TUGAS AKHIR MONITORING KEMIRINGAN BENDA BERBASIS SMS GATEWAY

i

TUGAS AKHIR

MONITORING KEMIRINGAN BENDA BERBASIS SMS GATEWAY

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

LEONARDUS HERMADITYA CHESA NIM : 165114005

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2020

ii

FINAL PROJECT

SMS GATEWAY BASED OBJECT TILT MONITORING

In a partial fulfilment of the requirements For the degree of Sarjana Teknik Departement of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

By :

LEONARDUS HERMADITYA CHESA Student ID Number : 165114005

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2020

v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Sepi ing pamrih, rame ing gawe, banter tan mblancangi, dhuwur tan nungkuli.”

Skripsi ini kupersembahan untuk...

Tuhan Yesus Kristus,

Kedua Orangtuaku beserta keluarga,

Partner hidup dan sahabat,

Teman-teman seperjuangan.

viii

INTISARI

Setiap bangunan atau gedung pencakar langit di Indonesia khususnya di Yogyakarta pasti mengalami kemiringan dan perubahan pondasi yang disebabkan oleh gejala alam seperti gempa bumi atau perubahan tekstur tanah yang semakin tidak beraturan. Keadaan tersebut sangat berbahaya bagi penghuninya tanpa disadari, maka dari itu perlu adanya sebuah alat untuk memonitor keaadan dari bangunan itu sendiri agar tidak membahayakan penghuninya.

Berdasarkan permasalahan tersebut, muncul sebuah ide penelitian “monitoring kemiringan benda berbasis sms gateway”. Penelitian ini dibuat dan dirancang menggunakan mikrokotroler ESP32, sensor gyroscoope dengan sistem pengiriman data melalui sms. Data yang ditampilkan dalam sms adalah data status dari sistem monitoring yang sudah diimplementasikan pada sebuah tiang. Penelitian ini bertujuan untuk memonitor sebuah bangunan atau benda-benda lainnya seperti tiang tower yang perlu pengawasan agar tidak terjadi hal-hal yang diinginkan. Sistem monitoring kemiringan benda berbasis sms gateway diharapkan mampu menjadi solusi dalam manangani kemiringan benda dari jarak jauh.

Hasil penelitian menunjukan bahwa alat monitoring bekerja dengan baik saat dilakukan pengujian. Nilai yang ditunjukkan oleh sensor dapat dideteksi oleh sistem menghasilkan kemiringan yang sangat akurat. Informasi yang diterima merepresentasikan perubahan sudut kemiringan bangunan fisik yang bermanfaat untuk mengetahui perubahan secara fisik secara real-time sebagai info peringatan dini bahaya keruntuhan gedung dan bangunan fisik. Rata-rata sensitifity, accuracy, specifity yang dihasilkan oleh alat monitoring lebih dari 80%, sedangkan precision yang dihasilkan dibawah 5%. Sehingga sensor gyrocoope ini dapat digunakan sebagai sensor kemiringan yang cukup akurat.

Kata kunci : Kemiringan, monitoring, gyroscoope, pengiriman jarak jauh.

ix

ABSTRACT

Every building or skyscraper in Indonesia, especially in Yogyakarta, must experience a slope and changes in its foundation caused by natural phenomena such as earthquakes or changes in soil texture that are increasingly irregular. This situation is very dangerous for the occupants without realizing it, therefore it is necessary to have a tool to monitor the condition of the building itself so as not to endanger the occupants.

Based on these problems, a research idea emerged "tilt monitoring of objects based on sms gateway". This research was created and designed using the ESP32 microcontroller, a gyroscoope sensor with a system of sending data via SMS. The data displayed in the SMS is the status data from the monitoring system that has been implemented on a pole. This study aims to monitor a building or other objects such as tower poles that need supervision so that things do not happen. The sms gateway-based object tilt monitoring system is expected to be a solution in handling the tilt of objects from a distance.

The results showed that the monitoring tools worked well when tested. The value indicated by the sensor can be detected by the system resulting in a very accurate tilt. The information received represents the change in the angle of the physical building which is useful for knowing the physical changes in real-time as an early warning of the danger of collapsing buildings and physical buildings. The average sensitivity, accuracy, specificity, and precision produced by the monitoring tool are more than 80%, so this gyrocoope sensor can be used as a fairly accurate tilt sensor.

Key words : slope, monitoring, gyroscoope, long distance delivery.

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Metode Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 5

2.1 Teori Kemiringan Benda ... 5

2.1.1 Bidang Miring ... 5

2.1.2 Sudut Kemiringan ... 5

xiii

2.2 Monitoring ... 8

2.3 SMS ... 9

2.3.1 Cara Kerja SMS ... 9

2.3.2 Komponen Transmisi SMS ... 11

2.3.3 Alert and Notifications (Peringatan dan Pemberitahuan) ... 12

2.4 Spesifikasi Perangkat Utama ... 12

2.4.1 ESP 32 ... 12

2.4.2 Sensor Gyroscope MPU6050 ... 14

2.4.3 Modul SIM900A ... 15

2.5 Pengujian Sistem... 17

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 19

3.1 Diagram Blok Sistem ... 19

3.2 Perancangan Perangkat Keras ... 19

3.2.1 Perancangan PCB ... 20

3.2.2 Perancangan Rangkaian ESP32 ... 22

3.2.3 Perancangan Rangkaian Sensor MPU6050 ... 23

3.2.4 Perancangan Rangkaian LED ... 24

3.2.5 Perancangan Rangkaian SIM900A ... 27

3.2.6 Perancangan Rangkaian Sensor Buzzer ... 28

3.2.7 Implementasi Model Monitoring Kemiringan ... 28

3.3.Perancangan Perangkat Lunak ... 29

3.3.1 Perancangan Pengiriman SMS ... 29

3.3.2 Diagram Alir Utama ... 31

3.4 Pengujian dan Pengambilan Data ... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 35

xiv

4.1 Hasil Implementasi Fisik Alat ... 35

4.2 Hasil Pengujian Nilai Output Alat ... 37

4.3 Pengujian Sensor Gyroscope ... 39

4.4 Hasil Pengujian Deteksi Kemiringan ... 40

4.4.1 Pengujian Kemiringan 30° ... 42

4.4.2 Pengujian Kemiringan 60° ... 45

4.4.3 Pengujian Kemiringan 90° ... 48

4.5 Hasil Pengujian Pengiriman Data ... 52

4.6 Hasil Pengujian Baterai ... 55

4.7 Pengujian Perangkat Lunak ... 57

4.7.1Diagram Alir Utama ... 59

4.7.2Pemrograman Utama ... 59

4.7.3 Pemrograman Deteksi Kemiringan ... 59

4.7.4 Pemrograman Pengiriman Data ... 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 64

5.1 Kesimpulan ... 64

5.2 Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA ... 65

LAMPIRAN ... 67

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kemiringan Dalam Percent ... ....8

