Top Banner
67 BAB III PEMBAHASAN 3.1. Tinjauan Umum Alat Alat peringatan dini bencana banjir dengan sistem sms menggunakan mikrokontroler arduino ini merupakan alat yang berfungsi sebagai peringatan dini adanya bencana banjir dengan menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai pengukur atau pendeteksi ketinggian permukaan air disuatu tempat dan SMS sebagai pemberi informasi. Cara kerja alat ini yaitu sensor ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi ketinggian permukaan air yang diperintahkan oleh mikrokontroler arduino. Hasil perhitungan jarak dari pembacaan sensor ultrasonik nantinya akan ditampilkan pada modul LCD 16x2 dengan satuan sentimeter (CM). Dan pada alat ini juga terdapat pengaturan ketinggian level air yang berguna sebagai tolak ukur yang nantinya berguna bagi masyarakat sekitar untuk kesiapan dalam menghadapi bencana banjir. Ada 4 level ketinggian yang diatur berdasarkan batas atas sensor ultrasonik yaitu level Siaga 4, Siaga 3, Siaga 2, dan Siaga 1. Terdapat indikator LED di setiap level dengan berbeda warna yaitu Siaga 4 dengan warna hijau, Siaga 3 dengan warna biru, Siaga 2 dengan warna kuning, dan Siaga 1 dengan warna merah. Semakin tinggi kenaikan permukaan air maka semakin kecil jarak antara permukaan air dan batas atas sensor ultrasonik dan semakin tinggi level airnya. Fungsi Short Message Servise (SMS) pada alat ini yang dikerjakan oleh modul SIM800L yaitu pada saat alat ini diaktifkan akan mengirimkan notifikasi kesiapan alat dan fungsi SMS. Tidak hanya itu, disetiap level ketinggian air alat ini
28

BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

Oct 19, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

67

BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Tinjauan Umum Alat

Alat peringatan dini bencana banjir dengan sistem sms menggunakan

mikrokontroler arduino ini merupakan alat yang berfungsi sebagai peringatan dini

adanya bencana banjir dengan menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai

pengukur atau pendeteksi ketinggian permukaan air disuatu tempat dan SMS

sebagai pemberi informasi.

Cara kerja alat ini yaitu sensor ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik

untuk mendeteksi ketinggian permukaan air yang diperintahkan oleh

mikrokontroler arduino. Hasil perhitungan jarak dari pembacaan sensor ultrasonik

nantinya akan ditampilkan pada modul LCD 16x2 dengan satuan sentimeter (CM).

Dan pada alat ini juga terdapat pengaturan ketinggian level air yang berguna sebagai

tolak ukur yang nantinya berguna bagi masyarakat sekitar untuk kesiapan dalam

menghadapi bencana banjir. Ada 4 level ketinggian yang diatur berdasarkan batas

atas sensor ultrasonik yaitu level Siaga 4, Siaga 3, Siaga 2, dan Siaga 1. Terdapat

indikator LED di setiap level dengan berbeda warna yaitu Siaga 4 dengan warna

hijau, Siaga 3 dengan warna biru, Siaga 2 dengan warna kuning, dan Siaga 1 dengan

warna merah. Semakin tinggi kenaikan permukaan air maka semakin kecil jarak

antara permukaan air dan batas atas sensor ultrasonik dan semakin tinggi level

airnya. Fungsi Short Message Servise (SMS) pada alat ini yang dikerjakan oleh

modul SIM800L yaitu pada saat alat ini diaktifkan akan mengirimkan notifikasi

kesiapan alat dan fungsi SMS. Tidak hanya itu, disetiap level ketinggian air alat ini

Page 2: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

68 juga mengirimkan SMS dengan format berbeda ke nomorhandphone (hp) yang

telah terdaftar pada alat ini. Dan sebagai peringatan pada level Siaga 1 banjir

arduino juga memerintahkan buzzer untuk bekerja.

3.2. Blok Rangkaian Alat

Berikut ini blok rangkaian dari alat sebagai berikut:

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III.1

Blok Rangkaian Alat

Penjelasan blok rangkaian alat sebagai berikut:

1. Input

Komponen input ini merupakan komponen masukan yang akan diproses.

Komponen input ini terdiri dari :

a. Catu daya merupakan masukan tegangan 12 Volt kedalam rangkaian

mikrokontroler arduino. Dan tegangan 3,9 Volt untuk masukan ke modul SIM

800L.

Page 3: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

69

b. Sensor Ultrasonik HC-SR04 berfungsi untuk mendeteksi ketinggian

permukaan air dengan range pengukuran 2 cm~400 cm.

2. Proses

Proses merupakan komponen utama yang berfungsi sebagai pengelola data yang

diterima dari masukan atau input yang kemudian akan menghasilkan output.

