Pemantau dan Pengatur Penstabil Level Air Menggunakan Telepon Cerdas

Pemantau dan Pengatur Penstabil Level Air Menggunakan Telepon Cerdas

Akhmad Rifqi Zaky1, Johan Bayu Prakoso2, Nizar Maulana Irfani3, Samuel BETA4

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : 1 akhmadrifqizaky@gmail.com   , 2 bayujohan90@gmail.com 

3 maulanaramzi@gmail.com , 4 sambetak2@gmail.com 

Abstrak – Kontrol dan monitoring penstabil level air adalah sebuah modul pengontrol dan memonitoring level air suatu wadah yang dapat di kontrol secara nirkabel menggunakan Smartphone android sebagai pengontrolnya. Dengan menggunakan sensor Bluetooth sebagai perantara antara modul Arduino dengan Smartphone yang nantinya dikontrol melalui Smartphone tersebut. Pengguna dapat menambah dan mengurangi level air yang di inginkan dan dapat mengetahui berapakah level air pada wadah saat ini. Tanpa menggunakan smartphone pengguna juga dapat mengontrol dan memonitoring secara manual. Dengan menggunakan push button swith pengguna dapat menambah dan mengurangi level air yang di inginkan dan dapat mengetahui level air saat ini dengan melihat LED Bargraph dan LCD. 

Kata Kunci : Arduino, Android, LED Bargraph, Bluetooth, LCD

Abstract - Control and monitoring of water level stabilizer is a controller module and monitoring the water level of a container that can be controlled wirelessly using Android Smartphone as a controller. By using Bluetooth as an intermediary between the sensor module Arduino with Smartphone that will be controlled via the Smartphone. Users can fill in how the water level in want and can find out what the water level in the container at this time. Without using smartphone users can also control and monitor manually. By using the push button swith users can fill in how the water level in want and can find the current water level by looking at the LED Bargraph and LCD.

Keywords: Arduino, Android, LED Bargraph, Bluetooth, LCD

I.     PENDAHULUAN
1.1  Latar Belakang

     Saat ini hampir setiap orang tidak terlepas dari ponsel sebagai sarana telekomunikasi. Awalnya fungsi ponsel hanya sebagai alat komunikasi, namun karena perkembangannya sangat pesat maka pemanfaatan ponsel bukan sekedar untuk komunikasi saja. Pemanfaatan teknologi telekomunikasi dengan media ponsel saat ini salah satunya adalah sebagai alat pengontrol lampu. 

   Smartphone merupakan device yang memiliki sistem operasi yang memungkinkan untuk menjalankan berbagai aplikasi. Salah satunya dalam aplikasi kontrol dan monitoring penstabil level air menggunakan Smartphone. Dalam aplikasi ini, Smartphone digunakan sebagai pemantau dan mengontrol level air yang dideteksi oleh sensor elektroda.

1.2 Perumusan Masalah
      Dari identifikasi yang ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah, yaitu:
1. Bagaimana cara membuat perangkat yang dapat mengatur dan memonitoring kestabilan level air ?
2. Bagaimana cara memprogram perangkat yang dapat mengatur dan memonitoring kestabilan level

    air ?
3. Bagaimana cara mengendalikan alat melalui media Bluetooth ?
4. Bagaimana cara membuat aplikasi pada Smartphone untuk memonitoring dan mengontrol 

    kestabilan level air ?

1.3 Tujuan
      Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arduino ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat membuat perangkat yang dapat mengatur dan memonitoring kestabilan level air.
2. Dapat memprogram perangkat yang dapat mengatur dan memonitoring kestabilan level air.
3. Dapat mengendalikan alat melalui media Bluetooth.
4. Dapat membuat aplikasi pada Smartphone untuk memonitoring dan mengontrol kestabilan level 

    air.


II. TINJAUAN PUSTAKA

    Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan mikrokontroler ARDUINO UNO.