Tabel 3.1 Keterangan Nama Komponen Utama ... ....21

Tabel 3.2 Konfigurasi Hubungan Pin MPU6050 dengan ESP32 ... ....25

Tabel 3.3 Konfigurasi Hubungan Pin LED dengan ESP 32 ... ....26

Tabel 3.4 Konfigurasi Hubungan Pin SIM800L dengan ESP32 ... ....27

Tabel 3.5 Konfigurasi Hubungan Pin Sensor Buzzer dengan ESP32 ... ....28

Tabel 3.6 Data SMS...30

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Output Alat...37

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Deteksi Kemiringan...41

Tabel 4.3 Pengujian Kemiringan 30°...42

Tabel 4.4 Pengujian Kemiringan 60°...45

Tabel 4.5 Pengujian Kemiringan 90°...48

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Pengiriman Data...52

Tabel 4.7 Pengujian Baterai Power Bank pada Alat...55

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Slope... ..5

Gambar 2.2 Vertikalitas ... ..6

Gambar 2.3 Azimuth ... ..7

Gambar 2.4 Arsitektur Dasar Jaringan SMS... ..9

Gambar 2.5 ESP 32 ... ..13

Gambar 2.6 Sensor MPU6050 ... ..14

Gambar 2.7 SIM900A ... ..16

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... ..18

Gambar 3.2 Desain PCB Model Monitoring Kemiringan ... .. 21

Gambar 3.3 Rangkaian Schematic ESP32 ... ..22

Gambar 3.4 Rangkaian Schematic Sensor MPU6050... ..23

Gambar 3.5 Rangkaian Schematic LED ... ..26

Gambar 3.6 Rangkaian Schematic SIM900A ... ..27

Gambar 3.7 Rangkaian Schematic Sensor Buzzer ... ..28

Gambar 3.8 Ilustrasi Implementasi Model Monitoring Kemiringan ... ..29

Gambar 3.9 Alir Sistem SMS ... ..30

Gambar 3.10 Diagram Alir Utama... ..31

Gambar 4.1 Implementasi Alat ...35

Gambar 4.2 Rangkaian Perangkat Keras...36

Gambar 4.3 Data Sheet SIM900A...38

Gambar 4.4 Data Sheet Sensor MPU 6050...38

Gambar 4.5 Data Sheet ESP32...38

Gambar 4.6 Sumbu X,Y,Z...40

Gambar 4.7 Grafik Hasil Pengujian Kemiringan 30°...43

xvii

Gambar 4.8 Pengujian Kemiringan 30°...44

Gambar 4.9 Kemiringan 30°...45

Gambar 4.10 Grafik Perbedaan Rata-Rata Kemiringan 60°...46

Gambar 4.11 Pengujian Kemiringan 60°...47

Gambar 4.12 Kemiringan 60°...49

Gambar 4.13 Grafik Perbedaan Rata-Rata Kemiringan 90°...49

Gambar 4.14 Pengujian Kemiringan 90°...51

Gambar 4.15 Kemiringan 90°...51

Gambar 4.16 Pengukuran Jarak Pengiriman Data...53

Gambar 4.17 Pengiriman Data SMS ...54

Gambar 4.18 Pengujian Baterai...55

Gambar 4.19 Diagram Alir Utama...57

Gambar 4.20 Sketch Program Utama...58

Gambar 4.21 Serial Monitor Program Utama...59

Gambar 4.22 Inisialisasi Program MPU6050...59

Gambar 4.23 Setup Program MPU6050...60

Gambar 4.24 Looping Program Sensor MPU6050...60

Gambar 4.25 Deteksi Kemiringan Kemiringan...61

Gambar 4.26 Penyatuan Data String Gyroscoope...61

Gambar 4.27 Serial Monitor Deteksi Kemiringan...61

Gambar 4.28 Inisialisasi Program SIM900A...62

Gambar 4.29 Looping Program SMS...62

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bangunan gedung merupakan wujud fisik hasil pekerjaan konstruksi yang menyatu dengan tempat kedudukannya, sebagian atau seluruhnya berada di atas air, yang berfungsi seba gai tempat manusia melakukan kegiatannya, baik untuk hunian atau tempat tinggal, kegiatan agama, kegiatan usaha, kegiatan sosial dan budaya, maupun kegiatan khusus [1]. Gedung merupakan konstruksi yang tingginya melebihi bangunan yang ada di sekitarnya. Biasanya tinggi gedung lebih dari 20 lantai yang dilengkapi lift atau tangga darurat untuk akses ke setiap lantainya. Tidak selamanya gedung terus berdiri kokoh dan stabil, pada saat pembuatan perencanaan pembangunan, biasanya ketahanan struktur gedung diperkirakan lebih dari 20 tahun. Namun sayangnya, ada saja bangunan gedung yang ternyata lebih cepat rusak dari perencanaan atau perkiraan yang sudah ditentukan sebelumnya. Sebenarnya ada banyak faktor yang menyebabkan rusaknya struktur gedung, salah satunya adalah faktor alam. Kondisi geologi di Indonesia masih sangat rawan dengan bencana alam yang cukup fatal seperti gempa, badai angin, longsor, maupun bencana lainnya. Hal lainnya yaitu kesalahan yang disebabkan oleh faktor manusia, salah satu contoh lainnya adalah kesalahan dalam perencanaan, misalnya:

konfigurasi dan sistem struktur yang lemah, kesalahan dalam merancang beban rencana, dimensi penampang dan tulangan yang tidak cukup untuk memikul beban rencana.

Pembuatan model untuk monitoring kemiringan pada infrastruktur jaringan dan struktur bangunan diharapkan mampu untuk membantu masyarakat sekitar maupun lembaga- lembaga menangani suatu permasalahan seperti bencana alam, atau hal-hal yang tidak diinginkan yang berdampak negatif bagi infrastruktur jaringan dan struktur bangunan sehingga merugikan masyarakat sekitar.

Pada tahun 2014, Yayan Prima Nugraha, dkk. telah melakukan penelitian tentang Pemantauan Kemiringan Gedung dan Bangunan Fisik dengan Menggunakan Sensor Akselerometer ADXL335 [2]. Banyaknya bangunan yang miring akibat hal-hal yang tidak diinginkan, menjadi penyebab mengapa penelitian ini dibuat. Hasil penelitian menunjukkan pengukuran derajat kemiringan yang diperoleh dari sensor ADXL335 memanfaatkan hasil perubahan derajat kemiringan objek terhadap titik acuan yang telah ditetapkan. Titik acuan ini

diperoleh dengan menetapkan set point sebagai titik acuan sebagai referensi untuk menentukan arah kemiringan dari suatu objek yang diamati.

Berdasarkan permasalahan dan penelitian sebelumnya yang sudah membahas tentang kemiringan, penelitian ini dibuat dan dikembangkan untuk sistem monitoring pada struktur gedung dengan implementasi model pada suatu benda untuk mendeteksi kemiringan menggunakan titik acuan yang telah ditetapkan, dan akan dikembangkan fitur SMS Gateway sebagai komunikasinya, sehingga jika terjadi masalah atau kerusakan pada struktur bangunan baik karena faktor alam atau dari segi pembangunan dapat diidentifikasi. Monitoring ini juga dapat meminimalisir resiko amblasnya pondasi, miringnya struktur, dan lainnya.

Selain itu saat ini kebutuhan informasi yang diimplementasikan atau diaplikasikan terhadap suatu infrastruktur penting, karena dapat mendukung cepatnya penanggulan dini apabila terjadi hal-hal yang tidak diinginkan.Penelitian ini menggunakan ESP 32 sebagai pusat kontrol data, sensor MPU6050 sebagai pendeteksi kemiringan dan SMS untuk komunikasi.

SMS Gateway digunakan agar informasi yang diperoleh sangat efisien, mudah terjangkau dan biayanya relatif murah serta masih bisa diakses sampai plosok desa melalui sinyal jaringan, walaupun sekarang penggunaan internet sangat populer dalam kalangan masyarakat namun tidak dipungkiri bahwa SMS juga sangat berperan penting untuk mengakses informasi.

SMS Gateway sendiri adalah merupakan komunikasi dua arah, mengirim dan menerima, dengan tarif normal yang telah ditentukan oleh operator seluler. Saat ini SMS merupakan suatu jembatan komunikasi yang menghubungkan perangkat komunikasi dengan perangkat komputer ataupun smartphone.

Penelitian ini dibuat dan dikembangkan sistem monitoring kemiringan dan dapat dikomunikasikan dari jauh agar dapat dimanfaatkan serta diimplementasikan dalam suatu benda.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian yang penulis buat adalah membuat sebuah sistem monitoring kemiringan pada implementasi suatu benda yang dapat digunakan sebagai alat pengawas dengan acuan level kemiringan menggunakan SMS (Send To Message) Gateway.

Manfaat dari penelitian yang penulis buat adalah :

1. Sistem monitoring kemiringan benda berbasis SMS Gateway diharapkan mampu menjadi solusi dalam manangani kemiringan benda dari jarak jauh.

2. Digunakan sebagai referensi untuk mahasiswa tentang pembuatan model dan pengembangan sistem monitoring kemiringan benda berbasis SMS Gateway.

3. Dengan dibuatnya model monitoring ini dapat digunakan sebagai bahan penelitian lapangan oleh petugas pemantau atau lembaga terkait dalam proses pengidentifikasian potensi kerusakan yang disebabkan oleh kemiringan.

1.3 Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :

1. Monitoring kemiringan dan implementasi terhadap objek yang akan dikirim melalui SMS Gateway.

2. Teknik pendeteksi kemiringan menggunakan sensor Gyroscope MPU6050.

3. Penggunaan ESP 32 sebagai pengolah data monitoring dan pusat kontrol dengan nilai acuan 3 level kemiringan yaitu 30, 60, 90 derajat.

