Jurnal Rekayasa Elektrika, Vol.8,No.2, Oktober 2009 71

Penerapan Sensor Ping Sebagai PemantauKetinggian Air Berbasis

Mikrokontroler AT89C2051Yunidar

Jurusan Teknik Elektro, Universitas Syiah KualaJl. T. Syech Abdurrauf, Darussalam, Banda Aceh, NAD, Indonesia

Email: yoeyoen_whb@yahoo.com

Abstrak— Sistem pemantauan ketinggian air secara real timeberbasis mikrokontroler AT89C2051 merupakan suatusistem pemantauan ketinggian air dengan memanfaatkangelombang ultrasonik menggunakan mikrokontrolerAT89C2051. Hal ini perlu dilakukan mengingat banyaknyabencana alam yang disebabkan oleh air, seperti banjir dantsunami. Sensor Ping dengan memanfaatkan prinsippantulan suara digunakan untuk mengukur ketinggian air.Selang waktu yang diperlukan untuk memancarkan danmenerima pantulan gelombang ultrasonik dikalikan dengancepat rambat suara dalam air guna memperoleh nilai jarak.Hal ini dilakukan oleh program assembly yang disimpandalam memori mikrokontroler. Hasil ketinggian air yangdiperoleh ditampilkan pada seven segment dan dikirim kekomputer dengan menggunakan transmisi radio FM.Komputer menampilkan nilai ketinggian air saat itu dalambentuk grafik. Dari hasil pengujian, diperoleh sistem dapatbekerja dengan baik untuk interval pengukuran 0.10 – 2.50meter, dengan nilai ketelitian pengukuran antara 0 – 0.05meter, dan tingkat persentase kesalahan antara 0 % - 4 %.

Kata Kunci. Sistem pemantauan ketinggian air,Mikrokontroler AT89C2051, ultrasonik, seven segment,komunikasi FM.

I. PENDAHULUAN

Saat ini terdapat banyak detektor yang digunakansebagai indikator sistem peringatan dini untuk mendeteksiberbagai macam fenomena alam (fisik), seperti perubahaniklim dan cuaca (arah dan kecepatan angin, curah hujan,temperatur, dsb), kekuatan dan lokasi dari pusat gempa,aktivitas dari gunung berapi, ketinggian permukaan air, danlain sebagainya.

Gelombang suara adalah getaran/osilasi yang terjadiakibat fenomena tekanan, regangan, perubahan posisipartikel, dan perubahan kecepatan partikel dari mediumpengantar gelombang suara itu sendiri (udara, air/cairanatau juga benda padat). Getaran/osilasi itu sendiri, terjadipada sumber suaranya, misalnya senar gitar dan juga bodygitar itu sendiri. Gelombang suara itu sendiri harusmerambat melalui medium (atau juga kombinasi medium

dengan jenis berbeda, misalnya udara dan tembok ataukaca jendela). Gelombang suara yang merambat di udara(umumnya) merupakan penyebab terjadinya sensasipendengaran pada telinga manusia. Kecepatan rambatgelombang bergantung pada kerapatan massa mediumnya.Di udara, gelombang suara merambat dengan kecepatankira-kira 340 m/s. Pada medium rambat zat cair dan padat,

kecepatan rambat gelombang suara menjadi lebih cepatyaitu 1500 m/s di dalam air dan 5000 m/s di dalam besi.

Ketinggian permukaan air merupakan suatu parameteryang banyak dipantau dan dianalisa perubahannya,terutama pada musim dan lokasi tertentu. Hal ini berkaitanerat dengan banyaknya bencana yang mungkin disebabkanolehnya, seperti banjir, tsunami dan lain sebagainya.Selama ini pemantauan ketinggian air sungai yangdilakukan masih menggunakan alat-alat manual berupaskala ketinggian air yang diletakkan di pinggiran sungai/jembatan. Hal ini memiliki keterbatasan terutama terhadappenumpukan sedimen di dasar sungai, sehinggamengurangi akurasi dari pengukuran.

