pencatatan konsumsi air tanah.
1.3Rumusan Masalah
Permasalahan pada tugas akhir ini adalah bagaimana agar dapat memonitor
jaringan GSM sebagai transmisinya. Rumusan masalah yang harus diperhatikan
adalah :
1. Bagaimana cara melakukan pengambilan atau akuisisi data dari flow meter
untuk diterjemahkan sebagai input sistem monitoring.
2. Bagaimana cara membuat sistem online monitoring untuk melakukan pencatatan konsumsi air tanah pada flow meter.
3. Bagaimana cara proses transfer data pada sistem monitoring untuk
diimplementasikan dengan komunikasi jaringan GSM sebagai transmisi.
1.4Tujuan
1. Melakukan pengambilan data output dari flow meter berupa nilai total konsumsi air tanah dalam satuan m3 (meter kubik) sebagai input untuk sistem
monitoring.
2. Membuat rancang bangun sistem online monitoring yang dapat mengirim data berupa nilai total konsumsi air tanah.
3. Membuat logic program berupa perintah kepada mikrokontroller untuk
melakukan transmisi data menggunakan komunikasi jaringan GSM secara
1.5Batasan Masalah
Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah :
1. Melakukan desain sistem online monitoring menggunakan mikrokontroller ATMEGA 8535 dengan perangkat elektronika lainnya.
2. Menggunakan software untuk sistem monitoring milik perusahaan.
1.6Kegunaan Penelitian
Kegunaan penelitian pada proyek akhir ini yaitu :
Memberikan kontribusi dalam pengembangan dan aplikasi ilmu elektro
komunikasi dalam kehidupan masyarakat di Indonesia.
Memberikan ide alternatif dalam memanfaatkan komunikasi melalui jalur
GSM untuk sistem online monitoring dibidang Industri dan Pemerintahan.
Memberikan informasi data konsumsi air tanah secara online bagi KLHD
DKI Jakarta yang dapat digunakan sebagai analisa pencegahan penurunan
air tanah.
Memberikan informasi data konsumsi air tanah secara online bagi Dinas
Pendapatan Daerah DKI Jakarta yang dapat digunakan sebagai dasar
1.7Metoda Penelitian
Perencanaan serta Komunikasi Jaringan GSM Pada Konsumsi Air Tanah Dengan
Menggunakan Kontroler sebagai berikut:
1. Studi literatur dengan mengumpulkan data sebagai dasar pembuatan design
dan program untuk mikrokontroler
2. Melakukan design jalur, mencetak dan membuat PCB
3. Mempersiapkan alat-alat dan bahan yang dibutuhkan untuk proses integrasi
sistem monitoring.
Field Instrument (flow meter) disediakan oleh Perusahaan
PCB / Mikrokontroler yang sudah selesai dibuat
Modem GSM dengan antena pemancar
Software untuk menampilkan data / informasi disediakan Perusahaan.
4. Melakukan proses instalasi, integrasi dan sinkronisasi alat.
5. Melakukan aktivasi komunikasi dari Flow meter, Mikrokontroler dan Software via Jaringan GSM
6. Melakukan Analisa dan Evaluasi data yang ditampilkan dalam software.
1.8 Sistematika Pembahasan
Sistematika penulisan meliputi enam bab yang susunannya adalah sebagai
BAB I. PENDAHULUAN
Bagian ini berisi Latar Belakang, Identifikasi Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan,
Batasan Masalah, Kegunaan Penelitian dan Metode penelitian.
BAB II. DASAR TEORI
Bab ini menjelaskan teori yang berkaitan dengan sistem monitoring serta pengujian
orang lain yang akan dijadikan referensi pada tugas akhir ini.
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING AIR
TANAH
Berisi tentang perancangan dan pembuatan sistem monitoring air tanah menggunakan
komunikasi jaringan GSM sebagai transmisi akuisisi data.
.BAB IV. ANALISA DAN PENGUJIAN
Berisi tentang hasil pengujian dan analisa dari sistem yang sudah dibuat.
BAB V. PENUTUP
Berisi kesimpulan dari analisa sistem, sesuai dengan data yang dihasilkan melalui
pengujian dan saran-saran untuk penyempurnaan pembuatan sistem monitoring air
tanah dengan menggunakan komunikasi jaringan GSM.
DAFTAR PUSTAKA
Pada daftar pustaka ini berisi referensi yang digunakan dalam proses pembuatan tugas
akhir ini.
LAMPIRAN
8 BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Aturan Terkait Air Bawah Tanah
Air bawah tanah sering disebut dengan air tekanan yaitu air yang tersimpan
dalam lapisan tanah. Air bawah tanah adalah air sumur gali dan air sumur bor. Air
tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah
permukaan tanah. Air tanah merupakan salah satu sumber daya air yang
keberadaannya terbatas dan kerusakannya dapat mengakibatkan dampak yang luas
serta pemulihannya sulit dilakukan.
Selain air sungai dan air hujan, air tanah juga mempunyai peranan yang sangat
penting terutama dalam menjaga keseimbangan dan ketersediaan bahan baku air
untuk kepentingan rumah tangga (domestik) maupun untuk kepentingan industri.
Dibeberapa daerah, ketergantungan pasokan air bersih dan air tanah telah mencapai ±
70%.
Setiap daerah memiliki peraturan tentang perpajakan yang diberlakukan oleh
pemerintah daerah tersebut. Peraturan yang mendukung adanya tata kelola tentang
lingkungan, konsumsi dan biaya penggunaan air tanah didukung oleh SE Gubernur
no. 37/SE/2011, Keputusan Gubernur DKI No 42 Tahun 2011 tentang Perubahan atas
Keputusan Gubernur DKI No 88 Tahun 1999 tentang Petunjuk Pelaksana
Penyelenggaraan dan Pemungutan Pajak Air Bawah Tanah dan Air Permukaan di
dalam Peraturan Daerah Nomor 6 Tahun 2010, tentang Ketentuan Umum Pajak
Daerah yang sudah tercantum kriteria pemungutan pajak penggunaan atau
pemanfaatan air tanah tersebut.
Wajib Pajak Air Tanah adalah orang pribadi atau badan yang melakukan
pengambilan dan/atau pemanfaatan air tanah. Dasar pengenaan Pajak Air Tanah
adalah nilai perolehan air tanah, nilai perolehan air tanah sebagaimana disebutkan
dalam ayat (1), dinyatakan dalam rupiah yang dihitung dengan mempetimbangkan
factor-faktor berikut :
Jenis sumber air
Lokasi sumber air
Tujuan pengambilan dan/atau pemanfaatan air
Volume air yang diambil dan/atau dimanfaatkan
Kualitas air
Tingkat kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh pengambilan atau
pemanfaatan air tanah.