4. Baterai sebagai catu daya.

5. Modul SIM 900A sebagai komunikasi SMS Gateway.

1.4 Metode Penelitian

Berdasarkan tujuan yang ingin dicapai maka metode-metode yang digunakan dalam penyelesaian penyusunan tugas akhir ini yaitu :

1. Study literatur, yaitu dengan membaca thesis atau skripsi, jurnal, serta bahan-bahan acuan yang mendukung dalam penyelesaian tugas akhir ini, dan menjadi pedoman penulis untuk mengerjakan tugas akhir ini sampai selesai.

2. Perancangan desain, yaitu dengan mendesain alat melalui software KiCad kemudian disesuaikan dengan datasheet komponen yang ada.

3. Perancangan hardware dan software. Perancangan ini dilakukan setelah desain sudah dicetak, hardware dirancang sesuai desain dan I/O jalur yang sudah ditetapkan, software (program) dibuat dengan menggunakan aplikasi Arduino Uno.

4. Implementasi, yaitu dengan mengimplementasikan alat model dengan objek benda untuk dilakukan pengujian terhadap objek yang akan dimonitoring.

5. Kualitatif, yaitu dengan observasi dan eksperimen untuk menguji alat dan melakukan pengambilan data dengan acuan nilai level yang sudah ditetapkan pada sensor gyro dalam pembuatan penelitian ini.

6. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analis dilakukan dengan mendeteksi kemiringan, mengambil data berdasarkan banyaknya kejadian kemiringan serta perubahan orientasi yang didapatkan dari monitoring, serta menganalisa performance alat dan baterai dari catu daya panel surya yang dibuat. Kesimpulan hasil monitoring dilakukan dengan melihat banyaknya kejadian kemiringan serta hasil analisis yang melewati level batas kemiringan aman atau tidaknya suatu benda dengan menghitung presentase kemiringan.

5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Teori Kemiringan Benda 2.1.1 Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut dengan salah satu ujungnya lebih tinggi dari ujung yang lain dan merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang sering digunakan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi [3].

Untuk memindahkan sebuah benda yang sangat berat menggunakan bidang miring, tentu kita harus mengetahui seberapa besar usaha yang kita butuhkan.

Selain itu gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuannya. Benda yang bergerak dapat dikatakan tidak bergerak, sebagai contoh meja yang ada dibumi pasti tidak dikatakan bergerak oleh manusia yang ada dibumi. Tetapi bila matuahari yang melihat maka meja tersebut bergerak bersama bumi yang mengelilingi matahari.

2.1.2 Sudut Kemiringan

Dalam fisika pergerakan jatuh benda adalah gerak jatuh bebas, gerak ini arah vertikal dari ketinggian h tertentu tanpa kecepatan awal (V0=0), jadi gerak benda hanya dipengaruhi oleh gravitasi bumi (g) .

Gambar 2.1 Slope/Inklinasi [3]

Beberapa macam istilah sudut atau kemiringan, tergantung dari acuannya, umumnya disebut :

• Sudut : sudut yang dibentuk atara 2 garis lurus -- istilah umum

• Inklinasi : sudut yang dibentuk (α) di atas sumbu X atau garis horizontal

• Slope : tangen sudut inklinasi (tan α)

• Vertikalitas : kemiringan/sudut dengan acuan sumbu Y atau garis vertikal

• Azimuth : sudut suatu garis terhadap arah mata angin Utara, searah perputaran jarum jam (kearahTimur).

Untuk vertikalitas jika diperlukan dapat diperjelas dengan arah sumbu mata angin, misal : kemiringan vertikal ke arah utara, selatan, timur atau barat

Gambar 2.2 Vertikalitas/Ketegakan [3]

Pengukuran sudut dan kemiringan dalam dunia konstruksi umumnya menggunakan satuan :

• derajat ( ....° ) -- sudut, azimuth, slope, vertikalitas

• radian ( .... rad ) -- sudut

• persen ( .... % ) dan permil ( .... ‰ ) -- slope, vertikalitas

• perbandingan ( .... : .... ) -- slope, vertikalitas

Gambar 2.3 Azimuth [3]

Satuan sudut dengan derajat pada umumnya digunakan pada notasi gambar 3 arsitektural dan struktural untuk menunjukkan slope :

• kemiringan atap bangunan (selain atap dak beton)

• kemiringan as / axis bangunan (absolut : azimuth terhadap arah Utara)

• sudut antar as / center line berbagai elemen bagian struktural maupun arsitektural

• kemiringan tangga

Satuan sudut dengan persen pada umumnya digunakan pada notasi gambar infrastruktur dan struktur untuk menunjukkan :

• kemiringan/sudut horisontal

• kemiringan/sudut vertikal

Kemiringan/sudut horizontal / slope yang umum menggunakan satuan persen ( = V/H . 100% ) antara lain :

• kemiringan permukaan tanah

• kemiringan permukaan jalan (melintang dan memanjang, termasuk ramp / tanjakan)

• kemiringan dasar saluran air, gutter, trench, dsb

• kemiringan pipa-pipa horisontal

• kemiringan permukaan plat beton bertulang (lantai, atap dak beton bertulang)

Untuk beberapa nilai kemiringan yang sangat kecil, terkadang dinyatakan dalam permil (‰) yaitu 1/1000[3]. Kemiringan sudut vertikal yang umum menggunakan satuan persen ( = H/V . 100% ), kadang disebut sebagai penyimpangan vertikalitas antara lain :

• kemiringan tiang pancang, kolom, dan elemen vertikal lainnya.

Tabel 2.1 Kemiringan Dalam Percent [3]

2.2 Monitoring

Monitoring sebagai suatu proses mengukur, mencatat, mengumpulkan, memproses dan mengkomunikasikan informasi untuk membantu pengambilan keputusan manajemen program/proyek [4].

Monitoring sebagai suatu proses mengukur, mencatat, mengumpulkan, memproses dan mengkomunikasikan informasi untuk membantu pengambilan keputusan manajemen program/proyek.

Monitoring didefinisikan sebagai siklus kegiatan yang mencakup pengumpulan, peninjauan ulang, pelaporan, dan tindakan atas informasi suatu proses yang sedang diimplementasikan.

2.3 SMS

Short Message Service (SMS) merupakan layanan yang banyak diaplikasikan pada sistem komunikasi tanpa kabel (nirkabel), memungkinkan dilakukannya pengiriman pesan dalam bentuk alphanumeric antar terminal pelanggan atau antar terminal pelanggan dengan sistem eksternal seperti e-mail, paging, voice mail dan lain-lain [5].

SMS pertama kali muncul di belahan Eropa pada tahun 1991 bersama sebuah teknologi komunikasi wireless yang saat ini cukup banyak penggunanya, yaitu Global Sistem for Mobile Communication (GSM). Dipercaya bahwa pesan pertama yang dikirim menggunakan SMS dialakukan pada bulan Desember 1992, dikirim dari sebuah Personal Computer (PC) ke telepon mobile dalam jaringan GSM milik Vodafone Inggris. Perkembagan kemudian merambah ke benua Amerika, dipelopori oleh beberapa operator komunikasi bergerak berbasis digital seperti Bell Sputh Mobility, PrimeCo, Nextel, dan beberapa operator lain. Teknologi digital yang digunakan sangat bervariasi dari yang berbasis GSM, Time Division Multiple Access (TDMA), hingga Code Division Multiple Access (CDMA).

2.3.1 Cara Kerja SMS

Mekanisme cara kerja sistem SMS adalah melakukan pengiriman short message dari satu terminal pelanggan ke terminal yang lain. Hal ini dapat dilakukan berkat adanya sebuah entitas dalam sistem SMS yang bernama Short Message Service Centre (SMSC), disebut juga Message Centre (MC). SMSC merupakan sebuah perangkat yang melakukan tugas store and forward trafik short message. Didalamnya termasuk penentuan atau pencarian rute tujuan akhir dari sort message[5].

Gambar 2.4 Arsitektur Dasar Jaringan SMS [5]

SMSC memiliki interkonektivitas dengan SME (Short Messeging Entity) yang dapat berupa jaringan e-mail, web, dan voice e-mail. SMSC inilah yang akan melakukan manajemen pesan SMS, baik untuk pengiriman, pengaturan antrian SMS, ataupun penerimaan SMS.

Layanan SMS merupakan sebuah layanan yang bersifat non-real time dimana sebuah short message dapat disubmit ke suatu tujuan, tidak peduli apakah tujuan tersebut aktif atau tidak. Bila dideteksi tujuan tidak aktif, maka sistem akan menunda pengiriman ke tujuan hingga tujuan aktif kembali. Pada dasarnya sistem SMS akan menjamin delivery dari suatu short message hingga sampai ke tujuan. Kegagalan pengiriman yang bersifat sementara seperti tujuan yang tidak diaktifkan selalu teridentifikasi sehingga pengiriman ulang short message akan selalu dilakukan kecuali bila diberlakukan aturan bahwa short message yang telah melampaui batas waktu tertentu harus dihapus dan dinyatakan gagal terkirim.

