CURRICULUM VITAE 2009 – 2013 Universitas Komputer Indonesia, Bandung
Bachelor of Electrical Engineering (Telecommunication) 2015 – 2017 Technische Universität Chemnitz
Master of Embedded Systems Engineering
NON FORMAL EDUCATION
25 – 27 September 2013 Microcontroller ARM Cortex –M Programming, Next System (Robotics Learning Center)
2nd July 2014 – 3rd July 2014 PlantStruxure PES (Process Expert System)
Ventura Building (Schneider Electric Office), Jakarta November 2014 – February 2015 German Language A1, Stuffen International Bandung
PROJECTS & EXPERIENCES
April 2013 – August 2013 Warning System Design and Monitoring Gas Sulphur Dioxide (SO2) at Mount Tangkuban Perahu Via SMS Gateway Based On Microcontroller Using Sensor MQ-136 : This device can receive and transmit data to mobile station via gsm network by using half duplex communication system. The transmitted data contains a value of gas concentration along with its condition (danger, alert or normal). The research assisted by laboratory team of engineering materials physics ITB and Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG).
February 2014 – December 2014 Resid Fluid Catalytic Cracking (RFCC) for Pertamina at Cilacap : I developed the SCADA (HMI) for RFCC electrical integrated control system and developed the program for annunciator panel.
Mei 2014 – August 2014 PLC programming and SCADA for Cleaning line capacity at P.T I.S.M. Bogasari Flour Mill
Chevron at Riau : Commisioning PLC Quantum program and SCADA wonderware for the system..
OFFICE
January 2014 – February 2015 Automation Engineer, PT. Total Inpro Multitech Jakarta Activities and Responsibilities:
- Design the system architecture for an automation system
- Choose the right materials for customers of their automation systems requirement
- Develop PLC program - Develop SCADA program - Install and test the system in field CERTIFICATIONS
January 2012 Ready to Clouds Computing with Windows 8 and Office 365 Unikom, Bandung
September 2013 Pemrograman Mikrokontroler ARM Cortex-M Next System (Robotics Learning Center), Bandung July 2014 PlantStruxure PES (Process Expert System)
Ventura Building (Schneider Electric Office), Jakarta ORGANIZATIONS
2009 – 2013 Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HMTE) Unikom 2013 – Present Ikatan Alumni Elektro (IAE) Unikom
2015 – Present IOT4BDG
Internet of Things Community in Bandung SKILLS & EXPERTISE
o Vijeo Citect (SCADA software) o Clearscada (SCADA Software) o Unity pro XL (PLC development
Software) German / Deutsch : Basic User
INTERESTS
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN
WARNING SYSTEM
DAN
MONITORING
GAS SULFUR DIOKSIDA (
��
�) DI GUNUNG TANGKUBAN
PARAHU VIA SMS
GATEWAY
BERBASIS
MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN SENSOR MQ-136
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana di Jurusan Teknik Elektro
Oleh: Fergo Treska
131 09 802
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
iii
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena dengan ridho dan kuasa-Nya laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya dan untuk segala kemudahan yang diberikan-Nya selama menjalankan tugas akhir ini.
Laporan akhir ini merupakan syarat untuk menempuh pendidikan sarjana Teknik Elektro di Universitas Komputer Indonesia. Judul dari tugas akhir yang telah dilakukan adalah “RANCANG BANGUN WARNING SYSTEM DAN MONITORING GAS SULFUR DIOKSIDA (SO2) DI GUNUNG TANGKUBAN
PARAHU VIA SMS GATEWAY BERBASIS MIKROKONTROLER
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-136”. Dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih
kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan penyelesain tugas akhir ini.
1. Keluarga yang tidak kunjung lelah dalam memberikan dukungan baik materi maupun moril dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Dosen pembimbing Tri Rahajoeningroem, MT. atas motivasi yang diberikan dan juga segala bantuan baik moril maupun masukan-masukan dalam penyelesaian masalah. Sehingga penulis dapat tetap bertahan dalam menjalani tugas akhir ini. 3. Seluruh dosen dan staf pengajar program studi teknik elektro Universitas
Komputer Indonesia yang telah memberikan bekal ilmu.
iv
5. Dr. Ir. Brian Yuliarto dari laboratorium teknik fisika ITB yang sudah dengan baik hati mengizinkan saya melakukan pengujian selama melaksanakan tugas akhir ini beserta bantuan morilnya.
6. Ikbal, Rama dan seluruh tim riset dari laboratorium teknik fisika ITB atas bantuan, kerjasama dan hiburannya ketika melakukan pengujian (it feels like home).
7. Vespa saya yang telah menjadi saksi bisu terwujudnya tugas akhir ini dan tidak pernah mengeluh dalam menempuh setiap perjalanan baik panas, hujan maupun badai.
8. Teman-teman seperjuangan teknik elektro di kampus atas segala kerjasama dan bantuannya baik dari sisi akademik maupun non-akademik yang luar biasa.
Bandung, 17 Agustus 2013
v LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 3
1.3 Rumusan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Batasan Masalah ... 4
1.6 Metode Penelitian ... 5
1.7 Sistematika Penulisan ... 7
BAB II DASAR TEORI 2.1 Geografis Gunung Tangkuban Perahu ... 9
2.2 Sulfur Dioksida (��2) ... 9
2.3 Alat Detektor Gas ... 10
2.4 Sensor Gas ... 13
vi
2.5.1 Mikrokontroler ATMega16 ... 15
2.5.2 Analog To Digital Converter (ADC) ... 24
2.6 Komunikasi Serial ... 27
2.7 Teknologi Jaringan GSM (Global System For Mobile) ... 28
2.8 Layanan Pesan Singkat (Short Message Service) ... 29
2.8.1 Pengenalan Layanan Pesan Singkat ... 32
2.8.2 Teknologi SMS Gateway ... 33
2.9 Liquid Crystal Display (LCD) ... 34
2.10 Garis Tren (Trendline) ... 36
2.11 Pengukuran Dan Kesalahan ... 38
2.12 Catu Daya ... 40
BAB III PEMILIHAN KOMPONEN 3.1 Pemilihan Sensor Gas ... 42
3.2 Pemilihan Mikrokontroler ... 43
3.3 Pemilihan Modul GSM ... 44
3.4 Pemilihan Buzzer ... 46
3.5 Pemilihan Liquid Crystal Display (LCD) Character 16x2 ... 46
3.6 Pemilihan Catu Daya ... 47
3.6.1 Pemilihan Aki ... 47
3.6.2 Pemilihan Regulator ... 47
BAB 1V PERANCANGAN ALAT 4.1 Deskripsi Sistem ... 49
4.2 Blok Diagram Sistem ... 52
vii
4.3.3 Rangkaian LCD ... 56
4.3.4 Rangkaian Buzzer ... 56
4.3.5 Rangkaian Antar Muka Modul GSM ... 57
4.3.6 Rangkaian Catu Daya ... 61
4.4 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ... 61
BAB V PENGUJIAN DAN ANALISA 5.1 Pengujian Dan Analisa Unit Sistem ... 67
5.1.1 Pengujian Dan Analisis Keluaran Catu Daya ... 67
5.1.2 Pengujian Dan Analisis Mikrokontroler ATMega16 ... 69
5.1.3 Pengujian Dan Analisis Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 ... 71
5.1.4 Pengujian Dan Analisis Sensor MQ-136 ... 72
5.1.5 Pengujian Dan Analisis Buzzer ... 78
