SISTEM PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR BERBASIS ATMEGA8535

(1)

SISTEM PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR

BERBASIS ATMEGA8535

Iswanto1), Nia Maharani Raharja2), Alif Subardono3) Diploma Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada

Jl.Yacaranda Sekip Unit IVYogyakarta email : 1anto_1512@yahoo.com Abstrak

Indonesia merupakan Negara yang banyak lembah, bukit dan gunung berapi. Sehingga setiap tahun, Indonesia banyak terjadi bencana alam tanah longsor. Tanah longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng. Penelitian ini mencoba membangun suatu system peringatan dini tanah longsor dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535. Pada saat tanah bergeser lebih 4 cm dan curah hujan perhari mencapai 100 mm/hari, maka sistem ini akan membunyikan sirine bahaya dan akan menghubungi perangkat desa agar mengevakuasi warganya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk suatu sistem peringatan dini tanah longsor berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 bekerja dengan baik

Kata Kunci _{: Peringatan dini, Tanah longsor, ATMEGA8535, Siemens, ISD25120}

1. PERUMUSAN MASALAH

Indonesia merupakan Negara yang banyak lembah, bukit dan gunung berapi. Sehingga setiap tahun, Indonesia banyak terjadi bencana alam tanah longsor. Tanah longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng, dimana tanah longsor sering memakan korban jiwa.

Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas maka kiranya perlu adanya alat yang dapat mendeteksi pergeseran tanah penyebab tanah longsor. Dengan alat tersebut maka korban jiwa dapat dikurangi.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Bencana tanah longsor terjadi di Indonesia terutama di pulau Jawa. Bencana tanah longsor ini sering terjadi pada musim penghujan terutama di daerah lereng pengunungan dan perbukitan. Pada saat curah hujan tinggi mencapai rerata 300 mm/hari maka potensi terjadi tanah longsor sangat besar. Dan pada saat tanah mulai bergeser sejauh 3 cm maka tanah berpotensi longsor. Bencana tanah longsor sering kali menimbulkan korban jiwa.

Berapa sistem peringatan dini tanah longsor dikembangkan oleh dosen Teknik Sipil UGM. Fatani [2004], membuat sistem peringatan dini tanah longsor. Sistem yang dikembangkan oleh Fatani masih terbatas sangat terbatas karena sistem tersebut hanya membunyikan sirine.

Oleh karena itu, Iswanto, Nia, Alif Subardono[2009] mengembangkan mengembangkan sistem peringatan dini tanah longsor yang otomatis. Jika sistem mengetahui pergeseran tanah, maka sistem ini akan membunyikan alarm dan akan menelpon aparat untuk mengevakuasi warga yang rawan longsor.

Gambar 1. Diagram blok sistem 3. METODE PENELITIAN

Dalam perancangan aplikasi sistem peringatan dini tanah longsor ada beberapa tahap, yaitu 1. Membuat sensor detektor tanah longsor.

2. Membuat perangkat keras sistem deteksi tanah longsor.

3. Menggabungkan perangkat keras antara sistem deteksi tanah longsor dengan sistem monitoring curah hujan. 4. Membuat perangkat lunak sistem monitoring curah hujan.

(2)

3.1.

Membuat sensor detektor tanah longsor.

Sensor tanah longsor ini menggunakan millimeter dan optocoupler. Millimeter dibuat lobang pada setiap centimeter. Millimeter ini diletakkan diantara led infra merah dan fototransistor pada rangkaian optocoupler, sehingga millimeter tersebut akan menghalangi cahaya pada fototransistor yang merupakan bagian penerima pada optocoupler. Ujung dari millimeter diberi kawat yang terhubung oleh sensor tanah longsor yang primer.

VCC RS1 330 U5 OPTOCOPLER 3 1 4 2 RS2 47K OUTPUT SENSOR Gambar 2. Sensor Tanah Longsor

3.2.

Membuat perangkat keras sistem deteksi tanah longsor.

Mikrokontroler memiliki peran utama dalam sistem ini. Semua aktifitas sistem dikendalikan dengan program yang ada dalam mikrokontroler ini. Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler keluarga AVR yaitu ATMEGA8535.

