Alat Pendeteksi Gempa Bumi dengan Ayunan Bandul
Berbasis Mikrokontroler ATmega328
Oleh :
WILDAN MUSLIM FARDANY (17416649)
KELAS 3IB04
ALGORITMA & PEMROGRAMAN KASUS TEKNIK ELEKTRO#
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS GUNADARMA
2019
ABSTRAK
Wildan Muslim Fardany, 17416649.
Alat Pendeteksi Gempa Bumi
Kata Kunci : Mikrokontroler ATmega328, Bandul, Inframerah,
Fotodioda
Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi
di permukaan bumi, Gempa bumi biasanya disebabkan oleh pergerakkan kerak bumi
(lempeng bumi). Gempa bumi juga digunakan untuk menunjukkan daerah asal
terjadinya gempa bumi tersebut. Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak dan
gempa bumi terjadi apabila tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah
terlalu besar untuk dapat ditahan. Salah satu dampak getaran gempa itu sendiri
yang sampai ke permukaan bumi dan kalau getarannya cukup besar dapat merusak
bangunan dan infra struktur lainnya seperti jalan dan jembatan, rel kereta api,
bendungan dan lain-lain, sehingga menimbulkan korban jiwa dan kerugian harta
benda. Agar kita dapat terhindar dari bahaya yang disebabkan gempa bumi, maka
perlu untuk merancang sebuah alat pendeteksi gempa bumi dengan metode ayunan
bandul berbasis Mikrokontroler ATmega328. Mikrokontroler ATmega328 ini
merupakan inti dari semua sistem yang ada pada rancang bangun ini. Pada rancang
bangun alat pedektesi gempa menggunakan sensor inframerah dan fotodioda. Di
mana konstruksi pancaran inframerah ditentukan oleh bandul yang mendeteksi
ayunan.
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb
Puji dan Syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat Rahmat Hidayah dan Karunia-Nya sehingga dalam penyusunan Desain Sebuah
Sistem Elektronika Alat Pendeteksi Gempa Bumi dengan Ayunan Bandul berbasis Mikrokontroler
ATMega 328 ini, dapat diselesaikan
dengan tepat pada waktunya.
Dalam penyusunannya, kami mendapat bantuan, bimbingan, dan saran, baik
secara langsung maupun tidak langsung, dari berbagai pihak. Untuk itu ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada :
1.
Antonius Irianto Sukowati selaku dosen Algoritma &
Pemrograman Kasus Teknik Elektro.
2. Teman – teman seperjuangan jurusan Teknik Elektro
Universitas Gunadarma. Yang telah memberi bantuan dan saran dalam penyusunan penulisan
ini.
Penulisan ini mungkin belum terbilang sempurna, karena masih penuh dengan
keterbatasan dan kekurangan. Oleh sebab itu, semoga penulisan ini dapat
bermanfaat bagi siapapun yang membaca dan mempelajarinya, serta menambah
wawasan dan pemahaman kita semua.
Demikianlah penulisan ini kami susun, mohon maaf apabila terdapat
kesalahan kata atau pengejaan dalam makalah ini.
Wassalamualaikum
Wr. Wb.
Bekasi,
30 Maret 2019
Penyusun
DAFTAR ISI
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 LCD (Liquid Cristal Display)
2.2 Sensor Photodioda
2.3 Prinsip Kerja Sensor Photodioda
2.4 ATmega328
BAB 3 PERANCANGAN
3.1 Blok Diagram
3.2 Fungsi Setiap Blok
3.3 Diagram Alir (Flowchart)
3.4 Penjelasan Flowchart Pendeteksi Gempa
3.5 Pengujian Mikrokontroler
3.6 Pengujian Sensor Gempa
3.7 Pengujian LCD
BAB 4 PENUTUP
4.1 Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang Masalah
Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara
otomatis semakin meningkat, sehingga peralatan-peralatan otomatis ini sedikit
demi sedikit mulai menggantikan peralatan manual. Selain sistem kerjanya yang
sama, peralatan otomatis dapat melakukan pekerjaannya sendiri tanpa harus
dikendalikan oleh pengguna. Untuk merancang sebuah peralatan yang cerdas dan
dapat bekerja secara otomatis tersebut, dibutuhkan sebuah alat atau komponen
yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan.