5.1.6 Pengujian Dan Analisis Komunikasi UART TTL Modul Neo GSM Starter Kit Dengan Mikrokontroler ATMega16. 79 5.1.7 Pengujian Dan Analisis Sistem SMS Gateway ... 81
5.2 Analisis Sistem Keseluruhan ... 85
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan ... 87
6.2 Saran ... 88
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Drager X-am 7000 ... 11
Gambar 2.2 Karakteristik Sensitivitas Sensor MQ-136 ... 14
Gambar 2.3 Bentuk Fisik Sensor MQ-136 ... 14
Gambar 2.4 Blok diagram ATMega16 ... 17
Gambar 2.5 Pin-Pin Atmega16 ... 18
Gambar 2.6 Peta Memori Data ATMega16 ... 23
Gambar 2.7 ADC Control and Status Register A – ADCSRA ... 25
Gambar 2.8 ADC Multiplexer ... 26
Gambar 2.9 Register SFIOR ... 27
Gambar 2.10 Arsitektur Jaringan GSM ... 29
Gambar 2.11 Network Switching System (NSS) ... 31
Gambar 2.12 Konfigurasi pin LCD ... 34
Gambar 3.1 Sensor MQ-136 ... 42
Gambar 3.2 Sensor gas TGS-825 ... 43
Gambar 3.3 Neo GSM Starter Kit ... 44
Gambar 3.4 Modul GSM Starter Kit ... 45
Gambar 3.5 Wavecom Fastrack 1306b ... 45
Gambar 3.6 Buzzer yang Digunakan Pada Warning System dan Monitoring gas SO2 ... 46
Gambar 3.7 Regulator LM7805 ... 48
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Karakteristik MQ-136 Dengan Garis Power .... 51
Gambar 4.2 Blok Diagram Sistem ... 52
ix
Dengan Mikrokontroler ATMega16 ... 55
Gambar 4.6 Rangkaian LCD 2 x 16 ... 56
Gambar 4.7 Rangkaian Buzzer ... 56
Gambar 4.8 Layout neo GSM starter kit ... 57
Gambar 4.9 Pengaturan Jumper J7, J8, dan J9 ... 58
Gambar 4.10 Alokasi pin UART TTL (J3) Dan I/O TTL (J4) ... 59
Gambar 4.11 Rangkaian UART TTL (J3) dan I/O TTL (J4) Dengan ATMega16 ... 60
Gambar 4.12 Rangkaian Catu Daya 5 V ... 61
Gambar 4.13 Diagram alur warning system dan monitoring gas ��2 ... 66
Gambar 5.1 Pengukuran Tegangan Keluaran LM7805 ... 68
Gambar 5.2 Pengukuran Tegangan Aki ... 68
Gambar 5.3 Tampilan Karakter Pada LCD 16x2 ... 72
Gambar 5.4 Pengambilan Data Rs ... 73
Gambar 5.5 Pemasangan Perangkat Untuk Pendataan Nilai Rs ... 74
Gambar 5.6 Grafik Perubahan Rs Terhadap Konsentrasi Gas SO2 ...75
Gambar 5.7 Tampilan Respon Modem Terhadap Perintah “ATE0” ... 81
Gambar 5.8 Proses Pengiriman Sms Pada Ambang Batas > 40 ppm ... 83
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pengaruh Gas SO2 Terhadap Manusia ... 10
Tabel 2.2 Nilai Ambang Gas Di Udara Dari Detektor Gas Drager X-am 7000. 11 Tabel 2.3 Perbandingan Drager X-am 7000 dan Multigas Reader ... 12
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port A ... 19
Tabel 2.5 Fungsi khusus port B ... 20
Tabel 2.6 Fungsi khusus port C ... 21
Tabel 2.7 Fungsi khusus port D ... 21
Tabel 2.8 Konfigurasi Clock ADC ... 26
Tabel 2.9 Pemilihan sumber picu ADC ... 27
Tabel 2.10 Konfigurasi Kaki LCD ... 35
Tabel 3.1 Perbandingan Spesifikasi Sensor Gas SO2 ... 43
Tabel 3.2 Perbandingan Jenis Mikrokontroler ... 43
Tabel 3.3 Tabel Perbandingan Modul GSM ... 45
Tabel 3.4 Uraian Perbandingan Jenis Liquid Crystal Display (LCD) ... 47
Tabel 3.5 Perbandingan Aki Yuasa Dan GS ... 47
Tabel 3.6 Perbandingan Regulator ... 48
Tabel 4.1 Ambang Batas Konsentrasi dan Status Kondisi Gas SO2 ... 49
Tabel 4.2 Perbandingan Rs/Ro Terhadap PPM Gas SO2 Berdasarkan Karakteristik Sensitifitas Sensor MQ136 ... 50
Tabel 4.3 Konfigurasi Pin UART TTL (J3) ... 59
Tabel 4.4 Konfigurasi Pin I/O TTL (J4) ... 60
xi
xii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I LISTING PROGRAM
LAMPIRAN II DATASHEET
90
B.L Theraja, A.K Theraja, A Textbook Of Electrical Technology, S. Chand & Company ltd, New Delhi, First Multicolour Edition 2005.
Heri Andrianto, Pemrograman Mikorkontroler AVR ATMega16 Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR), Informatika, Bandung, 2008.
Candera, M.A. Rody, SMS dan GSM Hacking : SMS, PDU dan AT Commands,_ Neotek Dunia Teknologi Baru, Jakarta, 2004.
Chaikarn Liewhiran, Nittaya Tamaekong, Anurat Wisitsora and S Phanichphant. (2011). The Monitoring of H2S and SO2 Noxious Gases from Industrial__ Environment with Sensors Based on Flame-spray-madeSnO2________
Nanoparticles. Engineering Journal, Volume 16 Issue 3,(diakses___ pada 19 April 2013 dari http://www.engj.org/).
P.J. Wallace. (2001). Volcanic SO2 Emissions and Abundance and Distribution of Exsolved Gas In Magma Bodies. Journal of Volcanology and Geothermal Research 108 85-106, (diakses 20 April 2013 dari www.elsevier.com).
Download datasheet ATMega16 (diakses pada 13 April 2013 dari http://www.datasheet.com).
Download datasheet sensor MQ136 (diakses pada 28 April 2013 dari (http://www.china-total.com).
Download datasheet modul neo gsm starter kit (diakses pada 28 April 2013 dari (http://innovativeelectronics.com).
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gunung Tangkuban Parahu adalah salah satu gunung yang terletak di Provinsi Jawa Barat, Indonesia. Gunung ini merupakan gunung stratovulcano yang apabila meletus akan mengeluarkan lava dan sulfur. Mineral yang dikeluarkan salah satunya adalah sulfur dioksida (��2). Keunikan gunung ini disaat tidak aktif akan mengeluarkan uap belerang. Akhir-akhir ini gunung Tangkuban Parahu mulai aktif kembali. Hal ini menandakan kandungan gas ��2 akan meningkat dan berbahaya
bagi manusia.
Bencana alam pada dasarnya tidak dapat diprediksi oleh manusia. Namun teknologi dapat dijadikan alat sebagai usaha dalam membantu mengatasi kekurangan manusia dalam mengahadapi bencana alam.
Selama ini untuk mengetahui kadar gas ��2 di kawasan kawah ratu gunung
Tangkuban Parahu, PVMBG masih memerlukan tim untuk dikirim guna mengetahui kondisi gas beracun yang salah satunya adalah ��2 yang sangat beresiko bagi tim yang bekerja. Diketahui bahwa alat yang dipakai untuk mengukur ��2 sampai saat ini bernama Drager X-am 7000. Alat ini sebenarnya dapat mendeteksi dan mengukur 5 jenis gas diantaranya: ��2, CO, ��2, �2� dan ��4. Alat ini mempunyai indikator alarm yang terpasang di dalamnya sebagai peringatan apabila konsentrasi gas sudah melebihi nilai-nilai referensi yang sudah diprogram. PVMBG akhir-akhir ini juga menggunakan detektor multigas pinjaman dari badan geologi Amerika. Alat ini bekerja mendeteksi gas selama 1 x 8 jam, kemudian akan off selama 30 menit, lalu akan aktif kembali dan melakukan warming up selama 30 menit, setelah itu akan mengkalibrasi kembali ke nilai 0 selama 5 menit. Alat ini merekam data selama 1 jam/ 3 detik untuk satu rekaman. Sistem kerja tersebut akan berulang secara terus-menerus (looping). Detektor multigas ini memiliki kelemahan dengan waktu tunggunya yang lama. Selain itu, alat ini masih perlu di monitoring secara terus-menerus di komputer yang dikoneksikan langsung menggunakan kabel USB dan belum adanya sitem pemberitahuan otomatis mengenai status keadaan gas ��2.
