JURNAL APLIKASI FISIKA VOLUME 8 NOMOR 1

JURNAL APLIKASI FISIKA
VOLUME 8 NOMOR 1
FEBRUARI 2012
Telemetry Based Relative Sea Level Data Logger Prototype
Husein
Jurusan Pend. Fisika FKIP Universtas Haluoleo
e-mail : [email protected]
Abstrak
Telemetry based Relative sea level data Logger Prototype dirancang oleh Husein, Pengembang Prototipe
Produk Instrumen Fisika Unhalu untuk menjawab banyaknya kebutuhan akan instrumen pemantau atau
pengukur pasang surut air laut relatif dengan sistem akuisisi data otomatis yang dapat diprogram oleh
pengguna serta dilengkapi dengan komunikasi data berbasis telemetri atau wireless. Sea level data logger
terdiri atas modul transmitter atau pemancar (dimana sensor Kedalaman terpasang) dan modul receiver
atau penerima (yang dihubungkan ke komputer melalui slot USB. Dengan sea level data Logger, pengguna
dapat mengukur tinggi pasang surut air laut relatif yang sulit atau tidak dijangkau setiap saat. Hal ini
karena data hasil pengukuran oleh sea level data Logger dapat dikoleksi setiap saat dan dikirim ke dalam
memori komputer. Hasil pengukuran oleh sensor di tempat yang relatif jauh dikirim secara real-time ke
komputer pasangannya dalam bentuk tabel maupun grafis yang sangat komunikatif. Sea level data Logger
sangat cocok untuk aplikasi pemantau tingginya air laut pada suatu dermaga, Pelabuhan, pengujian dan
kalibrasi serta budidaya perikanan. Jangkauan komunikasi data berkisar antara 100 hingga 1000 m
tergantung pada kondisi halangan seperti tembok dan bangunan lainnya.
Keywords : Sensor kedalaman pasang surut, telemetri, Zigbee
sebagai wilayah ekologi laut yang khas.
Periode pasang laut adalah waktu antara
puncak atau lembah gelombang ke puncak atau
lembah gelombang berikutnya. Panjang
periode pasang surut bervariasi antara 12 jam
25 menit hingga 24 jam 50 menit. Dalam
sebulan, variasi harian dari rentang pasang laut
berubah secara sistematis terhadap siklus
bulan. Rentang pasang laut juga bergantung
pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai
samudera. Sistem telemetri pemantau pasang
surut air laut merupakan salah satu upaya
untuk
memperoleh
informasi
kondisi
ketinggian gelombang air laut sebagai data
pendukung untuk prediksi kondisi ombak
ditempat yang agak jauh dari pantai pada masa
datang. Kondisi ketinggian air laut disepanjang
pantai
merupakan
gambaran
keadaan
gelombang air laut di daerah kedalaman. [5].
Sistem pemantau pasang surut dapat
dilakukan dengan berbagai metode yang ada,
yaitu secara real time dan metode telemetri.
Telemetri tersebut dapat dikembangkan
sehingga pengiriman data data dapat lebih
fleksibel dalam mengirim data data karena
biasanya data yang ingin dikirim berbeda-beda
untuk masing-masing penerimanya.[4]
Prinsip kerja sensor kedalaman ini
adalah pasang surut air laut akan menyebabkan
1. Pendahuluan
Pengetahuan tentang pasang laut sangat
diperlukan dalam transportasi perairan,
kegiatan di pelabuhan, pembangunan di daerah
pesisir pantai, dan lain-lain. Karena sifat
pasang laut yang periodik, maka ia dapat
diramalkan. Untuk dapat meramalkan pasang
laut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa
dari masing-masing komponen pembangkit
pasang laut. Seperti telah disebutkan,
komponen-komponen utama pasang surut
terdiri dari komponen tengah harian dan
harian. Namun demikian, karena interaksinya
dengan bentuk (morfologi) pantai, superposisi
antar komponen pasang laut utama, dan faktor
lainnya akan mengakibatkan terbentuk
komponen pasang laut baru. Pasang laut
adalah naik atau turunnya posisi permukaan
perairan atau samudera yang disebabkan oleh
pengaruh gaya gravitasi bulan dan matahari.
