- 1 -

Makalah Seminar Kerja Praktek

PERANCANGAN PENDETEKSI BANJIR JARAK JAUH MENGGUNAKAN SISTEM KOMUNIKASI 802.15.4 Amelia Syarfina Qisthi1, Ajub Ajulian Z., ST. MT2

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,

Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Tel (024) 7460053, 7460055 Fax (024) 746055 ameliasyarfina.qisthi@gmail.com

Abstrak Maraknya banjir yang melanda beberapa wilayah di Indonesia setiap tahunnya menjadi kerugian yang cukup

besar bagi warga yang terkena banjir. Banjir yang tak jarang datang tiba-tiba membuat warga tidak bisa siaga ketika bencana datang. Karena itu perlu dirancang alat pendeteksi banjir jarak jauh, tidak hanya meningkatkan keakuratan pendeteksian pada banjir namun nantinya bisa dipantau secara real time sehingga memberikan siaga banjir disaat yang tepat.

Pendeteksi banjir jarak jauh ini memanfaatkan komunikasi wireless 802.15.4. Suatu sistem pengukuran ketinggian air dengan sensor ultrasonik ping parallax yang dikontrol oleh mikrokontroler ATMega 8535 dimana data yang telah diolah kemudian dikirim secara wireless menggunakan transmitter Xbee-PRO yang didasarkan pada standar 802.15.4. Pada prosesnya, data yang telah dikirim kemudian diterima oleh receiver Xbee-PRO lalu dikirim secara serial dengan menggunakan kabel serial RS232 menuju komputer, sehingga data dapat ditampilkan di komputer menggunakan program Visual Basic 6.0.

Kata Kunci : Wireless, Mikrokontroler, Sensor Ultrasonik. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Telekomunikasi merupakan teknik pengiriman atau penyampaian informasi dari satu tempat ke tempat yang lain. Dewasa ini kebutuhan informasi yang semakin meningkat mengharuskan informasi tersebut dapat diketahui secara real time atau pada saat itu juga. Didorong dari kebutuhan-kebutuhan real time inilah dibutuhkan komunikasi yang dapat mengirimkan data secara cepat dan terus menerus. Penggunaan wireless atau jaringan nirkabel bertujuan untuk menggantikan kabel yang menghubungkan terminal komputer dengan jaringan, sehingga tetap dapat berkomunikasi dengan kecepatan transmisi yang memadai. Wireless atau jaringan nirkabel ini menggunakan gelombang radio sebagai media transmisinya

Maraknya banjir yang melanda beberapa wilayah di Indonesia setiap tahunnya menjadi kerugian yang cukup besar bagi warga yang terkena banjir. Banjir yang terkadang datang dimalam hari disaat warga sedang tertidur lelap membuat warga tidak bisa siaga ketika bencana datang. Tentu saja ini membuat warga tidak hanya mengalami kerugian harta dan benda namun bisa kehilangan nyawa orang yang dicintai karena terjebak banjir yang datang tiba-tiba. Karena alasan inilah perlu dirancang alat pendeteksi banjir jarak jauh, tidak hanya meningkatkan keakuratan pendeteksian pada banjir namun nantinya bisa dipantau secara real time sehingga memberikan siaga banjir disaat yang tepat.

Perancangan pendeteksi banjir jarak jauh ini dikonsepkan untuk memberikan informasi kepada para penggunanya untuk memperoleh perubahan keadaan atau situasi pada saat itu juga. Komunikasi yang dapat digunakan untuk pemantauan banjir real time ini adalah komunikasi 802.15.4 yaitu wireless Xbee-PRO pada frekuensi 2,4 GHz. Pendeteksi banjir jarak jauh ini akan mendeteksi perubahan-perubahan ketinggian air dan memberikan peringatan dini banjir dengan menggunakan sensor ping parallax yang memanfaatkan gelombang ultrasonik yang dipantulkan kemudian menghitung jarak gelombang yang terpantulkan kembali ketika menyentuh dasar sungai, kemudian data diolah oleh mikrokontroller Atmega8535 dan hasilnya dikirim dari sisi transmitter ke receiver melalui wireless Xbee-PRO lalu ditampilkan di kompuer menggunakan software Visual Basic.

