Zaidir Jamal Pendeteksi Gempa Dengan Metode FM Berbasis

Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
Pendeteksi Gempa Dengan Metode FM Berbasis Personal Computer
Zaidir Jamal
Sistem Komputer, Informatics & Business Institute Darmajaya
Jl. Z.A Pagar Alam No 93, Bandar Lampung – Indonesia 35142
Telp. (0721) 787214 Fax. (0721)700261
e-mail : [email protected]
ABSTRACT
Generally, earthquake is measured with a seismometer, a device which is also
known as seismograph that works based on detection of seismic wave in earth’s crust.
This research designs and implements an earthquake detection using frequency modulation
method based on personal computer. The research results a system and simulation.
Simulation shows that in a normal condition the strength carrier is 2,5 % and before the
earthquake occurred, the strength carrier is 55%. Frequency modulation method can be
implemented to detect earthquake by building some measurement stations at several
places.
Keyword : earthquake, frequency modulation, seismograph
ABSTRAK
Umumnya, gempa diukur dengan seismometer, perangkat yang juga dikenal
sebagai seismograf yang bekerja berdasarkan deteksi gelombang seismik di kerak bumi.
Ini desain penelitian dan menerapkan deteksi gempa menggunakan metode modulasi
frekuensi berdasarkan komputer pribadi. Penelitian ini menghasilkan suatu sistem dan
simulasi. Simulasi menunjukkan bahwa dalam kondisi normal pembawa kekuatan adalah
2,5% dan sebelum gempa terjadi, pembawa kekuatan adalah 55%. Metode modulasi
frekuensi dapat diterapkan untuk mendeteksi gempa bumi dengan membangun beberapa
stasiun pengukuran di beberapa tempat.
Kata kunci: gempa, modulasi frekuensi, seismograf
PENDAHULUAN
informasi
sebelum
gempa
dan
penanganan pasca gempa. Setelah gempa
Gempa di Aceh 26 Desember 2004
sampai menimbulkan tsunami seakanakan menjadi pemicu serangkaian gempa
di tanah air. Begitu banyaknya korban
jiwa maupun harta akibat minimnya
Informatics & Business Institute Darmajaya
Aceh beberapa daerah meningkatkan
kewaspadaan
dengan
menambah
pemasangan seismograf,
accelerometer
serta memanfaatkan Global Positioning
System
(GPS).
Seismograf,
77
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
accelerometer dan dan GPS sama-sama
lain yang terjadi menjelang gempa berupa
bekerja berdasarkan deteksi pergerakan
peningkatan level noise elektromagnetik
(getaran) kulit
yang cukup signifikan. Metode tersebut
bumi. Suatu metode
pendeteksi gempa lainnya yaitu metode
berhasil
FM, metode ini sebelumnya digunakan
mendeteksi gempa berkekuatan 4,7 skala
untuk mengamati komet. Pada sekitar
Richter di barat laut Chiba pada Agustus
Agustus 1993, pada sebuah uji coba
2003 [Sigit PW Jarot]. Pemantulan
metode
observatorium
gelombang di ionosfir terjadi bila adanya;
pegunungan Yatsugatake di Provinsi
(a) pesawat terbang, aktivitas matahari,
Yamanashi,
(b) aktivitas meteor, (c) gejala sebelum
FM
di
Jepang,
seorang
ahli
memprediksi
sekaligus
astronomi Jepang, Y Kushida, memonitor
terjadinya
gempa
karakter yang agak berbeda dengan
Pemantulan
akibat
gelombang
tersebut akan meningkatkan jangkauan
hasil
pantulan
yang
disebabkan komet. Dia memperkirakan
pemancar
kelainan
gelombang
penerimaan).
penerima
FM-nya
pada
tersebut
stasiun
bumi. Hipotesis tersebut menjadi sebuah
keyakinan ketika pada Januari 1995
kelainan
data
yang
Moriya].
aktivitas-aktivitas
(meningkatnya
daya
ada
hubungannya dengan aktivitas lapisan
tercatat
FM
[T.
sangat
signifikan dan kontinu dari arah Kobe.