2.1 Bluetooth HC05

   Bluetooth HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless (nirkabel) yang mengkonversi port serial ke Bluetooth. HC-05 menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz.

     Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain.

   Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver khusus. Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua kondisi berikut :

1. Komunikasi harus antara master dan slave.
2. Password harus benar (saat melakukan pairing).

Gambar 2.1 Bluetooth HC-05

Jarak sinyal dari HC-05 adalah 10 meter, dengan kondisi tanpa halangan. Adapun spesifikasi dari HC-05 adalah :
a. Hardware :
- Sensitivitas -80dBm (Typical)
· Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.
· Operasi daya rendah 1,8V – 3,6V I/O.
· Kontrol PIO.
· Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.
· Dengan antena terintegrasi.
b. Software :
· Default baudrate 9600, Data bit : 8, Stop bit = 1, Parity : No Parity, Mendukung baudrate : 9600,   

  19200, 38400, 57600, 115200, 230400 dan 460800.
· Auto koneksi pada saat device dinyalakan (default).
· Auto reconnect pada menit ke 30 ketika hubungan putus karena range koneksi.

2.2 Mikrokontroler ARDUINO UNO

      Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

Gambar 2.2 ARDUINO UNO

2.3 LCD (Liquid Crystal Display)

      Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

     LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

        Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Crystal Display) diantaranya adalah : Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Crystal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt. 

Gambar 2.3 LCD (Liquid Crystal Display)

2.4 Sensor Elektroda

      Sensor elektroda adalah sensor yang terbuat dari logam yang di susun sesuai panjang tiap volume air. Ketika logam mendeteksi air maka air sebagai perantara atau konduktor. Sehingga sensor logam ini seperti saklar yang diaktifkan melalui air.

Gambar 2.4 Sensor Elektroda

2.5 Pompa Air

     Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (suction) dan bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut dihasilkan dari sebuah mekanisme misalkan putaran roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap nyaris vakum. Perbedaan tekanan inilah yang mengisap cairan sehingga dapat berpindah dari suatu reservoir ke tempat lain. 

Gambar 2.5 Pompa Air

2.6 Led Bargraph

    Pada proyek ini, digunakan LED Bargraph sebagai luaran. LED Bargraph adalah susunan dari beberapa LED (Light Emitting Diode) yang disusun satu baris dalam satu kemasan khusus. LED bargraph yang digunakan adalah jenis LED bargraph yang mempunyai 10 segmen, yaitu rangkaian 10 buah LED yang disusun berurutan dalam sebuah kemasan.

     LED bargraph dihubungkan ke perangkat ARM, yang difungsikan sebagai luaran. Ada dua jenis LED bargraph yang digunakan dalam rangkaian variasi LED bargraph ini, yaitu satu buah LED bargraph aktif tinggi dan satu buah LED bargraph aktif rendah. LED bargraph aktif tinggi akan menyala jika diberi logika rendah ‘1’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘0’. LED bargraph aktif rendah akan menyala jika diberi logika rendah ‘0’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘1’. Agar tampilan LED bargraph ini dapat aktif, maka kabel penghubung memungkinkan LED harus dihubungkan singkat.

Gambar 2.6 LED Bargraph

2.7 Buzzer

   Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Gambar 2.7 Buzzer

2.8 SSR (Solid State Relay)

     Solid State Relay (SSR) adalah relay/saklar elektronik semikonduktor yang memiliki kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan relay konvensional (elektro mekanik). Sistem isolasi pada solid state relai pada umumnya terisolasi secara optik sedangkan relay konvensional (elektro mekanik) terisolasi secara fisik, akondisi ini akan memberikan keuntungan dan kerugian tersendiri antara solid state relay dan relay konvensioanl. Kelebihan dan kekurangan antara solid state relay dengan relay konvensional (elektro mekanik) dapat dilihat dari sisi pengoperasiannya dan performasinya.