3
bahaya gas ��2 gunung Tangkuban Perahu melalui jaringan GSM (Global System for Mobile) dengan memanfaatkan teknologi SMS gateway. Oleh karena itu, pengecekan keadaan konsentrasi gas khususnya ��2 di gunung Tangkuban Perahu dapat dilakukan dari jarak jauh dan memiliki sistem pemberitahuan otomatis apabila konsentrasi gas ��2 melampaui batas nilai referensi yang sudah ditetapkan.
1.2 Identifikasi Masalah
Dalam penelitian ini diperoleh beberapa permasalahan yang perlu diselesaikan, agar mendapatkan hasil yang maksimal.
1.
Belum adanya sistem pemberitahuan otomatis mengenai keadaan konsentrasi gas ��2 gunung Tangkuban Parahu.
2. Tim yang bekerja harus ke lokasi titik pengamatan untuk mendeteksi gas
��2 gunung Tangkuban Parahu yang bisa beresiko tinggi bagi tim yang
bekerja dan kadang juga sulit dilakukan pemantauan secara langsung. .
1.3 Rumusan Masalah
Beberapa rumusan masalah yang diperlukan agar membantu dalam penyelesaian masalah.
1. Bagaimana merancang sistem pemberitahuan otomatis mengenai keadaan konsentrasi gas ��2 gunung Tangkuban Parahu.
2. Bagaimana merancang alat detektor gas ��2 di gunung Tangkuban Parahu
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dalam “Rancang Bangun Warning System Dan
Monitoring Gas Sulfur Dioksida (��2) Gunung Tangkuban Parahu via SMS Gateway Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor MQ-136” terdapat beberapa point.
1. Merancang sistem peringatan otomatis mengenai keadaan konsentrasi gas
��2 dengan menentukan status normal , waspada atau bahaya apabila
keadaan konsentrasi gas ��2 sudah melampaui ambang batas yang ditetapkan melalui teknologi sms.
2. Merancang alat peringatan dini dan pemantauan terhadap konsentrasi gas SO2 yang dapat diamati dari jarak jauh menggunakan teknologi SMS gateway.
1.5 Batasan Masalah
Terdapat batasan masalah yang digunakan dalam “Rancang Bangun Warning
System Dan Monitoring Gas Sulfur Dioksida (��2) Gunung Tangkuban Parahu via SMS Gateway Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor MQ-136” yang penting agar dapat tetap fokus pada bahasan yang dibahas.
1. Komunikasi yang terjadi dilakukan secara half duplex.
2. Ambang batas konsentrasi gas ��2 yang diprogram dalam mikrokontroler
5
3. Informasi akan dikirimkan apabila konsentrasi gas ��2 melebihi ambang
batas yang telah ditetapkan apakah dalam kondisi normal, waspada atau bahaya.
4. Alarm sebagai peringatan terakhir di lokasi alat dipasang akan aktif jika kondisi bahaya.
5. Informasi dikirimkan melalui aplikasi SMS gateway dengan menggunakan modem GSM kepada lima buah nomor handphone.
1.6 Metode Penelitian
Dalam penulisan tugas akhir yang berjudul “Rancang Bangun Warning
System Dan Monitoring Gas Sulfur Dioksida (��2) Gunung Tangkuban Parahu via SMS Gateway Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor MQ-136” ini, penulis menggunakan beberapa metode, yaitu sebagai berikut.
1. Studi Pustaka
Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan landasan informasi sebagai bahan acuan dalam melakukan perencanaan, percobaan, pembuatan dan penyusunan tugas akhir.
3. Studi Lapangan
2. Pemilihan dan Pengadaan Komponen
Melakukan pengamatan dan pemeriksaan mengenai ketersediaan dari berbagai komponen yang dibutuhkan serta biaya dari setiap komponen di pasaran.
3. Perancangan Sistem dan Implementasi
Dilakukan dengan merancang sistem pendeteksi gas ��2, pemograman data,
serta sistem transmisi data dengan cara mendesain sistem, merancang blok diagram, membuat skematik rangkaian hingga menjadi suatu sistem yang lengkap.
4. Pengujian dan Analisis
7
1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
BAB I : PENDAHULUAN
Menguraikan tentang latar belakang, tujuan rumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika pembahasan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini.
BAB II : DASAR TEORI
Menguraikan tentang pembahasan teori-teori dasar yang menunjang pada
warning system dan monitoring gas sulfur dioksida (��2) serta jenis sensor, mikrokontroler dan modul GSM yang digunakan
BAB III : PEMILIHAN KOMPONEN
Membahas tentang pemilihan komponen vital yang akan dipakai dalam perancangan sistem berdasarkan analisa perbandingan untuk menentukan komponen yang paling sesuai yang ditinjau dari spesifikasi, harga, dan lain-lain.
BAB IV : PERANCANGAN SISTEM
BAB V : PENGUJIAN DAN ANALISA
Membahas tentang hasil pengujian dari perancangan sistem mulai dari segi fungsi maupun kinerja sistem yang digunakan.
BAB VI : PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dari pengujian keseluruhan aplikasi Warning System Dan Monitoring Gas Sulfur Dioksida (��2) Gunung Tangkuban Parahu via
9 BAB II DASAR TEORI
2.1 Geografis Gunung Tangkuban Parahu
Gunung Tangkuban Perahu adalah salah satu gunung yang terletak di provinsi Jawa Barat, Indonesia. Sekitar 20 km ke arah utara Kota Bandung, dengan rimbun pohon pinus dan hamparan kebun teh di sekitarnya, gunung Tangkuban Parahu mempunyai ketinggian setinggi 2.084 meter. Bentuk gunung ini adalah Stratovulcano dengan pusat erupsi yang berpindah dari timur ke barat. Jenis batuan yang dikeluarkan melalui letusan kebanyakan adalah lava dan sulfur, mineral yang dikeluarkan adalah sulfur belerang, mineral yang dikeluarkan saat gunung tidak aktif adalah uap belerang.
2.2 Sulfur Dioksida (���)
Gas SO2 (sulfur dioksida), merupakan gas polutan yang banyak dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung unsur belerang seperti minyak, gas, batubara, maupun kokas. Disamping SO2, pembakaran ini juga menghasilkan gas SO3, yang secara bersama-sama dengan gas SO2 lebih dikenal sebagai gas SOx (sulfur oksida).
ppm saja. Untuk penderita yang mempunyai penyakit kronis pada system pernapasan dan kardiovaskular dan lanjut usia gas ini merupakan polutan yang berbahaya karena dengan paparan yang rendah saja (0,2 ppm) sudah dapat menyebabkan iritasi tenggorokan. Pengaruh SO2 dalam berbagai kadar (ppm) terhadap kesehatan manusia terdapat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Pengaruh Gas SO2 Terhadap Manusia
Kadar (ppm) Dampaknya Terhadap Manusia
3-5 Jumlah minimum yang dapat dideteksi baunya
8-12 Jumlah minimum yang segera mengakibatkan iritasi tenggorokan 20
Jumlah minimum yang mengakibatkan iritasi pada mata, dapat menyebabkan batuk, jumlah maksimum yang diperbolehkan untuk
paparan yang lama
50-100 Jumlah maksimum yang diperbolehkan untuk paparan yang singkat (±30 menit)
400-500 Sudah berbahaya walaupun dalam paparan yang singkat Sumber : Philip Kristanto, Ekologi Industri, Edisi Pertama cetakan pertama, 2002.(2)
2.3 Alat Detektor Gas
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) menggunakan dua macam alat detektor gas yaitu:
1. Drager X-AM 7000
Detektor gas drager X-am 7000 adalah alat untuk mengukur gas-gas, diantaranya : ��2, CO, ��2, �2� dan ��4. Ada 3 tipe sensor gas, yaitu:
a) Elektro Chemical Sensor, berkemampuan mengukur 3 jenis gas, yaitu ��2, CO, ��2 dan �2�.