Dalam proses ini penulis menggunakan mikrokontroler Arduino berbasiskan

ATMega 328P.

3. Output

Output merupakan keluaran dari semua proses yang telah dijalankan. Output

yang dihasilkan yaitu:

a. Buzzer berfungsi sebagai indikasi hasil input yang menghasilkan bunyi

seperti alarm.

b. LED berfungsi sebagai indikator hasil input agar mempermudah melihat level

ketinggian air dari sensor yang telah terdeteksi dan diproses.

c. Modul LCD 16x2 berfungsi sebagai interface atau antarmuka antara

mikrokontroler dan pengguna yang menampilkan karakter ataupun text dari

hasil input yang diproses sehingga mempermudah penggunaan alat.

d. Modul SIM800L berfungsi sebagai pengirim SMS yang dalam alat ini berupa

pemberitahuan kesiapaan alat dan kondisi level ketinggian air.

3.3. Skema Rangkaian

Berikut ini skema rangkaian secara keseluruhan dan penjelasan secara umum

rangkaian alat.

Page 4: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

70

Sumber: Dokumen pribadi

Gambar III. 2

Skema rangkaian keseluruhan.

Perancangan rangkaian ini adalah Arduino yang menggunakan mikrokontroller

ATMega 328p sebagai pusat pemroses data dan rangkaian elektronika lain sebagai

pendukung system. Terdapat beberapa blok rangkaian dari skema diatas antara lain

catu daya, shield, led dan mikrokontroler arduino itu sendiri. Selain dari rangkaian

Page 5: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

71

diatas terdapat modul sensor ultrasonik HC-SR04, LCD/I2C 16x2, SIM800L, dan

buzzer.

3.3.1 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 328p

Sumber : Dokumen Pribadi

Gambar III.3

Skema rangkaian Mikrokontroler Atmega 328p

Penjelasan Skema rangkaian sebagai berikut:

Rangkaian diatasadalah Arduino yang menggunakan mikrokontroller ATMega

328p sebagai pusat pemroses data dan rangkaian elektronika lain sebagai

pendukung system. Untuk mengaktifkan sistem, hubungkan sistem dengan catu

daya 12 VDC, jika LED pada Arduino hidup maka alat tersebut siap bekerja, namun

jika LED pada Arduino mati maka periksa tegangan pada catu daya dan cek

rangkaian alat.

Page 6: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

72

Pada system Arduino ini terdapat rangkaian converter USB ke Serial dengan

menggunakan IC FTDI FT232RL. Komponen ini berfungsi untuk pengisian

program ke mikrokontroller ATMega 328p secara serial melalui komputer dengan

software Arduino IDE. Interface atau antar muka yang digunakan untuk

berkomunikasi dengan komputer adalah USB type B dimana sering dijumpai

penggunaannya pada mesin cetak atau printer. Dilengkapi dengan sekring otomatis

reset (resettable fuse) 500mA, untuk mengantisipasi terjadinya hubung singkat di

dalam system. Apabila terjadi hubung singkat maka arus yang masuk akan terputus.

Pin 2 USB (data min) terhubung ke pin 16 IC FT232RL dan pin 3 USB (data plus)

terhubung ke pin 15 IC FT232RL. Pin 1 (VCC) dan pin 4 (GND) USB dihubungkan

secara seri dengan kapasitor 100nF untuk meredam noise yang dihasilkan IC

FT232RL.

Terdapat pula IC Op-Amp (LM358) yang berfungsi sebagai pemilih tegangan

otomatis. IC Op-Amp yang ditetapkan sebagai komparator akan memonitor

tegangan pada pin VIN (tegangan DC eksternal) dan jika berada di atas jumlah

minimum, akan mematikan sakelar MOSFET (AO3401) yang mengisolasi daya

USB dari papan Arduino. Jika kedua daya USB dan eksternal tersedia, sirkuit

menggunakan daya eksternal untuk menghidupkan papan Arduino melalui

regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal.

Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui

Resistor 1kΩ untuk membatasi arus yang masuk. Berlaku juga untuk pin 5 (RXD)

IC FT232RL terhubung ke pin 3 (TXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

untuk membatasi arus yang masuk. Dilengkapi dengan fitur auto-reset (otomatis

reset) untuk menghindari menekan tombol Reset secara terus menerus saat akan

Page 7: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

73

dan sedang melakukan pengisian program. Fitur ini didapat dari pin 2 (DTR#) dan

pin 3 (RST#) pada IC FT232RL dihubungkan dengan kapasitor 100nF yang

terhubung ke Reset IC ATMega 328p.

Pada bagian regulator tegangan menggunakan seri 78M05 dimana menurut

datasheet dapat mensuplai arus hingga 500mA. Yang dalam hal ini berfungsi

sebagai penyuplai tegangan teregulasi sebesar 5VDC untuk mikrokontroler

arduino.

