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 : 1[email protected]
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.
5. Membuat perangkat lunak sistem deteksi tanah longsor.
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
P7
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN RST
C1 22pF
OUT PUT HP
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN HPTX
OUT PUT PIN LCD
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN R1
C3 100nF1
PD4
P5
JISP PIN DOWNLOADER
1 2 3 4 5 P5
LCD1 LCD2
INPUT HP
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN PD3
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN
PD1 PD5 LCD3 VCC
RST
OUT PUT PIN LCD 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(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
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN
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
12
OUT PUT PIN LCD
INPUT PIN MIKRO CURAH HUJAN 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
12
D ATA4
C1 22pF
RST
D ATA7
DC
P7
X1
LCD
J21 POWER
1 2
VCC
R2 120K
P6 D1
LED
12
pinb.5
<D oc> <Rev Code>
<Title>
B
1 1
Thursday , March 19, 2009 Title
Size D ocument Number Rev
D ate: Sheet of
VCC
D ATA2 R ESET
12
+ 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
12
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
12
TANAH LONGSOR
Q1 PH OTO NPN
12
U1 LM7805/TO 1
2
3 VIN
GND
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 hujanProgram-program yang disusun pada sistem curah hujan terdiri dari inisialisasi timer dan program utama. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.12
Gambar 5. Alur membaca sensor curah hujan
3.5.
Membuat perangkat lunak sistem deteksi tanah longsorProgram 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.
Gambar 6. Alur pengendalian deteksi tanah longsor
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
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)