P7

INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN

RST

C1 22pF

OUT PUT HP

HPTX

OUT PUT PIN LCD

R1 C3 100nF1 PD4 P5 JISP PIN DOWNLOADER 1 2 3 4 5 P5 LCD1 LCD2 INPUT HP

PD3

PD1 PD5 LCD3

VCC

RST

OUT PUT PIN LCD

U4 ATMEGA8535 3 12 13 2 16 17 18 19 11 10 8 7 6 3635 34 33 32 37 1 4 5 9 14 15 20 21 40 39 38 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 PB2(INT2/AIN0) XTAL2 XTAL1 PB1(T1) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC1B) PD5(OC1A) GND VCC PB7[SCK) PB6[MISO) PB5(MOSI) PA4(ADC4)PA5(ADC5)

PA6(ADC6) PA7(ADC7) AREF PA3(ADC3) PB0(XCK/T0) PB3(OC0/AIN1) PB4(SS) RESET PD0(RXD) PD1(TXD) PD6(ICP) PD7(OC2) PA0(ADC0) PA1(ADC1) PA2(ADC2) AGND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SDA) PC0(SCL) P6

GND HPRX

OUT PUT PIN LCD

PD0 LCD4

C2 22pF

OUT PUT PIN LCD

LCD5 LCD7

VCC

PD6

PD2 INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN

SW2

1

2

OUT PUT PIN LCD

LCD0

X1

INPUT PEMBANGKIT PULSA

P6

OUT PUT PIN LCD OUT PUT PIN LCD

LCD6

OUT PUT PIN LCD

P0

PD7

Gambar 3. Sistem Minimum Mikrokontroler tanah longsor.

3.3.

Menggabungkan perangkat keras antara sistem deteksi tanah longsor dengan sistem monitoring curah

hujan.

Pada sistem peringatan dini tanah longsor menggunakan 2 buah mikrokontroler, karena sistem ini membutuhkan 4 buah timer yaitu timer untuk sensor tanah longsor, timer untuk sistem pewaktuan curah hujan, timer untuk sensor curah hujan dan timer untuk waktu tunda komunikasi serial. Mikrokontroler ATMEGA8535 hanya mempunyai 3 buah timer, sehingga membutuhkan 2 buah mikrokontroler. pinb.7 C1 22pF RST DC GND P5 RST + C9 1uF 16V VCC P0 +C5 1uF 16V R reset VCC C3 100nF1 pinb.6 DC D ATA0 P1 HP 5 9 4 8 3 7 2 6 1 VCC D4 LED SW1 1 2 D ATA4 C1 22pF RST D ATA7 DC P7 X1 LCD J21 POWER 1 2 VCC R2 120K P6 D1 LED 1 2 pinb.5

B

1 1 Thursday , March 19, 2009 Title

Size D ocument Number Rev

D ate: Sheet of VCC D ATA2 R ESET 1 2 + C2 1000uF 16V D ATA3 U1 ATMEGA8535 3 12 13 2 16 17 18 19 11 10 8 7 6 36 35 34 33 32 37 1 4 5 9 14 15 20 21 40 39 38 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 PB2(INT2/AIN 0) XTAL2 XTAL1 PB1(T1) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC1B) PD5(OC1A) GN D VCC PB7[SCK) PB6[MISO) PB5(MOSI) PA4(ADC4) PA5(ADC5) PA6(ADC6) PA7(ADC7) AREF PA3(ADC3) PB0(XCK/T0) PB3(OC 0/AIN1) PB4(SS) RESET PD0(RXD) PD1(TXD) PD6(ICP) PD7(OC2) PA0(ADC0) PA1(ADC1) PA2(ADC2) AGND AVCC PC 7(TOSC2) PC 6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SD A) PC0(SCL) D ATA5 RS3 100K JP3 LC D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DOWNLOAD MIKRO VCC RB2 VC C VCC PD00 +C8 1uF 16V PD01 P7 U4 ATMEGA8535 3 12 13 2 16 17 18 19 11 10 8 7 6 36 35 34 33 32 37 1 4 5 9 14 15 20 21 40 39 38 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 PB2(IN T2/AIN0) XTAL2 XTAL1 PB1(T1) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC 1B) PD5(OC 1A) GND VCC PB7[SCK) PB6[MISO) PB5(MOSI) PA4(ADC 4) PA5(ADC 5) PA6(ADC 6) PA7(ADC 7) AREF PA3(ADC 3) PB0(XCK/T0) PB3(OC0/AIN1) PB4(SS) RESET PD0(RXD ) PD1(TXD) PD6(ICP) PD 7(OC 2) PA0(ADC 0) PA1(ADC 1) PA2(ADC 2) AGND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC 5 PC 4 PC 3 PC 2 PC 1(SDA) PC0(SCL) DC SW1 1 2 SENSOR TANAH LONGSOR D ATA1 + C5 1uF 16V R1 VCC RS2 120K C2 22pF SIRINE CURAH HUJAN IC1A 74LS14 1 2 RS1 470 VCC RX1 SENSOR CURAH HUJAN P6 U6 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1-C2+ C2-V+ V-R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT + C1 2200uF 16V J1 IC ISD 1 2 +C4 1uF 16V C2 22pF RB1 330 P6 D ATA6 P5 KOMUNIKASI HP JISP HEADER 5 1 2 3 4 5 SW2 1 2 TANAH LONGSOR Q1 PH OTO NPN 1 2 U1 LM7805/TO 1 2 3 VIN G N D VOUT VCC P7 IC1B 74LS14 3 4 C 3 100nF X1 TX1 VCC RHP R2 470 Gambar 4. Sistem Minimum Mikrokontroler tanah longsor.