2.2 Flow meter
Flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa atau laju aliran volumetrik cairan atau gas. Sebelum menetapkan flowmeter, juga dianjurkan untuk menentukan apakah aliran informasi akan lebih berguna jika disajikan dalam unit
Tidak semua fluida yang berpindah dinamakan fluida bergerak. Yang dimaksud
fluida bergerak adalah jika fluida tersebut bergerak lurus terhadap sekitar. Aliran
fluida dikatakan aliran garis lurus apabila aliran fluida yang mengalir mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang jelas ujung pangkalnya. Aliran garis lurus juga disebut
aliran berlapis atau aliran laminar (laminar flow). Kecepatan- kecepatan partikel di
tiap titik pada garis arus, searah dengan garis singgung di titik itu. Dengan demikian
garis arus tidak pernah berpotongan. Pada fluida yang tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan aliran fluida dan luas penampangnya selalu tetap. Jadi A.v = konstan, atau disebut debit (Q). Debit adalah volume fluida ( m3 ) yang mengalir melewati suatu penampang dalam selang waktu tertentu.
Prinsip kerja flowmeter menggunakan laju air sebagai penggerak dari mekanikal yang ada di dalam meter dan terhubung kepada angka register meter. Kecepatan pada
air secara spesifik di konversi menjadi volume yang terbaca pada register meter,
Prinsip kerja dari flowmeter digambarkan pada gambar 2.1 :
2.3 Mikrokontroler AVR ATMega 8535
ATMega 8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 2006. Karena merupakan
keluarga AVR, maka ATMega 8535 juga menggunakan arsitektur RISC (Reduced Intruction Set Computing).
AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain,
keunggulan mikrokontroler AVR yaitu memiliki kecepatan dalam mengeksekusi
program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus
clock (lebih cepat dibandingkan mikrokontroler keluarga MCS51 yang memiliki arsitektur Complex Instruction Set Computer (CISC)). ATMega 8535 memiliki fitur-fitur, antara lain :
1. Sistem mikroprosesor berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 Mhz,
2. Memiliki memory flash untuk program sebesar 8 Kb, 3. SRAM sebesar 512 byte,
4. EEPROM sebesar 512 byte,
5. 2 buah Timer / Counter 8 bit dan 1 buah Timer / Counter 16 bit, 6. 4 Channel PWM,
2.3.1 Konfigurasi Pin
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535
Gambar diatas merupakan konfigurasi pin ATMega 8535 dengan kemasan 40 pin
DIP (Dual In-line Package). Berikut penjelasan fungsi-fungsi pin ATMega 8535 :
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND merupakan pin ground.
3. PORTA (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 4. PORTB (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus. 5. PORTC (PDC..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu timer/counter, comparator analog, dan SPI.
6. PORTD (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu comparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10.AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.3.2 Dasar I/O
ATMega 8535 memiliki 4 buah PORT I/O dinamakan PORTA, PORTB,
PORTC, dan PORTD. Masing-masing PORT memiliki 3 register PORTx, DDRx, dan PINx (x= urutan, misalnya PORTA, DDRA, PINA). Masing-masing register
dapat diatur dan dibaca tiap bit-nya. DDRx merupakan register pengaturan arah PORT, sedangkan PORTx digunakan untuk mengeluarkan dan PINx untuk membaca
dari PORT. Converter (ADC). Rangkaian internal ADC ini memiliki catu daya tersendiri yaitu kaki AVCC. Data pembacaan ADC terdapat pada register ADCH dan ADCL.
Tabel 2.2 ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register)
2. ADLAR (ADC Left Adjust Result), untuk format penyimpanan data ADC. 3. MUX4 : 0 (Analog Channel and Gain Selection Bits), untuk memilih saluran
pembacaan ADC.
Tabel 2.3 ADCSRA (ADC Control and Status Register A)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 operasi ADC. Pengaturan sumber pemicuan terdapat pada register SFIOR. 4. ADIF (ADC Interrupt Enable).
ATMega 8535 mengubah tegangan atau data analog ke digital dengan rumus
sebagai berikut :
……… (2-1)
Keterangan :
ADC : hasil konversi data analog ke digital
Vin : tegangan input analog
n : jumlah resolusi (8 bit atau 10 bit)
Vref : tegangan referensi
2.3.4 Timer/Counter
ATMega 8535 memiliki 3 buah Timer/Counter, yaitu Timer/Counter0 (8-bit),
Timer/Counter1 (16-bit) dan Timer/Counter2 (8-bit). Penjelasan untuk masing-masing Timer/Counter akan dijelaskan berikut ini :
2.3.4.1 Timer/Counter0 dan Timer/Counter2
Timer/Counter0 dan Timer/Counter2 adalah 8-bit Timer/Counter yang serbaguna. Kedua timer/Counter tersebut memiliki fitur antara lain :
1. 1 channel counter,
4. counter yang di-trigger dari luar (hanya pada timer/counter0), 5. 10-bit clock prescaler,
6. Interupsi pada saat overflow (TOVn) dan match compare (OCFn).
Register TCNTn (Timer/Counter Register) merupakan register yang menyimpan nilai dari timer/counter. Register OCRn (Output Compare Register) merupakan
register pembanding, jika nilai OCRn = TCNTn maka terjadi Compare Match.
Compare Match dapat digunakan untuk menghasilkan pulsa pada pin OCRn. Pengaturan timer/counter0 dan timer/counter2 dilakukan melalui register Timer/Counter Control Register (TCCRn).
Tabel 2.4 TCCRn (Timer/Counter Control Register n)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 FOCn tidak akan memicu terjadinya interupsi atau men-clear-kan timer pada
mode CTC.
2. WGMn1:0 (Waveform Generation Mode)
Bit-bit ini mengontrol kenaikkan dari counter, sumber dari nilai maksimal dari counter dan tipe timer/counter yang akan digunakan.
Bit-bit ini mengontrol pin Output Compare n (OCn). Apabila kedua bit
tersebut bernilai 0 maka OCn akan berfungsi sebagai pin biasa. Apabila salah satu bit bernilai 1 maka fungsi dari OCn bergantung pada pengaturan pada WGMn1:0.