Proses pengiriman SMS (Short Message Services) pertama kali dimulai ketika SMS akan diterima oleh SMSC (SMS Center) dari SME (Short Message Entity). Setelah dilakukan pengontrolan parameter, maka SMSC–GMSC akan mencari suatu informasi tentang MS pelanggan di HLR (Home Location Register) yang berisi informasi administrative dari semua pelanggan yang terdaftar dari suatu jaringan GSM beserta lokasi dari mobile station. Selanjutnya SMSC akan mengirimkan pesan melalui SMS–GMSC kepada MS (Mobile Station) yang dituju dengan format forward short message. Setelah proses pengiriman SMC selesai maka SMSC akan mencari suatu informasi yang akan kita dituju dari VLR ( Visitor Location Register ) yang berisi informasi administrative terpilih dari HLR yang dibutuhkan untuk kontrol panggilan dan izin bagi pengguna service berlangganan. Dimana dalam hal ini akan mengirimkan suatu proses autentifikasi yang akan kita kirimkan.

Selanjutnya MSC (Mobile Station Center) akan mengirimkan pesan ke MS (mobile station), kemudian MSC mengirimkan kembali pesan tersebut. Tetapi bedanya MSC ini akan mengirimkan fordward SMS ke MSC bukan ke MS lagi. Apabila SME (Short Message Entity) meminta laporan status maka SMSC akan mengirimkan laporan status ke SME yang mengindikasikan terkirimnya pesan.

Di balik tampilan menu Messages pada sebuah ponsel sebenarnya terdapat AT Command-AT Command yang bertugas mengirim atau menerima data ke dan dari SMS Centre. AT Command tiap–tiap SMS device bisa berbeda–beda, tetapi pada dasarnya sama.

Perintah–perintah AT Command biasanya disediakan oleh vendor alat komunikasi yang kita beli. Beberapa AT Command yang penting unutk SMS :

1. AT+CMGS : Untuk mengirim SMS 2. AT+CMGR : Untuk memeriksa SMS 3. AT+CMGD : Untuk menghapus SMS 4. AT+CMGF : Untuk menentukan format teks.

AT Command untuk SMS biasanya diikuti oleh data I/O yang diwakili oleh unit–unit PDU. Data yang mengalir ke/ dari SMS-Center harus berbentuk PDU (Protocol Data Unit).

PDU berisi bilangan–bilangan heksadesimal yang mencerminkan bahasa I/O. PDU terdiri atas beberapa Header, header untuk mengirim SMS ke SMS-Center berbeda dengan SMS yang diterima dari SMSCenter. Saat kita menerima SMS/MMS dari handphone (mobile originated) pesan tersebut tidak langsung dikirimkan ke handphone tujuan (mobile terminated), akan tetapi dikirim terlebih dahulu ke SMSC(SMS Center) yang biasanya berada di kantor operator telepon dan kemudian pesan tersebut diteruskan ke handphone tujuan[6].

2.3.2 Komponen Transmisi SMS

Komponen-komponen yang memungkinkan transmisi SMS diantaranya :

1. Stasiun udara (Cell Tower) merupakan stasiun pemancar selular yang mengontrol seluruh transmisi seluler pada jaringan komunikasi. Cell tower memiliki kemampuan respon untuk memberi inisial atau jawaban yang berupa suara atau lalulintas data.

2. Mobille Switching Centre (MSC) merupakan kantor elektronik yang membawa seluler. Sistem komputer mengontrol sistem saklar untuk operasi-operasi jaringan secara otomatis.

3. Short message service centre (SMSC) dimana pada SMSC terdapat sistem store dan forward dalam pengiriman SMS. SMS tersebut disimpan dalam jaringan sampai handphone siap menerima maka seorang pamakai dapat mengirim atau menerima makas seorang pemakai dapat mengirim atau menerima SMS, setiap waktu dimana sebuah panggilan suara biasa dalam posisi aktif atau tidak aktif.

4. GSMC dapat mengkomunikasikan jaringan melalui TCP/IP melalui GSMC. GSMC merupakan sebuah MSC yang mampu menerima sms dari routing pelanggan dan mengirimkan sms ke MSC atau penginformasi tentang penjelajahan MSC dari handphone yang dituju.

2.3.3 Alert and Notifications (Peringatan dan Pemberitahuan)

SMS merupakan teknologi yang sangat cocok untuk menyampaikan peringatan dan memberitahuan kejadian yang penting/sangat penting. Ada dua pertimbangan, yaitu :

1. Mobile phone biasanya dibawa oleh pemiliknya kapan saja.

Teknologi SMS mengijinkan “push (desakan)” informasi.

Berbeda dengan model “pull (tarikan)” dimana sebuah alat akan menanya server terlebih dahulu untuk memeriksa apakah ada informasi baru atau tidak. Model “tarikan”

kurang cocok untuk aplikasi peringatan dan pemberitahuan karena membuang bandwidth dan meningkatkan aktifitas server.

2. E-Commerce dan Transaksi Kartu Kredit

Kapan saja suatu e-commerce dan transaksi kartu kredit dibuat, server akan mengirim pesan teks kepada pelanggan. Dengan itu pelanggan dapat mengetahui apakah transaksi telah buat.

3. Peringatan Bursa Saham

Dalam suatu aplikasi peringatan bursa saham, program secara konstan memonitor dan meneliti bursa saham. Jika suatu kondisi tertentu telah terpenuhi, maka program akan mengirimkan pesan menyangkut situasi tersebut. Sebagai contoh, kita dapat mengatur sistem peringatan jika harga saham suatu perusahaan lebih rendah dari niai tertentu, program mengirimkan pesan peringatan kepada pengguna layanan ini.

4. Remote System Monitoring

Dalam suatu aplikasi remote system monitoring, sebuah program (kadang-kadang menggunakan suatu sensor) apakah secara konstan memonitoring status dari suatu sistem.

Jika dalam keadaan tertentu, program akan mengirim pesan kepada admin untuk memberitahukan situasi yang terjadi. Sebagai contoh program melakukan “ping” terhadap server, jika respon tidak diterima maka program akan mengirim pesan kepada admin.

2.4 Spesifikasi Perangkat Utama 2.4.1 ESP 32

ESP32 DevKit V1 merupakan modul wifi yang berfungsi sebagai perangkat tambahan mikrokontroler seperti Arduino agar dapat terhubung langsung dengan wifi dan membuat

koneksi TCP/IP. Modul ini juga merupakan sebuah chip yang sudah lengkap dimana didalamnya sudah termasuk processor, memori dan juga akses ke GPIO[7].

Gambar 2.5 ESP 32 [7]

ESP32 adalah mikrokontroler yang dikenalkan oleh Espressif System merupakan penerus dari mikrokontroler ESP8266. Pada mikrokontroler ini sudah tersedia modul WiFi dalam chip sehingga sangat mendukung untuk membuat sistem aplikasi Internet of Things. terlihat pada gambar di atas merupakan pin out dari ESP32. Pin tersebut dapat dijadikan input atau output untuk menyalakan LCD, lampu, bahkan untuk menggerakan motor DC. ESP32 adalah chip dengan WiFi 2.4GHz dan bluetooth dengan desain teknologi 40nm yang dirancang untuk daya dan kinerja radio terbaik yang menunjukkan ketahanan, keserbagunaan dan keandalan dalam berbagai aplikasi dan skenario daya. (Espressif, 2019) . Pada pin out tersebut terdiri dari :

• 18 ADC (Analog Digital Converter, berfungsi untuk merubah sinyal analog ke digital)

• 2 DAC (Digital Analog Converter, kebalikan dari ADC)

• 16 PWM (Pulse Width Modulation)

• 10 Sensor sentuh

• 2 jalur antarmuka UART

• pin antarmuka I2C, I2S, dan SPI

2.4.2 Sensor Gyroscope MPU6050

Berbasis Chip MPU-6050, berteknologi MotionFusion yang mengoptimalkan kinerja sensor dan adanya Digital Motion Processor modul dapat diintegrasikan dengan sensor lainnya melalui komunikasi I2C dan bekerja tanpa membebani mikrokontrolernya[8].