Ada tiga sumber gaya yang saling berinteraksi:
laut, matahari, dan bulan. Pasang laut
menyebabkan perubahan kedalaman perairan
dan mengakibatkan arus pusaran yang dikenal
sebagai arus pasang, sehingga perkiraan
kejadian pasang sangat diperlukan dalam
navigasi pantai. Wilayah pantai yang terbenam
sewaktu pasang naik dan terpapar sewaktu
pasang surut, disebut mintakat pasang, dikenal
31
32
JAF
F, Vol. 8 No. 1 (2012), 31-3
35
katrol berrputar akibatt beban yangg terangkat
oleh tekannan gaya apuung air laut. Perputaran
katrol meenyebabkan potensiometeer berputar
arah kanan atau kiri yaang dapat meerubah nilai
resistansinnya
sehinggga
teganggan
pada
potensiom
meter berubaah secara siginifikan,
selanjutny
ya data teganggan analog yang berasal
dari poteensiometer di
d koneksikan ke port
A1(ADC11) kaki mikkrokontrollerr ATMega
8535 untuuk dikonverssi menjadi data
d
digital,
setelah itu data digittal ini disim
mpan dalam
memory
mikrokontrroller
sebaagai
data
kedalamann air. Data yang
y
sudah diolah
d
akan
ditampilkaan dalam LC
CD dan dikrrim melalui
antena(traansmitter) ziggbee lalu ditterima oleh
antena peenerima(receiiver) dan masuk
m
pada
IMAX 2332. Untuk bissa masuk padda PC, data
dari Imaxx 232 tadi diteruskan
d
oleh RS232
sehingga data terssebut tamppil dalam
hyperterm
sistem
minal
dan
antarmukaa(VisualBasicc6.0).[1][6][7][8][9]
Gambar 2 Rangkaian K
Keseluruhan Sistem Bagian
Pem
mancar
B
Bagian
pemanncar terdiri dari rangkaian
AVR ATMega8535, ssistem sensor kedalaman,
rangkaiann LCD, dan rrangkaian moodul Zigbee.
Sedangkaan perangkat keras bagiaan penerima
terdiri dari
d
rangkaiaan modul Zigbee
Z
dan
rangkaiann komunikasi serial IC MA
AX 232 hal
ini ditunjuukkan pada ggambar 3
Gambarr 3 Rangkaian kkeseluruhan sisstem bagian
pennerima
Gam
mbar 1 Sistem
m Sensor Kedallaman
2. Metodee Penelitian
Perancan
ngan Perangk
kat Keras(Haardware)
Peerangkat Keeras terdiri dari dua
bagian yaiitu bagian pem
mancar yang merupakan
integrasi telemetri daata kedalamaan air dari
tegangan keluaran kaaki potensioometer dan
bagian penerima
p
yaang terhubunng dengan
komunikaasi serial deng
gan tampilan antarmuka.
Adapun perangkat
p
k
keras
rangkaiian bagian
pemancar adalah sebaggai berikut :
D
Data
yang diiterima secarra telemetri
oleh moddul Zigbee ddihibungkan ke I MAX
232, yan
ng berfungssi sebagai pengkoversi
p
tegangan antarmuka uuntuk komunnikasi serial
pada mikrokontrolle
m
er AVRAT
TMega8535.
Koneksi antara IC M
MAX232 denngan RS232
terhubungg melalui piin 14 (driverr 1 output)
yaitu sebbagai TX(transmitter) denngan pin 2
DB9 (recceived data) dan pin 133(receiver 1
input) sebbagai RX(recceiver) dengaan DB9 pin
3(transmiitted data). S
Sedangkan pinn11 dan pin
12 terhhubung ke portD.1(TX
XD) pada
mikrokonntroller. Outpput dapat lanssung dilihat
pada kom
mputer melaluui program hy
ypeterminal.