4. CSn2:0 (Clock Select)
Bit-bit ini mengontrol sumber clock yang akan digunakan dan prescaler-nya. Terdapat perbedaan knfigurasi CSn2:0 untuk kedua timer/counter. Sumber
clock untuk timer/counter2 default-nya terhubung dengan MCU clock (clk).
Timer/counter2 dapat menggunakan clock eksternal yang terhubung dengan
pin TOSC1 dan TOSC2 dan mengaktifkan bit AS2 pada register Asynchronous Status Register (ASSR).
2.3.4.2 Timer/Counter1
Timer/counter1 merupakan timer/counter 16-bit yang memungkinkan pewaktuan yang lebih akurat. Fitur dari Timer/Counter1 antara lain :
1. 16-bit (memungkinkan untuk 16-bit PWM), 2 buah compare unit, 2. 2 buah register pembanding,
3. 1 buah input capture unit dengan noise canceller, 4. clear timer pada match compare (auto reload),
5. glitch-free, Phase Correct Pulse Width Modulator (PWM), 6. perioda PWM yang dapat diubah-ubah,
8. counter yang di-trigger dari luar,
9. 4 buah pemicu interupsi, (TOV1, OCF1A, OCF1B, and ICF1).
Register TCNT1H:TCNT1L (Timer/Counter1 Register) merupakan register
16-bit yang menyimpan nilai dari timer/counter1. Timer/counter1 memiliki 2 register
pembanding OCR1AH:OCR1AL dan OCR1BH:OCR1BL (Output Compare Register) merupakan register pembanding 16-bit.
Selain diatas timer/counter1 juga memiliki register ICR1H:ICR1L (Input Capture Register) yang mencacah kejadian pada pin ICP1. Pengaturan timer/counter1
dilakukan 2 buah register Timer/Counter1 Control Register (TCCR1A dan TCCR1B).
Tabel 2.5 ECCR1A (Timer/Counter1 Control Register A)
Tabel 2.6 TCCR1B (Timer/Counter1 Control Register B)
1. WGMI 3:0 (Waveform Generation Mode)
2. ICNC1 (Input Noise Canceler ), diberi nilai 1 untuk mengaktifkan noise canceler untuk masukkan pin ICP1.
3. ICES (Input Capture Edge Select ), mengontrol jenis pemicuan yang akan mengaktifkan capture pada pin ICP1 (0 = falling edge, 1 = rising edge) 4. CS12:0 (Clock Select), bit-bit ini mengontrol sumber clock yang akan
digunakan dan prescaler-nya. Terdapat perbedaan konfigurasi t CSn2:0 untuk kedua timer/counter.
2.3.5 Interrupt (Interupsi)
Interupsi adalah kondisi di mana pada saat program utama dieksekusi/dikerjakan
oleh CPU kemudian tiba-tiba berhenti untuk sementara waktu karena ada rutin lain
yang harus ditangani terlebih dahulu oleh CPU, dan setelah selesai mengerjakan rutin
tersebut CPU kembali mengerjakan intruksi pada program utama. ATMega 8535
Tabel 2.7 Alamat Interrupt
No Nama Alamat Sumber
1 Reset 0x0000 Reset
2 INT0 0x0001 External Interrupt Request 0
3 INT1 0x0002 External Interrupt Request 1
4 TIMER2 COMP 0x0003 Timer/Counter 2 Compare Match
5 TIMER2 OVF 0x0004 Timer/Counter 2 Overflow
6 TIMER1 CAPT 0x0005 Timer/Counter 1 Capture Event
7 TIMER1 COMPA 0x0006 Timer/Counter 1 Compare Match A
8 TIMER1 COMPB 0x0007 Timer/Counter 1 Compare Match B
9 TIMER1 OVF 0x0008 Timer/Counter 1 Overflow
10 TIMER0 OVF 0x0009 Timer/Counter 0 Overflow
11 SPI STC 0x000A Serial Transfer Complete
12 USART RXC 0x000B USART Rx Complete
13 USART UDRE 0x000C USART Data Register Empty
14 USART TXC 0x000D USART Tx Complete
15 ADC 0x000E ADC Conversion Complete
16 EE_RDY 0x000F EEPROM Ready
27 ANA_COMP 0x0010 Analog Comparator
28 TWI 0x0011 Two-Wire Serial Interface
29 INT2 0x0012 External Interrupt Request 2
20 TIMER2_COMP 0x0013 Timer/Counter 0 Compare Match
21 SPM_RDY 0x0014 Store Program Memory Ready
ATMega 8535 memiliki 3 buah sumber interupsi eksternal (INT0, INT1, dan
INT2) untuk INT0 dan INT1 pengaturan keadaan yang menyebabkan terjadinya
interupsi terdapat pada register MCUCR (MCU Control Register), sedangkan untuk INT2 terdapat pada MCUCSR (MCU Control and Status Register).
Tabel 2.8 MCUCR (MCU Control Register)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
SM2 SE SM1 SM0 ISC11 ISC10 ISC01 ISC00 MCUCR
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
ISC01 dan ISC00 merupakan bit untuk mengatur kondisi terjadi interupsi untuk INT0, sedangkan ISC10 dan ISC11 merupakan bit untuk mengatur kondisi terjadinya interupsi untuk INT1.
Tabel 2.9 Pengaturan Kondisi Terjadinya Interupsi pada INT0
ISC11 ISC10 Deskripsi
0 0 Logika 0 pada INT1 menyebabkan interupsi 0 1 Perubahan logika INT1 menyebabkan interupsi
1 0 Transisi dari 1 ke 0 (failing edge) pada INT1 menyebabkan interupsi 1 1 Transisi dari 0 ke 1 (rising edge) pada INT1 menyebabkan interupsi
Tabel 2.10 MCUCSR (MCU Controland Status Register)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
- ISC2 - - WRDF BORF EXTRF PORF MCUCSR
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabel 2.11 Pengaturan Kondisi Terjadinya Interupsi pada INT2 ISC2
ISC2 Deskripsi
0 Transisi dari 1 ke 0 (failing edge) pada INT2 menyebabkan interupsi 1 Transisi dari 0 ke 1 (rising edge) pada INT2 menyebabkan interupsi
Untuk mengaktifkan masing-masing interupsi selain bit 1 pada SREG harus aktif juga dilakukan pengaturan pada register GICR (Global Interrupt Control Register).