11
c) Infra red sensor, khusus mengukur ��2.
Detektor Drager X-am 7000 dapat digunakan pada suhu udara makasimum 55 °C degan kelembaban maksimum 80 %. Detektor Drager X-am 7000 tidak dapat digunakan pada kondisi kandungan �2� yang tinggi ( >80 %), kandungan �2� yang tinggi (diatas 100 ppm, atau 0,01 %).
Gambar 2.1 Drager X-am 7000
Alat ini mempunyai indikator alarm yang terpasang di dalamnya sebagai peringatan apabila konsentrasi gas sudah melebihi nilai-nilai referensi yang sudah diprogram.
Tabel 2.2 Nilai Ambang Gas Di Udara, Dari Detektor Gas Drager X-am 7000
GAS AMBANG NORMAL
DI UDARA BEBAS NILAI A1 NILAI A2 KETERANGAN
2. Multigas Reader
Alat detektor gas yang lain digunakan oleh PVMBG baru-baru ini adalah multigas reader yang disumbangkan oleh Badan Geologi Amerika (USGS). Multigas reader ini dapat mendeteksi jenis gas yang biasanya terkandung di kawasan gunung merapi. Perbandingan antara Drager X-am 7000 dan multigas reader terdapat dalam Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Perbandingan Drager X-am 7000 dan Multigas Reader
Alat
Alat ini bekerja mendeteksi gas selama 1 x 8 jam, kemudian akan off selama 30 menit, lalu
akan aktif kembali dan melakukan warming up selama
30 menit, setelah itu akan mengkalibrasi kembali ke nilai menerus (looping). Oleh karena itu, alat ini memiliki kelemahan
13
2.4 Sensor gas
Sensor adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menangkap suatu besaran fisika atau kimia yang setelah itu diubah menjadi sinyal elektrik berupa arus listrik ataupun tegangan. Besaran fisik yang mampu di tangkap oleh sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi tekanan, temperatur, cahaya, gaya, medan magnet, pergerakan dan lain sebagainya. Sedangkan zat kimia dapat berupa konsentrasi dari bahan kimia baik cairan maupun gas.
Sensor merupakan salah satu bagian dari tranduser yang dapat digunakan untuk mendeteksi kondisi suatu proses. Yang dimaksud dengan tranduser yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Sensor juga dapat didefinisikan sebagai salah satu jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran panas, sinar, mekanis, magnetis, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
Gambar 2.2 Karakteristik Sensitivitas Sensor MQ-136
Sensor MQ-136 sangat peka terhadap gas yang mengandung hidrogen sulfida (H2S). Hidrogen sulfida juga dikenal dengan nama sulfana, sulfur hidrida, gas asam (sour gas), sulfurated hydrogen, asam hidrosulfurik, dan gas limbah (sewer gas). Gas ini juga muncul pada gas yang timbul dari aktivitas gunung berapi dan gas alam. Sensor ini juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar agar sensor dapat bekerja kembali secara efektif.
15
2.5 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu alat elektronika digital layaknya komputer yang dapat diprogram sesuai kebutuhan. Sehingga dapat mempermudah dalam pembuatan aplikasi alat elektronik karena tidak memerlukan rangkaian tambahan yang cukup besar dibandingkan aplikasi alat serupa tanpa menggunakan rangkaian digital. Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih (chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa Input/output, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analogconverter) dan serial komunikasi.
Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya.
2.5.1 Mikrokontroler ATMEGA16
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.
2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte.
3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5. User interupsi internal dan eksternal
6. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial 7. Fitur Peripheral
• Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode
compare
• Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode
compare, dan mode capture
•Real time counter dengan osilator tersendiri
• Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog
• 8 kanal, 10 bit ADC
•Byte-oriented Two-wire Serial Interface
17
Gambar 2.4 Blok diagram ATMega16
Port sebagai input/output digital
ATMega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectionaldengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn,
dan PINxn. Huruf ‘x’mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili
resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus ada kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0, PORTxn=1) atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0).
A. Konfigurasi Pin ATMega16
Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40 pin dapat dilihat pada Gambar 2.5. Dari gambar tersebut dapat terlihat ATMega16 memiliki 8 pin untuk masing-masing Port A, Port B, Port C, dan Port D. Guna memaksimalkan performa, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data).
19
Secara fungsional konfigurasi pin ATMega32 adalah sebagai berikut: a) VCC
- Tegangan sumber b) GND (Ground) c) Port A (PA7 – PA0)
Port A adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin memilki internal pull-up resistor. Output buffer port A dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port A digunakan sebagai input dan di pull-up secara langsung, maka port A akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin dari port A memiliki fungsi khusus yaitu dapat berfungsi sebagai channel ADC (Analog to Digital Converter) sebesar 10 bit.
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port A Port Alternate Function
PA7 ADC7 (ADC input channel 7)
PA6 ADC6 (ADC input channel 6)
PA5 ADC5 (ADC input channel 5)
PA4 ADC4 (ADC input channel 4)
PA3 ADC3 (ADC input channel 3)
PA2 ADC2 (ADC input channel 2)
PA1 ADC1 (ADC input channel 1)
PA0 ADC0 (ADC input channel 0)
d) Port B (PB7 – PB0)
eksternal, port B akan mengalirkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin port B memiliki fungsi-fungsi khusus, diantaranya :
SCK port B, bit 7
Input pin clock untuk up/downloading memory. MISO port B, bit 6
Pin output data untuk uploading memory. MOSI port B, bit 5
Pin input data downloading memory.
Tabel 2.5 Fungsi khusus port B Port Alternate Function
PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)
PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)
PB4 SS (SPI Slave Select Input)
PB3
AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
OCO (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)
PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)
INT2 (External Interrupt 2 Input)
PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)
PB0 T0 (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)
e) Port C (PC7 – PC0)
21
langsung, maka port C akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan.
Tabel 2.6 Fungsi khusus port C Port Alternate Function
PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)
PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)
PC5 TD1 (JTAG Test Data In)
PC4 TD0 (JTAG Test Data Out)
PC3 TMS (JTAG Test Mode Select)
PC2 TCK (JTAG Test Clock)
PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)
PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)
f) Port D (PD7 – PD0)
Port D adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal pull-up resistor. Output buffer port D dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port D digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port D akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan.
Tabel 2.7 Fungsi khusus port D Port Alternate Function
PD7 OC2 (Timer / Counter2 Output Compare Match Output)
PD6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
PD5 OCIB (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)
PD4 TD0 (JTAG Test Data Out)
PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)
PD1 TXD (USART Output Pin)
g) RESET ( Reset input) h) XTAL1 (Input Oscillator) i) XTAL2 (Output Oscillator)
j) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan konverter A/D. k) AREF adalah pin referensi analog untuk konverter A/D.
B. Memori ATMega16 a) Memori Program
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.
b) Memori Data (SRAM)
23
mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk SRAM internal.
Register File Data Address Space
R0 $0000
c) Memori Data EEPROM
ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile. Alamat EEPROM mulai dari $000 sampai $1FF.
2.5.2 Analog To Digital Converter (ADC)
AVR ATMega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan resolusi 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi, baik single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATMega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. Atmega16 memiliki resolusi ADC 10 bit (dapat juga menggunakan ADC 8 bit) dengan 8 channel (PA0-PA7) input ADC dan mendukung 16 macam penguat beda. ADC ini bekerja dengan teknik succecive approximation. Rangkaian internal ADC memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC.Data hasil konversi ADC 10 bit (1024) adalah:
ADC=(Vin*1024)/Vref (2.1)
25
Vref = Tegangan referensi mikrokontroler
Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, formal data keluaran, dan modus pembacaan. Register-register yang perlu diatur adalah sebagai berikut:
• ADC Control and Status Register A – ADCSRA
Gambar 2.7 ADC Control and Status Register A – ADCSRA ADEN : 1 = adc enable, 0 = adc disable
ADCS : 1 = mulai konversi, 0 = konversi belum terjadi
ADATE : 1 = auto trigger diaktifkan, trigger berasal dari sinyal yang dipilih (set pada trigger SFIOR bit ADTS). ADC akan start konversi pada edge positif sinyal trigger.