Gambar 2.8 Photo Triac

2.9 Push Button

     Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.

       Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.

      Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.

Gambar 2.9 Push Button

III. PERANCANGAN ALAT
3.1 Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

    Adapun komponen yang digunakan dalam pembuatan alat pemantau dan pengaman pompa air berdasarkan arus listrik yang mengalir ini diantaranya:

1. Arduino Uno
2. LCD 16x2
3. Bluetooth HC – 05
4. Buzzer
5. Sensor Elektroda
6. Driver Pompa (SSR)
7. Pompa
8. Rangkaian Input Push button
9. Led bargaph
10. Rangkaian Power supply
11. Rangakaian Transistor Penguat BD 139

3.2 Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Gambar 3.1 Diagram Blok Kontrol Dan Monitoring Penstabil Level Air Menggunakan Smartphone 

Berikut keterangan singkat dari gambar blok diagram diatas :

1. Android digunakan untuk mengirim perintah mengaktifkan atau mematikan pompa scara otomatis. 

2. Bluetooth HC-05 digunakan sebagai media perantara yang menghubungkan modul level air dengan     APK pada smartphone sehingga dapat mengirimkan data melalui jaringan nirkabel Mikrokontroler     Arduino UNO digunakan untuk memproses data masukkan berupa perintah mati/nyala pompa.

3. Sensor Elektroda digunakan sebagai masukan ke arduino untuk mengetahui level air pada wadah. 

4. Push Button digunakan sebagai masukan ke arduino untuk menaikkan atau menurunkan nilai 

    setting level air secara manual.

5. Mikrokontroler Arduino UNO digunakan untuk memproses data masukkan berupa sensor 

    elektroda dan push button, kemudian memproses dan mengirimkan data tersebut melalui bluetooth 

    sehingga dapat ditampilkan data pada apk android dan ke luaran.

6. Led bargraph sebagai indikator untuk keadaan level air pada wadah.

7. Buzzer digunakan sebagai indikator saat pompa masuk atau pompa keluar bekerja maka buzzer 

    akan bekerja.

8. LCD digunakan sebagai indikator nilai setting dan keadaan level air pada wadah.

3.3 Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir Program Utama

3.4 Cara Kerja Alat

      Cara kerja modul ini terdiri dari 2 cara yaitu dengan menggunakan Smartphone dan menggunakan push button switch (manual). Dengan cara menggunakan Smartphone pertama tama pengguna menginstal aplikasi untuk memproses sensor bluetooth. Setelah aplikasi terinstall lalu pengguna membuka aplikasi tersebut dan sebelumnya pastikan bluetooth dalam keadaan aktif. Pada tampilan menu awal tekan bagian Bluetooth lalu pilih device bluetooth sensor yang akan di hubungkan. Setelah itu maka akan tertulis Connected. Terdapat tampilan menu yaitu set level air, nilai setting level air, level air, pompa keluar, dan pompa masuk. Set level air digunakan untuk pengguna berapa level air yang diinginkan. Nilai setting level air sebagai monitor berapa level air yang diinginkan. Level air sebagai monitor berapa level air saat ini. Pompa keluar sebagai monitor pada pompa yang keluar apakah bekerja atau tidak. Pompa masuk sebagai monitor pada pompa yang masuk apakah bekerja atau tidak. Setelah pengguna men set dari menu bagian set level air di situ terdapat level 1, level 2, level 3, dan lain lain maka pompa akan aktif mengisi/membuang air pada wadah.

     Cara menggunakan push button switch (manual) dengan cara pengguna menekan 2 tombol push button switch sebelah kiri untuk mengurangi dan sebelah kanan untuk menambah. Push button switch terletak pada modul. Setelah itu kita dapat memantau berapa level saat ini di LED Bargraph atau dapat di pantau melalui LCD.