3.4.

Membuat perangkat lunak sistem curah hujan

Program-program yang disusun pada sistem curah hujan terdiri dari inisialisasi timer dan program utama. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.12

(3)

Gambar 5. Alur membaca sensor curah hujan

3.5.

Membuat perangkat lunak sistem deteksi tanah longsor

Program sistem tanah longsor dibuat mengacu pada perangkat keras Program-program yang disusun pada sistem tanah longsor terdiri dari inisialisasi, sub rutin, dan program utama. Program inisialisasi terdiri dari inisialisasi ATMEGA8535, inisialisasi serial, inisialisasi LCD, dan inisialisasi timer. Sub rutin terdiri dari sub rutin koneksi ke HP, sub rutin koneksi ke sistem curah hujan dan sub rutin peringatan tanah longsor. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.13.

(4)

4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Secara umum, pengujian sistem peringatan dini tanah longsor yang telah dibuat akan mengamati pada tiga hal, yaitu kinerja sensor curah hujan, kinerja sensor tanah longsor, serta interaksi dengan aparat desa saat terjadi pergeseran tanah.

4.1 Pengujian sensor tanah longsor

Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada saat fototransistor tidak terhalang meteran maupun terhalang meteran. Pada kondisi awal fototransistor terhalang oleh meteran, ketika tanah bergeser maka meteran akan bergeser dan fototransistor tidak terhalang. Adapun titik-titik yang diukur pada rangkaian sensor tanah longsor dan pembangkit pulsa adalah seperti terlihat pada Gambar 4.1.

VCC

OUTPUT PEMBANGKIT PULSA

A

B

RS1 470 IC1B 74LS14 3 4 U5 OPTOCOPLER 3 1 4 2 IC1A 74LS14 1 2 RS2 120K

C

Gambar 7. Rangkaian sensor tanah longsor dan pembangkit pulsa. Berdasarkan hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut :

A. Kondisi optocoupler tertutup meteran:

Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat optocoupler tertutup meteran : − Keluaran optocoupler (titik A) sebesar 5 V

Karena tidak ada cahaya yang masuk ke fototransistor maka tegangan pada output saklar mendekati 5 V. − Keluaran gerbang Not (titik B) sebesar 0 V

Keluaran gerbang Not akan mendekati nilai GND. − Keluaran pembangkit pulsa (titik C) sebesar 5 V

Karena input pada IC 74LS14 mendekati 0,3 V maka tegangan pada output IC 74LS14 mendekati 5 V. B. Kondisi optocoupler tidak tertutup meteran:

Kondisi optocoupler tidak tertutup meteran. − Keluaran optocoupler (titik A) sebesar 0,7V

Karena ada cahaya yang masuk ke dalam fototransistor maka tegangan pada output fototransistor mendekati 0 V.

− Keluaran gerbang Not (titik B) sebesar 5 V

Keluaran gerbang Not akan mendekati nilai VCC. − Keluaran IC 74LS14 (titik C) sebesar 0V

Karena input tegangan pada IC 74LS14 mendekati 5 V maka tegangan pada output IC 74LS14 mendekati 0 V.