ATMega 328p membutuhkan suplai tegangan kerja (VCC) sebesar 5VDC dan

akan bekerja pada frekuensi oscillator yang dipakai. Mikrokontroller ini memiliki

internal oscillator yang dapat digunakan sebagai penghasil clock untuk

menggerakkan CPU sebesar 8MHz. Pada system ini akan dipakai oscillator crystal

eksternal dengan frekuensi 16MHz dan memakai dua buah kapasitor 22pF yang

dihubungkan dengan pin 9 (XTAL1) dan pin 10 (XTAL2) IC ATMega 328p.

Pemilihan crystal dengan frekuensi ini dikarenakan system Arduino membutuhkan

eksekusi program yang cepat.

Arduino juga dilengkapi dengan konektor ICSP (In Circuit System

Programming) melalui pin header male untuk mengatur fuse bit, mem-burning

bootloader, atau mengisi program menggunakan bantuan downloader AVR. Pin

yang terdapat pada konektor ICSP adalah MOSI, MISO, SCK, Reset, VCC, dan

GND.

Mikrokontroller ATMega 328p memiliki saluran reset aktif rendah (low) sehingga

reset ini harus dijaga agar tetap berada pada kondisi tinggi (high). Pin RESET

digunakan untuk me-reset program (mulai dari awal) dengan memberikan sinyal

low pada pin RESET. Namun digunakan sebuah resistor pull-up dengan nilai 10kΩ

Page 8: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

74

yang dihubungkan ke VCC agar pin RESET tidak berada pada kondisi

mengambang (floating) atau kondisi pin RESET berlogika 0 (low). Penggunaan

port atau pin mikrokontroler pada alat ini terdapat di tabel berikut ini:

Tabel III.1 Penggunaan port pada Mikrokontroler Atmega 328p

PIN Mikrokontroler

Port Mikrokontroler

Pin Arduino

Penggunaan Pin

1 Reset Reset Tombol Reset

2 PD0 Digital Pin 0(RXD) Pin TX FT232RL

3 PD1 Digital Pin 1(TXD) Pin RX FT232RL

6 PD4 Digital Pin 4 Pin RXD SIM800L

8 GND GND GND Shield

9 PB6 - XTAL1

10 PB7 - XTAL2

11 PD5 Digital Pin 5 Pin TXD SIM800L

12 PD6 Digital Pin 6 Pin ECHO HC-SR04

13 PD7 Digital Pin 7 Pin Trigger HC-SR04

14 PB0 Digital Pin 8 Pin LED 1

15 PB1 Digital Pin 9 Pin LED 2

16 PB2 Digital Pin 10 Pin LED 3

17 PB3 Digital Pin 11 Pin LED 4

18 PB4 Digital Pin 12 Pin Buzzer

27 PC4 Analog Pin 4 Pin SDA I2C LCD

28 PC5 Analog Pin 5 Pin SCL I2C LCD Sumber: Dokumen Pribadi.

Page 9: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

75

3.3.2 Rangkaian Arduino Shield

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III. 4

Arduino Shield

Arduino Shield adalah papan susunan rangkaian yang dipasang langsung ke pin-

pin Arduino tanpa membutuhkan kabel tambahan, shield umumnya berbentuk sama

dengan papan Arduino itu sendiri. Perancangan arduino shield dirancang sesuai

keinginan pembuat alat dengan susunan paling ringkas dan termudah. Penggunaan

shield pada alat ini sangatlah penting untuk penempatan sensor ultrasonik HC-SR04

sebagai input sedangkan buzzer, modul SIM800L, modul I2C/LCD dan LED

indicator sebagai output. Dengan memanfaatkan pin header female agar

pemasangan menjadi lebih ringkas serta meminimalisir penggunaan kabel.

Kelebihan dari penggunaan shield juga dapat menghindari kesalahan pemasangan

sensor dan modul, karena pada shield terdapat marking (tanda) pemasangan.

Fitur pada shield ini juga cukup banyak selain sebagai tempat sensor dan modul

dipasang, penulis juga menempatkan kapasitor elco masing-masing 560uF/10V dan

10uF/50V sebelum tegangan masuk yang berguna untuk penstabil dan filter

tegangan. Terdapat juga indikator tegangan VDC 5V dan 3,8V berupa masing-

masing satu buah LED yang dirangkai seri dengan resistor 100Ω yang berguna

sebagai indikator bahwa terdapat tegangan. Fungsi lain juga dari shield arduino ini

Page 10: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

76

yaitu penyalur tegangan dari power supply ke sensor dan modul agar tidak

membebani power regulator pada arduino sehingga arduino berjalan stabil.