ADIF : Diset ke 1, jika konversi ADC selesai dan data register ter-update. Namun ADC Conversion Complete Interrupt dieksekusi jika bit ADIE dan bit-I dalam register SREG diset.
ADIE : Diset 1, jika bit-I dalam register SREG di-set.
ADPS[0..2] : Bit pengatur clock ADC, faktor pembagi 0 … 7 = 2, 4, 8, 16, 32, 64,
Tabel 2.8 Konfigurasi Clock ADC
ADPS2 ADPS1 ADPS0 Division Factor
0 0 0 2
0 0 1 2
0 1 0 4
0 1 1 8
1 0 0 16
1 0 1 32
1 1 0 64
1 1 1 128
• ADC Multiplexer-ADMUX
Gambar 2.8 ADC Multiplexer
REFS 0, 1 : Pemilihan tegangan referensi ADC 00 : Vref = Aref
01 : vref = AVCC dengan eksternal capasitor pada AREF
10 : vref = internal 2.56 volt dengan eksternal kapasitor pada AREF ADLAR : Untuk setting format data hasil konversi ADC, default = 0
• Special Function IO Register-SFIOR
27
Gambar 2.9 Register SFIOR
ADTS[0...2] : Pemilihan trigger (pengatur picu) untuk konversi ADC, bit-bit ini akan berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Konfigurasi bit ADTS[0...2] dapat dilihat pada Tabel 2.9
Tabel 2.9 Pemilihan sumber picu ADC
ADTS2 ADTS1 ADTS0 Trigger Source
0 0 0 Free Running Mode
0 0 1 Analog Comparator
0 1 0 External Interrupt Request 0
0 1 1 Timer/Counter0 Compare Match
1 0 0 Timer/Counter Overflow
1 0 1 Timer/Counter0 Compare Match B
1 1 0 Timer/Counter Overflow
1 1 1 Timer/Counter Capture Event
ADHSM : 1. ADC high speed mode enabled. Untuk operasi ADC, bit ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.
2.6 Komunikasi Serial
Interface serial hanya membutuhkan jalur yang sedikit (umumnya hanya 2 jalur), sehingga lebih menghemat pin jika dibandingkan dengan interface paralel. Komunikasi serial ada 2 macam, synchronous serial dan asynchronous serial :
1. Synchronous serial adalah komunikasi dimana hanya ada satu pihak (pengirim dan penerima) yang menghasilkan clock dan mengirimkan clock tersebut bersama-sama dengan data. Contoh penggunaan synchronous serial terdapat pada transmisi data keyboard.
2. Asynchronous serial adalah komunikasi dimana kedua pihak (pengirim dan penerima) masing-masing menghasilkan clock namun hanya data yang ditransmisikan, tanpa clock. Agar data yang dikirim sama dengan data yang diterima, maka kedua frekuensi clock harus sama dan harus terdapat sinkronisasi. Setelah ada sinkronisasi, pengirim akan mengirimkan datanya sesuai dengan frekuensi clock penerima. Contoh penggunaan asynchronous serial adalah pada Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) yang digunakan pada serial port (COM) komputer.
2.7 Teknologi Jaringan GSM (Global System for Mobile)
29
membuat kualitas data maupun bit rate yang dihasilkan menjadi lebih baik dibanding sistem analog. Teknologi GSM saat ini lebih banyak digunakan untuk komunikasi seluler dengan berbagai macam layanannya. Dalam kehidupan sehari-hari kita lebih mengenal Handphone (HP) sebagai aplikasi teknologi GSM yang paling populer. Sejak pertama pengimplementasiannya sampai sekarang GSM telah dikembangkan dalam tiga kelompok yaitu GSM 900, 1800 dan 1900. Perbedaan ketiga kelompok tersebut adalah pada lokasi band frekuensi yang digunakan. GSM 900 menggunakan frekuensi 900 MHz sebagai kanal transmisinya. GSM 1800 dan 1900 masing-masing menggunakan frekuensi 1800 dan 1900 MHz.
Arsitektur Jaringan GSM
Sebuah jaringan GSM dibangun dari beberapa komponen fungsional yang memiliki fungsi dan interface masing-masing yang spesifik. Secara umum jaringan GSM dapat dibagi menjadi empat bagian utama yaitu : Mobile Station , Base Station Subsystem , Network Subsystem, Network Management Subsytem.
Jaringan GSM secara umum dapat dilihat pada gambar yang terdiri dari : a) Mobile Stasion (MS)
MS merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan komunikasi. MS terdiri dari dari Mobile Equipment (ME) dan Subcriber Identity Module (SIM). ME merupakan terminal transmisi radio yang dilengkapi dengan International Mobile Equipment Identity (IMEI), sedangkan SIM berisi nomor identitas pelanggan untuk masuk ke jaringan operator GSM.
b) Base Stasion System (BSS)
BSS terdiri dari tiga perangkat yaitu: Base Transceiver Station ( BTS), Base Station controller ( BSC ), Transcoder (XCDR) BTS merupakan perangkat pemancar dan penerima yang menangani akses radio dan berinteraksi langsung dengan mobile station (MS) melalui air interface. BTS juga mengatur proses handover yang terjadi didalam BTS itu sendiri dan dimonitor oleh BSC.
BSC adalah interface antara BTS dengan MSC dan OMC. BSC juga mengendalikan beberapa BTS serta mengatur trafik yang datang dan pergi dari BSC menuju MSC atau BTS. BSC memanajemen sumber radio dalam pemberian frekuensi untuk setiap BTS dan mengatur handover ketika mobile station melewati batas antar sel.
31
c) Network Switching System (NSS)
NSS berfungsi sebagai switching pada jaringan GSM, memanajemen jaringan, sebagai interface antara jaringan GSM dengan jaringan lainnya. Komponen NSS pada jaringan GSM terdiri dari :Mobile Switching Center (MSC), Home Location Register ( HLR ), Visitor Location Register ( VLR ), Authentication Center ( AuC ), Equipment Identity Register (EIR).
MSC bertugas mengatur komunikasi antar pelanggan dan user jaringan telekomunikasi lainnya. HLR merupakan database yang berisi data pelanggan yang tetap suatu wilayah cakupan. Data-data tersebut antara lain, layanan pelanggan, service tambahan dan informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir VLR merupakan database yang berisi informasi sementara mengenai pelanggan yang melakukan mobile (roaming) dari area cakupan lain.
AuC berisi data base yang bersifat rahasia yang disimpan dalam bentuk format kode untuk pengamanan dan pengontrolan penggunaan sistem seluler yang sah dan mencegah pelanggan yang melakukan kecurangan. Merupakan database terpusat yang berfungsi untuk validasi Internasional Mobile Equipment Identity (IMEI).
2.8 Layanan Pesan Singkat (Short Message Service) 2.8.1 Pengenalan Layanan Pesan Singkat
SMS atau short messaging services merupakan salah satu media yang paling banyak digunakan sekarang ini dikarenakan murah dan prosesnya cepat. SMS merupakan fitur dari GSM (Global System for Mobile Communications), yang dikembangkan dan distandarisasi oleh ETSI (European Telecommunications Standards Institute). SMS pada awal diciptakan adalah bagian dari layanan pada sistem GSM yang dikembangkan dan distandarisasi oleh ETSI. SMS semula hanyalah merupakan layanan yang bersifat komplementer terhadap dua layanan utama sistem GSM (atau sistem 2G pada umumnya) yaitu layanan voice dan switced data. Namun karena keberhasilan SMS yang tidak terduga, dengan ledakan pelanggan yang mempergunakannya, menjadikan SMS sebagai bagian yang sangat penting dari layanan sistem.