1.2 Tujuan

Tujuan Kerja Praktek di Lab Wireless Network PT Telkom Divisi R&D Center Bandung ini adalah : 1. Mempelajari sistem telekomunikasi wireless 2. Merancang pendeteksi banjir jarak jauh

menggunakan sistem komunikasi 802.15.4 3. Mempelajari fungsi dan cara kerja komponen

penyusun pada pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan sistem komunikasi 802.15.4

1) Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP

- 2 -

1.3 Batasan masalah Pada penulisan laporan kerja praktek ini

penulis membatasi permasalahan yaitu : 1. Dalam hal ini hanya akan dibahas mengenai

Perancangan Pendeteksi Banjir Jarak Jauh Menggunakan Sistem Komunikasi 802.15.4 secara umum.

2. Dalam laporan ini tidak dibahas tentang bahasa pemrograman untuk mikrokontroler (CV AVR).

3. Dalam laporan ini tidak dibahas tentang bahasa pemrograman secara khusus.

4. Dalam laporan ini hanya membahas perancangan alat dan belum diaplikasikan sehingga tidak membahas hasil kerja alat.

II. DASAR TEORI 2.1 Sensor Ping Parallax

Sensor Ping merupakan sensor ultrasonik yang dapat mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan kemudian mendeteksi pantulannya. Dengan sensor ini maka ketinggian air sungai dapat terdeteksi. Pada modul Ping))) terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal.

Gambar 1 Sensor Ping Paralaax

Pada sensor ping parallax ini, pemancar

ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi gelombang suara sementara dan hanya akan memancarkan gelombang ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5us). Gelombang ini akan dipancarkan selama 200uS dan merambat dengan kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034us), ketika mengenai objek maka gelombang akan terpantul kembali ke sensor ping. Selama menunggu pantulan, sensor ping akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi oleh sensor ping. Oleh karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara sensor ping dengan objek. Kemudian mikrokontroler mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut : Jarak = (Lebar Pulsa/29.034us) /2 (cm) (1) atau

Jarak = (Lebar Pulsa x 0.034442) /2 (cm) (2) Karena 1/29.034 = 0.34442

2.2 Mikrokontroler ATMega8535

Gambar 2 Pin ATMega8535

ATMega8535 merupakan salah satu

mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 2006. Pada mikrokontroler ATMega8535 ini semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing)

Mikrokontroller ATmega8535 memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Kompatibel dengan produk keluarga MCS51. 2. Dapat digunakannya bahasa C sebagai bahasa

pemrogramannya. 3. Programmable Flash Memory sebesar 8 K

Byte. 4. Memiliki 512 Bytes EEPROM yang dapat

diprogram. 5. Ketahanan (endurance) : 10.000 siklus

tulis/hapus. 6. Jangkauan operasi : 4,5 – 5,5 Volt. 7. Fully Static Operation : 0 Hz – 16 MHz untuk

ATmega8535. 8. Dua level Program Memory Lock yaitu flash

program dan EEPROM data security 9. RAM Internal 128 X 8 bit. 10. Memiliki 32 jalur I/O yang dapat deprogram. 11. Satu pencacah 8 bit dengan separate

prescaler. 12. Satu pencacah16 bit dengan separate

prescaler. 13. Sumber interupsi (interrupt source) eksternal

dan internal. 14. Kanal pengirim-penerima tak serempak

universal (UART- Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) yang dapat diprogram.