Tidak lama berselang, tepatnya pada 17
Januari 1995, terjadilah gempa Kobe
berkekuatan 7,3 skala Richter. Sejak saat
itu, aktivitas penghitungan kometnya
dihentikan, dan menggunakan fasilitas
metode FM tersebut untuk mendeteksi
dini gempa. S Fukushima, seorang guru
ilmu alam di sekolah menengah di daerah
Chiba, terilhami temuan Kushida, pada
aktivitas ekstrakurikulernya dia berhasil
Terjadinya
rentetan
mengingatkan
kita
gempa
untuk
bumi
sesegera
mungkin membuat cetak biru penelitian
gempa
bumi
dengan
mengimplementasikan
metode
pendeteksian FM guna
terjadinya gempa.
mungkin
memprediksi
Merode FM sangat
diimplementasikan
teknologinya
murah
dan
karena
belum
banyaknya penduduk di daerah pedesaan,
sehingga pengukuran metode FM dapat
maksimal.
Tujuan penelitian ini merancang bangun
alat prediksi dini gempa dengan metode
Frequensi Modulasi (FM)
berbasis
mendeteksi fenomena elektromagnetik
Informatics & Business Institute Darmajaya
78
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
personal komputer. Dengan terealisasinya
keras dilakukan dalam bagian per bagian
alat
melalui perhitungan matematis maupun
ini
akan
menambah
peralatan
pendeteksi gempa yang ada sehingga
percobaan
bermanfaat bagi masyarakat luas untuk
konfigurasi rangkaian,
memprediksi terjadinya gempa.
dan jenis komponen. (3) Realisasi dan
Trial
untuk
and
perancangan,
mendapatkan
nilai/parameter
error,
Berdasarkan
rangkaian
direalisasikan
dalam bentuk modul bagian per bagian,
METODE PENELITIAN
kemudian dilakukan pengujian dengan
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium
memberikan masukan berupa tegangan
Elektronika
atau pulsa dan diukur. Apabila terdapat
IBI
Darmajaya
Bandar
Lampung, metode yang digunakan yaitu;
kesalahan
(1) Metode Pengumpulan Data, Metode
rangkaian, nilai/parameter atau
pengumpulan
komponen
data
yang
dilakukan
program,
konfigurasi
dilakukan
jenis
perancangan
adalah; (a) Studi Pustaka, studi pustaka
kembali. Setelah program dan modul-
yaitu pengumpulan data dengan cara
modul
mempelajari literatur dan data sheet
penggabungan antar modul dan computer
komponen
untuk diuji secara keseluruhan.
(b)
elektronika
Wawancara,
yang
terkait;
wawancara
yaitu
bekerja dengan baik dilakukan
Pengujian
Keseluruhan,
(4)
Pengujian
pengumpulan data dengan cara tanya
keseluruhan dilakukan dengan simulasi
jawab secara langsung kepada pihak-
penerimaan
pihak yang dapat memberikan masukan-
gelombng
masukan
(2)
gelombang diterima oleh penerima FM
Perancangan alat, Perancangan terdiri
dan komputer telah mengukur gelombang
dari perangkat lunak dan perangkat keras
tersebut kemudian pemancar dinaikkan
yang sebelumnya dilakukan studi literatur
dayanya
baik dari buku-buku referensi maupun
peningkatan
internet. Perangkat lunak yang digunakan
perubahan
yaitu assembler untuk bagian antar muka
besarnya gelombang pembawa dan noise
menggunakan mikrokontroller dan visual
FM dapat diukur oleh computer dan
basic 6.0 untuk
masuk dalam basis data serta dapat
pada
penelitian
ini.
program windows
dengan
FM
daya
untuk
daya
lapisan
memancarkan
kecil.
Setelah
mensimulasikan
pancar
akibat
ionosfir.
Apabila
berbasis grafis. Perancangan perangkat
Informatics & Business Institute Darmajaya
79
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
menampilan grafik dan dapat dicetak
berdasrkan pemantulan lapisan ionosfir di
maka alat telah bekerja baik
udara. Kedua sinyal diubah kedigital oleh
rangkaian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Alat, Penerima
antar
berkomunikasi
FM
menerima sinyal FM tanpa modulasi,
kuat lemahnya carier dan noise FM
muka
dengan
agar
dapat
komputer.