Sistem pemantauan ketinggian air secara real time dapatmemantau ketinggian air secara kontinyu. Denganmemanfaatkan sensor ultrasonik sebagai detektor gunamendeteksi jarak. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsippantulan gelombang suara, dimana sensor memancarkangelombang suara yang kemudian menangkapnya kembalidengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya[12]. Lamanya waktu yang diperoleh antara pancaran danpenerimaan kembali pantulan suara tersebut berbandinglurus dengan jarak yang diukurnya. Hasil penelitian inidiharapkan dapat menjadi suatu cara alternatif untukmemantau ketinggian air sungai/ waduk, gunamengantisipasi terjadinya bencana banjir. Sistempemantauan ketinggian air yang dibahas pada penelitian ini,hanya diimplementasikan pada kondisi air tawar yangjernih dan tenang dengan ketinggian kurang dari 12 M.

II. METODE PENELITIAN

A. Perancangan Umum SistemPada perancangan ini sistem terdiri dari dua bagian

utama yang terpisah, yaitu sisi mikrokontroler dan sisikomputer. Pada sisi mikrokontroler terdiri atas rangkaianmikrokontroler AT89C2051, transduser (pemancar danpenerima) ultrasonik, penampil seven segment, danpemancar FM. Sedangkan pada sisi komputer terdapatrangkaian penerima FM, dan antarmuka port serial dengankomputer. Skema lengkapnya dapat dilihat pada Gambar 1.

Prinsip kerja umum sistem adalah sebagai berikut, yaitupin P3.4 mikrokontroler AT89C2051 mengirimkan sinyalpulsa positif selama 3µs ke kaki SIG (I/O pin) sensor ping.Pemicuan oleh mikrokontroler ini, menyebabkan sensorping akan memancarkan gelombang suara 40 kHz(ultrasonik), yang kemudian merambat melalui air.Gelombang suara ini akan menghasilkan pantulan setelah

Jurnal Rekayasa Elektrika, Vol.8,No.2, Oktober 200972

Gambar 1. Rangkaian Sistem Minimum AT89C2051TransduserUltrasonik

(ping sensor)

MikroTxKontroler

ATS89C2051

P 3.1Tx

P1.0-P1.5

komputer

Sevensegment

Gambar 1. Blok diagram umum sistem

P30 (RX)P31 (TX)P32 (INT0) P33 (INT1)P34 (T0)P35 (T1)

P37XTAL-1XTAL-2RST

P10

P12P11

P13P14P15P16P17

236789

11541

1213141516171819

Vcc12 MHz

33pF 33pF 10k

10uF

TO PING

TX FMTO SEVENSEGMENT

AT89C2051

Gambar 2. Rangkaian Sistem Minimum AT89C2051

mengenai dasar air dan kembali ke sensor penerima.Selama waktu pemancaran sinyal suara ini, kita lakukanpenundaan pada mikrokontroler agar tidak langsungmenerima interferensi sinyal yang dipancarkan, sekaligusmenyiapkan mikrokontroler untuk menerima sinyalinformasi pantulan dari sensor. Selanjutnya bila sensormenerima sinyal pantulan, maka ia akan mengirimkanpulsa rendah melalui kaki SIG (I/O pin) ke mikrokontroler.Mikrokontroler akan menghitung, selang waktu antarapemancaran dan pantulan sinyal ini, kemudian dikalikandengan nilai cepat rambat suara di air, guna memperolehjarak dasar air dari sensor tersebut (ketinggian air).Hasilnya ditampilkan pada penampil seven segment dilapangan dan juga dikirimkan melalui gelombang radioFM, dan diteruskan melalui port serial ke komputer diruang pemantauan.

B. Perancangan Perangkat KerasSub bab ini menjelaskan tentang bagian-bagian dari

perangkat keras yang digunakan dalam perancangan sistemini.