15. Low-power Idle dan Power-down Model.

- 3 -

2.3 Xbee-PRO Perangkat XBee-PRO merupakan modul

RF yang didesain dengan standard protokol IEEE 802.15.4 dan sesuai dengan kebutuhan yang sederhana untuk jaringan sensor tanpa kawat. XBee-PRO hanya membutuhkan energi yang rendah untuk beroperasi dan dimensi fisiknya kecil sehingga praktis dalam penempatan. Modul ini beroperasi pada rentang frekuensi 2.4 GHz.

Gambar 3 Bentuk Xbee-PRO

Xbee-PRO ini merupakan sebuah modul

yang terdiri dari Xbee-PRO receiver dan Xbee-PRO transmitter dengan sistem antarmuka serial UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

Gambar 4 Komunikasi serial Xbee-PRO Tabel 1 Spesifikasi Xbee-PRO[13]

Performance IndoorUrban-Range up to 300'(100 m) Outdoor RF line-of-sight Range up to 1 mile (1500 m)

Transmit Power Output 60 Mw (18 dBm) conducted

(software selectable) 100 Mw (20dB) EIRP RF Date Rate 250,000 bps Serial Interface Date Rate 1200-115200 bps

(software selectable) (non-standard baud rates also supported)

Receiver Sensitifity -100 dBm (1% packet error rate)

Power Requirements Supply Voltage 2,8-3,4 V Idle / Receive Current (typical) 55mA (@ 3.3 V)

Power-down Current < 10 µA General Operating Frequency ISM 2.4 GHz

Frequency Band 2.4-2.4835 GHz Modulation OQPSK

Dimensions 0.960" x 1.297" (2.438 cm x 3.294 cm)

Operating Temperature -40 to 85o C (Industrial)

Antenna Options Integrated Whip, Chip or U.FL Connecetor

Neteworking & Security

SupPorted Network Topologies

Point-to-point, Poit-to-multipoint & Peer-to-peer

Number of Channels 12 Direct Sequence Channels (software selectable)

2.4 RS232

RS232 adalah standar komunikasi serial

yang didefinisikan sebagai antarmuka antara perangkat terminal data dan perangkat komunikasi data menggunakan pertukaran data biner secara serial. Untuk melakukan komunikasi serial dengan standar RS232 digunakan IC Max 232 sebagai sebagai driver, yang akan mengkonversi tegangan atau kondisi logika TTL dari hardware agar sesuai dengan tegangan pada komputer/ mikrokontroller ataupun sebaliknya sehingga data dapat dibaca.

2.5 Visual Basic 6.0

Visual Basic 6.0 adalah salah satu bahasa pemrograman untuk membuat program aplikasi lingkungan Windows. Bahasa pemrograman merupakan intsruksi yang dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Dalam pengembangan aplikasi Visual Basic menggunakan pendekatan visual (GUI-Graphical User Interface) untuk merancang antarmuka (interface). Microsoft Visual Basic 6.0 merupakan produk pengembangan dari Microsoft Visual Basic yang sebelumnya.

Gambar 5 Antarmuka Visual Basic 6.0

- 4 -

III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok

Diagram blok secara umum dari perancangan sistem pendeteksi banjir jarak jauh dengan komunikasi 8012.15.4 diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 6 Diagram blok perancangan sistem.

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sistem terdiri atas Sensor Ping Parallax yang digunakan untuk mendeteksi perubahan ketinggian air kemudian data diolah oleh Mikrokontoller ATMEega8535, lalu Mikrokontroler ATMega 8535 memerintah Xbee-PRO Tx untuk mengirim data ke Xbee-PRO Rx untuk memberitahukan ketinggian air sungai. Data yang telah dikirim kemudian diterima oleh Xbee-PRO Rx dan dikirim menuju komputer, sehingga data dapat ditampilkan di komputer menggunakan pemrograman Visual Basic 6.0