Tabel 2.12 GICR (Global Interrupt Control Register)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
INT1 INT0 INT2 - - - IVSEL IVCE GICR
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
Tabel 2.13 Bit-Bit Untuk Mengaktifkan Interupsi Eksternal Bit
Bit Deskripsi
INT1 External Interrupt Request 1 Enable (diberi nilai 1 untuk mengaktifkan) INT0 External Interrupt Request 0 Enable (diberi nilai 1 untuk mengaktifkan) INT2 External Interrupt Request 2 Enable (diberi nilai 1 untuk mengaktifkan)
2.3.6 Komunikasi Serial ATMega 8535
ATMega 8535 telah dilengkapi Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter (USART). Terdapat 2 jenis cara komunikasi USART, yaitu : sinkron dan asinkron. Melalui USART dapat dilakukan komunikasi serial dengan
komputer atau perangkat lainnya.
Komunikasi USART dilakukan melalui kaki RXD (PD0) dan TXD (PD1) serta
kaki XCK (PB0) untuk komunikasi serial sinkron. Untuk mengontrol USART digunakan register UCSRA, UCSRB dan UCSRC (USART Control and Status Register A< B, C) dan UBRR (USART Baud Rate Register), menulis ke UDR akan mengirimkan data sedangkan membaca dari UDR akan mengambil data dari buffer.
Tabel 2.14 UCSRA (USART Control and Status Register A)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
RXC TXC UDRE FE DOR PE U2X MPCM UCSRA
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0
Keterangan :
1. RXC (USART Receive Complete). Bit ini akan aktif jika ada data masuk. 2. TXC (USART Transmit Complete). Bit ini akan aktif pada saat selesai
3. UDRE (USART Data Register Empty). Bit ini menandakan transmitter siap untuk menerima data.
4. FE (Framing Error). Bit ini akan aktif jika terdapat error saat menerima data. 5. DOR (Data OveRun). Bit ini akan aktf jika ada data yang masuk namun
register UDR penuh (belum dibaca).
6. PE (Parity Error). Bit ini akan aktif jika terdapat error parity saat menerima data.
7. U2X (Double USART Transmission Speed). Bit ini digunakan untuk menganda kecepatan baud rate.
8. MPCM (Multi-processor Communication Mode). Enable Multi-processor Communication.
Tabel 2.15 UCSRB (USART Control and Status Register B)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
RXCIE TXCIE UDRIE RXIE TXEN UCSZ2 RXB8 TXB8 UCSRB
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0
Keterangan :
1. RXCIE (USART Receive Complete Interrupt Enable) 2. TXC (USART Transmit Complete Interrupt Enable) 3. UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable) 4. RXEN (Receive Enable)
7. RXB8 (Receive Data Bit 8). Menampung bit ke 8 pada penerimaan 9-bit. 8. TXB8 (Transmit Data Bit 8).
Tabel 2.16 UCSRC (USART Control and Status Register C)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 dengan UBBRH bit ini harus aktis untuk menulis ke UCSRC.
2. UMSEL (USART Mode Select). Memilih mode Asynchronous (0) atau
Synchronous (1)
3. UPM1:0 (Parity Mode).
4. USBS (Stop Bit Select). Memilih ukuran stop bit (0 = 1-bit, 1 = 2-bit).
5. UCPOL (Clock Polarity). Mengatur pemicuan pengiriman dan penerimaan data pada mode synchronous.
Saluran serial pada mikrokontroler terdiri atas dua kaki yaitu RXD dan TXD,
RXD berfungsi untuk menerima data dari komputer/perangkat lainnya, TXD
berfungsi untuk mengirim data ke komputer atau perangkat lainnya.
Saluran serial pada komputer atau disebut saluran RS-232 memberikan
kemudahan untuk komunikasi antara komputer dengan perangkat lainnya. Tidak
Standar komunikasi serial untuk komputer ialah RS-232, RS-232 mempunyai
standar tegangan yang berbeda dengan saluran serial mikrokontroler, sehingga agar
sesuai dengan RS-232 maka dibutuhkan suatu rangkaian level conditioner.
2.3.6.1 Komunikasi Serial
Ada 2 macam cara komunikasi serial, yaitu :
1. Komunikasi serial sinkron atau Universal Synchronous serial Receiver and Transmitter (USART) dan
2. Komunikasi serial sinkron atau Universal Asynchronous serial Receiver and Transmitter (UART).
Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan oleh masing-masing sisi pengirim maupun penerima. Sedangkan pada komunikasi serial asinkron tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim dan
penerima.
Konektor komunikasi serial ini biasa disebut DB9 yang biasa ada pada bagian
belakang komputer atau disebut juga port serial RS232
Tabel 2.17 Keterangan Sinyal dan Kaki Saluran Serial DB9
Nomor Kaki Konektor DB9
Nama Sinyal Arah Sinyal
1 DCD (Data Carrier Detect) Dari DCE
Keterangan mengenai fungsi saluran pada konektor DB9 adalah sebagai berikut:
1. Data Carrier Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada konektor masukkan ada data masuk.
2. Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. 3. Transmitted Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan konektornya.
5. Signal Ground merupakan saluran ground.
6. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.
7. Request To Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE. 8. Clear To Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh
mulai mengirim data.
9. Ring Indikator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah
2.4 Codevision AVR
CodevisionAVR merupakan compiler bahasa C, didesain khusus untuk mikrokontroler keluarga Atmel AVR. Dapat digunakan pada Windows 98, Me, NT 4,
XP, dan Vista. Fungsi utama CodevisionAVR ialah untuk menuliskan program yang
akan kita masukkan ke dalam mikrokontroler. Selain dengan CodevisionAVR masih
ada jenis lainnya (compiler lain) yakni WinAVR.
Selain library standar C, CodeVisionAVR C compiler juga memiliki library
lainnya, yaitu alphanumeric LCD modules, philips I2C bus, national semiconductor
LM75 temperature sensor, dan sebagainya.
Gambar 2.4 Tampilan Awal CodeVision AVR
CodeVisionAVR memiliki CodeWizardAVR yang memudahkan dalam
penulisan program inisialisasi AVR. Dengan cara mengatur konfigurasi dari Chip,
Gambar 2.5 Tampilan CodeWizard AVR
Setelah mengatur konfigurasi inisialisasi yang akan digunakan, maka secara
otomatis program inisilisasi telah tertulis pada CodeVisionAVR.
Gambar 2.6 Program inisialisasi dari konfigurasi CodeVision AVR
Agar program dalam bahasa C dapat ditulis ke dalam ATmega8535, maka terlebih
menyediakan file yang berekstensi “.hex”, walaupun program yang dirancang adalah
program yang menggunakan bahasa C.