3.3.3 Rangkain LED

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III.5 Rangkaian LED

Pada perancangan alat ini indikator lain sebagai pendeteksi level ketinggian air

digunakan rangkaian LED. Pada rangkaian LED diatas terdapat 4 buah led 5mm

dan 4 buah resistor 100Ω yang masing-masing dirangkai seri. Yang masing-masing

LED pada kutub positif dihubungkan ke pin arduino dan semua kutub negatif LED

dirangkai paralel dan terhubung ke ground arduino. Masing-masing LED berbeda

warna yaitu hijau untuk level Siaga 4, biru untuk level Siaga 3, kuning untuk level

Siaga 2, dan merah untuk level Siaga 1.

3.3.4 Rangkaian Catu Daya

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III. 6

Rangkaian Catu Daya

Page 11: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

77

Pada rangkaian diatas catu daya berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220V

(arus bolak-balik) ke 12VAC dan merubah ke tegangan DC 12~15V. Catu daya

berfungsi untuk mensuplai tegangan ke mikrokontroler arduino dan komponen lain

didalam alat. Catu daya yang dibuat menggunakan Trafo Step Down CT, sekering,

saklar, dioda bridge, kapasitor Elco, resistor, LED, IC Regulator L7812, L7805 dan

LM317T. Dalam catu daya ini menghasilkan tiga output tegangan yaitu 12VDC,

5VDC dan 3,8VDC.

3.3.5 Modul GSM SIM800L

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III. 7

Koneksi modul SIM800L

Merupakan salah satu jenis module GSM/GPRS Serial yang paling popular.

Digunakan untuk berbagai keperluan pengendalian jarak jauh. Untuk saat

ini, terdapat beberapa tipe dari Breakout Board, tetapi yang paling banyak

dijual di Indonesia yaitu versi mini dengan kartu GSM jenis Micro SIM.

Modul pada alat ini menggunakan power supply dengan tegangan 3,8V yang

disuplai dari power supply yang merujuk dari datasheet modul SIM800L

Page 12: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

78

yaitu 3,7V~4,2 VDC. Terdapat indikator sinyal pada SIM800L yaitu jika

telah mendapatkan sinyal, led akan kedip lambat berarti sudah mendapatkan

sinyal sedangkan jika berkedip cepat berarti belum mendapatkan sinyal,

yang tentunya sudah terisi kartu SIM aktif. Dan pada rangkaian diatas yaitu

untuk koneksi data pin TXD modul terhubung ke pin 5 digital, sedangkan

pin RXD modul terhubung ke pin 4 digital.

3.3.6 Modul LCD/I2C 16x2

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III. 8

Koneksi modul LCD/I2C 16x2

Pada rangkaian diatas perancangan alat menggunakan LCD 16x2 yang sudah

terintegrasi dengan modul I2C dimana bertujuan untuk meminimalkan penggunaan

pin sehingga untuk pengoperasiannya cukup memerlukan 2 pin data saja untuk

dapat bekerja, yaitu pin SDA yang terkoneksi ke pin 4 analog arduino dan pin SCL

yang terkoneksi ke pin 5 analog arduino. Modul ini nantinya akan menampilkan

informasi kesiapan alat dan menampilkan secara realtime ketinggian air setiap

levelnya.

Page 13: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

79

3.3.7 Modul Ultrasonik HC-SR04

Modul ultrasonik pada alat ini berfungsi sebagai input sistem selain power

supply. Yaitu untuk mendeteksi ketinggian permukaan air, sensor akan memberikan

sinyal keluaran yang kemudian akan diolah menjadi data ketinggian permukaan air

oleh mikrokontroler arduino. Untuk konfigurasi pin sendiri dari sensor ini yaitu pin

Trig sensor terkoneksi ke pin 7 digital arduino dan pin Echo sensor terkoneksi ke

pin 6 arduino. Sedangkan pin ground dan VCC terhubung ke powersupply seperti

gambar dibawah ini.

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III. 9

Koneksi modul Ultrasonik HC-SR04

3.4 Cara Kerja Alat

Berikut ini adalah proses cara kerja alat secara keseluruhan:

a. Catu Daya

Dari skema rangkaian catu daya cara kerjanya yaitu catu daya diberi tegangan AC

220 Volt yang didapat dari stop kontak listrik masuk ke pin AC 220V pada

rangkaian, selanjutnya melalui sekering 2A dan melalui saklar, sebelum masuk ke

transformator CT step down, kemudian tegangan AC yang masih tinggi tersebut

masuk ke lilitan primer trafo (step down) menimbulkan fluks magnet yang idealnya

Page 14: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

80

semua bersambung dengan lilitan sekunder, kemudian terjadi induksi

elektromagnetik yang menginduksi lilitan sekunder sehingga tegangan listrik

menjadi rendah. Tegangan listrik yang keluar dari trafo masih berjenis AC, pada

system ini digunakan keluaran 12V dan penggunaan pin CT sebagai ground

rangkaian. Selanjutnya tegangan AC 12V disearahkan oleh Dioda 1N4004, arus

bergerak dari kaki Anoda menuju Katoda.Di dalam catu daya terdapat LED untuk

indikator bahwa catu daya bekerja dengan baik, resistor yang terhubung dengan

LED berfungsi untuk mengurangi arus yang masuk ke kaki LED agar LED tidak

rusak. Setelah melewati dioda, tegangan masuk kedalam kapasitor elco, kapasitor

ini berfungsi sebagai penyaring agar noise pada tegangan bisa berkurang, kemudian

tegangan DC yang belum sepenuhnya disaring masuk pin input ke tiga IC regulator

yaitu IC regulator L7812 yang nantinya menghasilkan tegangan DC12V teregulasi,

kemudian IC regulator L7805 menghasilkan DC5V teregulasi, dan IC LM317T

yang di padukan dengan kombinasi resistor 680Ω dan 330Ω secara paralel

menghasilkan DC 3,8V teregulasi. Sebelum tegangan output tadi disuplai, masing-

masing tegangan tersebut masuk ke kapasitor elco 470uF/16V untuk difilter

kembali dan menjadi lebih stabil.

b. Mikrokontroler Arduino

Mikrokontroler arduino yang telah menerima tegangan dari power supply sebesar

12V masuk ke regulator 78M05 untuk kebutuhan tegangan kerja sebesar 5V.

Setelah mendapatkan tegangan yang sesuai, Arduino akan aktif yang ditandai

dengan menyalanya LED power. Arduino juga menyediakan tegangan sebesar 5V

dan 3,3V dengan arus maksimal 500mA untuk modul dan rangkaian lain, namun

Page 15: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

81

pada alat ini power untuk modul dan rangkaian lain diambil dari power supply agar

tidak membebani Arduino.

Setelah semua komponen elektronik mendapatkan tegangan kerja dari

powersupply, selanjutnya Arduino akan menginisialisasi sensor ultrasonik HC-

SR04, dimana sensor ini digunakan untuk membaca jarak permukaan benda dan

pada alat ini untuk membaca permukaan air, setelah mendapatkan hasil tertentu

akan dirubah menjadi satuan sentimeter menggunakan rumus. Sensor ultrasonik

akan selalu memancarkan gelombang secara realtime, sehingga pembacaan jarak

sesuai naik turunnya ketinggian permukaan air. Kemudian hasil pembacaan jarak

ditampilkan di LCD 16x2. Didalam arduino sudah diatur batas level ketinggian air

dan setiap batasan yang telah diatur arduino akan memerintahkan modul SIM800L

untuk mengirimkan SMS ke nomor yang telah didaftarkan. Dan pada level tertinggi,

selain mengirim SMS arduino akan memerintahkan buzzer untuk bekerja

mengeluarkan sinyal bunyi sebagai tambahan peringatan dini banjir.

c. LED

Berdasarkan hasil penghitungan jarak dari sensor ultrasonik yang diolah Arduino

terdapat batas level ketinggian air yang diatur Arduino yaitu Siaga 4, Siaga 3, Siaga

2 dan Siaga 1. Pada level Siaga 4 yaitu jarak 30 cm keatas, Arduino akan

memerintahkan LED1 dengan warna hijau untuk menyala, pada level Siaga 3 yaitu

jarak antara 25 cm sampai kurang dari 30 cm, arduino akan memerintahkan LED2

dengan warna biru untuk menyala, pada level Siaga2 yaitu jarak antara lebih dari

15 cm sampai kurang dari 25 cm, arduino akan memerintahkan LED3 warna kuning

untuk menyala, sedangkan pada level Siaga 1 yaitu jarak 15 cm sampai 1 cm,

Page 16: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

82

arduino akan memerintahkan LED4 dengan warna merah untuk menyala.

Begitupun selanjutnya mengikuti perhitungan jarak dari sensor.

d. Modul SIM800L

Cara kerja modul SIM800L pada alat ini yaitu berdasarkan data dari sensor

ultrasonik yang telah diproses di arduino. Data yang dikirimkan berupa SMS yang

berisi pesan yang berbeda berdasarkan ketinggian level air dan dikirim ke nomor

yang telah didaftarkan. Pada awal sistem diaktifkan, sistem akan menginisialisasi

SIM800L, selanjutnya jika inisialisasi berhasil, SIM800L akan mengirimkan pesan

“SIM SMS dan Sistem Siap”

e. Modul Ultrasonik HC-SR04

Cara kerja modul ultrasonik pada alat ini yaitu setelah ultrasonik mendapatkan

tegangan dari powersupply dan arduino menginisialisasi pin ultrasonik. Arduino

akan memerintahkan pin trigger aktif high selama 10 mikrodetik itu menandakan

sensor ultrasonik akan memancarkan gelombang 40 Khz sebanyak 8 kali dan diikuti

oleh pin Echo yang akan high setelah sinyal ultrasonik dipancarkan. Sinyal

ultrasonik tadi akan dipantulkan oleh benda terdekat yang menghalangi sinyal

tersebut, dalam hal ini adalah permukaan air dan akan kembali ke receiver pada

modul HC-SR04. Setelah receiver menerima sinyal ultrasonik, pin Echo akan low.

