MODUL 4
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]
MODUL 4
Proyek Smart Landslide Warning System pada daerah rawan longsor di Batu Busuak dirancang untuk memadukan beberapa sensor penting, yaitu sensor vibration (getaran), rain sensor (sensor hujan), dan sensor soil moisture (kelembapan tanah). Ketiga sensor ini bekerja secara terintegrasi untuk memantau kondisi lingkungan yang berpotensi memicu terjadinya tanah longsor. Sensor hujan berfungsi mendeteksi intensitas curah hujan yang dapat meningkatkan kandungan air di dalam tanah, sensor kelembapan tanah mengukur tingkat kejenuhan air yang memengaruhi stabilitas lereng, sedangkan sensor getaran mendeteksi pergerakan tanah yang dapat menjadi indikasi awal terjadinya longsor. Data yang diperoleh dari sensor kemudian diproses untuk menentukan tingkat risiko dan memberikan peringatan dini kepada masyarakat.
Adapun tujuan dari pembuatan Smart Landslide Warning System ini adalah:
1. Mendeteksi potensi tanah longsor melalui sensor getaran (vibration sensor), sensor hujan (rain sensor), dan sensor kelembapan tanah (soil moisture sensor).
2. Memberikan peringatan dini kepada masyarakat melalui alarm (buzzer dan lampu rotator) ketika kondisi tanah terdeteksi berada pada tingkat risiko tertentu.
3. Menampilkan status kondisi tingkat bahaya longsor menggunakan indikator visual seperti OLED dan lampu rotator sebagai informasi yang mudah dipahami pengguna.
4. Membangun sistem logika berbasis mikrokontroler yang mampu mengolah dan mengklasifikasikan data dari berbagai sensor untuk menentukan tingkat risiko longsor.
5. Meningkatkan keselamatan masyarakat dan mengurangi risiko kerugian akibat bencana longsor melalui sistem deteksi dan peringatan dini yang cepat, akurat, dan otomatis.
1. PCB Bolong
2. STM32F103C8
3. ST-Link V2
4. Rain Sensor
5. Soil Moisture Sensor
6. Vibration Sensor
7. OLED
8. Adaptor 5V
9. Buzzer
10. Mini Rotator
11. Kabel AWG 24
12. Power Jack Male
13. Transistor BC547
14. Resistor 1k
7. OLED
10. Mini Rotator
11. Kabel AWG 24
12. Power Jack Male
13. Transistor BC547
14. Resistor 1k
4.1 Sensor Rain
Modul sensor hujan adalah alat yang praktis untuk mendeteksi hujan. Modul ini dapat digunakan sebagai saklar saat tetesan hujan jatuh melalui papan penampung hujan, serta untuk mengukur intensitas curah hujan. Modul ini dilengkapi dengan papan penampung hujan dan papan kontrol yang terpisah untuk kenyamanan yang lebih baik, lampu LED indikator daya, serta sensitivitas yang dapat disesuaikan melalui potensiometer.
Spesifikasi:
- Menggunakan bahan dua sisi RF-04 berkualitas tinggi.
- Ukuran: 5 cm x 4 cm dengan lapisan nikel di salah satu sisi,
- Tahan oksidasi, anti-konduktivitas, dan tahan lama;
- Sinyal keluaran komparator memiliki bentuk gelombang yang bersih dan baik, dengan kemampuan penggerak lebih dari 15 mA;
- Potensiometer untuk mengatur sensitivitas;
- Tegangan kerja 5V;
- Format keluaran: Keluaran saklar digital (0 dan 1) dan keluaran tegangan analog AO;
- Dilengkapi lubang baut untuk pemasangan yang mudah;
- Ukuran papan PCB kecil: 3,2 cm x 1,4 cm;
- Menggunakan komparator LM393 dengan rentang tegangan luas
Cara kerja:
4.2 Vibration Sensor
Modul sensor getaran yang menggunakan sensor getaran SW-420 dan LM393 ini digunakan untuk mendeteksi getaran. Nilai ambang batasnya dapat disesuaikan menggunakan potensiometer yang terpasang pada modul. Saat tidak ada getaran, sensor menghasilkan sinyal Logic Low, dan ketika getaran terdeteksi, sensor menghasilkan sinyal Logic High.