Komputer akan meyimpan data (carier
dan noise FM)
berdasarkan
data,
secara real time,
komputer
akan
menampilkan grafik dan dapat dicetak.
Pemancar FM
Penerima FM
Antar muka
Komputer
Printer
Gambar 1. Prinsip kerja alat
Realisasi alat sistem ini tidak seluruhnya
maksimal 5watt broadband, display LCD
dilakukan
perancangan/perakitan,
blue back light, bisa tulis nama stasiun
perakitan hanya dilakukan pada bagian
radio,VR power adjust 0 s/d 5 Watt,
pemancar FM (exiter) dan antar muka
power output tidak akan keluar sebelum
(interface)
FM
frekuensi lock, Final C1971, terdapat
lokal
LPF, PCB fiber solder mask double side
komputer.
menggunakan
kit
Exiter
rakitan
profesional dengan pertimbangan bagian
through hole.
ini harus bekerja dengan frekuensi yang
stabil. Kestabilan frekuensi dapat tercapai
apabila
menerapkan
komponen
dan
desain
komponenPCB
yang
memenuhi syarat untuk frekuensi sangat
tinggi (VHF) serta menerapkan sistem
Phase Locke Loop (PLL). Kit pemancar
FM ini memiliki spesifikasi yaitu ; VCO
FET Dual Gate N channel, output
Informatics & Business Institute Darmajaya
Pemancar FM, Untuk berfungsi sebagai
pemancar FM daya kecil (exiter) kit
dirakit dengan menambahkan rangkaian
catu daya DC stabil dan diberi kotak.
Catu daya menerapkan sistem center tap
(CT), IC regulator 7812 dan transistor
daya TIP 3055 menghasilkan tegangan 12
volt stabil.
80
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
Gambar 2. Bentuk pisik exiter FM
Antar Muka, Inti bagian antar muka
menkonversi tegangan analog 0-5 volt
adalah rangkaian Analog To Digital
dari penerima FM menjadi data digital 8
Converter (ADC), rangkaian Paralel To
bit, sedangkan rangkaian Paralel To
Serial Converter dan rangkaian buffer.
Serial Converter untuk mengkonversi data
Rangkaian
digital paralalel menjadi serial.
ADC
berfungsi
untuk
Gambar 3. Bentuk pisik antar muka
Rangkaian Analog to Digital Converter
Untuk mengaktifkan generator clock
akan mengkonversi dua tegangan analog
internal
menggunakan IC ADC 0804
yang di
kapasitor (C) dan resistor (R) di pena
switch menggunakan saklar elektronik
CLK IN, CLK R dan D GND. Range
dengan kendali dari mikrokontroller. IC
frekuensi clock yang diizinkan 100 kHz –
ini didesain khusus supaya kompatibel
1460 kHz, dengan menerapkan C = 100
dengan sistem mikroprosessor hanya
PF dan R = 10 k frekuensi clock
dengan
komponen
diperoleh 500 kHz. Untuk mengkonversi
eksternal. Komponen eksternal berupa
tegangan analog 0–5 volt pin VREF/2 di
tegangan
biarkan, sehingga tegangan referensinya
menambahkan
referensi
dan
clock
serta
koneksi masukan dan keluarannya.
Informatics & Business Institute Darmajaya
dengan
menghubungkan
2,5 volt. Dalam hal ini jangkauan input
81
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt
8-bit, resolusinya adalah 19,6 mV.
(skala penuh), karena IC ini adalah SAC
Gambar 4. Rangkaian ADC
Konventer, Rangkaian Paralel To Serial
kristal 11,059 Mhz, kapasitor
33 PF
Converter mengubah data digital 8 bit
sebagai osilator dan program sederhana
menjadi data serial UART menggunakan
konversi dapat dilakukan dengan mudah.
mikrokontroller
AT89C51.
Dengan
Baud rate (jumlah bit data yang terkirim
menambahkan
komponen
eksternal
tiap detik) = 9600.
