SISTEM NOTIFIKASI TINGKAT KETINGGIAN PERMUKAAN AIR

PROPOSAL TUGAS AKHIR

NPM : 0609U094Nama: Azis Sugianto SuparmanKonsentrasi: Interfacing System

TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS WIDYATAMABANDUNG2013

Abstrak

Sistem Notifikasi Tingkat Ketinggian Permukaan Air adalah sebuah kegiatan tugas akhir yang bertujuan merancang dan membangun sebuah perangkat yang dapat mengukur tingkat ketinggian air berdasarkan tinggi permukaan air. Konsep perangkat yang akan dibangun adalah sebuah perangkat yang mampu mengukur tingkat ketinggian air secara otomatis berdasarkan tinggi permukaan air. Pengendali utama yang digunakan dalam perangkat ini adalah sebuah microcontroller Arduino yang dihubungkan dengan sensor flex. Kemudian hasil dari pengukuran akan ditampilkan pemberitahuan ketinggiannya ke perangkat mobile Android melalui protokol internet maupun jaringan lokal nirkabel.Metode yang digunakan dalam pengembangan perangkat ini adalah metode embedded system. Sedangkan analisis dan perancangan sistem menggunakan pemodelan Unified Modelling Language (UML).Sistem ini diharapkan dapat berguna untuk membantu kewaspadaan penggunanya apabila terjadi bencana banjir. Selain itu, sistem ini juga diharapkan dapat bermanfaat untuk memonitor ketinggian air di tempat persediaan/penampungan air.Kata kunci: Android, Arduino, Flex, Unified Modelling Language (UML).

Latar Belakang Masalah

Pesatnya kemajuan dan perkembangan teknologi informasi serta teknologi otomasi industri telah mewujudkan terciptanya sebuah inovasi, baik perangkat keras maupun perangkat lunak yang berguna untuk mendukung aktivitas manusia berdasarkan hasil kolaborasi dari berbagai bidang disiplin ilmu seperti fisika, elektronika, pemrograman, jaringan komputer, serta arsitektur komputer. Salah satu contoh penerapan dari kolaborasi disiplin ilmu tersebut adalah robotika, dalam kegiatan ini yakni alat ukur yang telah mengalami proses digitalisasi.Berbagai instansi seperti industri manufaktur, perusahaan air minum bersih, militer, badan penanganan bencana, serta instansi besar lainnya seperti BMKG telah menggunakan alat ukur yang terdigitalisasi, karena alat ini dapat bekerja lebih baik, lebih akurat, lebih hemat biaya dan waktu dibandingkan alat ukur konvensional (analog).Alat ukur terdigitalisasi bekerja dengan menerima masukan dari sistem sensornya. Salah satu sensor yang digunakan untuk mengukur ketinggian permukaan air adalah sensor flex yang mempunyai keluaran data analog, maka diperlukan proses konversi data analog ke data digital agar selanjutnya dapat diolah oleh microcontroller.Kegiatan tugas akhir ini berkenaan dengan bidang robotika, mobile computing, dan pemrograman berbasis web yang bertujuan untuk menggantikan kemampuan alat ukur konvensional. Konsep alat ukur yang akan dibangun adalah sebuah alat ukur yang memiliki kemampuan secara otomatis dapat memberitahukan peringatan melalui internet kepada user bahwa ketinggian permukaan air telah mencapai tinggi yang telah didefinisikan. Dengan demikian, topik tugas akhir yang berkenaan dengan latar belakang masalah adalah Sistem Notifikasi Tingkat Ketinggian Permukaan Air.

Rumusan Masalah

Berikut ini adalah perumusan masalah berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan sebelumnya.1. Bagaimana merancang dan membangun arsitektur keseluruhan sistem?2. Bagaimana membuat hasil baca ketinggian air oleh sensor flex dapat dimonitor maupun diterima pemberitahuan tingkat ketinggiannya oleh pengguna menggunakan perangkat mobile Android melalui protokol internet atau jaringan lokal nirkabel?

Batasan Masalah

Batasan masalah dibuat karena luasnya pembahasan dan keterbatasan waktu. Berikut ini adalah batasan masalah yang dimaksud.1. Sistem yang dibangun menggunakan komponen perangkat keras yang tersedia di pasaran Indonesia.2. Sistem dirancang dengan fungsi utama untuk memberitahukan tingkat ketinggian permukaan air melalui protokol internet atau jaringan lokal nirkabel kepada penggunanya menggunakan perangkat Android.

Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah merancang dan membangun sebuah sistem yang dapat memberitahukan tingkat ketinggian permukaan air melalui protokol internet atau jaringan lokal nirkabel kepada penggunanya menggunakan perangkat mobile Android.

Landasan TeoriEmbedded System Sistem embedded adalah suatu sistem komputer yang memiliki tujuan spesifik untuk menangani sebuah atau beberapa fungsi khusus yang didedikasikan kepadanya. Hal ini berbeda dengan sistem komputer biasa (general purpose) seperti PC (Personal Computer) yang dapat melakukan berbagai tugas dan fungsi tergantung pada program yang terinstal di dalamnya. Sistem embedded biasanya tertanam sebagai perangkat lengkap yang terdiri dari perangkat keras serta mekanisnya dan perangkat lunaknya sebagai sistem operasinya.

Ciri dan karakteristik sistem embedded adalah sebagai berikut :a. Diciptakan untuk menangani tujuan atau fungsi tertentu.b. Sistem embedded berupa perangkat yang bergantung pada sistem lainnya (sub sistem).c. Program yang ditulis pada sistem embedded biasa disebut sebagai firmware yang tersimpan di ROM atau chip flash memori yang biasanya berkapasitas kecil.d. Sistem embedded memiliki keterbatasan sumber daya, seperti harga, ukuran, berat dan energi. Sehingga dalam mendesain sebuah sistem embedded diperlukan pertimbangan keterbatasan tersebut.e. Sistem embedded sangat memperhatikan masalah lamanya waktu eksekusi, sehingga dibutuhkan sistem yang realtime. Sistem operasi yang digunakan pada sistem embedded dikenal dengan RTOS (Real Time Operating Systems).

Perancangan sistem embedded berbeda dengan perancangan sistem biasa, karena dalam rancangan sistemnya harus dapat merancang dan mengintegrasikan perangkat keras dengan perangkat lunaknya. Proses perancangan perangkat keras dan perangkat lunaknya dapat dilakukan secara pararel, namun pengintegrasian seluruh sub sistem dilakukan secara bersamaan dan merupakan tahapan terpenting dalam pengembangan sistem. Dalam proses pengembangan sistem biasa dilakukan dengan metode bottom-up, yaitu mulai mengerjakan dari komponen terkecilnya hingga sistem utamanya yang kompleks.

AndroidAndroid adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis kodekode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler.Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua adalah yang benarbenar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution (OHD).

Kebutuhan Perangkat

Berikut ini adalah daftar kebutuhan perangkat keras yang digunakan untuk membangun sistem.1. Arduino Duemilanove.2. Arduino Ethernet shield.3. Sensor flex (dapat diperoleh di www.sparkfun.com/products/8606 dengan harga $12.95 atau Rp 124.736,34).4. Resistor 10K Ohm.5. Bandul pancing 1 inci.6. Tiga kabel (listrik, ground, dan pin analog 0) dipangkas untuk panjang sesuai kebutuhan.7. Power supply 9 Volt untuk daya Arduino dan Ethernet shield ketika tidak tertambatkan dari kabel USB. 8. Papan tiang atau kayu untuk menempel dan menggantung sensor flex.

Sistem Kendali

Arduino Duemilanove

Arduino Duemilanove adalah sebuah mikrokontroler yang berbasis ATmega168 atau ATmega 328. Arduino ini memiliki 14 pin digital masukan/keluaran (6 pin dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack daya, ICSP header, dan tombol reset. Berikut ini adalah rincian spesifikasi dari papan mikrokontroler Arduino Duemilanove.

MikrokontrolerATmega168

Tegangan operasi5V

Tegangan masukan (disarankan)7-12V

Tegangan masukan (batas)6-20V

Digital i/o pin14 (6 pin memberikan keluaran PWM)

PIN Input analog6

Arus DC per i/o Pin40 mA

Arus DC untuk 3.3V Pin50 mA

Memori flash16 KB (ATmega168) atau 32 KB (ATmega328) yang 2 KB digunakan oleh bootloader

SRAM1 KB (ATmega168) atau 2 KB (ATmega328)

EEPROM512 byte (ATmega168) atau 1 KB (ATmega328)