- Tegangan Operasi: 3,3 V hingga 5 V DC
- Arus Operasi: 15 mA
- Menggunakan sensor getaran tipe SW-420 (normally closed)
- LED penunjuk output dan daya
- Desain berbasis LM393
- Mudah digunakan dengan mikrokontroler atau bahkan dengan IC digital/analog biasa
- Dilengkapi lubang baut untuk pemasangan yang mudah
- Ukuran kecil, harga terjangkau, dan mudah didapatkan
Cara kerja:
Vibration sensor bekerja dengan mendeteksi getaran atau guncangan fisik yang terjadi pada media tempat sensor dipasang. Jenis yang umum digunakan adalah sensor berbasis pegas (spring-type) atau piezoelektrik. Pada sensor tipe pegas, di dalam komponen terdapat sebuah pegas logam dan elemen konduktif yang dalam kondisi diam tidak saling bersentuhan. Ketika terjadi getaran atau pergerakan tanah, gaya mekanis menyebabkan pegas bergetar dan sesaat menyentuh elemen konduktif tersebut, sehingga rangkaian listrik tertutup sejenak dan menghasilkan pulsa sinyal. Pada sensor piezoelektrik, getaran mekanis yang mengenai material piezoelektrik akan menghasilkan tegangan listrik secara langsung akibat efek piezoelektrik semakin besar amplitudo getaran, semakin besar tegangan yang dihasilkan. Sinyal keluaran dari sensor ini kemudian diproses oleh modul pengkondisi sinyal dan diteruskan ke mikrokontroler sebagai sinyal digital atau analog. Dalam konteks sistem peringatan longsor, sensor ini digunakan untuk mendeteksi pergerakan atau pergeseran massa tanah di lereng yang mengindikasikan adanya aktivitas pra-longsor.
Grafik respon vibration sensor:
4.3 Sensor Soil Moisture
Soil moisture sensor adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah. Sensor ini sangat sederhana, tetapi ideal untuk memantau taman kota, atau tingkat air pada tanaman pekarangan. Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Sensor ini sangat membantu untuk mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah.
Soil moisture sensor FC-28 memiliki spesifikasi :
- Memiliki value range ADC sebesar 1024 bit mulai dari 0 – 1023 bit.
- Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
- Operasi Saat Ini: 15mA
- Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari preset
- Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala api yang jatuh pada sensor
- LED menunjukkan keluaran dan daya
- Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
- Desain berbasis LM393
- Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal
- Kecil, murah, dan mudah didapat
Cara kerja:
Soil moisture sensor bekerja berdasarkan prinsip pengukuran konduktivitas listrik atau resistansi tanah yang berbanding lurus dengan kandungan air di dalamnya. Sensor ini memiliki dua probe logam yang ditancapkan langsung ke dalam tanah dan dialiri tegangan listrik. Ketika kandungan air dalam tanah rendah (tanah kering), resistansi tanah di antara kedua probe sangat tinggi sehingga arus yang mengalir sangat kecil. Sebaliknya, saat tanah dalam kondisi basah atau jenuh air, ion-ion mineral yang terlarut dalam air tanah meningkatkan konduktivitas, sehingga arus yang mengalir di antara probe menjadi lebih besar dan nilai resistansinya menurun. Perubahan arus atau resistansi ini dikonversi oleh modul sensor menjadi tegangan keluaran analog yang nilainya berbanding terbalik dengan kadar air tanah semakin basah tanah, semakin rendah tegangan keluarannya. Modul juga menyediakan keluaran digital yang aktif saat kelembaban melampaui nilai threshold tertentu. Mikrokontroler membaca data kelembaban tanah ini sebagai parameter krusial, karena tanah yang telah mencapai kondisi jenuh air (saturasi) merupakan salah satu pemicu utama terjadinya longsor di kawasan seperti Batu Busuak.