33
store and forward pada protokol SMTP yang digunakan dalam pengiriman e-mail internet. Keuntungan mekanisme store and forward pada SMS adalah penerima tidak perlu dalam status online ketika ada pengirim yang bermaksud mengirimkan pesan kepadanya, karena pesan akan dikirim oleh pengirim ke SMSC (SMS-Center) yang kemudian dapat menunggu untuk meneruskan pesan tersebut ke penerima ketika ia siap dan dalam status online di lain waktu. Ketika pesan SMS telah terkirim dan diterima oleh SMSC, pengirim akan menerima pesan singkat (konfirmasi) bahwa pesan telah terkirim (message sent). Hal-hal inilah yang menjadi kelebihan SMS dan populer sebagai layanan praktis dari sistem telekomunikasi bergerak.
2.8.2 Teknologi SMS Gateway
SMS Gateway adalah sebuah perangkat lunak yang menggunakan bantuan komputer dan memanfaatkan teknologi seluler yang diintegrasikan guna mendistribusikan pesan-pesan yang di-generate lewat sistem informasi melalui media SMS yang di-handle oleh jaringan seluler. Secara khusus, sistem ini akan memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Message Management dan Delivery
a. Pengaturan pesan yang meliputi manajemen prioritas pesan, manajemen pengiriman pesan, dan manajemen antrian.
2. Korelasi
Berfungsi untuk melakukan korelasi data untuk menghasilkan data baru hasil korelasi. Pada sistem yang terpasang saat ini, arsitektur lalu lintas data melalui SMS sudah terjalin cukup baik. Hanya saja, keterbatasan akses data dan tujuan informasi SMS yang belum terfokus menyebabkan banyaknya jawaban standar (default replies) masih banyak terjadi. SMS Gateway banyak digunakan dalam berbagai proses bisnis dan usaha.
2.9 Liquid Crystal Display (LCD)
Modul Liquid Crystal Display (LCD) adalah salah satu alat yang digunakan sebagai tampilan. Pada dasarnya sistem pengaturan LCD memiliki standar yang sama walaupun sangat banyak macamnya baik ditinjau dari perusahaan pembuat maupun dari ukurannya. Konfigurasi kaki dari LCD M1632 ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Konfigurasi pin LCD
35
3. Terdapat 32 karakter .
4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maximum 80 karakter).
5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. 6. Dibangun dengan osilator lokal.
7. Satu sumber tegangan 5 volt.
8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. 9. Bekerja pada suhu 00C sampai 550C.
LCD merupakan modul dot-matrix tampilan kristal cair (LCD) dengan tampilan 2 x 16 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul LCD ini telah dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD, berfungsi sebagai pengatur (system controller) dan penghasil karakter (character generator). Fungsi pin yang terdapat pada LCD ditunjukkan seperti pada Tabel 2.10.
Tabel 2.10 Konfigurasi Kaki LCD
No Nama Pin Keterangan
1 Vcc +5V
2 GND 0V
3 VEE Tegangan Kontras LCD
4 RS Register select, 0 = Register Perintah, 1 = Register Data 5 R/W 1 = read, 0 = write
6 E Enable Clock LCD, logika setiap kali pengiriman atau pembacaan data
2.10 Garis Tren (Trendline)
Garis tren (trendline) adalah sebuah garis lurus yang menghubungkan titik-titik pertemuan dalam sebuah grafik. Sebuah tren bergerak dalam arah tertentu berdasarkan nilai-nilai dari grafik acuannya. Semakin dekat kemiringan garis tren dengan grafik acuan maka nilai yang diperoleh semakin spesifik. Ada enam tipe garis tren yaitu:
1. Linear : Digunakan apabila nilai data meningkat atau berkurang dalam keadaan tetap.
2. Logarithmic: Digunakan ketika rentang perubahan data meningkat atau berkurang secara cepet lalu kemudian keluar.
3. Polynomial: Digunakan ketika data berfluktuasi dalam suatu kecenderungan keadaan tertentu.
4. Power: Digunakan pada data yang mempunyai peningkatan di tingkat tertentu pada interval reguler.
5. Eksponensial: Digunakan pada data yang mempunyai nilai peningkatan atau penurunan yang secara konstan bertambah.
6. Moving average: Digunakan ketika nilai data tidak rata berfluktuasi.
Persamaan-persamaan dari tipe garis tren di atas pada microsoft excel adalah sebagai berikut:
1. Linear Trendline:
37
b = intercept(y,x) R2 = RSQ (y,x)
2. Logarithmic Trendline
Persamaan: y = (c * LN(x)) + b
Keterangan: c = INDEX(LINEST(y,LN(x)),1) b= INDEX(LINEST(y,LN(x)),1,2) R2 = RSQ (y,LN(x))
3. Power Trendline
Persamaan: y=c*x^b
Keterangan: c = EXP(INDEX(LINEST(LN(y),LN(x),,),1,2)) b= INDEX(LINEST(LN(y),LN(x),,),1)
R2 = INDEX (LINEST(LN(y),LN(x),TRUE,TRUE).3.1) 4. Exponential Trendline
Persamaan: y = c *e ^(b * x)
Keterangan: c = EXP(INDEX(LINEST(LN(y),x),1,2)) b = INDEX(LINEST(LN(y),x),1)
R2 = RSQ (LN(y),x)
5. Polynomial Trendline Orde Kedua
Persamaan: y = (c2 * x^2) + (c1 * x ^1) + b Keterangan: c2 = INDEX(LINEST(y,x^{1,2}),1)
2.11. Pengukuran Dan Kesalahan
Di dalam pengukuran umumnya dibutuhkan suatu instrumen dan instrumen diperlukan :
- untuk menentukan suatu besaran ( kuantitas ) atau variabel.
- membantu peningkatan ketrampilan manusia dan dalam banyak hal memungkinkan seseorang untuk menentukan nilai dari suatu besaran yang tidak diketahui, karena tanpa bantuan instrumen manusia tidak dapat menentukannya.
Untuk menggunakan instrumen – instrumen secara cermat : - perlu memahami prinsip-prinsip kerjanya dan
- mampu memperkirakan apakah instrumen tersebut sesuai untuk pemakaian yang sudah ditentukan.
Tidak ada pengukuran yang menghasilkan ketelitian yang sempurna, tetapi penting untuk mengetahui ketelitian yang sebenarnya dan bagaimana kesalahan yang berbeda digunakan dalam pengukuran.
Kesalahan-kesalahan pada pengukuran, umumnya dibagi dalam 3 jenis utama, yaitu :
1. Kesalahan-Kesalahan umum ( gross errors ) :
Kebanyakan disebabkan kesalahan manusia, antara lain : a. kesalahan pembacaan alat ukur
39
2. Kesalahan kesalahan sistematis ( systematic errors )
Disebabkan kekurangan-kekurangan pada instrumen sendiri, seperti : a. kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan,
b. pengaruh lingkungan terhadap peralatan dan pemakai 3. Kesalahan-kesalahan yang tidak disengaja ( random errors )
Disebabkan oleh penyebab-penyebab yang tidak dapat secara langsung diketahui, karena perubahan-perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak.
Analisis statistik pada data pengukuran adalah pekerjaan yang biasa, sebab analisis ini memungkinkan untuk menentukan ketidakpastian hasil pengukuran secara analitis. Hasil suatu pengukuran dengan metode tertentu, dapat diramalkan berdasarkan sampel data, tanpa memiliki informasi lengkap tentang seluruh faktor gangguan. Umumnya diperlukan sejumlah pengukuran yang banyak, agar metoda statistik dan informasi yang dihasilkan bermanfaat.
Kesalahan-kesalahan sistematis harus lebih kecil dibandingkan terhadap kesalahan acak, karena pengerjaan data secara statistik, tidak dapat menghilangkan suatu prasangka tertentu yang selalu terdapat dalam semua pengukuran.