Salah satu alat otomatis yang diperlukan ketika terjadi bencana alam
adalah alarm gempa bumi. Alat ini bekerja secara otomatis dengan menggunakan
metode ayunan bandul. Jadi disini tidak perlu ditakutkan lagi terjadi gempa
terutama di malam hari saat kita sedang dalam keadaan tidur kita cukup
menggunakan alarm gempa bumi. Atas dasar pemikiran di atas, akan dirancang
sebuah alat yaitu alarm gempa bumi dengan metode ayunan bandul yang dapat
mengetahui adanya gempa bumi, sehingga ini akan memudahkan dan membantu
masyarakat dalam menghidari gempa bumi.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
LCD (Liquid
Cristal Display)
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu komponen elektronika yang
berguna untuk menampilkan suatu data, baik karakter, huruf maupun grafik.
Tampilan LCD sudah tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD beserta
rangkaian pendukungnya termasuk ROM dan pelengkap lainnya. LCD mempunyai pin
data, kontrol catu daya, dan pengatur kontras tampilan. LCD dapat bekerja
dengan tegangan sebesar 5 volt yang didapat dari keluaran mikrokontroler, untuk
itu biasanya LCD dihubungkan dengan mikrokontroler.
LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya
menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 refurbish
karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16
(2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi
dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
Gambar 1. LCD 2x16
Gambar 2. Susunan Alamat pada LCD
2.2
Sensor
Photodioda
Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya akan berubah-ubah
apabila terkena sinar cahaya yang dikirim oleh transmitter “LED”. Resistansi
dari photodioda dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterimanya, semakin
banyak cahaya yang diterima maka semakin kecil resintasi dari photodioda dan
begitu pula pula sebaliknya jika semakin sedikit intensitas cahaya yang
diterima oleh sensor photodioda maka semakin besar nilai resistansinya. Sensor
photodioda sama seperti sensor LDR, mengubah besaran cahaya yang diterima
sensor menjadi perubahan konduktansi (kemampuan suatu benda menghantarkan arus
listrik dari suatu bahan). Seperti yang terlihat pada Gambar 2 merupakan simbol
dan bentuk fisik dari sensor photodioda.
Gambar 3. Simbol dan bentuk fisik photodioda
2.2
Prinsip
Kerja Sensor Photodioda
(a) (b)
Gambar 4. Rangkaian kerja sensor photodioda
Seperti yang terlihat pada Gambar
3. merupakan rangkaian dasar dari sensor photodioda, pada kondisi awal LED
sebagai transmitter cahaya akan menyinari photodioda sebagai receiver sehingga
nilai resistansi pada sensorphotodioda akan minimum dengan kata lain nilai Vout
akan mendekati logika 0 (low). Sedangkan pada kondisi kedua pada Gambar 2b
cahaya pada LED terhalang oleh permukaan hitam sehingga photodioda tidak dapat
menerima cahaya dari LED maka nilai resistansi R1 maksimum, sehingga nilai Vout
akan mendekati Vcc yang berlogika 1 (high).
Gambar 5. Aplikasi sensor photodiode
Gambar 4a dan 4b merupakan desain photodioda untuk memberikan output pada
photodioda agar berlogika low atau berlogika high yang disebabkan oleh warna
permukaan yang fungsinya sebagai pemantul cahaya dari LED sebagai transmitter.