2.5 Komunikasi Jaringan GSM
Sejarah GSM tidak terlepas dari perkembangan teknologi komunikasi di Eropa.
Pada awal tahun 1980, sistem komunikasi selular berkembang dengan pesat
dibeberapa negara Eropa. Beberapa diantaranya yaitu sistem C-NET yang
dikembangkan di Jerman dan Portugal oleh Siemens, sistem RC-2000 yang
dikembangkan di Prancis, sistem NMT yang dikembangkan di Belanda dan
Skandinavia oleh Ericsson, serta TACS yang beroprasi di Inggris. Setiap Negara
mempunyai sistem komunikasi sendiri yang tidak kompatibel dengan sistem
komunikasi di negara lain. Hal ini menyebabkan mobilitas pengguna terbatas pada
suatu area sistem teknologi tertentu saja (Fernandez Yogara, 2008).
Pada tahun 1982 dibentuklah sebuah lembaga yang bernama Groupe Special Mobile (GSM) yang mengembangkan sistem komunikasi mobile untuk masyarakat Eropa secara terpadu. Sistem yang dikembangkan memiliki kualitas suara yang baik,
memiliki dukungan jelajah (roaming) internasional antar negara Eropa, memiliki dukungan perangkat genggam, dapat dikembangkan untuk layanan fasilitas baru dan
memiliki biaya operasional yang murah. Lembaga ini yang mempelopori munculnya
1989. Hingga saat ini lembaga GSM tersebut lebih populer dengan kepanjangan
Global System for Mobile Communications.
2.5.1 Komunikasi SMS (Short Message Sevice)
Short Message Service (SMS) merupakan salah satu layanan pesan teks yang dikembangkan dan distandarisasi oleh suatu badan yang bernama European Telecomunication Standards Institute (ETSI) sebagai bagian dari pengembangan GSM Phase 2, yang terdapat pada dokumentasi GSM 03.40 dan GSM 03.38. Fitur SMS ini memungkinkan perangkat Stasiun Seluler Digital (Digital Cellular Terminal,
seperti handphone) untuk dapat mengirim dan menerima pesan-pesan teks dengan panjang sampai dengan 160 karakter melalui jaringan GSM. (ETSI, 1996)SMS dapat
dikirimkan ke perangkat Stasiun Seluler Digital lainnya hanya dalam beberapa detik
selama berada pada jangkauan pelayanan GSM. Lebih dari sekedar pengiriman pesan
biasa, layanan SMS memberikan garansi SMS akan sampai pada tujuan meskipun
perangkat yang dituju sedang tidak aktif yang dapat disebabkan karena sedang dalam
kondisi mati atau berada di luar jangkauan layanan GSM.
Jaringan SMS akan menyimpan sementara pesan yang belum terkirim, dan akan
segera mengirimkan ke perangkat yang dituju setelah adanya tanda kehadiran dari
perangkat dijaringan tersebut. Dengan fakta bahwa layanan SMS (melalui jaringan
GSM) mendukung jangkauan/jelajah nasional dan internasional dengan waktu
keterlambatan yang sangat kecil, memungkinkan layanan SMS cocok untuk
aplikasi tersebut masih bergantung pada tingkat layanan yang disediakan oleh
operator jaringan.
2.5.2 Modem GSM
Kebanyakan modem yang digunakan di PC atau laptop dewasa ini adalah dengan
menggunakan teknik asynchronous. Asynchronous ini maksudnya bahwa ketika
modem ini mengirimkan data tanpa menggunakan clock untuk menyinkronisasikan
kegiatan dari kedua sistem yang terhubung. Data dikirim dalam 1 byte yang berada
dalam sebuah frame pada satu waktu. Frame tersebut berisikan sebuah start bit, data,
dan biasanya satu atau lebih stop bit. Start dan stop bit inilah yang memberitahukan
kapan dan dimana data tersebut. Karena fungsi inilah, si penerima akan tahu mana
yang data dan mana yang noise, sehingga dapat diketahui mana yang dapat diterima
atau tidak.
Modem ini juga bisa menggunakan parity sebagai error detection. Ada dua parity
yang digunakan, odd dan even. Jenis modem yang menggunakan parity ini sudah
jarang digunakan pada masa sekarang ini. StandarISASI Sistem Transmisi Untuk
standarisasi sistem transmisi dari modem, maka dua badan dunia yaitu CCITT
(Committee Consultative International Telegraphique et Telephonique) dan ITU
(International Telecommunication Union), mengeluarkan sebuah standar yang
dinamakan V-dot. Standar ini berhubungan dengan kecepatan kerja modem, tipe
kompresi data dan penanganan kesalahan data. Misalnya, V22bis mengacu pada
kecepatan 9.6 Kbps, V.32bis pada tahun 1991 dengan kecepatan 14.4 Kbps. Standar
V.34 pada tahun 1994 memperkenalkan kecepatan 28.8 Kbps, yang pada tahun 1996
diperbaharui dengan V.34+ dengan kecepatan 33.6 Kbps. Kemudian pada tahun 1998
dikembangkan V.90 dari ITU yang mempunyai kecepatan 42 kbps dan
disempurnakan kecepatannya menjadi 55.6 Kbps. Penting dicacat bahwa batasan
tersebut tidak berhubungan dengan kabel tembaga pada jaringan telepon umum, tetapi
berhubungan dengan converter analog ke digital yang dipasang pada jaringan
tersebut. Setiap kanal line telepon memiliki 4KHz bandwidth analog, yang setara
dengan 64K bit/sec bandwidth digital. Dalam kondisi baik, sebuah line telepon,
secara teori, mendukung 64K bit/sec. Prinsip kerja dari Modem GSM digambarkan
pada gambar 2.7 :
2.6 Akuisisi Data
Akuisisi data adalah suatu proses pengambilan data sampel dari fenomena fisik
(suhu, tekanan dan lain-lain) dan mengkonversikan data sampel yang didapat menjadi
nilai numerik yang dapat dimanipulasi oleh sebuah komputer.
Sistem akuisisi data adalah kumpulan dari berbagai elemen-elemen elektronik
yang saling bekerja sama dengan tujuan melakukan pengumpulan, penyimpanan,
pengolahan data, dan penyaluran data untuk dijadikan sebagai suatu bentuk informasi
yang berarti.