[3][4][8]
Telemetry Based Relative Sea Level Data Logger Prototype.............….…………..….(Husein)
Perancangan Perangkat Lunak(software)
Perancangan perangkat lunak terdiri
dari dua bagian, yaitu pada bagian pemancar
yang merupakan program mikrokontroller dan
pada bagian penerima yang merupakan
program antarmuka. Perangkat lunak pada
bagian pemancar adalah program pada
mikrokontroller sebagai pengolah data pasang
surut.
Diagram alir
program
utama
mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 4.
33
9. Subrutin Serial [2][8][9]
Tampilan sistem antarmuka bagian
perangkat lunak adalah sebagai berikut:
Mulai
Data Pasang Surut
“K”; Ketinggian ;”
#”
Gambar 5. Tampilan Pembuka Antarmuka bagian
penerima
Setelah mengisi username dan
password lalu menekan tombol masuk maka
akan muncul layar sistem akuisisi data pasang
surut baik dalam bentuk tabel maupun grafik
sebagaimana yang ditunjukkan oleh gambar 6.
Tampilkan Ke LCD
No
Switch
Power OF
Yes
Selesa
Gambar 4 Diagram alir program Utama
Mikrokontroller
Sedangkan perangkat lunak bagian
penerima berfungsi sebagai sistem antarmuka
(interface)
untuk
menampilkan
dan
menyimpan data ketinggian air laut yang
dipancarkan
oleh
transmitter.
Bahasa
pemrograman
yang
digunakan
dalam
perancangan sistem antar muka ini adalah
Visual basic 6.0 yang terdiri dari 9 (sembilan)
bagian, yaitu:
1. Subrutin Koneksi
2. Subrutin Connect
3. Subrutin Disconnect
4. Subrutin Simpan
5. Subrutin Hapus
6. Subrutin Tambah Data
7. Subrutin Grafik
8. Subrutin Timer1
Gambar 6 Tampilan sistem akuisisi data pasang
surut
3.Hasil penelitian dan pembahasan
Hasil pengujian sistem terdiri dari bagian
pemancar(transmitter)
dan
penerima
(receiver). Sebelum semua sistem di
integrasikan,
terleih
dahulu
dilakukan
pengujian pada setiap bagian. Pada bagian
pemancar akan dilakukan pengujian pada
34
JAF, Vol. 8 No. 1 (2012), 31-35
sensor pasang surut, sedangkan pada bagian
penerima akan dilakukan pengujian sistem
telemetri dan antarmuka. Data pasang surut
penelitian ini diambil pada setiap 6 jam
dimana kedalaman air adalah variabel bebas
sedangkan
Hambatan
dan
tegangan
potensiometer
adalah
variabel
terikat.
Kedalaman air (surut) yang paling minimum
adalah 30 cm sedangkan kedalaman air
(pasang) yang paling maksimum adalah 167
cm. Pada saat air pasang dengan kedalaman
167 Cm menyebabkan nilai hambatan dari
potensiometer berubah secara signifikan.
Dengan membandingkan antara nilai hambatan
dan
tegangan
potensiometer
terhadap
kedalaman maka diperoleh bahwa setiap
kedalaman berubah 1cm maka maka nilai
hambatan potensiometer naik sebesar 0,25 KΩ
dan nilai tegangan keluaran potensiometer naik
sebesar 0.021 Volt. Pada kedalaman 30 cm,
tegangan potensiometer sebagai sensor sebesar
1.91 Volt sedangkan pada kedalaman
maksimum 167 cm, tegangan potensiometer
sebesar 4.71 Volt. Dari tabel hasil penelitian
ini menunjukkan bahwa tegangan keluaran
sensor berubah terhadap perubahan kedalaman
air secara signifikan.