Gambar 2.6 Sensor MPU6050 [8]

Tegangan supply sekitar 3-5 VDC dan pada modul ini sudah dilengkapi LDO (Low Drop-out) Voltage Regulator. Jadi, untuk mendapat sumber tegangan hanya perlu tersambung

dengan sumber Vcc pengolah data seperti Arduino.

Kemudian tersedianya pull-up resistor pada pin SDA dan SCL tanpa resistor eksternal tambahan .

MPU-6050 adalah chip IC yang didalamnya terdapat sensor Accelerometer dan Gyroscope yang sudah terintegrasi. Accelerometer digunakan untuk mengukur percepatan pada arah lurus pada sumbu X,Y,Z. Jangkauan untuk Accelerometer yaitu ± 2g, ± 4g, ± 8g, dan ± 16g, Gyroscope adalah perangkat untuk mengukur kecepatan sudut dengan jangkauan ±250,

±500,±1000, and ±2000°/sec[9].

Chip built-in 16 bit AD converter, 16 bits data output, jarak antarpin header 2.54 mm, dimensi modul 20.3 mm x 15.6 mm Sensor ini sudah banyak dijual di pasaran dengan harga yang relatif murah.

Proses deteksi jatuh di mulai ketika hardware di pakai dan di aktifkan selanjutnya sensor MPU-6050 melakukan sensing untuk mendapatkan data berupa nilai AcX, AcY, AcZ, GyX, GyY, dan GyZ. Accelerometer digunakan untuk mengukur percepatan. Accelerometer sering digunakan untuk menghitung sudut kemiringan, dan hanya dapat melakukan dengan nyata ketika statis dan tidak bergerak. Untuk mendapatkan sudut akurat kemiringan, sering dikombinasikan dengan satu atau lebih gyro dan kombinasi data yang digunakan untuk menghitung sudut. Gyroscope adalah perangkat untuk mengukur atau mempertahankan

orientasi, yang berlandaskan pada prinsip-prinsip momentum sudut. Prosedur kalibrasi digunakan untuk menentukan vector percepatan posisi vertical sebelum algoritma deteksi jatuh di eksekusi. Data tersebut kemudian diolah dengan di kalibrasi menggunakan persamaan (1) :

𝑮𝒑 = (

𝑮𝒚𝒑+𝑮𝒚𝑪𝒂𝑽𝒂𝒍

𝟏𝟑𝟏,𝟎𝟕

)

^. (1) [10]

Setelah itu menghitung nilai total orientasi dengan persamaan (2) : 𝑮𝑻 = √𝑮𝒙^𝟐+ 𝑮𝒚^𝟐+ 𝑮𝒛^𝟐. (2) [10]

Keterangan :

Gp = Nilai Kalibrasi Gyroscope (x, y, z) GyCaVal = Standar Nilai Kalibrasi Gyroscope Konstanta Nilai Sensitifity Gyroscope = 131.07 Gyp = Nilai Awal Gyroscope Sumbu (x, y, z) Gx = Nilai x (Calibrated/Filtered)

Gy = Nilai y (Calibrated/Filtered) Gz = Nilai z (Calibrated/Filtered) GT = Total Gyro Orientasi

2.4.3 Modul SIM900A

SIM900A digunakan untuk mengirimkan data dari ESP 32 dan Sensor Gyroscope yang di konversi oleh penulis ke sebuah data string menuju smartphone. Modul komunikasi GSM/GPRS ini menggunakan core IC SIM900A yang sangat populer di kalangan praktis elektronika di indonesia. Modul 7ini mendukung komunikasi dial band pada frekuensi 900/

1800 MHz ( GSM 1800) sehingga fleksibel untuk digunakan bersamakartu SIM dari berbagai operator telepon seluler di indonesia. Operator GSM yang beroperasi di frekuensi dual band 900MHz dan 1800 MHz sekaligus: Telkomsel, Indosat, dan XL. Operator yang hanya beroperasi pada band 1800 MHz : Axis dan Three. Modul GSM ini sudah terpasang pada breakout board siap pakai (modul inti dikemas dalam SMD / Surface Mounted Device Packaging) dengan pin header standar 0,1 (2,54 mm) sehingga memudahkan pengguna, bahkan bagi penggemar elktronika pemula s [11].

Gambar 2.7 SIM900A [11]

Dan spesifikasi dari SIM900A adalah sebagai berikut :

• GPRS multi-slot class 10/8, kecepatan transmisi hingga 85.6 kbps (downlink), mendukung PBCCH, PPP stack, skema penyandian CS 1,2,3,4

• GPRS mobile station class B

• Memenuhi standar GSM 2/2 +

• Class 4 (2 W @ 900 MHz)

• Class 1 (1 W @ 1800MHz)

• SMS (Short Messaging Service): point-to-point MO & MT, SMS cell broadcast, mendukung format teks dan PDU (Protokol Data Unit)

• Dapat digunakan untuk mengirim pesan MMS (Multimedia Messaging Service)

• Mendukung transmisi faksimili (fax group 3 class 1)

• Handsfree mode dengan sirkit reduksi gema (echo suppression circuit)

• Dimensi: 24 x 24 x 3 mm

• Pengendalian lewat perintah AT (GSM 07.07, 07.05 & SIMCOM Enhanced Command Set)

• Rentang catu daya antara 7 Volt hingga 12 Volt DC

• SIM Application Toolkit

• Hemat daya, hanya mengkonsumsi arus sebesar 1 mA pada moda tidur (sleep mode)

• Rentang suhu operasional: -40 °C hingga +85 °C

• Microchip SIM900 AT Commands (ATC) Introduction

• Microchip SIM900 AT Commands Manual v1.09

• Microchip SIM900 eMail AT Command Manual v1.03

• Microchip SIM900 FTP/HTTP AT Command User Guide

Walaupun hanya mendukung dual band yaitu hanya 900 MHz dan 1800 MHz itu sudah sangat cukup Karena memang penggunaan sim900A ini sangat cocok untuk negara-negara di asia yang memiliki rentang kerja frekunsi untuk 2G atau GSM di 900 MHz. Frekuensi 2G di Indonesia bekerja pada 880 MHz sampai dengan 960 Mhz .

2.5 Pengujian Sistem

1. Sensitivity : Sensitivity adalah kemampuan tes untuk mengiidentifikasi dengan benar sebuah percobaan atau kondisi tertentu [12]. Misalnya, tes tertentu mungkin terbukti 90% sensitif. Jika 100 kali percobaan yang dilakukan dalam uji alat deteksi jatuh, hasil yang didapat adalah 90 kali terdeteksi. 10 percobaan lainnya gagal (10%) yang diuji tidak akan menunjukkan hasil yang diharapkan untuk tes ini.

Untuk itu 10%, temuan dari hasil yang didapat disebut false Negative.

2. Specificity : adalah kemampuan tes untuk mengecualikan percobaan yang membedakan antara jatuh dan aktivitas harian biasa. Misalnya, tes tertentu terbukti 90%

spesifik. Jika 100 kali percobaan aktivitas harian, ada 90 kali percobaan aktivitas harian (90%) dinyatakan tidak terjatuh oleh sistem. 10 percobaan lainnya (yang tidak terjatuh) akan tampak terjatuh untuk tes itu. Untuk itu 10%, “abnormal” temuan sistem adalah hasil false positive yang menyesatkan

3. Accuracy : Metode pengujian dikatakan akurat apabila nilai ujung mendekati mutlak “benar” dari nilai substansi yang diukur. Hasil dari setiap tes yang dilakukan dengan dikenal “spesimen kontrol” yang telah mengalami beberapa evaluasi dan dibandingkan dengan standar untuk pengujian tersebut, sehingga dapat dianalisis dengan standar pengujian yang terbaik

4. Precision : Metode pengujian dikatakan tepat jika diulang analisis pada sampel yang sama memberikan hasil yang sama. Ketika motode tes yang tepat, maka jumlah variasi random akan sedikit. Metode uji ini dipercaya karena hasil yang tepat dan berulang dari waktu ke waktu.

Nilai presisi dinyatakan dengan rumus :

𝐩 =

^𝐒𝐱

𝐗

di mana 𝐒𝐱 =

^𝐬

√𝐧 [13]

Nilai p menyatakan presisi, Sx menyatakan nilai standard error, X adalah rata rata dari sampel yang diamati, s adalah nilai standar deviasi sampel dan n banyaknya

sampel yang diamati. Semaikin kecil nilai p maka variasi pengamatan antar sampel semakin kecil (precise). Namun semakin besar nilai p maka variasi pengamatan antar sampel semakin besar (unprecise).