Pada Gambar 4a photodioda dipasang secara berdampingan antara photodioda
(receiver) dan LED (transmitter). Di depan photodioda dan LED diletakkan kertas
putih sehingga cahaya yang dipancarkan dari LED akan dipantulkan oleh kertas
dan cahaya akan diterima oleh photodioda sehingga output dari photodioda
berlogika 0 (low). Dan pada Gambar 4b, photodioda dan LED diletakkan secara
berdampingan dan didepannya diletakkan kertas berwarna hitam sehingga cahaya
yang dipancarkan oleh LED akan diserap oleh kertas berwarna hitam sehingga
photodioda tidak dapat menerima cahaya. Dan itu menyebabkan output dari
photodioda berlogika 1 (high).
2.2
ATmega328
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat
berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan
seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal
karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan
dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset
dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR
akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus
seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan byte.
Gambar 6. ATmega328
AVR
ATmega328 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki
8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya
rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada
frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega328 perbedaannya hanya terletak
pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja.
BAB 3
PERANCANGAN
3.1
Blok Diagram
Gambar 7. Diagram blok sistem
3.2
Fungsi
Setiap Blok
1. Blok
Power Supply sebagai pemberi tegangan ke seluruh system
2. Blok
inframerah sebagai pemberi sinyal ke sensor
3. Blok
photodioda Sebagai pendeteksi adanya pergerakan bandul
4. Blok
ATmega328 sebagai pengolah data dan pemberitahuan
5. Blok
LCD sebagai pemberitahuan melalui tampilan layar
6. Blok
buzzer sebagai indikator pemberitahuan
3.3 Diagram Alir
(Flowchart)
Diagram Alir (Flowchart)
cara kerja alat pendeteksi
gempa bumi dengan metode ayunan bandul ditampilkan pada Gambar 6:
Gambar 8. Diagram alir cara kerja alat
pendeteksi gempa bumi dengan metode ayunan
3.4 Penjelasan
Flowchart Pendeteksi Gempa
1. Start
Langkah pertama untuk mengoperasikan alat yaitu dengan memberikan
tegangan pada system atau rangkaian.
2.
Inisialisasi Mikrokontroler
Setelah sistem aktif mikrokontroler Atmega328 akan melakukan fungsinya
sebagai kontrol dari semua input dan output. Mikrokontroler Atmega328
mengaktifkan Sensor photodioda dan LCD. Setelah aktif, LCD akan menampilkan
tulisan untuk pendeteksi gempa ada juga kapasitor keramik fungsinya sebagai
filter dan IC7805 sebagai penyetabil tegangan guncangan bandul.
3. Sensor
Photodioda
Sensor
photodiode akan membaca data ketika bandul yang di tempelkan infrared
berguncang melalui pancaran gelombang gempa. Data yang dibaca oleh sensor
photodiode akan diteruskan ke mikrokontroler untuk melihat dengan database pada
memori mikrokontroler ATmega328.
4. Buzzer
Jika bandul
berguncang maka akan ada perbedaan potensial yang terjadi karena pergeseran
cahaya antara sensor photodiode dan inframerah sehingga menghasilkan perubahan
tegangan, kemudian di baca oleh mikrokontroller dan mikrokontroller
menginstruksikan buzzer untuk aktif dari getaran listrik menjadi suara.
5. Df
Player Mini Mp3
Suara yang
dikeluarkan dari buzzer adalah rekaman suara yang disimpan di kartu memori card
fungsi df player mini mp3 ini adalah tempat untuk meletakan kartu memori card
tersebut.
6. Speaker
Fungsi speaker
adalah mengeluarkan suara yang di rekam didalam kartu memori card
7.
Selesai
Selesai disini adalah semua proses penguncangan pendeteksi gempadengan
metode ayunan bandul Tahapan di atas saling berkaitan, jadi proses atau
tahapan-tahapan tersebut harus dilakukan dalam pembuatan alat pendeteksi gempa
bumi dengan metode ayunan bandul.
3.5 Pengujian
Mikrokontroler
Karena pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming)
mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan
rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada
pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh
program downloader yaitu ATmega328.