1) Sistem Minimum AT89C2051Mikrokontroler dapat diartikan sebagai sebuah

pengendali yang berukuran mikro, yang terlihat hampirsama dengan mikroprosesor, namun memilki beberapaperbedaan diantaranya memiliki banyak komponen yangterintegrasi di dalamnya, seperti RAM, ROM, I/O Port, dantimer/ counter yang tidak dimiliki oleh mikroprosesor.Namun mikrokontroler hanya dapat melaksanakan tugas-tugas yang lebih spesifik dibandingkan denganmikroprosesor yang mampu menangani pemrosesan datainput dan output dari berbagai sumber [2].

Mikrokontroler AT89C2051 merupakan salah satuproduk dari Atmel Corp. yang memiliki 2K bytes FlashProgrammable and Erasable Read-Only Memory(PEROM), dengan 8 jalur data. Mikrokontroler inimemiliki kumpulan instruksi yang sesuai dengan standarkeluarga MCS-51 produk INTEL. AT89C2051 mempunyaifitur standar sebagai berikut: tegangan kerja 2,7-6 Volt,kecepatan 0-24 MHz, 2K bytes Flash, 128 bytes RAM, 15jalur I/O, 2 timer/ counter 16-bit, 5 vektor interupsi duatingkat, full duplex serial port, pembanding analog presisi,on-chip oscillator, dan rangkaian pewaktu [3],[15].

Sistem minimum AT89C2051 merupakan komponenutama yang digunakan sebagai pemicu sensor ping untukmembangkitkan gelombang ultrasonik, pengolah data jarakyang diukur, mengontrol tampilan seven segment danpengiriman data serial ke komputer. Rangkaian ini hanyaterdiri atas single chip mikrokontroler AT89C2051, sebuahosilator dan dua buah kapasitor yang berfungsi untukmenstabilkan frekuensi. Mikrokontroler ini memilikiosilator on-chip yang dapat digunakan sebagai sumberdetak (clock) ke CPU. Untuk mengaktifkannya harusdipasang sebuah resonator (kristal) diantara kaki-kaki X1dan X2 pada mikrokontroler dan dua buah kapasitor yangdihubungkan ke ground. Gambar 2 menunjukkan Skemadari rangkaian tersebut. Rangkaian sistem minimum inimenggunakan osilator kristal 12 MHz yang berfungsi

membangkitkan sinyal clock internal. Jadi setiap satuinstruksi MCS-51 akan dilaksanakan dalam waktu 1 mikrodetik [4].

2) Sensor PingParallax PING))) ultrasonic range finder merupakan

sebuah sensor pengukur jarak tanpa kontak langsung,dengan kemampuan jarak ukur 2 cm (0.8 inches) sampai 3m (3.3 yards) di udara yang memiliki cepat rambat 343 m/s[14]. Sensor ini hanya memerlukan 1 pin I/O darimikrokontroler untuk mengontrolnya.

Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip pantulangelombang suara, dimana sensor akan memancarkangelombang suara yang kemudian menangkap pantulannyakembali dengan perbedaan waktu sebagai dasarpenginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suaradipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombangsuara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atautinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapatdiindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiranmaupun tekstil [12].

Gambar blok rangkaian pemancar dan penerimagelombang ultrasonik tidak dibahas secara detail, karenarangkaian tersebut sudah merupakan suatu kesatuan darihasil pabrikasi. Sensor ini memiliki 3 pin, yang masing-masingnya dihubungkan ke Ground, Vcc (5V) dan pinketiga merupakan pin I/O (SIG) dihubungkan kemikrokontroler.

3) Rangkaian Penampil Seven SegmentPenampil seven-segment memiliki 7 LEDs dalam satu

paket penampil angka. Setiap LED dapat diaktifkanmasing-masing untuk menunjukkan segment dari suatudigit. Secara umum segment ditandai dengan huruf a-g.Terdapat dua tipe penampil seven-segment, yaitu commonanode dan common cathode.

Rangkaian penampil seven segment menggunakan ICdekoder 74LS247. Chip ini merupakan dekoder BCD(Binary Code Decimal) ke seven segment. IC 74LS247mempunyai 4 pin masukan dan 7 pin keluaran, dengankeluaran aktif rendah (LOW) [16].