3.5 Pengujian Alat
Tampilan APK Android
1. Tampilan Awal

2. Menghubungkan Perangkat

3. Tampilan Awal Setelah Bluetooth Terkoneksi

4. Proses Setting Level Air ke Level 5

5. Pengisian Sukses Level Air Sekarang Level 5

6. Proses Setting Level Air ke Level 3

7. Pembuangan Sukses Level Air Sekarang Level 3

Tampilan Nyala LCD dan LED Bargraph
1. Saat wadah air kondisi awal ( level 1 )

2. Saat proses pengisian air ke level 5

3. Pengisian suskes Level air sekarang Level 5

4. Saat proses pembuangan air ke level 3

5. Pembuangan sukses level air sekarang level 3

IV. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

      Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1. Pemantauan penstabil level air dapat dilakukan menggunakan rangkaian sensor elektroda dan 

    diproses dengan mirkrokontroller Arduino.

2. Masukan dari rangkaian sensor elektroda diproses sesuai dengan program yang dituliskan pada 

    arduino yang bertujuan membaca ada tidaknya air pada tiap level.

3. Pengendalian perangkat dapat menggunakan smartphone yang berkumunikasi dengan media 

    bluetooth yang terhubung dengan serial komunikasi pada mikrokontroller arduino.

4. Aplikasi yang digunakan sebagai antar muka pada smartphone dibuat dengan aplikasi App 

    Inventor yang bertujuan mempermudah pengiriman dan penyajian data.

REFERENSI

[1] Gerai Cerdas. (2011). Bluetooth Module HC-06. [Online]. Tersedia : http://www.geraicerdas.com/mikrokontroler/module/bluetooth-module-hc-06-detail [18 Oktober 2016]

[2] Suhendri Hendri. (2013). Arduino UNO. [Online]. Tersedia :
http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/03/arduino-uno.html [18 Oktober 2016]

[3] Elektronika Dasar. (2012). LCD (Liquid Crystal Display). [Online]. Tersedia : http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/ [18 Oktober 2016]

[4] Elektronika Dasar. (2012). Kelebihan Dan Kekurangan Solid State Relay (SSR). [Online]. Tersedia : http://elektronika-dasar.web.id/kelebihan-dan-kekurangan-solid-state-relay-ssr/ [18 Oktober 2016]

[5] Trikueni Dermanto. (2014). Push Button Switch. [Online]. Tersedia : http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/04/Pengertian-Push-Button.html [18 Oktober 2016]

[6] Komponen Elektronika. (2013). Pengertian Transistor. [Online]. Tersedia : http://komponenelektronika.biz/pengertian-transistor.html [18 Oktober 2016]

Penulis

Nama penulis Johan Bayu Prakoso. Penulis dilahirkan di kota Pati tanggal 3 April 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di, SD N Karanglegi 07, SMP N 01 Wedarijaksa, dan SMK Tunas Harapan Pati. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.3.11. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: Bayujohan90@gmail.com.

Nama penulis Akhmad Rifqi Zaky. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 10 Desember 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Islam Sultan Agung 01, SMP N 03 Semarang, dan SMA N 14 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.3.03. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email: akhmadrifqizaky@gmail.com.

Nama penulis Nizar Maulana Irfani. Penulis dilahirkan di kota Pekalongan tanggal 25 Agustus 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N Pedurungan Kidul 01 Semarang, SMP N 33 Semarang, dan SMA N 05 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.3.16. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email: maulanaramzi@gmail.com 

Link :
1) Download Aplikasi P_Ard
     Link
2) Download Diagram Alir_Ard
     Link
3) Download Diagram Pengawatan P_Ard
     Link
4) Download Laporan P_Ard
     Link
5) Download Paper P_Ard
     Link
6) Download Presentasi P_Ard
     Link
7) Download Program P_Ard
     Link
8) Download Rangkaian P_Ard
     Link
9) Tutorial Pembuatan Aplikasi
     Link