3.2 Perancangan Penempatan Perangkat

Pendeteksi Banjir

Gambar 7 Perancangan Penempatan perangkat

Setiap sungai/laut biasanya

memiliki kedalaman yang berbeda-beda namun semakin dekat dengan daratan maka akan semakin dangkal, hal ini membuat pendeteksi banjir ini diletakkan di tepi sungai. Untuk dasar tepi sungai yang memang kedalamannya berbeda-beda, hal

ini akan membuat sensor ultrasonik tidak akurat dalam mengambil data karena patokan kedalamnnya berbeda, sehingga perlu membuat bata/semen permanen di tepi sungai dengan tinggi yang sama. Jadi ketika sensor ultrasonik yang memancarkan gelombang ultrasonik kemudian mengenai suatu bata/semen yang telah dibuat maka gelombang akan memantulkan kembali.

Pada perancangan ini perangkat pendeteksi banjir diletakkan di dalam pelampung karena pelampung mengapung di air, sehingga ketika air naik maka pelampung akan mengikuti ketinggian air dan sensor akan mengukur ketinggiannya dengan memancarkan gelombang ultrasonik ke bata/semen. Perangkat lalu dihubungkan dengan pipa paralon. Pipa paralon ini berfungsi menahan pelampung agar pelampung tidak terbawa arus sungai.

3.3 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Gambar 8 Perancangan perangkat keras

Pada perancangan sistem perangkat keras

sistem pendeteksi banjir jarak jauh dengan komunikasi 8012.15.4 ini terdiri dari beberapa blok transmitter dan receiver fungsional yaitu:

1. Sensor Ping Parallax digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian air.

2. Sistem mikrokontroller Atmega8535, digunakan untuk pengolah data masukan, dan pengendali proses.

3. Xbee-PRO digunakan sebagai media transmisi untuk mengirimkan data dari mikrokontroler ke komputer

4. Komputer server digunakan untuk menampilkan monitoring data ketinggian aktual air dan deteksi banjir

5. Catu daya 5V digunakan untuk mensuplai daya ke mikrokontroller.

- 5 -

3.4 Perancangan Perangkat Lunak (Software) 3.4.1 Perancangan Sistem Komunikasi Xbee-

PRO Untuk melakukan setting pada Xbee-PRO

diperlukan software yang dapat berhubungan dengan media serial dengan IC MAX232 yang terkoneksi dengan Xbee-PRO. Software yang dapat digunakan untuk penyetingan adalah X-CTU.

Terdapat beberapa perintah untuk mensetting RF Modules. Berikut perintah yang diperlukan untuk mensetting Xbee-PRO.

Gambar 9 Parameter dalam modul Xbee-PRO

Keterangan : 1. “+++” merupakan command yang diberikan

kepada modul Xbee-PRO pertama kali untuk membuka sesi komunikasi pada modul Xbee-PRO. “AT” (AT Command) adalah awalan perintah yang diberikan kepada modul Xbee-PRO yang menyatakan bahwa kalimat setelah AT merupakan command yang diproses dalam modul Xbee-PRO.

2. “DL” (Destination Address Low) merupakan perintah untuk menyeting alamat yang akan dituju oleh modul Xbee-PRO.

3. “MY” (Source Address) Merupakan perintah untuk menyetting alamat dari modul Xbee-PRO itu sendiri (alamat diri sendiri), nilai dari“DL”, dan “MY” tidak boleh sama.

4. “CH” (Channel) merupakan parameter set/read dari modul Xbee-PRO dimana nilai awal dari settingannya adalah C dan nilai CH harus sama antara Transmiter dengan Receiver.

5. “ID” (Networking/Addessing) adalah perintah untuk memberi alamat PAN (Personal Area Network) dimana nilainya harus sama untuk satu jaringan

6. “WR” (Write) merupakan perintah penulisan pada modul Xbee-PRO apakah modul Xbee-PRO siap untuk menerima data.

7. “CN” (Exit Command Modul) merupakan perintah keluar dari modul Xbee-PRO, command ini merupakan kebalikan dari command “+++”.