19

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Bab ini menjelaskan tentang perancangan “Monitoring Kemiringan Benda Berbasis SMS Gateway”. Yang terdiri dari blok diagram dan perancangan perangkat keras maupun perancangan perangkat lunak dari alat tersebut.

3.1 Diagram Blok Sistem

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Pada gambar 3.1 adalah gambar diagram blok sistem pada input dan output dari alat model yang dibuat. Input sistem terdiri dari catu daya dan sensor MPU6050, pada proses input catu daya melakukan supply daya ke ESP 32, kemudian sensor MPU6050 akan bekerja mendeteksi sudut serta melakukan penginputan data ke ESP32 melalui jalur I2C. Sedangkan pada blok sistem pada output masih dalam satu ESP32 yang sama, ESP 32 melakukan pengolahan data, kemudian output lainnya adalah sensor Buzzer, LED, SIM900A, serta Smartphone sebagai monitoring user.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras pada penelitian ini dibuat dengan merancang komponen dan mengimplementasikan komponen tersebut menjadi sebuah model sistem monitoring yang dapat membantu mendeteksi jatuh pada struktur bangunan dengan memperhatikan prinsip kerja kemiringan yang sudah ditetapkan dalam ambang batas titik jatuh antar sudut.

Dalam perancangan perangkat keras ini terdiri dari beberapa tahapan karena perangkat keras terdiri dari dua bagian. Bagian yang pertama adalah pembuatan perancangan PCB. Dan bagian kedua adalah perancangan pembuatan alat Model Monitoring.

3.2.1 Perancangan PCB

Pada tahap perancangan PCB, rancangan desain PCB disesuaikan berdasarkan dengan datasheet I/O (input-output) yang sudah ditentukan saat study literatur. Posisi letak komponen juga telah diteliti sehingga saat pengaplikasian komponen diatur sedemikian rupa agar tidak salah saat pencetakan PCB. Selain itu perancangan ini menggunakan resistor dan kapasitor untuk perhitungan tegangan dan arus yang masuk ke setiap komponen utama, agar tidak overheat atau terjadi short.

a. Tampak depan

Tabel 3.1 Keterangan nama-nama Komponen Utama

a. Tampak Samping

Gambar 3.2 Desain PCB Model Monitoring Kemiringan (a-b)

Pada Gambar 3.2 diatas adalah gambar model monitoring kemiringan yang dibuat berdasarkan inovasi dan kreasi, selanjutnya penelitian ini akan diuji menggunakan metode pengujian yang sudah direncanakan dengan memperhatikan prinsip kerja dari model deteksi kemiringan yang sudah dibuat.

No. Nama Keterangan

1. Buzzer Sensor suara untuk alert system 2. Modul SIM900A Modul untuk Komunikasi

3. Sensor MPU6050 Sensor Accelerometer dan Gyroscope untuk mendeteksi gerakan

4. LED RGB Indikator sistem untuk Alat Model Monitoring 5. ESP 32 Mikrokontroler + Modul WiFi untuk kontrol sistem

3.2.2 Perancangan Rangkaian ESP32

Pada perancangan rangkaian ESP 32 jalur yang digunakan pada I/O ESP32 berjumlah 9 GPI0, setiap jalur yang digunakan memiliki fungsi masing-masing. Dalam jalur 5V terdapat kapasitor karena terdapat jalur power supply 5V untuk modul SIM900A agar data yang dikirim tidak langsung hilang ketika power habis, sehingga pengiriman atau penerimaan data dapat berlangsung. Adanya kapasitor juga agar mengurangi trouble kerusakan pada SIM900A.

Gambar 3.3 Rangkaian Schematic ESP32

Terdapat resistor di jalur I2C (SDA-SCL) berfungsi untuk PULL-UP agar tidak terjadi short circuit pada sinyal “HIGH” dan “LOW” pada jalur SDA-SCL karena pin input mikrokontroler ESP32 tidak terhubung dengan tegangan apapun sehingga sinyal yang dibaca random, yang berarti bisa HIGH-LOW, kondisi ini disebut “floating”. Maka dari itu pada sambungan resistor dihubungkan dengan tegangan input 3v3 agar tidak terjadi “floating” yang menyebabkan kerusakan pada jalur tersebut.

Dalam resistor pull-up juga untuk menentukan kecepatan transisi sinyal atau kapasitansi sinyal itu sendiri. Karena datasheet sensor MPU6050 range arus pada jalur SDA- SCL adalah 3-5 mA maka arus yang masuk harus sesuai syarat dan tidak berubah ubah, maka dari itu diperlukan resistor pullup agar tidak terjadi shortcircuit. Perhitungan arus resistor pull- up sebagai berikut :

𝐼_𝑀𝑖𝑛= 𝑉𝑖𝑛

𝑅1⁄𝑅2= 3,3

10𝑘⁄10𝑘= 3,3 𝑚𝐴

𝐼_𝑀𝑎𝑥= 𝑉𝑖𝑛

𝑅1⁄𝑅2= 5

10𝑘⁄10𝑘= 5 𝑚𝐴

Keterangan : 𝐼_𝑀𝑖𝑛 = Arus minimal 𝐼_𝑀𝑎𝑥 = Arus Maximal Vin = Tegangan input R = Resistor

Berdasarkan perhitungan diatas resistor yang dipilih bernilai 10kΩ karena hasilnya memenuhi syarat perhitungan arus yaitu 3-5mA.

3.2.3 Perancangan Rangkaian Sensor MPU6050

Sensor MPU6050 adalah sensor mampu membaca kemiringan sudut berdasarkan data dari sensor accelerometer dan sensor gyroscope. Sensor ini juga dilengkapi oleh sensor suhu yang dapat digunakan untuk mengukur suhu dikeadaan sekitar. Jalur data yang digunakan pada sensor ini adalah jalur data I2C.

Gambar 3.4 Rangkaian Schematic Sensor MPU6050

Tabel 3.2 Konfigurasi Hubungan Pin MPU6050 dengan ESP32

MPU6050 Keterangan ESP 32

VCC Input Tegangan VCC

GND Grounding GND

INT Pin interupsi memungkinkan MCU / MPU diberitahu tentang data yang tersedia. Dalam beberapa aplikasi untuk mengurangi konsumsi daya, prosesor beralih ke mode tidur, interupsi sensor dapat digunakan sebagai sinyal bangun untuk mengembalikan prosesor dari mode tidur. Ini juga dapat membantu menyinkronkan akuisisi data dari berbagai sensor.

GPIO 4

SCL Digunakan untuk menyediakan pulsa jam untuk Komunikasi I2C.

GPIO 22

SDA Digunakan untuk mentransfer data melalui komunikasi I2C

GPIO 21

3.2.4 Perancangan Rangkaian LED

LED yang dipakai dalam penelitian ini yaitu LED berwarna merah, hijau, dan biru.

LED sebagai indikator sistem berjalan dan penentu logika berjalan. LED ini memiliki tegangan kerja 1,6 -3,5 V kemudian besarnya arus yang diperbolehkan 10mA-20mA. Dalam perancangan rangkaian LED diperlukan sebuah resistor agar arus yang mengalir menuju LED tidak terlalu besar, sehingga perhitungan rangkaian led sebagai berikut :

Diketahui : Vs = 12 V VLED1 = 1,8V VLED2 = 3 V VLED3 = 2,2V

I = 20 mA atau 0,020 A R = ?

Penyelesaian : RED

R = (Vs – VLED) / (ILED1 + ILED2 + … + ILEDn) R = (12 – 1,8) / (0,020 + 0,020 + 0,020) R = 510 Ohm

BLUE

R = (Vs – VLED) / (ILED1 + ILED2 + … + ILEDn) R = (12– 3,2) / (0,020 + 0,020 + 0,020) R = 440 Ohm (430 Ohm)

GREEN

R = (Vs – VLED) / (ILED1 + ILED2 + … + ILEDn) R = (12– 3) / (0,020 + 0,020 + 0,02

R = 450 Ohm (470Ohm)

Keterangan : R = Resistor

Vs = Tegangan Input VLED = Tegangan LED ILED = Arus LED

Berikut adalah rangkaian dan tabel pengalamatan LED :

Gambar 3.5 Rangkaian Schematic LED

Tabel 3.3 Konfigurasi Hubungan Pin LED dengan ESP 32

LED Keterangan ESP 32

Merah Deteksi Jatuh (Fall) GPIO 25

Hijau Stabil GPIO 26

Biru Koneksi SIM800L GPIO 27

3.2.5 Perancangan Rangkaian SIM900A

Pada perancangan rangkaian SIM900A jalur yang dipakai hanya RX, TX, VIN, dan GND. Jalur RX sebagai receiver (penerima), sedangkan TX sebagai transmiter (pengirim).