Jarak antara sensor dengan benda terdekat akan dihitung berdasarkan lama waktu

pin Echo berada dalam kondisi high.

f. Modul LCD/I2C 16x2

Setelah rangkaian mendapatkan supply tegangan dan alat bekerja maka tampilan

pertama LCD adalah “Bissmillah” untuk memulai program. Selanjutnya yaitu

proses inisialisasi program dan modul SIM dengan tampilan “SIM DAN SISTEM

Page 17: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

83

TELAH SIAP”, kemudian sebelum masuk ke program terdapat tampilan LCD

“Pengukuran Level Ketinggian Air”, setelah itu LCD menampilkan “Detecting....”

untuk kesiapan sensor ultrasonik dalam pendeteksian permukaan air, kemudian

masuk ke program utama LCD menampilkan ketinggian air sesuai pembacaan

sensor ultrasonik yaitu “Ketinggian Air Saat Ini 25 CM” Sebagai contoh pada saat

ultrasonik mendeteksi ketinggian air 25 cm.

3.5 Flowchart Program

Berikut ini flowchart program dari alat yang kami buat:

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III.10

Flowchart Program

Page 18: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

84

Berikut ini subrutin dari flowchart program diatas:

Sumber: Dokumen Pribadi

Gambar III.11

Subrutin Flowchart Program

3.6 Kontruksi Sistem Coding

Berikut ini dijelaskan tentang konstruksi sistem program secara detail, meliputi:

Inisialisasi program, Pembacaan input, pemrosessan dan pengendalian output

program.

3.6.1 Inisialisasi Program

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <Wire.h>

#include <gprs.h>

#include <sim800.h>

#include <SoftwareSerial.h>

Merupakan librari untuk komunikasi antara mikrokontroler arduino dan software

Arduino IDE

Page 19: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

85

Penjelasan coding inisialisasi diatas yaitu:

LiquidCrystal_I2C.h merupakan librari untuk mengontrol fungsi LCD yang

digunakan oleh modul LCD/I2C 16x2 diantaranya yaitu “lcd.print(“Hallo”);” untuk

mencetak tulisan Hallo di LCD 16x2, kemudian librari Wire.h yaitu untuk

komunikasi antara Mikrokontroler dengan modul LCD/I2C 16x2 yang melalui pin

SDA dan SCL, librari gprs.h yaitu librari yang berisi kumpulan perintah AT-

COMMAND yang disederhanakan menjadi perintah yang lebih mudah dimengerti.

Librari sim800.h yaitu librari yang berisi perintah untuk mengontrol modul

SIM800L. Sedangkan librari SoftwareSerial.h adalah librari yang berfungsi untuk

komunikasi antara mikrokontroler arduino dan software Arduino IDE.

#define trigPin 7

#define echoPin 6

#define led1 8

#define led2 9

#define led3 10

#define led4 11

#define buzzer 12

Listingcoding diatas yaitu inisialisasi dari pin yang digunakan penjelasannya

sebagai berikut:

Define trigPin 7 yaitu pin trig ultrasonik ke port 7 digital arduino, define echoPin 6

yaitu pin echo ultrasonikke port 6 digital arduino, define led1 8 yaitu pin positif

led1 ke port 8 digital arduino,define led2 9 yaitu pin positif led2 ke port 9 digital

arduino, define led3 10 yaitu pin positif led3 ke port 10 digital arduino, define led4

Page 20: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

86

11 yaitu pin positif led4 ke port 11 digital arduino, sedangkan define buzzer 12 yaitu

pin positif buzzer ke port 12 digital arduino.

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,16,2);

int b;

int i;

long duration, distance;

GPRS gprs;

const int maxNoHp = 2;

char* hp[maxNoHp]="089633688277","089652750271";

bool smsSiaga4 = true, smsSiaga3 = true, smsSiaga2 = true, smsSiaga1 = true,

firstBoot = true;

Keterangan:

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,16,2); menginisaialisasi alamat dari modul LCD dan

jumlah karakter LCD.

Int b,i; untuk membuat variabel b dan i bertipe integer.

long duration, distance; untuk membuat variabel duration dan distance bertipe long.