Grafik respon sensor soil moisture :
4.4 STM32F103C8
Keluarga produk STM32F103xx dengan kepadatan menengah dan performa tinggi dilengkapi dengan inti RISC 32-bit Arm Cortex -M3 berperforma tinggi yang beroperasi pada frekuensi 72 MHz, memori tertanam berkecepatan tinggi (memori Flash hingga 128 Kbyte dan SRAM hingga 20 Kbyte), serta beragam antarmuka I/O dan periferal yang ditingkatkan yang terhubung ke dua bus APB. Semua perangkat dilengkapi dengan dua ADC 12-bit, tiga timer 16-bit serbaguna ditambah satu timer PWM, serta antarmuka komunikasi standar dan lanjutan: hingga dua I2C dan SPI, tiga USART, satu USB, dan satu CAN.
Perangkat ini beroperasi pada tegangan suplai 2,0 hingga 3,6 V. Perangkat ini tersedia dalam rentang suhu –40 hingga +85°C dan rentang suhu diperluas –40 hingga +105 °C. Serangkaian mode hemat daya yang komprehensif memungkinkan desain aplikasi berdaya rendah.
Keluarga mikrokontroler STM32F103xx dengan kinerja kepadatan menengah mencakup perangkat dalam enam jenis kemasan yang berbeda: dari 36 pin hingga 100 pin. Tergantung pada perangkat yang dipilih, set periferal yang berbeda disertakan; deskripsi di bawah ini memberikan gambaran umum tentang jangkauan lengkap periferal yang ditawarkan dalam keluarga ini.
Fitur-fitur ini menjadikan keluarga mikrokontroler STM32F103xx dengan kinerja kepadatan menengah cocok untuk berbagai aplikasi seperti penggerak motor, kontrol aplikasi, peralatan medis dan genggam, periferal PC dan game, platform GPS, aplikasi industri, PLC, inverter, printer, pemindai, sistem alarm, interkom video, dan HVAC.
Fitur:
- CPU Arm 32-bit Cortex-M3 core
- Frekuensi maksimum 72 MHz, 1,25 DMIPS/MHz
- Memori Flash 64 atau 128 Kbyte
- SRAM 20 Kbyte
- Tegangan supply aplikasi 2,0 hingga 3,6 V
- Osilator kristal 4 hingga 16 MHz
- Dua konverter A/D 12-bit, 1 µs (hingga 16 saluran)
- Pengontrol DMA 7 saluran
- Memiliki port hingga 80 fast port I/O
- Komunikasi interface mencapai 9 (I2C, USART, SPI, CAN, USB)
Layar OLED bekerja dengan memanfaatkan lapisan material organik yang ditempatkan di antara dua elektroda, yaitu anoda dan katoda. Ketika arus listrik dialirkan, elektron dan hole bergerak menuju lapisan emissive dan bertemu, menghasilkan energi yang kemudian dipancarkan sebagai cahaya. Proses ini terjadi pada setiap piksel secara individual.
Karena setiap piksel memiliki sumber cahaya sendiri, OLED tidak memerlukan backlight seperti LCD. Hal ini memungkinkan kontrol pencahayaan yang sangat presisi, di mana piksel dapat dimatikan sepenuhnya untuk menghasilkan warna hitam yang sempurna. Teknologi ini juga mengurangi efek light bleeding yang sering terjadi pada layar LCD. Selain itu, kecepatan respons piksel pada OLED sangat tinggi, sehingga mampu menampilkan gerakan dengan lebih halus tanpa blur.
4.6 Buzzer
Komentar
Posting Komentar