Gambar 3.6 Rangkaian Schematic SIM900A

Tabel 3.4 Konfigurasi Hubungan Pin SIM800L dengan ESP32

SIM800L Keterangan ESP 32

RXD Mengirim Data GPIO 01

TXD Menerima Data GPIO 03

GND Grounding GND

VIN Input Power VIN

3.2.6 Perancangan Rangkaian Sensor Buzzer

Pada perancangan sensor buzzer pin positif pada buzzer terhubung dengan jalur GPIO 14 pada ESP32, dan pin minus terhubung dengan GND pada ESP32.

Gambar 3.7 Rangkaian Schematic Sensor Buzzer

Tabel 3.5 Konfigurasi Hubungan Pin Sensor Buzzer dengan ESP32

Sensor Buzzer Keterangan GPIO

ADC (Positif) Alert System GPIO14

GND Grounding GND

3.2.7 Implementasi Model Monitoring Kemiringan

Pada gambar 3.10 adalah gambar ilustrasi implementasi alat model monitoring kemiringan, pada perancangan PCB yang sebelumnya sudah dirancang kemudian dirancang kembali seperti prototype dan dibuatkan box agar saat pengujian sistem alat model dapat optimal dan tahan terhadap segala kondisi. Selain itu terdapat tiang kayu untuk implementasi alat model monitoring kemiringan yang berfungsi sebagai acuan untuk sitem deteksi alat model.

Gambar 3.8 Ilustrasi Implementasi Model Monitoring Kemiringan

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat keras didukung dengan penggunaan perangkat lunak juga, perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan program model deteksi kemiringan adalah software Kicad yang berfungsi untuk merancang Model Monitoring Kemiringan, Arduino IDE untuk penginputan program, dan SketchUp untuk pembuatan desain ilustrasi model alat.

Selain itu tahap ini adalah tahap pemograman perangkat, dimana hal-hal yang dijelaskan bagaimana flowchart atau diagram alir dari keseluruhan pengendali sistem yang akan dibuat.

3.3.1 Perancangan Pengiriman SMS

Penggunaan sistem SMS pada penelitian ini yang digunakan adalah sistem SMS menggunakan provider dan gateway dari jaringan Telkomsel, dimana akses komunikasi untuk provider Telkomsel lebih cepat dan pemetaan jaringan pada provider ini sangat luas. Selain itu operator selular di Indonesia umumnya membatasi 160 karakter untuk satu pengiriman dan penerimaan SMS. SMS merupakan metode store dan forward sehingga keuntungan yang didapat adalah pada saat mobile phone selular penerima tidak dapat dijangkau, dalam arti tidak aktif atau diluar service area, penerima tetap dapat menerima SMS-nya apabila telepon selular tersebut sudah aktif kembali.

Gambar 3.9 Alir Sistem SMS

Pada gambar 3.11 diatas adalah gambar alir sistem SMS, sistem yang digunakan dalam pengiriman ini adalah SMS satu arah, dimana jika alat model monitoring kemiringan mendeteksi mendeteksi jatuh atau melebihi nilai ambang batas maka alat akan mengirimkan sms menujur user. Kemudian untuk data yang dikirimkan dari alat tersebut berupa data kualitatif kondisi alat tersebut yaitu :

Tabel 3.6 Data SMS

Data diatas merupakan data yang akan dikirimkan dari alat monitoring menuju user.

Dimana ada 3 kondisi yaitu Aman, Waspada, dan Siaga. Pengiriman data mungkin akan terjadi delay beberapa detik karena pengaruh sinyal dari GSM yang digunakan.

Nilai Acuan Data SMS Deskripsi

<30° - Untuk saat ini masih aman

(Level putih)

30° - 60° Waspada Hati-hati alat berada dalam kemiringan sedang

(Level Hijau)

>60° Siaga Alat berada dalam kemiringan

tinggi, segera evakuasi (Level Merah)

3.3.2 Diagram Alir Utama

Gambar 3.10 Diagram Alir Utama

Alur dari sistem yang dibuat yaitu memulai dengan menginisialisasi program mengkoneksikan ESP32 dengan sensor MPU6050. Gyroscope akan mendeteksi kemiringan objek dengan nilai ambang batas yang sudah ditetapkan kemudian pengiriman notif deteksi

jatuh akan dilakukan jika kemiringan melebihi nilai ambang batas melalui sistem SMS dari modul SIM900A menuju user (smartphone) sebagai informasi dalam monitoring sistem. Pembacaan deteksi pada sensor MPU6050 akan diteruskan ke sensor buzzer yang akan berlogika HIGH (bunyi) saat deteksi jatuh sedangkan jika deteksi masih jauh dari nilai ambang batas ketetapan atau bisa dikatakan aman maka sensor buzzer berlogika LOW (tidak bunyi).

Sedangkan led merah akan menyala apabila alat model mendeteksi jatuh, led hijau sebagai titik stabil objek dimana led tersebut akan menyala terus apabila model ON, serta led biru akan menyala apabila model sudah terhubung dengan Modul GSM.

Pada prosesing data apabila sensor MPU6050 sudah terkoneksi selanjutnya sistem akan mengambil data nilai Gyroscope berupa nilai GyX, GyY, dan GyZ pada read data sensor.

Namun sebelum proses pengambilan data, program akan melakukan kalibrasi telebih dahulu untuk memastikan bahwa kondisi Offset awal adalah “0”. Proses pengambilan dan pembacaan data dilakukan sensor MPU6050, kemudian akan dikirim ke ESP32 melalui jalur SCL dan SDA. Namun MPU-6050 perlu dikalibrasi sebelum digunakan. Yaitu dengan menghapus zero- error; mengacu pada saat sensor merekam sudut kecil, error ini dapat dihapus dengan menerapkan offset pada pembacaan accelerometer mentah dan sensor gyroscoope. Offset perlu disesuaikan sampai pembacaan gyroscoope “0” (tidak ada rotasi) dan akselerometer akan akselerasi karena gravitasi mengarah langsung ke bawah. Untungnya dalam library i2cDev sudah ada program untuk kalibrasi. Untuk menggunakan program ini ada langkah yang harus dilakukan yaitu :

a) Pertama-tama pastikan MPU-6050 terhubung dengan benar ke Arduino (atau yang setara).

b) Kemudian unggah sketsa dan buka monitor serial di Arduino IDE, atur baud rate ke 115200.

c) Untuk memulai kalibrasi, tempatkan modul accel-gyro di posisi datar dan rata dan kirim karakter apa saja ke monitor serial.

d) Program ini akan membuat rata-rata beberapa ratus pembacaan dan menampilkan offset yang diperlukan untuk menghapus kesalahan nol.

Data tersebut kemudian diproses di ESP32 untuk proses selanjutnya yaitu dengan cara menghitung nilai kalibrasi gyro untuk memperoleh hasil GyX, GyY, dan GyZ pada read data sensor dengan persamaan (2) dirumuskan sebagai berikut :

𝑮𝒑 = (𝑮𝒚𝒑+𝑮𝒚𝑪𝒂𝑽𝒂𝒍

𝟏𝟑𝟏,𝟎𝟕 ) (2) [11]

Setelah itu menghitung nilai total orientasi dengan persamaan (3) : 𝑮𝑻 = √𝑮𝒙^𝟐+ 𝑮𝒚^𝟐+ 𝑮𝒛^𝟐 (3) [11]

Keterangan :

Gp = Nilai Kalibrasi Gyroscope (x, y, z) GyCaVal = Standar Nilai Kalibrasi Gyroscope Konstanta Nilai Sensitifity Gyroscope = 131,07 Gyp = Nilai Awal Gyroscope Sumbu (x, y, z) Gx = Nilai x (Calibrated/Filtere)

Gy = Nilai y (Calibrated/Filtered) Gz = Nilai z (Calibrated/Filtered) GT = Total Gyro Orientasi

Selanjutnya jika nilai total gyro memenuhi dua kondisi yaitu kurang dari nilai threshold (ambang batas) dan melebihi nilai threshold yang sudah di tentukan maka selanjutnya sistem akan mengecek apakah terjadi perubahan total orientasi dari sudut yang sudah di tentukan, jika ketiga kondisi di atas terpenuhi maka sistem akan memberikan statement kondisi alat tersebut yang selanjutnya akan di kirimkan ke smartphone melalui komunikasi modul SIM900A serta sensor buzzer akan aktif.