Elemen-elemen dasar dari sistem akuisisi data berbasis komputer (PC),
sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.6, antara lain :
Tranduser,
Pengkondisian sinyal
Perangkat keras (hardware) akuisisi data, Sebuah komputer PC, dan
Perangkat lunak (software) yang terkait
Gambar 2.8 Elemen – elemen Sistem Akuisisi Data Berbasis PC
34 BAB III
PERANCANGAN ALAT
Bab ini menjelaskan mengenai perancangan yang dilakukan dalam tugas akhir,
meliputi perancangan hardware dan dilanjutkan dengan perancangan software. Pada perancangan hardware dilakukan pengaturan komponen – komponen yang telah disebutkan pada bab II.
3.1 Perancangan Sistem
Perancangan sistem ini terdiri dari beberapa bagian, berikut ini adalah gambaran
umum (blok diagram) keseluruhan dari sistem monitoring dan akuisisi data konsumsi
air tanah yang akan dirancang.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Monitoring
Berikut penjelasan cara kerja sistem ini:
Air yang mengalir pada sensor flow meter akan menggerakan encoder, dan
encoder sendiri menghasilkan sinyal pulse. Sinyal pulse ini yang kemudian akan
diinputkan ke dalam mikrokontroller yang nantinya akan dikalkulasikan dan nilainya
akan ditampilkan pada LCD, dan dalam setiap 2 menit hasilnya akan dikirimkan ke
server.
Pada perencanaan sistem ini akan dibangun suatu alat yang dapat membaca data
penggunaan atau konsumsi dari air tanah dan kemudian akan ditampilkan pada layar
monitor, melalui pengiriman data yang diproses oleh mikrokontroller dan
mengirimkan data menggunakan modem GSM yang dapat disimpan pada data base
dalam web server Dinas KLHD dan Dinas Pendapatan Daerah.
ATMega 8535 merupakan pusat dari sistem monitoring, berikut penjelasan
bagian perancangan :
1. Flow Meter
Flow Meter berfungsi sebagai pembaca laju aliran air yang diterjemahkan dalam volume dan kecepatan yang akan diproses oleh mikrokontroler ATMega 8535.
2. Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengontrol atau memori dari sistem
mikrokontroler ini telah diisi dengan program untuk membaca atau
memonitor jumlah air tanah yang di konsumsi.
3. LCD
LCD ini berfungsi sebagai tampilan display.
4. Modul GSM
Modul GSM ini berfungsi sebagai penerima dan pengirim Data / SMS
5. RS232 konverter
Berfungsi untuk penghubung antara Mikrokontroler dan Modem GSM
3.2 Pemilihan Komponen
Pemilihan komponen ini menjelaskan dari beberapa komponen yang
dipergunakan pada perancangan alat tugas akhir dengan beberapa komponen lain
yang sejenis.
3.2.1 Pemilihan Mikrokontroller
Perancangan sistem ini menggunakan mikrokontroller sebagai pengendali. Ada
beberapa alasan dari pemilihan mikrokontroller.
1. Kemudahan mendapatkannya
2. Sudah memiliki Kecepatan maksimal 16 Mhz
Tabel 3.1 Perbandingan Mikrokontroller
AVR ATMega 8535 AT89s2051 AT89C4051
Memori 8 Kbyte 2 Kbyte 4 Kbyte
Jumlah Port 32 13 15
Harga Rp 175.000,- Rp 40.000,- Rp 22.000,-
Dari tabel perbandingan diatas, saya memilih Mikrokontroller AVR ATMega
8535 karena memiliki program memori yang cukup untuk digunakan dalam
pembuatan sistem ini dan memiliki jumpah port yang banyak dan dapat mengantisipasi sistem yang akan dibuat. Kelebihan port akan sangat menguntungkan apabila suatu saat mengalami penambahan jumlah sensor maupun lainnya.
3.2.2 Pemilihan Modem GSM
Pada saat ini Modem GSM sangat mudah didapatkan dikarenakan penggunanya
yang sudah begitu luas. Pada sistem ini digunakan Modem GSM sebagai media
pengiriman data yang akan ditampilkan pada layar monitor PC untuk menampilkan
akuisisi data dari sebuah flowmeter.
Tabel 3.2 Perbandingan Modem GSM
Modem Wavecom SIM900 SIM340C
Mode Text Dapat Tidak Tidak
yang hanya menganut mode PDU. Pada Layout PCB juga untuk modem Wavecom sudah dilengkapi port serial untuk menghubungkan modem dengan alat lain yang
digunakan. Penggunaan modem ini memiliki beberapa alasan yaitu
1. Mudah dalam menghubungkan mikrokontroller dengan modem tersebut.
2. Memiliki mode Text dalam pengiriman SMS sehingga memudahkan kerja
dari mikrokontroller untuk melakukan pengiriman data Text.
3. Memiliki komunikasi serial maupun port USB
3.2.3 Pemilihan Liquid Crystal Display (LCD)
LCD berfungsi sebagai penampil data yang sangat diperlukan dalam pengujian alat,
adapun alasan dari pemilihan komponen LCD adalah jumlah karakter yang mencukupi.
Tabel 3.3 Perbandingan LCD
karakter) yang cukup untuk digunakan dalam pembuatan sistem ini.
3.3 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Pada perancangan dan realisasi perangkat keras dibagi menjadi beberapa bagian
3.3.1 Rangkaian Water Flow Sensor
Pada Rangkaian ini menggunakan sebuah Water Flow sensor terdiri dari tubuh
katup plastik, rotor air, dan sensor hall efek. Ketika air mengalir melalui, gulungan
rotor-rotor. Kecepatan perubahan dengan tingkat yang berbeda aliran. Sesuai sensor
hall efek output sinyal pulsa. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1
sinyal (SIG) selain jalur 5V dc dan Ground
Gambar 3.2 Skematik rangkaian water flow sensor
Pada rangkaian ini dihubungkan dengan pin portD, sehingga mikrokontroler dapat membaca jumlah penggunaan volume air.
Tabel 3.4 Komponen Sensor
No. Nama Kuantitas Material
1 Valve body 1 PA66+33%glass fiber
2 Stainless steel bead 1 Stainless steel SUS304
3 Axis 1 Stainless steel SUS304
Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor
hall-effect. Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek Hall.
Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang
bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek Hall yang
ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan
pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik.
Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel
menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut disebut potensial
Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui
3.3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8535
Sistem mimimum adalah sistem elektronika yang terdiri dari
komponen-komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk dapat berfungsi
dengan baik. Pada perancangan tugas akhir ini, sistem minimum ATmega8535
menggunakan reset dan osilator eksternal.