GPRS gprs; untuk mengubah fungsi library gprs menjadi GPRS.

const int maxNoHp = 2; untuk membatasi banyaknya nomor hp yang terdaftar.

char* hp[maxNoHp]="089633688277","089652750271"; untuk memasukkan

daftar no hp yang akan dikirim SMS.

bool smsSiaga4 =true, smsSiaga3=true, smsSiaga2=true, smsSiaga1 =true,

firstBoot = true; untuk memberikan nilai true pada variabel smsSiaga4, smsSiaga3,

smsSiaga2, smsSiaga1 dan juga firstboot.

Page 21: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

87

pinMode(buzzer,OUTPUT);

pinMode(trigPin,OUTPUT);

pinMode(echoPin,INPUT);

pinMode(led1,OUTPUT);

pinMode(led2,OUTPUT);

pinMode(led3,OUTPUT);

pinMode(led4,OUTPUT);

Penjelasan coding diatas yaitu mengatur mode pin, echoPin yaitu pin echo

ultrasonik sebagai input dan yang lain seperti buzzer, trigPin, led1, led2, led3, led4

sebagai output.

3.6.2 Input

digitalWrite(trigPin,LOW);//Sensor Ultrasonik mendeteksi permukaan air/benda

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(10);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;//Perhitungan untuk mendapatkan jarak sentimeter

Keterangan :

Coding program diatas adalah proses input dari sensor ultrasonik yang nantinya

menghasilkan jarak ketinggian permukaan air. Berikut penjelasannya:

digitalWrite(trigPin,LOW); untuk mengeset pin trig menjadi off(low).

delayMicroseconds(10); memberikan waktu pin trigoff selama 10 mikrodetik

Page 22: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

88

digitalWrite(trigPin,HIGH); untuk mengeset pin trig menjadi on/high.

(10); memberikan waktu pin trig high selama 10 mikrodetik yang bertujuan

delayMicroseconds untuk memberikan gelombang ultrasonik sebanyak 8 kali.

digitalWrite(trigPin,LOW); untuk mengeset pin trig menjadi off (low).

delayMicroseconds(10); untuk memberikan jeda waktu trig pin selama 10

mikrodetik yang nantinya berguna untuk pin echo menerima gelombang yang

dipancarkan oleh pin trigger.

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

variabel duration diberikan fungsi pulseIn pada echoPin (pulseIn akan menunggu

rentang waktu echoPin dari LOW menjadi HIGH, waktu tunggu tersebut akan

terstore ke dalam memory). Sehingga arduino dapat mengetahui waktu yang

dibutuhkan untuk perjalanan suara dari trigger dan kembali ke echo karena pantulan

benda.

distance = (duration/2) / 29.1;

Untuk mengetahui jarak, rumusnya adalah kecepatan * waktu yang dibutuhkan.

Karena duration adalah waktu bolak-balik (sensor-benda-sensor), maka perlu

dibagi 2 untuk mendapatkan jarak dari sensor ke benda.

3.6.3 Main Program

void setup()

lcd.begin();

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,2);

lcd.print("Bissmillah");

Page 23: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

89

pinMode(buzzer,OUTPUT);

pinMode(trigPin,OUTPUT);

pinMode(echoPin,INPUT);

pinMode(led1,OUTPUT);

pinMode(led2,OUTPUT);

pinMode(led3,OUTPUT);

pinMode(led4,OUTPUT);

lcd.clear();

Serial.begin(9600);

while(!Serial);

Serial.println("Persiapan SIM800L untuk Sistem");

gprs.preInit();

delay(1000);

while(0 != gprs.init())

delay(200);

Serial.println("init error\r\n"); //pesan di Serial Monitor jika proses init module

GPRS Gagal

Serial.println("Init succes..."); //pesan di Serial Monitor jika proses init module

GPRS Sukses

delay(1000);

Page 24: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

90

kirimSMS("SIM SMS dan Sistem Siap");//pemberitahuan SMS ke nomor HP

bahwa SIM dan Sistem siap

delay(3000);

lcd.begin();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("SIM DAN SISTEM");//Tampilan di LCD bahwa SIM siap

lcd.setCursor(3,1);

lcd.print("TELAH SIAP");

delay(2000);

digitalWrite(12,HIGH);

delay(500);

digitalWrite(12,LOW);//Tes buzzer dan penanda sistem siap

delay(500);

lcd.begin();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Pengukuran Level");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Ketinggian Air");

delay(2000);

lcd.clear();

3.6.3 Output

void Siaga4 ()//Void untuk level Siaga4

Page 25: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

91

kirimSMS("Ketinggian Air Siaga 4");

smsSiaga4 = false;

smsSiaga3 = true;

smsSiaga2 = true;

smsSiaga1 = true;

digitalWrite(led1, HIGH);

digitalWrite(led2, LOW);

digitalWrite(led3, LOW);

digitalWrite(led4,LOW);