Gambar 9. Informasi signature mikrokontroler
mikrokontroler
ATmega328 menggunakan kristal dengan frekuensi 16Mhz MHz, apabila Chip
Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan
rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.
Untuk memastikan
program jalan atau tidak dapat digunakan program sebagai berikut.
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);}
3.6 Pengujian
Sensor Gempa
Pengujian sensor gempa ini bertujuan untuk mengetahui apakah sensor dapat
mendeteksi gempa dengan baik atau tidak, pengujian ini dilakukan dengan cara
melihat output dari sensor pada serial monitor. Untuk mengetahui adanya
perubahan tegangan saat bandul di goyang.Untuk pengujian dapat dilakukan
pemrograman dengan code sebagai berikut.
void setup() {
Serial.begin(9600); }
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A5);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
3.7 Pengujian
LCD
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang
berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa
keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang
berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk
alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS
dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD
bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka
melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set (high) pada dua jalur
kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika
RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar
LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori
dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low (0).
Berdasarkan
keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan
karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk
menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
#include
<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal
lcd(A0, 5, 6, 7, 8, A1);
void setup() {
lcd.begin(16,
2);}
void loop() {
lcd.setCursor(0,
1);
lcd.print(“Tes
LCD”);
Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada
display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian
diaktifkan, maka pada LCD akan menampilkan status sensor.
Gambar 10. Bentuk dari alat pendeteksi Gempa
bumi selesai dirakit & diuji
BAB 4
PENUTUP
4.1
Kesimpulan
1. Alarm Gempa merupakan sebuah alat yang bekerja
berdasarkan kondisi getaran yang ditimbulkan, dimana hasil keluarannya berupa
suara yang ditimbulkan oleh buzzer dan LED sebagai indikatornya. Kondisi ini
ditimbulkan berdasarkan, seberapa besar getaran yang ditimbulkan untuk
menggerakkan bandul ke arah sensor-sensor yang dipasang
2.
Untuk mendeteksi getaran, bandul harus dapat bergerak
sebesar 5° dari sensor sebelumnya dan pancaran yang diberikan oleh LED tidak
boleh terlalu lebar, hal ini dapat mempengaruhi kesensitifan sensor. Adapun
kondisi yang dihasilkan adalah:
a.
Bandul diam terkena sensor pertama, LED menyalah.
b.
Bandul bergerak 5° dari sensor pertama mengenai sensor
kedua, buzzer berbunyi pelan.
c. Bandul bergerak 10° dari sensor pertama mengenai sensor
ketiga, buzzer berbunyi kencang.
d. Bandul bergerak tidak mengenai ketiga sensor, buzzer
berbunyi sangat pelan. Output yang dihasilkan hanyalah sebuah buzzer dan LED.
[1] Andi, 2003, Panduan Praktis
Teknik Antarmuka dan Pemograman mikrokontroler PT. Elex Media Kompitido,
Jakarta
[2] Bishop Owen, 2005, Dasar-Dasar
Elektronika. Edisi Pertama, Penerbit Erlangga, Jakarta
[3] Budiharto, Widodo, 2005,
Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Elex Media Komputindo, Jakarta.
[4] Chandra. Fanky, 2010, Jago
Elektronika, Penerbit : Kawan Pustaka, Jakarta.
[5] Franky Chandra dan Deni
Arifianto. Jago Elektronika Rangkaian Sistem Otomatis, Kawan Pustaka.
[6] Dendy Mulya Kusuma, Robby
Candra, 2013.
[7] Alarm Gempa Bumi Sederhana
Menggunakan Sensor Photodioda Berbasis Mikrokontroler AT89S51, Seminar Nasional
Teknologi Informasi dan Multimedia 2013 STMIK AMIKOM Yogyakarta.
[9] Sugiri, 2004, Elektronika
Dasar Dan Peripheral Komputer, Penerbit Andi, Yogyakarta.