Gambar 3.4 Rangkaian Reset Mikrokontroler ATMega 8535
Rangkaian reset merupakan rangkaian kombinasi RC yang dibubungkan ke pin reset yang bertujuan agar ATmega8535 memulai kembali pembacaan program saat pertama kali ATmega8535 diberikan masukkan tegangan.
ATmega8535 telah memiliki osilator internal, namun hanya 1 MHz. osilator juga
dapat menggunakan osilator eksternal. Osilator eksternal tehubung dengan pin
XTAL1 dan pin XTAL2. Dibawah ini rangkaian osilator eksternal menggunakan
kristal yang berfrekuensi 3,6864 MHz.
Kristal membangkit clock (osilator), dimana setiap 1 intruksi dalam program dieksekusi dalam 1 siklus clock. Dibawah ini gambar rangkaian sistem minimum ATmega8535 secara keseluruhan.
Gambar 3.6 Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8535
3.3.3 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan modul yang berfungsi untuk menampilkan karakter, modul
LCD yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah modul LCD yang dapat
menampilkan 2 x 16 karakter, yaitu 16 karakter untuk baris atas dan 16 karakter
Gambar 3.7 Rangkaian Skema LCD
Pada gambar rangkaian di atas pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16
dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari
LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin
6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data. Reset, enable, R/W dan data
dihubungkan ke mikrokontroller ATMega8535. Fungsi dari potensiometer (R2)
adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD.
LCD memiliki 14 pin yang berfungsi untuk menghubungkan LCD dengan modul
lain, sehingga LCD dapat berfungsi. Pin 1 sampai 3 dihubungkan dengan bagian catu
Gambar 3.8 Rangkaian Antar muka LCD
3.3.4 Rangkaian Modem Wavecom Fastrack
Sebelum microcontroller dan modem dihubungkan, maka terlebih dahulu kita
harus melakukan pemasangan kabel agar modem bisa terkoneksi dengan
mikrokontroller.
Dari gambar diatas cara untuk mengkoneksikan modem wavecom dengan
mikrokontroller dengan cara menjumper pin CTS dan RTS, kemudian komunikasi
silang antara Tx dan Rx sehingga dapat terkoneksi dengan mikrokontroller
3.3.4.1 Rangkaian Antar muka Modem GSM
Rangkaian Antar muka ini bertujuan untuk mengkomunikasikan mikrokontroler
dengan modem GSM.
Gambar 3.10 Rangkaian Antar muka Modem GSM
Rangkain ini terdiri dari sebuah IC Max232 yang akan merubah level TTL
(mikrokontroler) menjadi level RS232 atau sebaliknya. Mikrokontrol menggunakan
rangkaian ini untuk SMS berita melalui modem GSM / wavecom pada nomer tujuan
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak dibahas dengan menggunakan diagram alir
(flowchart). Spesifikasi fungsional perangkat lunak yang dirancang harus dapat ditentukan melalui fungsi masukan (input) dan keluaran (output) program. Melalui deskripsi perangkat keras dapat diketahui bahwa data input harus dimengerti dan akan
diproses oleh program yaitu, data yang berasal dari rangkaian input. Adapun
langkah-langkah yang perlu diperhatikan dalam pembuatan perangkat lunak yaitu :
1. Pembuatan flowchart atau alir program yang digunakan
2. Pembuatan program menggunakan CodeVision AVR
3. Compiling program
4. Pengisian program (source code) ke dalam Mikrokontroler
Untuk mempermudah pembuatan perangkat lunak dan untuk mempermudah
debugging (penelusuran kesalahan), maka perangkat lunak yang akan disusun ini dibuat agar dapat dipanggil dari program utama. Dalam perancangan perangkat lunak
ini diperlukan alat bantu untuk mempermudah penyusunan perangkat lunak dan
menghemat waktu perancangan. Alat Bantu yang dimaksud dalam hal ini adalah
berupa hardware dan software.
Pada tugas akhir ini rancangan perangkat lunak dimulai dengan pembuatan
START
Inisialisasi Port
Send SMS “System Ready”
Read Flow Rate of Water from Sensor (PORTD.2)
Pada saat sistem aktif maka mikrokontroler akan melakukan inisialisasi port,
setelah inisialisasi port dilakukan, sistem akan mengirimkan SMS kepada server
bahwa sistem telah aktif, kemudian mikrokontroler akan membaca data dari sensor
water flow, kemudian data tersebut dihitung dan hasilnya ditampilkan pada display
LCD. Setelah data tampil pada display LCD, kemudian dalam jeda waktu 2 menit
mikrokontroler memberikan perintah untuk pengiriman SMS pada Server atau pihak
yang bersangkutan, disini yaitu Dinas KLHD dan Dinas Pendapatan Daerah.
3.4.1 Perancangan Server
Pada tahap Perancangan Server menggunakan Software untuk melakukan
pembacaan data pada sistem monitoring ini, sehingga database dapat dibaca dan
tersimpan. Berikut flowchart monitoring dan tampilan Perancangan Server :
Start
Receive SMS
Check ID Sender
The Database
Storage Database
Stop
Gambar 3.12 Flowchart Monitoring
Flowchart diatas menggambarkan proses pengiriman data atau SMS yang akan
ditampilkan pada server. Proses pertama yaitu penerimaan SMS, kemudian akan ada
pengecekan ID atau nomor pengirim SMS yang selanjutnya disimpan pada data base.
Setelah semua proses diatas berjalan, maka data akan ditampilkan pada web
Gambar 3.13 Tampilan Proses Login Web Server
.
Gambar 3.15 Tampilan Dashboard History Data Volume Air
Proses monitoring melalui server dilakukan seperti tahap pada gambar diatas,
pertama pihak pemonitor melakukan login pada server untuk dapat melihat data hasil konsumsi penggunaan air tanah. Kemudian pemonitor dapat melihat berapa volume
air yang telah digunakan pada setiap meter air yang telah terpasang alat monitoring
tersebut dan bisa dilihat history dari setiap meter air yang mengirimkan data penggunaan air.
Pihak pemonitor dapat menambahkan user list atau nomer sim card yang telah
terpasang pada meter air yang akan dimonitoring, sehingga data dapat ditampilkan
52
Pada bab ini membahas tentang pengujian alat yang telah dirancang, dilakukan
dengan cara mengoperasikannya. Sebelumnya dilakukan pengujian hardware untuk
memastikan apakah rangkaian sudah dapat bekerja dengan baik atau tidak. Sebelum
langkah pengujian dilakukan ada beberapa tahapan penting yang harus dipersiapkan
terlebih dahulu.