Pada saat ketinggian air Siaga4 maka alat akan kirim sms dengan format Ketinggian

Air Siaga 4. Dan nilai smsSiaga4 menjadi false. Diikuti led1 hidup.

void Siaga3()//Void untuk level Siaga3

kirimSMS("Ketinggian Air Siaga 3");

smsSiaga4 = true;

smsSiaga3= false;

smsSiaga2= true;

smsSiaga1 = true;

digitalWrite(led1,LOW);

digitalWrite(led2, HIGH);

digitalWrite(led3, LOW);

digitalWrite(led4,LOW);

Page 26: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

92

Pada saat ketinggian air Siaga 3 maka alat akan kirim sms dengan format

Ketinggian Air Siaga 3. Dan nilai smsSiaga3 menjadi false. Diikuti led2 hidup.

void Siaga2()//Void untuk level Siaga2

kirimSMS("Ketinggian Air Siaga 2");

smsSiaga4 = true;

smsSiaga3= true;

smsSiaga2= false;

smsSiaga1= true;

digitalWrite(led1,LOW);

digitalWrite(led2, LOW);

digitalWrite(led3, HIGH);

digitalWrite(led4,LOW);

Pada saat ketinggian air Siaga 2 maka alat akan kirim sms dengan format

Ketinggian Air Siaga 2. Dan nilai smsSiaga2 menjadi false. Diikuti led 3 hidup dan

buzzer.

void Siaga1()//Void untuk level siaga1

kirimSMS("Ketinggian Air Siaga 1");

smsSiaga4 = true;

smsSiaga3 = true;

smsSiaga2 = true;

smsSiaga1 = false;

Page 27: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

93

digitalWrite(led1,LOW);

digitalWrite(led2, LOW);

digitalWrite(led3, LOW);

Pada saat ketinggian air Siaga 1 maka alat akan kirim sms dengan format

Ketinggian Siaga 1. Dan nilai smsSiaga1 menjadi false. Diikuti led4 hidup dan

buzzer berbunyi.

3.7 Hasil Percobaan

Berikut ini hasil percobaan yang kami lakukan tentang pembuatan alat

peringatan dini bencana banjir dengan sistem sms menggunakan mikrokontroler

arduino, terdapat tiga bagian yaitu:

3.7.1 Hasil Input

Tabel III.1

Hasil Uji Deteksi Jarak Sensor Ultrasonik HC-SR04

No Jarak terukur dengan mistar

(cm) Jarak terukur Ultrasonik

Tampilan LCD 1 <15 <15 2 15 15 3 25 25 4 30 30

Sumber: Dokumen Pribadi

Pada hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa sensor ultrasonik

dalam kinerja optimal dan tinggi sensifitas dalam membaca jarak benda. Dalam hal

ini kenaikan dan penurunan ketinggian permukaan air masih dalam range atau

jangkauan pembacaan sensor.

Page 28: BAB III PEMBAHASAN · regulator tegangan +5VDC bawaan yang dinyalakan melalui daya DC eksternal. Pin 1 (TXD) IC FT232RL terhubung ke pin 2 (RXD) IC ATMega 328p melalui Resistor 1kΩ

94

3.7.2 Hasil Output

Dari hasil percobaan output dapat disimpulkan bahwa sensor ultrasonik bekerja

dengan baik yang terbukti dari tampilan LCD yang menampilkan jarak permukaan

air secara real time begitupun LED menyala sesuai dengan kondisi level air yang

telah ditentukan, selanjutnya untuk pengiriman SMS oleh SIM800L pun berjalan

normal dan sesuai yang diharapkan tak lepas dari peranan perolehan sinyal yang

bagus. Dan untuk peringatan tambahan yaitu buzzer berjalan dengan normal.

3.7.3 Hasil Percobaan Keseluruhan

Dari percobaan keseluruhan alat yang kami buat untuk peralatan yang kami

gunakan termasuk dalam kategori mudah didapat. Dan untuk kontruksi alat masih

dalam taraf menengah. Untuk tata letak komponen dan rangkaian cukup mudah

diatur karena kotak alat memiliki ruang yang cukup lebar.

Tabel III.2 Hasil Uji Alat

No Jarak(cm) SMS LED Buzzer Status

1 >30 (Siaga 4) Terkirim Menyala - OK

2 >=25 dan <30 (Siaga 3) Terkirim Menyala - OK

3 >15 dan <25 (Siaga 2) Terkirim Menyala - OK

4 <=15 (Siaga 1) Terkirim Menyala Berbunyi OK

Sumber: Dokumen Pribadi