Tabel 1. Pasang Surut air laut
R
Potensiometer
(KΩ)
Jam
R1(KΩ)
Kedalaman
(cm)
V
Sensor(Volt)
0
20
167
41.75
4.73
6
20
30
7.5
1.91
12
20
145
36.25
4.51
18
20
50
12.5
2.69
24
20
167
41.75
4.73
30
20
30
7.5
1.91
36
20
145
36.25
4.51
42
20
50
12.5
2.69
48
20
165
41.25
4.71
54
20
40
10
2.33
60
20
143
35.75
4.49
66
20
60
15
3
72
20
166
41.5
4.72
78
20
35
8.75
2.13
84
20
144
36
4.5
90
20
61
15.25
3.03
96
20
165
41.25
4.71
Keunikan data pasang surut ini diambil dalam
4 hari dimana pertama kali pada saat pasang
maksimum sedalam 167 cm dan setelah 6 jam
berikutnya menjadi surut yang paling dangkal
sekitar 30 cm dan terjadi dua kali perulangan
pasang surut dalam satu hari namun kedua
angka pasang surut ini berbeda. hal ini dapat
dilihat dari grafik dibawah ini.
Gambar 7 Grafik Pasang Surut
Demikian juga nilai tegangan potensiometer
dalam hal ini sebagai tegangan sensor yang
akan masuk pada kaki port ADC 1 akan
berubah ubah sesuai berubahnya nilai
hambatan akibat nilai pasang surut yang
berbentuk zigzag. Hal ini dapat diamati
melalui grafik dibawah ini.
Gambar 8 Tegangan Potensiometer
Adapun jangkauan sensor ini tidak bisa
mencapai kedalaman 700 cm karena
keterbatasan referense putar potensiometer.
Telemetry Based Relative Sea Level Data Logger Prototype.............….…………..….(Husein)
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil ujicoba pada penelitian,
maka dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
1. Setiap kedalaman berubah 1 cm maka
maka nilai hambatan potensiometer
berubah sebesar 0,25 KΩ dan nilai
tegangan keluaran potensiometer berubah
sebesar 0.021 Volt.
2. Sistem antarmuka dapat menampilkan dan
menyimpan data data realtime dan grafik
pasang surut.
Daftar Pustaka
[1]. Anonim, 2007, MAX232 MAX232I DUAL
EIA-232 DRIVERS/RECEIVERS,
Texas
Instrument,
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/tex
asinstruments/max232.pdf.
Diakses 1
Januari 2012.
[2]. Anonim, 2010, 8-bit AVR Microcontroller
with 8K Bytes In-System Programmable
Flash, Atmel,
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
[8].
35
cuments/doc2502.pdf.
Diakses 10 Januari
2012.
Anonim, 2010, Amplitude Shift Keying &
Frequency
Shift
Keying,
http://www.ele.uri.edu/Courses/ele436/labs/A
SKnFSK.pdf. Diakses 7 April 2012.
Anonim, 2008, RF ASK Hybrid Modules for
Radio Control (New Version), Laipac
Technology,
http://www.laipac.com/Downloads/Easy/tlp43
4a.pdf.
Diakses 3 Februari 2011.
Anonim, 2010, Praktikum Pasang Surut Air
Laut,
http://www.google.co.id/search?hl=id&output
=search&sclient=psyab&q=alat+ukur+pasang+surut&btnK
Diakses 7 Agustus 2012
[Novitaningtyas,Y., Muntini,M dan
Pramono,Y.2008, Sistem Monitoring
Kelembaban dan Temperatur Secara Waktu
Nyata dengan Pengiriman data Via SMS, ITS
Surabaya, Laporan Penelitian, Fakultas
MIPA, ITS, Surabaya.
Rahmaniar,W., 2008, Prototipe Robot
Pemantau Erupsi Gunung Berapi Berbasis
Deteksi Suhu