Gambar 5. Serial UART dengan mikrokontroller
Informatics & Business Institute Darmajaya
82
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Buffer Serial, Komunikasi serial dengan
232 ke sinyal TTL atau sebaliknya agar
RS232 ini dipasaran sudah tersedia IC
bisa diolah oleh mikrontroler. Output dari
yang
sudah
RS 232 komputer dihubungkan dengan
compatible mikrokontroller yaitu IC 232,
konektor DB9 masuk ke IC MAX 232
maka dipilih IC MAX 232. Rangkaian ini
pada pin 13 R1 in dan pin 14 T1 out,
berfungsi sebagai penyangga (buffer)
output IC MAX 232 adalah pin 11 T1 in
untuk mempertahankan sinyal dari RS
dan pin 12 R1 out
dapat
digunakan
dan
Gambar 6. Rangkaian buffer MAX 232
Perangkat
perangkat
Lunak,
lunak
Perancangan
meliputi
program
$MOD51
INITSERIAL:
MOV SCON,#52H
mikrokontroler AT9C51 yang beroperasi
MOV TMOD,#20H
untuk serial port dengan komunikasi
MOV TH1,#0FDH
asinkron dan program antar muka dan
MOV TCON,#40H
basis
SETB TR1
data
menggunakan
bahasa
pemrograman Visual Basic 6.0. Berikut
MAIN:
ACALL KIRIM
penyususnan program mikrokontroller
AT89C51,
flowchart
program
ACALL TERIMA
dan
tampilan program antar muka.
SJMP MAIN
KIRIM:
MOV A,P2
MOV SBUF,A
CLR TI
Informatics & Business Institute Darmajaya
83
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
RET
TERIMA:
MOV A,SBUF
MOV P1,A
CLR RI
RET
END
Gambar 8. Tampilan program
Pengujian, Pengujian dilakukan bagian
per
bagian
kemudian
dilakukan
pengujian keseluruhan/simulasi. Alat-alat
yang digunakan dalam pengujian ini yaitu
; Logic Probe GW INSTEK GLP 1 A,
multimeter digital APPA 95, SWR meter
VHF AEC, antena pemancar tiruan
(Dummy load), laboratory power supply
GW GPS 3030.
Pengukuran ouput exiter FM bertujuan
mengetahui daya pada beberapa rentang
frekuensi kerja. Konfigurasi pengujian
dilakukan
dengan
memasang
SWR/Power meter pada outpu exiter dan
antenna pemancar tiruan (dummy load).
Hasil pengujian seperti pada tabel berikut
:
Gambar 7. Flowchart Program
Informatics & Business Institute Darmajaya
84
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
Tabel 1. Hasil pengujian ouput pemancar
No.
1
2
3
4
5
Frekuensi
SWR
86 Mhz
87 Mhz
88 Mhz
89 Mhz
90 Mhz
1
1
1
1
1
%
Power
100
100
100
100
100
Pengukuran ouput penerima bertujuan
dengan memasang volt meter digital pada
untuk
keluaran
mengetahui
besar
tegangan
sebelum dan sesudah menerima sinyal
penerima,
hasil
pengujian
seperti pada tabel berikut.
exiter. Konfigurasi pengujian dilakukan
Tabel 2. Hasil pengujian output penerima
Tegangan Output
No.
Kondisi
RF
AF
1
Tanpa sinyal
0,23 volt
4,86 volt
2
Ada sinyal
4,92 volt
3,98 volt
Pengukuran ouput ADC bertujuan untuk
pada input dan menyidik logika ouput
mengetahui hasil konversi analog ke
menggunakan
logic
digital 8 bit. Konfigurasi pengujian
pengujian
sebagai
probe,
hasil
berikut.
dengan memberikan tegangan 0–5 volt
Tabel 3. Hasil pengujian ADC
No.