Kecepatan Clock16 MHz

Skematik Arduino Duemilanove

Arduino Ethernet Shield

Arduino Ethernet Shield menghubungkan papan mikrokontroler Arduino ke internet hanya dalam hitungan menit. Supaya dapat terhubung dengan internet, kabel RJ45 digunakan untuk menghubungkan Arduino Ethernet Shield dengan koneksi internet. Berikut ini adalah rincian spesifikasi Arduino Ethernet Shield. Memerlukan sebuah papan Arduino Operasi tegangan 5V (disediakan dari papan Arduino) Ethernet Controller: W5100 dengan internal 16 K buffer Kecepatan koneksi: 10/100 Mb Hubungan dengan Arduino pada SPI port

Skematik Arduino Ethernet Shield

Sensor Flex

Sensor Flex digunakan untuk mendeteksi daya apung kenaikan level air yang menekuk sensor. Posisi sensor dapat dibaca dengan program Arduino dan dapat diaktifkan baik melalui 3,3 atau 5,0 volt pin Arduino.Fitur:- Angle Displacement Measurement- Bends and Flexes physically with motion device- Possible Uses - Robotics - Gaming (Virtual Motion) - Medical Devices - Computer Peripherals - Musical Instruments - Physical Therapy- Simple Construction- Low Profile

Spesifikasi Mekanika: Siklus hidup: lebih dari 1 juta Tinggi: kurang dari 0,43 mm Jangkauan Suhu: -35C hingga +80CSpesifikasi Elektrikal: Hambat: 10K Ohm Toleransi hambatan: 30% Jangkauan ketahanan tekukan: 60K hingga 100K Ohm Kebutuhan daya: 0,5 Watt kontinu, 1 Watt maksimum.

Diagram Blok Keseluruhan Sistem

Tegangan Listrik 9 Volt

Arduino DuemilanoveArduino Ethernet ShieldFlex Sensor

Perangkat Mobile AndroidInternet Service ProviderWeb Server

Sensor flex yang telah dipasangkan bandul pancing akan tertekuk oleh perubahan tingkat ketinggian permukaan air. Hasil baca perubahan ini akan diteruskan ke pin analog Arduino Duemilanove yang dialiri listrik bertegangan 9Volt, lalu diterjemahkan sesuai program yang tertanam dalam mikrokontroler. Arduino Ethernet Shield berfungsi untuk mengkomunikasikan program (kumpulan instruksi) yang tertanam pada Arduino Duemilanove dengan server web PHP yang diprogram untuk menangkap nilai-nilai yang datang dari Arduino. Kemudian server web mengirim pesan ke penerima yang menggunakan perangkat mobile Android.

Metode Pengembangan

1. Studi Literatur dan PasarPada tahap ini dilakukan pengumpulan teori yang terkait dengan pembuatan tugas akhir ini serta melakukan tinjauan pasar untuk mengetahui ketersediaan perangkat keras yang dibutuhkan di pasaran Indonesia.

2. PerancanganPerancangan dilakukan untuk membuat rancangan proses dan desain arsitektur sistem yang akan dibangun berdasarkan hasil studi literatur dan tinjauan pasar sebelumnya. Agar hasil rancangan tersebut dapat berjalan sesuai dengan spesifikasinya maka dibuatlah sebuah rancangan pengujian.

3. Implementasi dan PengujianPada tahap ini dilakukan realisasi kebutuhan perangkat keras sistem berdasarkan ketersediaannya di pasaran Indonesia serta melakukan implementasi dengan membuat prototipe pada perancangan sistem secara modular. Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil implementasi apakah sesuai dengan rancangannya.Paradigma pengembangan sistem yang digunakan pada kegiatan tugas akhir ini adalah paradigma prototipe. Alasan dari penggunaan paradigma ini adalah pada perancangan sistem robot dapat direalisasikan secara modular sesuai dengan kebutuhan perangkat keras yang terdapat di pasaran Indonesia.

Metode Prototipe

Metoda prototipe ini memiliki beberapa tahapan yaitu : a. Spesifikasi kebutuhan dari sistem yang akan dibangun (system requirement).b. Pembuatan prototipe (prototyping) dari spesifikasi yang telah ditetapkan sebelumnya.c. Melakukan pengujian (testing) terhadap prototipe yang dibangun.JADWAL KEGIATAN

KegiatanBulan

MaretAprilMeiJuniJuliAgustusSeptember

Penentuan Judul

Pembuatan Proposal TA

Revisi Proposal TA & Survei Bahan

Pembelian Alat & Komponen

Pembuatan Program & Alat

Pengujian Program & Alat

Pembuatan Laporan

Penyempurnaan Program & Alat

Ujian Pendadaran

SystemRequirement

SystemPrototyping

Testing