Nilai yang paling mungkin dari suatu variabel yang diukur adalah nilai
rata-rata dari seluruh pembacaan yang dilakukan.
x̄ = �1+�2+�3+⋯+�
dimana, x̄ = nilai rata-rata
�1 +�2 +�3 +⋯+� = pembacaan yang dilakukan n = jumlah pembacaan
Skala kesalahan = � �� − Xrata−rata +(Xrata−rata−Xmin ) 2
Deviasi rata - rata : adalah suatu indikasi ketepatan instrumen - instrumen yang digunakan untuk pengukuran. Instrumen-instrumen yang ketepatannya tinggi, akan menghasilkan deviasi rata - rata yang rendah antara pembacaan-pembacaan.
Deviasi rata-rata adalah penjumlahan nilai-nilai mutlak dari deviasi-deviasi dibagi dengan jumlah pembacaan. Jadi, deviasi rata-rata, dapat dinyatakan sebagai berikut :
| d1 | + | d2 | + | d3 | + --- + | dN | ∑ dN D = --- = --- N N
Dimana d1 = x1 - x̄, .... dN = xn - x̄
2.12 Catu Daya
41
a) Tegangan
Setiap komponen elektronik yang digunakan tentu memiliki tegangan yang berbeda satu dengan yang lainnya. Tegangan tertinggi yang dibutuhkan dari suatu komponen pendukung barang elektronik yang akan dibuat sangat menentukan nilai dari tegangan catu daya itu sendiri.
b) Arus
Arus sendiri memiliki peran yang terpenting dalam pemilihan suatu catu daya. Hal ini dikarenakan dengan melihat kapasitas dari arus yang dimiliki suatu catu daya, dapat diketahui daya tahan dari catu daya itu sendiri. Dimana semakin besar arus yang dimiliki maka akan semakin lama dayatahan dari catu daya tersebut.
c) Teknologi Baterai
42
Pemilihan jenis komponen dalam perancangan dan pembuatan suatu perangkat elektronik mutlak dilakukan karena berdampak langsung pada tingkat efisiensi dan efektifitas perangkat yang dibuat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya kualitas bahan, tingkat kecepatan dan keakuratan saat komponen bekerja, bentuk serta ukuran dimensi komponen, sampai budget/pengeluaran dana yang digunakan.
3.1 Pemilihan Sensor Gas
Sensor yang digunakan untuk mendekteksi keberadaan gas sulfur dioksida (SO2) adalah sensor MQ-136. Sensor MQ-136 memiliki kesensitivitasan dalam mengenali gas Sn�2. Sensor gas MQ-136 memiliki tingkat senitivitas tinggi terhadap gas SO2 dan juga dapat mengenali gas lain yang mengandung sulfur. Ketika target SO2 ada maka konduktifitas sensor akan semakin tinggi sebanding dengan meningkatnya konsentrasi gas.
43
Berikut perbandingaan spesifikasi yang dimiliki oleh sensor gas MQ-136 dengan sensor gas lainnya seperti terlihat pada Tabel 3.1. Spesifikasi dikelompokkan dalam tiga hal yaitu catu daya heater, catu daya rangkaian dan harga.
Tabel 3.1 Perbandingan Spesifikasi Sensor Gas SO2
Spesifikasi Sensor MQ-136 Sensor TGS-825
Catu daya heater 5V AC/DC 5V AC/DC
Catu daya rangkaian 5-24V DC 24V DC
Harga Rp. 210.000,00 Rp. 1.015.000,00
Gambar 3.2 Sensor gas TGS-825
Berdasarkan tabel perbandingan diatas dapat diketahui bahwa sensor MQ-136 memiliki harga yang jauh lebih murah dibandingkan dengan TGS-825.
3.2 Pemilihan Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan untuk alat warning system dan monitoring gas SO2 ini adalah ATMega16. Uraian mengenai perbandingan mikrokontroler ATMega16 dengan lainnya terdapat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Perbandingan Jenis Mikrokontroler
Spesifikasi ATMega16 ATMega32 ATMega8535
Flash 16 Kb 32 Kb 8 Kb
I/O 32 32 32
Berdasarkan uraian perbandingan di atas, ATMega16 memiliki kecepatan akses data yang cukup untuk keperluan perangkat yang akan dibangun dan memiliki harga yang relatif murah.
3.3 Pemilihan Modul GSM
Modul GSM yang digunakan untuk mengirim data dari mikrokontroler dan menerima data dari handphone adalah Neo GSM Starter Kit. Neo GSM Starter Kit merupakan modul pengembangan aplikasi GSM/GPRS yang berbasis SIM900. Neo GSM Starter Kit dapat digunakan sebagai saran tukar menukar data teks (Short Message Service/SMS), dan tukar menukar data melalui GPRS. Neo GSM Starter Kit telah dilengkapi dengan antarmuka USB (Virtual COM Port) dan UART TTL serial, sehingga Neo GSM Starter Kit dapat digunakan secara langsung dengan PC maupun dengan berbagai macam sistem mikrokontroler dan mikroprosessor.
Gambar 3.3 Neo GSM Starter Kit
45
Tabel 3.3 Tabel Perbandingan Modul GSM
Spesifikasi Neo GSM
Starter Kit Starter Kit
Wavecom Tombol aktif/non-aktif Tersedia Tersedia -
Dimensi 9,5 cm x 7,6 cm
Gambar 3.4 modul GSM Starter Kit
Gambar 3.5 Wavecom Fastrack 1306b
3.4 Pemilihan Buzzer
Fungsi buzzer yang digunakan dalam rangkaian warning system dan monitoring gas SO2 adalah sebagai alarm peringatan yang mengindikasikan konsentrasi gas SO2 telah melampaui ambang batas 40 ppm. Semakin besar ukuran diameter dan arus buzzer, semakin keras suara yang dapat dibangkitkan. Tegangan yang dibutuhkan buzzer bervariasi antara 3VDC sampai 24VDC. Untuk keperluan alarm pada warning system dan monitoring gas SO2, buzzer yang dibutuhkan adalah 5V.
Gambar 3.6 Buzzer yang Digunakan Pada Warning System dan Monitoring gas SO2
3.5 Pemilihan Liquid Crystal Display (LCD) Character 16x2
Penggunaan Liquid Crystal Display (LCD) Character 16x2 pada perangkat warning system dan monitoring gas SO2 ini adalah sebagai penampil
jumlah karakter pin yang dimasukkan sebagai tampilan informasi status konsentrasi gas SO2 oleh mikrokontroler, dan penampil besar konsentrasi gas SO2.
47
Tabel 3.4 Uraian Perbandingan Jenis Liquid Crystal Display (LCD)
Spesifikasi Jenis Komponen
LCD 16x1 LCD 16x2 LCD 16x4
Karakter 16 32 64
Baris 1 2 4
Harga Rp.35.000 Rp.45.000 Rp.85.000
Berdasarkan uraian pada tabel di atas, LCD dengan ukuran karakter 16x2 sudah cukup sesuai dengan hasil keluaran untuk ditampilkan.
3.6 Pemilihan Catu Daya 3.6.1 Pemilihan Aki
Aki digunakan sebagai sumber tegangan DC karena di sekitar kawasan titik pengamatan tidak adanya sumber catu daya PLN. Aki yang digunakan memiliki sumber tegangan 12 V dan arus 2,5 A.
Tabel 3.5 Perbandingan Aki Yuasa Dan GS
Spesifikasi Yuasa GS
Tegangan 12 VDC 12 VDC
Arus 2,5 A 2,5 A
Harga Rp. 79.000 Rp. 80.000
3.6.2 Pemilihan Regulator
Gambar 3.7 Regulator LM7805
Berikut adalah perbandingan spesifikasi yang dimiliki oleh regulator LM7805CV dengan regulator lainnya seperti yang terlihat pada Tabel 3.5. Spesifikasi dikelompokkan kedalam empat hal yaitu tegangan masukan, arus keluaran, range temperatur dan harga.