4.1 Pengukuran dan Pengujian Bagian Masukan (Input)
Pengujian dilakukan terhadap perangkat lunak dan perangkat keras. Pengujian
perangkat lunak dilakukan untuk mengetahui kinerja yang ditunjukkan oleh program
yang dibuat, dimulai dari pengujian listing program sampai aplikasi program pada
perangkat keras. Sedangkan pengujian hardware dilakukan untuk menguji fungsi alat apakah sesuai rencana atau tidak, dimulai dari pengujian setiap modul secara terpisah
sampai pengujian sebagai suatu sistem terpadu
4.1.1 Pengujian Water Flow Sensor
Flow Sensor diuji dengan cara menghubungkan water flow sensor pada mikrokontroler, dan memasukan program ke dalam mikrokontroler. Sehingga dapat
diketahui apakah sensor tersebut dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Kemudian
pengujian pengukuran alat ini dengan menggunakan botol ukur sebagai penampung
baik, maka hasil perhitungan akan ditampilkan pada layar LCD. Berikut hasil
pengujian ketepatan output sensor:
Gambar 4.1 Pengujian water flow sensor dengan gelas ukur
Tabel 4.1 Perbandingan output sensor dengan gelas ukur dalam satuan meter3 (m3)
No. Percobaan Output sensor (m3) Metode gelas ukur (ml) Selisih
1 0.0004884 500 0.0000116 m3
2 0.0004876 500 0.0000124 m3
3 0.0004640 500 0.0000360 m3
4 0.0004976 500 0.0000024 m3
5 0.0004793 500 0.0000207 m3
Total selisih = 0.0000831 m3 (83.1ml)
Berdasarkan pengujian diatas terdapat kekurangan pada alat water flow sensor
karena alat ini tidak memiliki ketepatan atau presisi sebesar 100%, terdapat kesalahan
atau ketidaktepatan pengukuran. Cara mencari besarnya prosentase kesalahan sebagai
Selisih rata-rata =
Prosentase kesalahan % =
Dari hasil perhitungan prosentase kesalahan didapat angka prosentase kesalahan
sebesar 3.324%, sehingga dari hasil pengukuran tidak mendapatkan angka yang tepat
pada gelas ukur yang digunakan.
4.1.2 Pengujian Modem GSM
Pengujian modem dilakukan dengan menghubungkan Modem GSM dengan
mikrokontroler. Kemudian dibuatkan sebuah program kecil yang berfungsi untuk
mengubah modem untuk melakukan mode text dan mengirimkan data SMS ke nomor
handphone tujuan diserver.
Pengiriman data dilakukan setiap 2 menit dan juga disaat pada keadaan mati
lampu akan melakukan pengiriman ulang data terakhir pada waktu listrik mulai
Gambar 4.2 Pengujian Modem GSM
Pada gambar diatas menunjukan tabel, grafik dan history dari Modem yang mengirimkan data SMS kepada Web Server. Dari hasil pengujian modem GSM yang
telah dilakukan terdapat kekurangan perhitungan waktu pengiriman SMS, karena
pengaruh dari jaringan sinyal provider yang digunakan kurang baik.
4.2 Pengujian Ketepatan Data
Pengujian ketepatan ini dilakukan terhadap perangkat keras dan perangkat lunak,
pengujian ini untuk mengetahui kinerja antara kedua perangkat tersebut guna
mendapatkan data yang tepat pada bagian display LCD dan server sebagai penerima.
4.2.1 Pengujian Ketepatan Data pada Display LCD
Pengujian ini dilakukan dengan cara menghubungkan LCD pada mikrokontroler
untuk memberikan tampilan data yang telah diterjemahkan mikrokontroler setelah
mendapat input dari water flow sensor yang selanjutnya akan dikirimkan datanya pada server, tahap pertama pengambilan data dengan cara menjalankan alat secara
bersamaan pada bagian pengirim dan penerima. Berikut hasil pengambilan data pada
LCD:
Gambar 4.3 Tampilan Display LCD saat mengirimkan data pertama
Gambar 4.5 Tampilan Display LCD saat mengirimkan data ketiga
Gambar diatas adalah tampilan pada LCD yang menunjukan penggunaan volume
air yang terekam dan dikirimkan pada web server, sehingga data atau angka yang
tampil pada LCD tersebut tampil dalam history web server.
4.2.2 Pengujian Ketepatan Data pada Web Server
Pengujian pada web server ini dilakukan dengan mengaktifkan software gammu
dan xampp agar dapat menerima data SMS dari modem pengirim yang tergabung
dengan mikrokontroler, selanjutnya akan masuk pada tampilan web server untuk
melihat pengujian ketepatan data yang diterima. Berikut hasil pengujian ketepatan
Gambar 4.6 Pengujian ketepatan data pada web server
Dari hasil pengujian ketepatan data antara tampilan pada LCD dan tampilan pada
web server dapat diperoleh kecocokan atau kesesuaian data yang dikirim oleh modem
yang terhubung dengan mikrokontroler dan modem penerima yang terhubung dengan
59 5.1 Kesimpulan
Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam tugas
akhir ini.
1. Water flow sensor yang telah diuji untuk tugas akhir ini, memiliki kesalahan
pengukuran sebesar 3.324% presisi atau akurasi ketepatan maksimal sebesar
96,676%.
2. Data nilai konsumsi air tanah yang telah terhitung oleh water flow sensor
dapat dikirim melalui modem GSM, kemudian diterima oleh web server
sehingga data pengukuran dapat ditampilkan.
3. Sistem online monitoring dengan komunikasi jaringan GSM dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan program perintah yang terdapat pada
Mikrokontroller ATMega 8535.
5.2 Saran
Dari evaluasi hasil yang sudah saya kerjakan, ada beberapa saran yang dapat
dikembangkan untuk kemajuan alat ini.
1. Water flow sensor yang saya gunakan memiliki prosentase kesalahan sebesar 3,324%, sehingga jika dikembangkan bisa menggunakan water flow sensor
yang lebih baik dengan prosentase kesalahan sebesar 0%.
2. Sistem online monitoring ini masih dapat dikembangkan lagi menjadi sistem monitoring dan pengontrolan penggunaan air tanah.
3. Mikrokontroller dapat menggunakan versi atau seri yang memiliki fungsi dan