1
2
3
4
5
6
Tegangan
Input
0 volt
1 volt
2 volt
3 volt
4 volt
5 volt
DB7
0
0
0
1
1
1
DB6
0
0
1
0
1
1
DB5
0
1
1
1
0
1
Informatics & Business Institute Darmajaya
Output
DB4 DB3
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
DB2
0
1
1
0
0
1
DB1
0
1
0
0
0
1
DB0
0
0
1
0
0
1
85
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Simulasi, Simulasi dilakukan dengan
kemudian untuk mensimulasikan keadaan
mengkonfigurasi peralatan seperti pada
akan terjadi gempa di mana terjadi
gambar berikut, exiter diletakkan pada
kepadatan electron di lapisan ionosfer
ruangan
akibat adanya aktivitas kulit bumi daya
terpisah.
Simulasi
dengan
memancarkan sinyal FM secara periodik,
pancar
untuk
simulasi ditunjukkan seperti pada berikut.
mensimulasikan
pada
keadaan
exiter
dinaikkan.
Tampilan
normal daya pancar exiter dibuat kecil
Gambar 9. Konfigurasi simulasi
Gambar 10. Tampilan saat normal
Informatics & Business Institute Darmajaya
86
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
Gambar 11. Hasil cetak saat normal
Gambar 12. Tampilan saat akan terjadi gempa
Informatics & Business Institute Darmajaya
87
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Zaidir Jamal
Gambar 13. Hasil cetak saat akan terjadi gempa
AF saat pengujian ada sinyal (exiter on)
SIMPULAN DAN SARAN
masih tinggi dikarenakan exiter masih
Kesimpulan
terdapat
Berdasarkan hasil pengujian alat dapat
dikatakan bekerja dengan baik, hal ini
ditunjukan
variabel
(tegangan
analog
yang
0-5
volt)
dapat
parallel 00000000 sampai 11111111
kemudian diubah kembali ke data serial.
Perangkat lunak juga bekerja dengan
hal
ini
ditunjukkan
pada
gelombang
pembawanya.
Saran
diukur
dikonversi menjadi data digital 8 bit
baik,
humming
dengan
pengukuran dapat dilakukan secara real
time, dapat ditampilkan secara grafik dan
Untuk mendapatkan data pengukuran
yang
akurat
pengujian
sebaiknya
lapangan
dengan
dilakukan
rentang
waktu yang lama. Lokasi pengukuran
harus memenuhi syarat seperti; bebas dari
sinyal RF liar, tidak berada di lembah
(cekungan) dan jauh dari jalan raya.
DAFTAR PUSTAKA
dapat mencetak hasil pengukuran.
Iswanto, 2008, Antar Muka Port Paralel
Sinyal
AF
pengujian
yang
tanpa
maksimum
sinyal
(exiter
saat
off)
dan Port Serial Dengan Delphi
6, Gava Media, Yogyakarta
dikarenakan banyaknya sinyal RF liar
dari stasiun-stasiun komersil dan sinyal
Informatics & Business Institute Darmajaya
88
Zaidir Jamal
Jurnal Informatika, Vol. 11, No. 1, Juni 2011
Jarot Sigit PW, 2005, Mendeteksi Dini
Pressman, S. Roger, 2004, Software
Gempa Dengan Radio FM,
Engineering:
http://www2.kompas.com.
Approach, 6th edition, McGraw-
Jogiyanto., 2008, Analisis & Desain:
Sistem
Informasi:
Pendekatan
Terstruktur Teori Dan Praktek
Aplikasi Bisnis, Andi Offset
Parkinson,
B.W.,
Positioning
Practitioner's
Hill.
Raharjo, Hartanto, 2005, Microcontroller
AT89C2051, Andi, Yogyakarta
Sawhney AK, 1996, Electrical and
1996,
Global
Electronic
System:
Theory
Instrumentation, Dhampat Rai and
and Applications, American
Institute of Aeronautics and
Astronautics,
A
Washington,
D.C.
http://www.kompas.com/index.php/read/
xm , 25 Agustur 2008.
Informatics & Business Institute Darmajaya
Mesurment
and
Soon, Delhi.
http://stunecity.wordpress.com/2008/11/1
4/teknologi-prediksi-gempaberdasarkan-dispersi-gelombangvhf/
http://eprints.lib.hokudai.ac.jp
89