Tabel 3.6 Perbandingan Regulator
Spesifikasi LM7805CV LM2940T
Tegangan Masukan 7,5V – 20V 64
Arus Keluaran 1A 4
Range Temperature -00C – 700C -400C – 800C
Harga Rp. 3000,- Rp. 7800,-
49 BAB IV
PERANCANGAN ALAT
4.1 Deskripsi Sistem
Alat Warning System Dan Monitoring Gas SO2 merupakan detektor gas SO2 yang memiliki fasilitas sistem pemberitahuan dan pemantauan konsentrasi dan status kondisi gas SO2 dari jarak jauh menggunakan teknologi SMS gateway. Alat ini dapat melakukan komunikasi half-duplex yang artinya sistem yang dirancang dapat melakukan komunikasi timbal balik secara bergantian dengan user. Sehingga fasilitas ini dapat dimanfaatkan untuk monitoring konsentrasi dan status keadaan gas SO2 dari jarak jauh kapan saja user mengirimkan instruksi melalui handphone dan alat ini akan meresponnya kembali menggunakan teknologi SMS gateway.
Warning system yang dirancang berupa pemberitahuan dini terhadap kondisi gas SO2 berdasarkan tingkat konsenstrasi gas yang dideteksi. Pemberitahuan ini akan dikirim melalui SMS ke handphone user apabila konsentrasi gas yang dideteksi melampaui ambang batas konsentrasi gas SO2 yang diprogram dalam mikrokontroler. Ambang batas konsentrasi dan status kondisi gas SO2 terdapat pada Tabel 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1 Ambang Batas Konsentrasi dan Status Kondisi Gas SO2 Ambang Batas Konsentrasi Status Kondisi
< 20 ppm Normal
20 ppm - 40 ppm Waspada
Untuk mendapatkan nilai parts per million (ppm) dari gas SO2 yang dideteksi oleh sensor gas maka perlu dilakukan beberapa langkah penelitian. Hasil keluaran dari sensor gas MQ-136 yang dibaca oleh mikrokontroler adalah hasil konversi analog to digital (ADC) dari persamaan 2.1. Tegangan masuk pada pin ADC (Vin) merupakan tegangan keluaran (VRL) sensor gas MQ-136. Sehingga untuk mengetahui tegangan keluaran (VRL) sensor MQ-136 berdasarkan persamaan (2.1) maka dapat dicari:
Vin = (ADC x Vref) / 1024, dimana Vin =VRL (4.1)
Dengan diketahuinya nilai VRL maka dapat dicari resistansi sensor (Rs) dengan menggunakan persamaan (4.4). Setelah itu dapat dicari nilai konsentrasi gas (ppm) berdasarkan grafik karakteristik sensitivitas sensor MQ-136 yang terdapat pada Gambar 2.2 dengan membuat kembali detail perbandingannya dan memberikan garis tren (trendline) untuk menganalisa nilai ppm di setiap perubahan perbandingan resistansi sensor (Rs/Ro) agar lebih spesifik. Berikut adalah tabel pendekatan terhadap nilai karakteristik sensitifitas sensor MQ136.
Tabel 4.2 Perbandingan Rs/Ro Terhadap PPM Gas SO2 Berdasarkan Karakteristik
51
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Karakteristik MQ-136 Dengan Garis Power
Berdasarkan grafik karakteristik MQ136 terhadap SO2, dan diberikan garis tren yang di proses pada microsoft excel maka didapatkan garis power adalah yang memiliki derajat kedekatan (R2) yang nilainya paling mendekati 1.
Alat ini juga dilengkapi dengan LCD (Liquid Crystal Display) yang berfungsi sebagai tampilan informasi konsentrasi gas SO2 dan status kondisinya untuk monitoring di lapangan yang terpasang pada alat, serta alarm sebagai peringatan apabila status konsentrasi gas SO2 sudah mencapai bahaya.
4.2 Blok Diagram Sistem
Di bawah ini adalah blok diagram sistem dari “Rancang Bangun Warning
System Dan Monitoring Gas SO2 Di Gunung Tangkuban Perahu Via SMS Gateway Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor MQ-136”.
Gambar 4.2 Blok Diagram Sistem
53
a) Input (masukan) yang terdiri dari sensor gas yang berfungsi sebagai pendeteksi gas ��2.
b) Proses yang terdiri dari mikrokontroler ATMega16 yang berfungsi sebagai pusat pengolahan data dan interkoneksi antara subsistem lainnya. Mikrokontroler berisikan instruksi-instruksi pemograman untuk menjalankan sistem secara keseluruhan dengan baik.
c) Output (keluaran) yang terdiri dari modul Neo GSM Starter Kit yang berfungsi sebagai media tukar-menukar pesan singkat (SMS) serta data informasi, dan LCD sebagai tampilan data informasi yang dikirim oleh mikrokontroler.
4.3 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras terdiri dari rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega16, rangkaian sensor gas MQ-136, rangkaian LCD, rangkaian antarmuka neo GSM starter kit, dan rangkaian catu daya.
4.3.1 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16
mikrokontroller, referensi ADC (Analog to digital konverter), tombol reset, serta port-port I/O.
Gambar 4.3 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16
4.3.2 Rangkaian Sensor Gas MQ-136
Rangkaian sensor gas MQ-136 membutuhkan 2 buah tegangan, yaitu: Tegangan pemanas / Heater Voltage (VH)
Tegangan uji / Test Voltage (Vc)
Kedua tegangan di atas membutuhkan catu daya sebesar 5 VDC agar dapat menjaga performansi kerja sensor tetap baik. Untuk Heater Voltage (VH) berfungsi untuk memasok sertifikasi kerja suhu pada sensor ketika Vc digunakan untuk mendeteksi tegangan VRL pada muatan resistansi RL yang terhubung seri dengan sensor. Agar sensor dapat bekerja dengan performansi lebih baik, maka pemberian nilai RL perlu diperhatikan. Berikut adalah persamaan dari resistansi sensor (Rs):
Rs = (Vc / VRL - 1) x RL (4.4)
Keterangan simbol : Rs = Resistansi Sensor
55
VRL = Tegangan Keluaran RL = Resistansi variabel
Untuk mendapatkan sensitifitas daya dari sensor dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
Ps = Vc2 × Rs / (Rs + RL)2 (4.5)
Keterangan simbol : Ps = Sensitifitas daya
Rangkaian sensor MQ-136 terdapat pada Gambar 4.4 dibawah ini.
Gambar 4.4 Rangkaian Sensor Gas MQ-136
Berdasarkan penjelasan di atas maka rangkaian antar muka sensor MQ-136 dengan mikrokontroler ATMega16 dirancang seperti pada Gambar 4.5.
4.3.3 Rangkaian LCD
LCD yang digunakan sebagai penampil data pada alat merupakan LCD yang memiliki karakter 2 x 16. LCD ini memiliki 8 jalur data namun dapat digunakan dalam modus 4 jalur agar lebih ekonomis dalam penggunaan pin. Pin 15 dan 16 adalah optional karena berfungsi sebagai backlight pada display. Rangkaian LCD terdapat pada Gambar 4.6 dibawah ini.
Gambar 4.6 Rangkaian LCD 2 x 16
4.3.4 Rangkaian Buzzer
Buzzer digunakan sebagai alarm apabila kondisi konsentrasi gas mencapai bahaya (>40 ppm). Buzzer dihubungkan pada port B.0 yang di-set sebagai output.
57
4.3.5 Rangkaian Antar Muka Modul GSM
Modul GSM yang digunakan untuk komunikasi melalui jaringan GSM menggunakan teknologi SMS gateway pada alat ini adalah Neo GSM Starter Kit. Modul GSM ini telah dilengkapi fasilitas komunikasi serial untuk antar muka UART TTL dan USB (Virtual COM Port) sebagai pengkondisi sinyal antara mikrokontroler dengan modul GSM.
Gambar 4.8 Layout neo GSM starter kit
(a) Antarmuka UART (USB) (b) Antarmuka UART TTL
Gambar 4.9 Pengaturan Jumper J7, J8, dan J9
Dikarenakan yang dibutuhkan adalah komunikasi serial antara mikrokontroler dengan modem GSM maka pengaturan jumper yang digunakan adalah UART TTL.