Seven segment yang digunakan dalam perancangan inimerupakan konfigurasi common anode. Hal ini dilakukanguna menyesuaikan dengan logika keluaran IC 74LS247yang berlogika rendah. Sedangkan trasnsistor yangdigunakan untuk mengaktifkan seven segment dipilihtransistor tipe PNP C9012. Transistor ini disesuaikandengan kemampuan mikrokontroler yang aktif low.Penggunaan IC 74LS247 yaitu untuk memudahkan prosesmencetak angka dari format BCD yang dipahami

Yunidar: PENERAPAN SENSOR PING SEBAGAI PEMANTAU KETINGGIAN AIR BERBASIS MIKROKONTROLERAT89C2051

73

Gambar 3. Konfigurasi pin sensor pingGambar 4. Rangkaian penampil seven segment

mikrokontroler ke format desimal yang digunakan sevensegment, dan lebih mudah dipahami oleh pemantau. Selainitu dapat minimalisasi pemanfaatan pin padamikrokontroler, karena proses untuk mencetak nilai jarakyang diukur pada dua buah display seven segment hanyamenggunakan enam buah pin mikrokontroler.

4) Rangkaian Pemancar FMModulasi frekuensi adalah suatu proses modulasi dimana

sinyal audio dengan frekuensi yang lebih rendah danamplitudo yang tetap, ditumpangkan pada sinyal radiodengan frekuensi yang lebih tinggi [6]. pemancar FMdigunakan untuk merubah satu atau lebih sinyal input yangberupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombangtermodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yangdimaksudkan sebagai output daya yang kemudiandiumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan [17].

Untuk komunikasi antara mikrokontroler dengankomputer digunakan port serial, karena kemampuantranmisinya yang lebih jauh dan lebih hemat dalampenggunaan pin (hanya 1 bit untuk memancarkaninformasi) [3],[5]. Sedangkan jalur transmisi radio FMdigunakan untuk memisahkan (wireless) antara sensor dilapangan dengan pemantau di ruang kontrol. Penggunaanpemancar FM karena noise yang dihasilkan kecil.

Pada perancangan ini, hanya dibuat blok exciter sajayang terdiri dari blok osilator dan blok penyangga (buffer)yang memiliki standar transmitter daya rendah. Sedangkanblok penguat daya (booster) tidak dirakit dalamperancangan ini, hal ini dimaksudkan agar pemancar FMyang digunakan nantinya tidak terlalu mempengaruhigelombang FM dari stasiun pemancar lain yang juga beradadi jalur frekuensi komersial (88-108 MHz). Gambar 5menunjukkan rangkaian transmitter FM yang digunakan.

Dari rangkaian pemancar FM tersebut dapat dilihatbahwa yang menjadi inti dari sebuah pemancar adalahosilator. Data serial keluaran dari pin TXD (P3.1) sistemminimum diumpankan ke jalur masukan pemancar.Kemudian pada bagian modulator data serial inidimodulasikan dengan gelombang pembawa yangdihasilkan oleh blok osilator. Proses modulasi sinyal digitaldilakukan dengan menumpangkan sinyal data digital kesinyal analog yang dibangkitkan oleh osilator. Sinyalanalog yang dihasilkan adalah sinyal sinus yang merupakanbentuk sinyal pembawa dengan frekuensi yang berbeda.Perubahan frekuensi sinyal pembawa ini terjadi karenadikendalikan oleh tegangan sinyal yang diinputkan ke jalur

pemancar, karena rangkaian pemancar ini tergolong jenisVCO (Voltage Controlled Oscillator), dimana inputtegangan dc dapat mengendalikan frekuensi keluaranosilator [6], [7],[8],[17].

5) Penerima FMUntuk rangkaian penerima dalam perancangan ini

digunakan receiver FM yang banyak dijual di pasaran.Pemanfaatan rangkaian receiver yang sudah jadi inidilakukan untuk mendapatkan kemudahan dalam prosespembuatan sistem perancangan keseluruhan, dikarenakanperancangan sistem yang akan dibuat ini menggunakanmedia transmisi gelombang radio pada jalur FM komersial(88-108 MHz). Dalam hal ini penulis tidak membahasmengenai rangkaian dan jalur sistem penerimaan datasecara keseluruhan, karena rangkaian yang digunakanadalah rangkaian radio tuner FM.

6) Rangkaian Antarmuka Port SerialAntarmuka atau Interface merupakan suatu

rangkaian yang difungsikan untuk menyesuaikan antaraperanti peripheral dengan komputer. Hal ini diperlukankarena umumnya piranti-piranti peripheral memilikikarakteristik besaran yang berbeda dengan komputer,seperti besaran tegangan, arus, daya dan terutamakecepatan pengolahan datanya.

Antarmuka RS 232 hanya dapat dipakai untukmenghubungkan dua peralatan untuk komunikasi datayaitu: DTE, Data Terminal Equipment (seperti komputer,printer dsb), dengan DCE, Data CommunicationEquipment (modem). Jarak antara kedua peralatan tersebuttidak boleh melebihi 15 meter (data tepatnya dapatdiperoleh pada CCITT-Recommendations V2.8) [10].

C. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak (software) dalampenelitian ini diperlukan agar sistem yang direncanakandapat bekerja dengan baik. Dalam penelitian ini diperlukandua perangkat lunak, yaitu: Program pertama yang akandiinputkan pada mikrokontroler, guna mengontrolpemancaran dan penerimaan gelombang ultrasonik padasensor ping, perhitungan ketinggian air berdasarkaninformasi dari sensor, menampilkan hasilnya pada sevensegment, dan mengirimkan informasinya ke komputermelalui port serial dan transmisi radio FM. Program inidibuat dengan bahasa assembly MCS-51 dan dimasukkan

Jurnal Rekayasa Elektrika, Vol.8,No.2, Oktober 200974

5K6

47uF/10V

5K6

15K 220pF10pF

C9018

1K 10pF

10pF

33pF 100nF 47K

47K

C930

C93068pF 68pF

Vcc

To P3.1 uC

Osilator Buffer

Exciter

Gambar 5. Rangkaian Transmitter FMGambar 6. Rangkaian Antarmuka dengan Kanal RS-232

ke dalam Flash PEROM mikrokontroler. Sedangkanprogram yang kedua menggunakan bahasa Visual Basic6.0, digunakan pada komputer guna menampilkaninformasi ketinggian air dalam bentuk grafik, jugamenyimpan datanya ke dalam tabel.

Basic (Beginners All-purpose Sysmbolic InstructionCode) merupakan suatu bahasa pemrograman tingkat tinggiyang sangat mudah untuk dipelajari dan digunakan karenatidak memiliki aturan-aturan yang terlalu mengikat dalamhal penulisan source programnya

III. PENGUJIAN SISTEM

Pengujian dan pembahasan dilakukan untuk mengetahuikesesuaian antara perancangan awal sistem terhadap alatyang akan dihasilkan, dapat bekerja dengan baik atau tidak.Pengujian yang dilakukan secara bertahap per blok-bloksistem dari keseluruhannya. Pengujian dimulai denganmemastikan setiap komponen yang digunakan dalamkondisi bagus (dapat bekerja dengan baik), kemudianmengecek setiap jalur yang terhubung dengan komponenyang digunakan diatas papan PCB telah terkoneksi, dimanarangkaiannya disesuaikan dengan gambar skematiknya.

Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sensorping sebagai rangkaian pemancar dan penerima ultrasonik,sistem minimum AT89C2051, penampil seven segment,komunikasi data serial antara mikrokontroler dengankomputer dan pengujian sistem secara keseluruhan.

A. Pengujian Sensor PINGSensor ping diuji dengan bantuan mikrokontroler untuk

memicunya selama 3 µs, dan setelah menerima sinyalpantulan, mikrokontroler menghidupkan lampu led di port1 sesuai dengan nilai timer 0 nya.

Pengujian dilakukan dengan cara menggerakan sensorping mendekati dan menjauhi suatu penghalang (tembok),dan diperoleh nyala led yang berubah-ubah sesuai dengannilai dari timer 0. Namun dari pengujian ini kita tidak dapatmenentukan jaraknya, karena belum dilakukanperhitungan. Sensor Parallax Ping memiliki jarakpengukuran maksimum 12 meter, untuk mediumperambatan air yang memiliki cepat rambat 1440 m/s.

B. Pengujian Rangkaian Penampil Seven SegmentRangkaian penampil seven segment diuji bersamaan

dengan IC 74LS247. Input A, B, C, dan D dari IC 74LS247diberikan kombinasi nilai seperti yang ditunjukkan padaTabel 1. Sedangkan kedua basis transistor dihubungkkan keground sehingga kedua display seven segment dapat hidupsecara bersamaan dan menunjukkan bilangan yang sama.Rangkaian diuji untuk menampilkan nilai 0 sampai 9.kombinasi input, output dan keluaran seven segment secaralengkap dapat dilihat pada Tabel 1

C. Pengujian Transmisi Data SerialSebelum transmisi data serial dilakukan dengan

menggunakan gelombang radio FM, baik pemancarmaupun penerima radio harus di set (tune) terlebih dahulupada frekuensi yang sama, agar di dapatkan hasil yangakurat

Pengesetannya dilakukan dengan cara memutar inti feritpada koker (bagian pemancar) atau memutar bagian penalafrekuensi (tuning) pada pesawat penerima radio FM.Frekuensi yang matching antar pesawat pemancar danpenerima ditandai dengan timbulnya suara dengung yangkeras pada pesawat penerima radio bila dihubungkandengan loudspeaker.

Pengujian awal diakukan terhadap jarak transmisi FM.Hal ini dilakukan dengan memberikan data/ informasiberupa suara pada rangkaian transmiter FM. Kemudiandengan menggunakan sebuah receiver radio FM dilakukanpengamatan terhadap jarak maksimun yang dapat ditempuhsinyal dengan kualitas suara yang masih baik. Padapengujian ini diperoleh jarak maksimum dari pemancar FMini adalah 15M. Hal ini karena pemancar yang digunakanberdaya rendah, sehingga jarak yang dicapai pun tidakterlalu jauh.

Selanjutnya pengujian dilakukan dengan memberikansinyal digital yang dibangkitkan oleh mikrokontroler.Mikrokontroler mengirimkan bilangan 0 (30H) – 9 (39H).Dari pengujian ini didapatkan bahwa komunikasi serial(mikrokontroler, transmiter & receiver FM, dan rangkaianantarmuka) telah berjalan dengan baik, hal ini terlihatdengan ditampilkannya bilangan 0 – 9 pada program hyperterminal pada komputer.

D. Pengujian Sistem KeseluruhanPengujian sistem secara keseluruhan yaitu melakukan

pengujian terhadap seluruh sistem dari perancangan yang

TABEL I.KOMBINASI INPUT, OUTPUT DAN KELUARAN SEVEN SEGMENT

Angka D C B A a b c d e f g 7-seg0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 12 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 03 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 04 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 05 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 06 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 07 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 18 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 09 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0

Yunidar: PENERAPAN SENSOR PING SEBAGAI PEMANTAU KETINGGIAN AIR BERBASIS MIKROKONTROLERAT89C2051

75

TFO = 1? P3.4 = 0?

CLR TR0

Hit jarak

Tampilkan keseven segment

Kirim kekomputer

end

start

Inisialisasitimer dan serial

CLR &Aktif timer 1

Pin = 0Aktif

timer 1

SET P3.4selama s

Tunda75 s

TRO = 1

Gambar 7. Diagram alir program MCS-51

Tampilkansebagai grafik

start

Inisialisasiserial

AmbilData/menit

Simpan data

end

Gambar 8. Diagram alir proram Visual basic pada komputer

telah dibuat, pengujian keseluruhan ini dilakukan setelahpengujian terhadap masing-masing blok sistem selesai.Dalam pengujian ini sistem perancangan terdiri dari duamodul.

Modul pertama yang berada pada sisi mikrokontroler,berfungsi sebagai pemancar dan penerima gelombangultrasonik, penghitung jarak ketinggian air,menampilkannya pada seven segment dan mengirimkanhasil tersebut ke komputer melalui transmisi data serial.Sedangkan modul kedua yaitu pada sisi komputer berfungsisebagai alat penampil hasil pemantauan ketinggian airsecara real time di lapangan dalam bentuk grafik, danmenyimpan data tersebut untuk keperluan selanjutnya.

Pertama sekali setiap sub blok sistem diberi tegangancatu sebesar 12V untuk rangkaian transmitter dan receiverradio FM, sedangkan sistem minimum mikrokontroler,

sensor ping dan seven segment diberi tegangan 5V.Kemudian dilakukan penempatan lokasi frekuensi yangakan dipergunakan sebagai jalur transmisi data. Jalurfrekuensi yang dipilih haruslah jalur frekuensi yang masihkosong, agar tidak terjadi bentrok frekuensi denganpemancar lainnya, yang juga memanfaatkan jalur frekuensiFM.

Untuk pengujian sistem secara keseluruhan ini dilakukanpada lokasi air tawar yang jernih dengan permukaan yangcenderung stabil (tidak bergelombang). Adapun hasilpengujian yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2.

Data yang ditampilkan pada Tabel 2 tersebut merupakandata tampilan pada komputer yang menampilkan 4 digitdata (2 digit desimal). Sedangkan tampilan sistem yangdigunakan di lapangan (seven segment) hanyamenggunakan satu digit untuk satuan dan satu digit untukdesimal, maka resolusi yang dapat ditampilkan di lapanganadalah 0.1 m. Dari hasil pengujian tersebut dapat dilihatbahwa nilai ketelitian pengukuran antara 0 – 0.05 m,dengan tingkat persentase kesalahan antara 0 % - 4 %.Nilai ini dianggap cukup mewakili keandalan sistem gunamemantau ketinggian air. Karena ketinggian air merupakan

TABEL II.HASIL PENGUJIAN SISTEM KESELURUHAN

Metode Pengukuran Yang Dilakukan

ManualElektrik

% KesalahanX1 X2 X3 Rataan

0.10 0.08 0.11 0.12 0.10 0.00

0.25 0.27 0.25 0.26 0.26 4.00

0.30 0.30 0.33 0.29 0.31 3.33

0.50 0.52 0.49 0.51 0.51 2.00

1.05 1.07 1.06 1.04 1.04 0.95

1.30 1.28 1.30 1.29 1.29 0.77

1.50 1.50 1.45 1.49 1.49 0.67

2.00 2.05 2.03 2.02 2.02 1.00

2.50 2.50 2.47 2.49 2.49 0.40

Jurnal Rekayasa Elektrika, Vol.8,No.2, Oktober 200976

parameter yang tidak cepat berubah dengan signifikan.Namun proses pengiriman data digital melalui transmisi

gelombang radio sekali-kali juga mengalami kegagalanpenerimaan data oleh rangkaian receiver, ini disebabkankarena terjadinya noise atau bergesernya lokasipenempatan frekuensi antara transmitter dan receiver,karena pada rangkaian transmitter proses pengaturanfrekuensinya menggunakan induktor, yang sekali-kali bisaterjadinya pergeseran frekuensi modulasi.

Terjadinya noise atau bergesernya penempatan frekuensiini bisa disebabkan oleh terlalu banyaknya media yangmelewati daerah jalur transmisi gelombang radio FM, ataujuga oleh penempatan posisi antena yang kurang baik,sehingga receiver tidak bisa menerima data dari transmitterdengan baik (bersih). Disamping itu rangkaian pemancaryang tergolong pemancar dengan daya kecil, juga sangatrentan terhadap gangguan frekuensi lain dengan daya yanglebih besar.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan pengamatan yang telahdilakukan terhadap aplikasi sistem pemantauan ketinggianair secara real time berbasis mikrokontroler AT89C2051,maka dapat ditarik beberapa kesimpulan diantaranya:

1. Ketinggian air dapat diukur secara elektrik denganmemanfaatkan transduser ultrasonik,mikrokontroler dan beberapa komponen pendukunglainnya.

2. Pemantauan ketinggian air secara real time dapatdilakukan dengan menggunakan mikrokontroleruntuk mengkalkulasikan jarak serta komputer untukmenampilkan dan menyimpan data.

3. Sistem yang dirancang dan dibuat dalam penelitianini dapat bekerja cukup baik untuk nilai pengukuran0.10 – 2.50 meter, dengan nilai ketelitianpengukuran antara 0 – 0.05 meter, dan tingkatpersentase kesalahan antara 0 % - 4 %.

V. REFERENSI

[1] Giancoli, Douglas C, Physic, Prentice Hall Inc, 1996.

[2] Christanto, D & Pusporini, K, Panduan Dasar MikrokontrollerKeluarga MCS-51, Innovative Electronics, Surabaya, 2004

[3] Putra, Agfianto E, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teoridan Aplikasi, Penerbit Gava Media, Yogyakarta, 2004

[4] Sutanto, B, “Timer dan Counter dalam MCS51”, TabloidMingguan Komputer, Elektronika & Teknologi (KOMPUTEK),[Online]. Dapat diakses di: http://alds.stts.edu/Timer danCounter.htm, 2001

[5] Nalwan, Andi P, Teknik Antarmuka dan PemrogramanMkrokontroller AT89C51, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta,2003

[6] Hartanto, D, “Pemancar FM 12 Watt Bagian (I)”, [Online]. Dapatdiakses di :http://www.bogor.net/idkf/idkf-1/community-broadcasting/pemancar-fm/Pemancar FM 12 Watt bagian I.htm,2001

[7] Langley, Graham, Prinsip Dasar Telekomunikasi, PT Multimedia,Jakarta,1986

[8] Aksin, M, Desain Elektronika Seri Radio Frekuensi, Effhar,Semarang, 2004

[9] Link, Wolfgang, Pengukuran, Pengendalian, dan PengaturanDengan PC, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 1993

[10] Sutanto, B, Teknik Interface5-Komunikasi Seri Asinkron(D)‘RS232 dan Modem’, Tabloid Mingguan Komputer, Elektronika &Teknologi (KOMPUTEK), [Online]. Dapat diakses di:http://alds.stts.edu/DIGITAL /Interface.htm, 2001

[11] Carr, Joseph J, Sensor and Circuits: Sensors, transducers, andsupporting circuits for electronic instrumentation, measurement,and control, PTR Prentice Hall, New Jersey, 1993

[12] Caltron Indonesia, “Mengenal Sensor dan Actuator”, [Online].Dapat diakses di: http://www.caltron.co.id/, 2006

[13] Senix Corporation Non-Contact Ultrasonic Distance Sensors,[Online]. Dapat diakses di:http://www.ultrasonicsensors.com/applications.htm, 2005

[14] Parallax, Inc, “PING)))™ Ultrasonic Range Finder (#28015)”,[Online]. Dapat diakses di:http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/PingDocs.pdf , 2005

[15] Atmel Corporation, “8-bit Microcontroller with 2K Bytes Flash’AT89C2051’”, [Online]. Dapat diakses di:www.atmel.com/literature , 2006

[16] Texas Instruments Incorporated, SN5446A, ’47A, ’48, SN54LS47,’LS48, ’LS49, SN7446A, ’47A, ’48, SN74LS47, ’LS48, ’LS49,BCD-TO-SEVEN-SEGMENT DECODERS/DRIVERS, 1999

[17] RTC-UI Team, “Pemancar FM, Elektro Indonesia”, [Online]. Dapatdiakses di: http://www.elektroindonesia.com/elektro/elek29.html,2000

[18] Maxim Integrated Products, “+5V-Powered, Multichannel RS-232Drivers/Receivers”, 2001