3.4.2 Perancangan Tampilan di Visual Basic

6.0 Ketika koneksi port serial sudah berjalan

dengan baik, kemudian membuat tampilan Pendeteksi Banjir Jarak Jauh Menggunakan Sistem Komunikasi 802.15.4 di komputer yaitu menggunakan software Visual Basic.

Visual Basic 6.0 ini dapat digunakan untuk aplikasi akuisisi data dengan database dan chart, absen, menerima dan mengirim data, yang semuanya terhubung dengan port serial.

Berikut gambar tampilan perancangan pendeteksi banjir :

Gambar 10 Tampilan Visual Basic IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan

1. Perancangan pendeteksi banjir jarak jauh menggunakan sistem komunikasi 802.15.4 yang terdiri dari sensor ping parallax, mikrokontroler ATMega8535 dan wireless ZXbee-PRO.

2. Prinsip dari sensor ultrasonik ping parallax adalah memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan ketika menyentuh suatu penghalang maka sinyal akan dipantulkan kembali ke sensor.

3. Mikrokontroler ATMega8535 bertugas melakukan proses deteksi data masukan, mengolah data dan mengatur proses selanjutnya yang dikehendaki alat.

- 6 -

4. Perangkat Xbee-PRO merupakan modul yang didesain dengan standard protokol IEEE 802.15.4 dan beroperasi pada rentang frekuensi 2.4 GHz.

5. XCTU adalah software yang digunakan untuk pengaturan sistem komunikasi Xbee-PRO dengan media serial yang ada di Xbee-PRO.

6. Visual Basic dapat digunakan untuk aplikasi akuisisi data dengan database dan chart, absen, menerima dan mengirim data, yang semuanya terhubung dengan port serial.

4.2 Saran 1. Perancangan pendeteksi banjir jarak jauh

menggunakan sistem komunikasi 802.15.4 ini dapat diaplikasikan dan diterapkan.

2. Sebaiknya Kantor Research and Development Center Telkom Pusat dapat memberikan modul yang dapat diteliti dan dikembangkan oleh mahasiswa yang melakukan Kerja Praktek di Kantor Research and Development Center Telkom Pusat.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Khadafi, Ahmad, Perancangan dan Pembuatan Aplikasi Data Akuisisi Informasi Kondisi Hutan dengan Sistem Komunikasi 802.15.4 Pada Perangkat Embedded Ebox-4300, Laporan Tugas Akhir Diploma III Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, 2009

[2] Abadi, Muslim, Rancang Bangun Alat Pengukur Langkah Kaki dengan Sensor Accelerometer dan fasilitas Komunikasi Wireless 2,4 GHz, Laporan Tugas Akhir Diploma III Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya.

[3] Wulan, Ratna, Simulasi Pembuatan Miniatur Ship Position Guide Pada Proses Pengedokkan Kapal Berbasis Mikrokontroler, Laporan Tugas Akhir Diploma III Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya.

[4] Balqis, Karenza & Ilham M., Modul Visual Basic, Praktikum Dasar Komputer Pemrograman, Semarang, 2009.

[5] Rahmaniar, Wahyu, http://technologination.blogspot.com.

[6] ---------, Sensor Ping Parallax DataSheet, © Parallax, Inc. • PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor (#28015).

[7] ----------, ATmega8535 Data Sheet, http://www.atmel.com.

[8] ---------, Xbee-PRO Data Sheet, © 2009 Digi International, Inc. All rights reserved.

BIODATA

Amelia Syarfina Qisthi (L2F009105). Lahir di Ngawi, 11 Juni 1991. Telah menempuh pendidikan di SDN Kartini 1 Cirebon, SMPN 1 Cirebon, SMAN 1 Cirebon. Dan saat ini tercatat sebagai mahasiswa Teknik Elektro Universitas

Diponegoro, angkatan 2009, konsentrasi Elektronika dan Telekomunikasi.

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Ajub Ajulian Z., ST.MT NIP 197107191998022001