3.4 Pengujian dan Pengambilan Data

Dalam pengambilan data monitoring harus dilakukan dengan teliti karena dapat menggambarkan kondisi terkini dari alat tersebut. Data yang terkumpul akan digunakan sebagai bahan analisis dan pengujian yang telah direncanakan dan dirumuskan. Pengambilan data harus dilakukan dengan efisien, sistematis, terarah sehingga dapat disimpulkan dengan baik. Kemudian data yang akan dikumpulkan adalah :

1. Daya tahan baterai atau alat model monitoring kemiringan benda.

2. Data kemiringan objek benda ketika jatuh maupun tidak jatuh.

3. Pengiriman SMS yang dilakukan oleh alat model monitoring kemiringan benda.

4. Accuracy, specificity, sensitivity, precision.

Pengambilan data akan dilakukan setiap 1 menit sekali, agar data yang terkumpul banyak dan dapat dianalisa secara teknis maupun hal-hal lainnya yang berkaitan dengan pengujian sistem. Semakin banyak data yang terkumpul maka semakin baik karena nanti akan dijadikan bahan untuk analisis dan pembahasan.

35

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan dan membahas hasil implementasi alat “Monitoring Kemiringan Benda Berbasis SMS Gateway” yang dibagi menjadi dua bagian yaitu pengujian hasil perancangan pada perankat keras dan perangkat lunak.

4.1 Hasil Implementasi Fisik Alat

Pada tahap ini implementasi yang dilakukan adalah penerapan hasil rancangan yang sudah direncanakan kebentuk rancangan fisik alat tersebut. Adapun hasil implementasi alat tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1 Implementasi Alat

Keterangan :

1. Kotak Box = Sebagai pelindung alat 2. Siku L = Sebagai penyangga alat

3. Kayu = Sebagai tiang untuk implementasi alat 4. Triplek Kayu = Sebagai tempat box alat

Gambar 4.1 adalah hasil rancangan implementasi alat yang telah dirancang dan diuji.

Terdapat kayu berukuran 2 meter sebagai tumpuan tempat pengujian alat tersebut bekerja, adapun box sebagai pelindung atau casing rangkaian alat yang sudah dibuat, papan kayu serta siku L untuk penahan dan penjepit tiang kayu.

Sedangkan pada penelitian ini perangkat keras diuji dengan memperhatikan batasan masalah dan rancangan yang sudah dibuat diawal agar sesuai dengan apa yang sudah direncanakan dan mendapatkan hasil yang memuaskan.

Gambar 4.2 Rangkaian Perangkat Keras Keterangan :

1. ESP 32 = Pemroses data

2. Sensor MPU6050 = Deteksi kemiringan 3. SIM900A = Pengiriman data

Gambar 4.2 diatas adalah rangkaian perangkat keras yang sudah dibuat sesuai dengan perancangan pada bab sebelumnya. Rangkaian ini terdiri dari komponen utama yaitu ESP32, sensor MPU6050, SIM900A.

4.2 Hasil Pengujian Nilai Output Alat

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui seberapa besar nilai output pada masing-masing komponen utama secara terpisah. Hal ini perlu diperhatikan karena beberapa komponen mempunyai nilai output yang berbeda disetiap rangkaian.

Tabel 4.1 dibawah ini adalah hasil pengujian nilai output pada alat model monitoring kemiringan dengan indikator tegangan dan arus keluaran dari masing-masing keluaran modul.

Berikut adalah tabel nilai output :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Output Alat

No.

ESP 32

Error (%)

SIM 900A

Error (%)

Sensor MPU6050

Error Tegangan (%)

(mV)

Arus (mA)

Tegangan (mV)

Arus (mA)

Tegangan (mV)

Arus (mA)

1. 4,824 mV 2,789 mA

Vout = 3,6%

Iout = 6%

4,148 mV 2,945 mA

Vout = 1%

Iout = 2%

3,302 mV 1,505 mA

Vout = 0%

Iout = 0%

2. 4,815 mV 2,820 mA

Vout = 3,8 % Iout = 6%

4,146 mV 3,001 mA

Vout = 1,2%

Arus = 0%

3,300 mV 1,334 mA

Vout = 0%

Iout = 1,1%

3. 4,820 mV 2,875 mA

Vout = 3,6%

Iout = 4%

4,148 mV 2,948 mA

Vout = 1,2%

Iout = 1,7%

3,289 mV 1,256 mA

Vout = 3,3%

Iout = 1,6%

4. 4,819 mV 2,891 mA

Vout = 3,6%

Iout = 3,6 %

4,149 mV 2,893 mA

Vout = 1,3%

Iout = 3,6%

3,305 mV 1,278 mA

Vout = 0%

Iout = 1,5%

5. 4,815 mV 2,856 mA

Vout = 3,8 % Arus =

5%

4,147 mV 2,875 mA

Vout = 1,2%

Iout = 4,3%

3,300 mV 1,435 mA

Vout = 0%

Iout = 0,6%

Rata-

rata 4.818mV 2.846 mA

Vout = 3,62%

Iout = 5%

4.147 mV 2.932 mA

Vout = 1,2%

Iout = 2,3 %

3.299 mV 1.361 mA

Vout = 0,66%

Iout = 0, 96 %

Gambar 4.3 Data Sheet SIM900A

Gambar 4.4 Data Sheet Sensor MPU6050

Gambar 4.5 Data Sheet ESP32

Berdasarkan tabel 4.1 dapat diketahui bahwa rata-rata nilai setiap komponen utama berbeda-beda karena setiap komponen memiliki range nilai sendiri. Jika dibandingkan dengan nilai datasheet pada gambar 4.3 , 4.4, dan 4.5 masing-masing komponen mendekati nilai sebenarnya. Sedangkan untuk pencarian % error menggunakan rumus :

% eror = 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑠𝑙𝑖−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑈𝑘𝑢𝑟

𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑠𝑙𝑖 × 100 % Sebagai contoh

% eror = ^{3.3 𝑉−3,2𝑉}

3,3 𝑉 × 100 % = 3%

Hasil perhitungan rata-rata eror yang terjadi pada nilai output dari alat tersebut sebagai berikut :

• ESP 32 : Eror tegangan = 3,62 % , arus = 5%

• SIM900A : Eror tegangan = 1,2% , arus = 2,3 %

• Sensor MPU6050 : Eror tegangan = 0,66% , arus = 0, 96 %

Jadi kesimpulan yang didapat eror yang terjadi tidak terlalu signifikan dan tidak mempengaruhi kinerja dari alat tersebut karena masih dibawah 20%.

4.3 Pengujian Sensor Gyroscope

Sensor MPU-6050, seperti yang sudah dijabarkan dalam bab sebelumnya, merupakan sebuah sensor kombinasi accelerometer dan gyroscope yang fungsinya mendeteksi percepatan dan pergerakan rotasi gravitasi

.

Nilai pengujian yang dilakukan dalam pengujian ini adalah nilai dari gyrocoope. Berikut adalah gambar pengujian kalibrasi dan serial ploter sensor gyroscoope pada alat monitoring kemiringan benda berbasis sms gateway yang telah dibuat, dimana sensor tersebut berfungsi dengan normal dan baik. Pengujian ini dilakukan dengan menempatkan sensor MPU6050 dipermukaan yang datar.

4.6 Gambar Sumbu X,Y, Z Keterangan :

1. Sumbu X 2. Sumbu Y 3. Sumbu Z

Gambar diatas menunjukan bahwa Sumbu X, Y, Z bekerja dengan baik dan siap digunakan untuk pengujian alat keseluruhan. Garis gelombang biru adalah sumbu X, merah adalah sumbu Y, sedangkan hijau adalah sumbu Z. Jika gelombang yang muncul sudah 3 warna maka sensor berfungsi dengan baik dan dapat dilakukan input program. Perlu diketahui bahwa gambar serial ploter diatas sudah terinput program pembacaan nilai angle gyroscope.

4.4 Hasil Pengujian Deteksi Kemiringan

Pengujian Kemiringan dilakukan dengan menggerakan alat mendekati atau melewati batas kemiringan yang telah dibuat dari sumbu X, Y, Z. Berikut adalah data hasil pengujian deteksi kemiringan yang telah dilakukan :