4.2 Pengujian sensor curah hujan.

Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada saat magnet menyentuh saklar magnet dan tidak menyentuh saklar magnet. Pada kondisi awal saklar magnet tidak terinduksi magnet oleh jungkat-jungkit, ketika jungkat-jungkit terisi penuh air maka akan berjungkit dan saklar magnet akan terinduksi oleh magnet.

Berdasarkan hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut : A. Kondisi saklar tidak ada magnet :

Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat magnet tidak mengenai saklar : − Keluaran saklar magnet sebesar 5 V

Karena tidak ada magnet yang menyentuh saklar maka tegangan pada output saklar mendekati 5 V. B. Kondisi ada magnet:

Kondisi saklar magnet terinduksi oleh medan magnet. − Keluaran saklar magnet sebesar 0V

(5)

Karena ada magnet yang menyentuh saklar terhubung dengan ground. Maka tegangan pada output saklar mendekati 0 V.

4.3 Interaksi dengan aparat desa saat terjadi pergeseran tanah

Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada kondisi normal maupun kondisi akan terjadi tanah longsor (curah hujan melebihi 300 mm/jam atau geser tanah melebihi 3 cm).

1. Kondisi Normal

Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat curah hujan tidak mendeteksi hujan deras dan pergeseran tanah kurang dari 4 cm. Program pada mikrokontroler telah ditetapkan bahwa mikrokontroler akan mengeluarkan logika rendah (0 Volt). Karena tegangan pada kaki base dan kaki collector transistor tidak terdapat perbedaan maka transistor akan OFF dan alarm tidak mendapatkan supply.

2. Kondisi bahaya

Kondisi bahaya dalam hal ini adalah pada saat curah hujan mendeteksi hujan deras dan pergeseran tanah lebih dari 4 cm. Program pada mikrokontroler telah ditetapkan bahwa mikrokontroler akan mengeluarkan logika satu (5 Volt). Karena pada kaki base transistor terdapat tegangan maka transistor akan ON, tegangan VCC akan mengalir dari pada kaki collector transistor menuju kaki emitter transistor. Sehingga alarm aktif karena mendapatkan supply 6 Volt. Pada kondisi ini, arus terukur yang melalui alarm adalah sebesar 0,022 Ampere. 5. KESIMPULAN

Setelah melakukan pengamatan, mengumpulkan data dan menganalisanya maka dapat diambil kesimpulan tentang alat sistem peringatan dini tanah longsor sebagai berikut:

1. Sensor curah hujan bisa mengukur curah hujan minimal dari 1,8 mm. 2. Sensor tanah longsor bisa mendeteksi mulai dari 1cm.

3. Sistem peringatan dini tanah longsor mempunyai sensitivitas yang tinggi yaitu pergeseran tanah lebih dari 4 cm maka sirine akan aktif dan pada saat curah hujan lebih dari 100 mm/hari maka sirine akan aktif

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Ardiyani, Farida., 2006, “Skripsi Timer Waktu Sholat Digital”. Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan)

[2] Anonim, ”Atmel AT90S8535 8-bit AVR Microcontroller with 8KBytes In-System Programmable Flash”,

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/ doc1041.pdf, 2001,Atmel Corporation.(diakses

tanggal 07 Januari 2008)

[3] Dwikorita K., Tengku Faisal Fatani,“Development of Landslide Monitoring and Early Warning System in Indonesia”, Proceedings of The First World Landslide Forum.195-198, 2008, Tokyo.

[4] Iswanto, 2008, “Design Dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller Atmega8535 Dengan Bahasa Basic”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta.

[5] Nugrahadi Fajri Muhammad, 2007, ” Pemanfaatan Sistem Informasi Geografi untuk Pemetaan Potensi Bencana Alam di Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta”

[6] Malvino, Paul, Albert, 1996, “Prinsip-prinsip Elektronika”, Erlangga, Jakarta.

[7] PSBA, 2001, “Penyusunan Sistem Informasi Penanggulangan Bencana Alam Tanah Longsor di Kabupaten Kulon Progo”, Pusat Studi Bencana Alam (PSBA), Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan)

[8] Raharja, Maharani, Nia, 2006, “Laporan Kerja Praktek Sistem Monitoring Curah Hujan”. Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan)

[8] Raharja, Maharani, Nia, 2006, “Proyek Akhir Sistem Peringatan Dini Tanah Longsor Berbasis ATMEGA8535”. Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan)