KONTROL LEVEL AIR BERBASIS ARDUINO

KONTROL LEVEL AIR BERBASIS ARDUINO

Dicky Widya Azhari ¹, Ika Lestari ², Retno Dwi Aryani ³, Samuel BETA⁴

 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang

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

E-mail : ¹ dicky_a53@yahoo.co.id , ² ikhalestari43@gmail.com

³ retnodwiaryani15@gmail.com , ⁴ sambetak2@gmail.com

Intisari - Untuk mempermudah orang dalam proses menunggu pengisian air di dalam tandon dan untuk mengetahui berapa volume air dalam tandon yang sudah digunakan, maka dibutuhkan alat otomatis untuk menghidupkan atau mematikan pompa dan alat untuk mengukur jumlah air yang keluar dari tandon. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARDUINO menggunakan masukan sensor  ultrasonik HC-SR 04, sensor elektoda, dan sensor flowmeter serta luaran LED, LCD, dan pompa air. Sensor ultrasonik HC-SR 04 digunakan untuk mengukur ketinggian level air pada tandon. Sedangakan sensor elektroda digunakan pada sumur untuk mendeteksi kondisi sumur, dan sensor waterflow untuk mengukur debit air yang keluar dari tandon. LED digunakan sebagai indikator level air. LCD untuk menampilkan jarak level air dalam tandon dan debit air yang keluar dari tandon. Pompa air digunakan untuk mengisi ulang air ke dalam tandon. Relay digunakan untuk mengontrol pompa air hidup atau mati secara otomatis. Sedangkan ARDUINO sebagai kontroler dan pemroses sinyal.

Kata Kunci : ARDUINO, Sensor Ultrasonik HC-SR04, Sensor elektroda, Waterflow sensor, Relay, Pompa Air Otomatis, Indikator Level Air, Display Volume Air.

Abstract – To facilitate people in the process of waiting for filling water in the reservoir and to know how

much the volume of water that was used, automated tools needed to turn on or turn off the pump and 

tools needed to measure the volume of water that used. So in this project was made application ARDUINO

uses ultrasonic sensor inputs HC-SR 04, the sensor electrode, and Waterflow Sensor, output LED, LCD,

and a water pump. Ultrasonic sensor HC-SR 04 is used to measure the height of the water level in the

reservoir. While the sensor electrode is used in wells to detect the condition of the well, and Flow meter 

sensor to measure the volume of water that used. LEDs are used as indicator of water level. LCD to

display distance of water level in tendon and debit of water from tendon . The water pump is used to

recharge water into the reservoir. Relay is used to control the water pump on or off automatically, buzer

to indicate that the water in the reservior is full. While ARDUINO as a controller and signal processing.

Keywords: ARDUINO, HC-SR04 Ultrasonic Sensor, Sensor electrode, Waterflow sensor,  Relay, 

Water Pump Automatic Water Level Indicators, Volume Air Display.

I.     Pendahuluan

Air merupakan salah satu kebutuhan pokok yang harus ada setiap harinya. Pada saat ini masih banyak orang yang memanfaatkan pompa air untuk mengisi tandon air yang ada di rumah atau di gedung-gedung perkantoran. Di zaman yang serba cepat dan zaman serba otomatis seperti sekarang ini orang-orang cenderung sering lupa atau sering malas untuk menunggu tandon airnya penuh karena kesibukan yang mereka kerjakan.

Kemudian dibuat kontrol level air berbasis ARDUINO untuk memudahkan orang-orang yang masih menggunakan tandon air sebagai sumber penyimpanan airnya. Dengan menggunakan pompa air otomatis berbasis ARDUINO ini tidak perlu lagi untuk menunggu tandon airnya penuh dan debit air dari tandon yang nantinya digunakan juga dapat diketahui jumlahnya. Selain itu ditambahkan sensor pendeteksi ketersediaaan air pada sumur sehingga dapat mengamankan pompa air apabila sumur dalam keadaan kering.

II.     Tinjauan Pustaka

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan ARM  cortexM0 ini.

A.     Sensor HC-SR04

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul). Prinsip kerja dari sensor ultrasonik ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.

Gambar 1. Prinsip Kerja Gelombang Ultrasonik

Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, alat ini digunakan sebagai sensor untuk mengukur ketinggian air.

B.     SENSOR ELEKTRODA

Sensor elektroda merupakan sensor untuk mendeteksi cairan dengan memanfaatkan beberapa buah kawat tembaga yang diatur dengan ketinggian yang berbeda beda untuk menentukan level keadaan air. Cara kerja dari sensor elektroda yaitu dengan memberikan tegangan 5volt pada batang yang paling panjang kemudian pada batang yang lainya dicelupkan ke air. Sehingga didapati apabila dua btang tersebut tercelup air maka akan mengaktifkan transistor kemudian mengaktifkan relay dan memberikan sinyal pada mikrokontroler.

Gambar 2. Prinsip kerja sensor elektroda

C.     Sensor Waterflow

Sensor Waterflow adalah alat untuk merasakan laju aliran fluida. Biasanya sensor aliran digunakan dalam waterflow, atau aliran logger, untuk merekam aliran cairan. Seperti yang terjadi untuk semua sensor, akurasi mutlak pengukuran memerlukan fungsi untuk kalibrasi.Sensor aliran air terdiri dari tubuh plastik katup, rotor air, dan sensor efek hall. Ketika air mengalir melalui rotor, rotor gulungan. Perubahan kecepatan dengan tingkat yang berbeda aliran . The efek hall sensor output sinyal pulsa yang sesuai.

Spesifikasi :

Tegangan Kerja Minimal : DC 4.5V

Arus Kerja Maksimal : 15mA ( DC 5V )

Tegangan kerja : DC 5V ~ 24V

Range Aliran Rata-rata : 1 ~ 30L / min

Beban Kapasitas : ≤10mA ( DC 5V )

Suhu operasi : ≤80 ℃

Cairan Suhu : ≤120 ℃

Kelembaban Operasi : 35 % ~ 90 % RH

Tekanan air : ≤1.75MPa

Suhu Penyimpanan : -25 ~ + 80 ℃

Penyimpanan Kelembaban : 25 % ~ 95 % RH

Gambar 3. Sensor Waterflow

D.     LED

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 4. LED

       Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, LED digunakan sebagai indikator level air pada tandon, yang mana LED hijau untuk level tinggi, LED kuning untuk level sedang, LED merah untuk level rendah.

E.     Pompa Air

Water pump atau pompa air merupakan elemen yang berfungsi untuk menyerap sekaligus mendorong air yang terdapat pada sistem pendinginan sehingga dapat bersikulisasi pada mesin. Rongga-rongga mesin yang dilewati sirkulasi akan mendinginkan suhu dinding pada booring silinder. Hal ini secara otomatis dapat menaikkan suhu mesin dan untuk selanjutnya proses pendinginan dilakukan dibagian radiator. Kelancaran sirkulasi air pendingin harus benar-benar dijaga sebab apabila kelancaran sirkulasi air terganggu dengan adanya karat atau kotoran-kotoran lain dapat menimbulkan kenaikan temperatur mesin atau bahkan menimbulkan kerusakan pada mesin. Pompa air dapat bekerja setelah mesin dihidupkan sebab pompa air bekerja melalui bantuan v-belt. V -belt berfungsi untuk menggerakkan kipas yang mengalirkan air ke seluruh rongga-rongga mesin. Salah satu kerusakan yang terjadi pada pompa air adalah putusnya benda yang bertugas menggerakkan kipas ini.

Gambar 5. Pompa air

          Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, pompa ini berfungsi untuk mengisi tandon secara otomatis saat level air mencapai level rendah, kemudian berhenti secara otomatis saat level air mencapai level tinggi.

F.     LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
a.Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
b.Mempunyai 192 karakter tersimpan.
c.Terdapat karakter generator terprogram.
d.Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
e.Dilengkapi dengan back light.

Gambar 6. Bentuk Fisik LCD 16 x 2

      Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, LCD digunakan untuk menampilkan volume air dalam tandon.

G.     Relay

     Relay pada dasarnya adalah sakelar yang membuka dan menutupnya ( open dan closenya) dengan tenaga listrik melalui coil relay yang terdapat di dalamnya.    Pada awalnya sebuah relay di anggap memiliki coil/lilitan tembaga/cooper yang melilit pada sebatang logam, pada saat coil di beri masukan arus/ tegangan listrik/elektrik maka coil akan membuat medan elektromagnetik yang mempengaruhi batang logam di dalam lingkarannya tersebut untuk menjadikannya sebuah magnet. 

 

Gambar 7. Relay HSR

            Pada Pompa Air Otomatis, relay digunakan untuk mengaktifkan pompa dan mematikan pompa sesuai dengan kondisi level air pada tandon. Saat tandon pada level rendah relay akan close sehingga mengaktifkan pompa. Saat tandon pada level tinggi relay akan open kembali sesuai kondisi awal yaitu Normally Open (NO).

H.     ARDUINO UNO

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input/output (di mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, clock speed 16 MHZ, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tornbol reset. Board ini menggunakan daya yang terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adaptor AC-DC atau baterai.

Spesifikasi Arduino Uno :

Mikrokontroler ATmega328

Catu Daya 5V

Teganan Input (rekomendasi) 7-12V

Teganan Input (batasan) 6-20V

Pin I/O Digital 14 (of which 6 provide PWM output)

Pin Input Analog 6

Arus DC per Pin I/O 40 mA

Arus DC per Pin I/O untuk PIN 3.3V 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

Mikrokontroler kita membuat program untuk mengendalikan berbagai komponen elektronika. Program yang kita buat dengan bahasa pemrograman didownload ke mikrokontroler, yang kemudian mikrokontroler akan bekerja sesua dengan program yang kita buat.

Dan dengan Arduino Uno itu sendiri lebih memudahan pernggunanya untuk membuat berbagai hal yang berkaitan dengan mikrokontroler, karena didalamnya sudah tersedia yang dibutuhkan oleh mikrokontroler.

Contohnya yang dapat dibuat dengan Arduino antara lain, untuk membuat robot, mengontrol motor stepper, pengatur suhu, mesin gate turnstile, display LCD, dan masih banyak lagi contoh yang lainnya. 

Gambar 8. Arduino UNO

III.     PERANCANGAN ALAT

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.      Sensor HC-SR 04

2.      Sensor Elektroda

3.      Sensor Waterflow

4.      LED

5.      LCD 16x2

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ARDUINO menggunakan masukan Sensor HC-SR 04, Sensor Elektroda, dan Sensor Waterflow dengan luaran pompa air, LCD dan LED dapat dilihat pada

gambar dibawah ini :

Gambar 9. Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARDUINO menggunakan masukan sensor ultrasonic, Water flow, elektroda dan keluaranpompa, LED dan LCD 16x2.

Gambar 8. Diagram Alir

IV.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor Elektroda

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui keadaan air di dalam sumur yang kemudian dijadikan sebagai bit masukan pada kontak relay untuk mengirim informasi ke pengkondisi sinyal untuk dijadikan sebagai input penggerak pompa air.

B.     Pengujian Sensor HC SR-04

 Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan input yang kemudian dijadikan sebagai bit masukan pada pengkondisian sinyal untuk menghasilkan nilai jarak sensor dengan air.

C.     Pengujian  Sensor Water Flow

 Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai output PWM untuk mengetahui debit air yang mengalir melalui sensor tersebut.

V.     KESIMPULAN

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

1.    ARDUINO dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi sebagai mikrokontroler yang canggih.

2.    Manfaat sensor ultrasonic banyak sekali, salah satunya yaitu sebagai sensor pendeteksi jarak dengan menangkap sinyal berbentuk suara ultrasonik.

3.    Pompa air otomatis berbasis ARDUINO ini  memudahkan orang-orang yang masih menggunakan tandon air sebagai sumber penyimpanan airnya, dengan menggunakan pompa air otomatis berbasis ARDUINO ini tidak perlu lagi untuk menunggu tandon airnya penuh.

4.    Dengan adanya sensor elektroda pada sumur maka memberikan proteksi untuk pompa air agar tidak aktif pada saat sumur dalam keadaan kering.

5.    Dengan adanya sensor waterflow pada keran tandon maka memberikan kemudahan pada pengguna dalam pengontrolan diri dalam penggunaan air, sehingga perilaku boros air dapat terhindari.

REFERENSI

[1]     http://ilmubawang.blogspot.com/2012/11/sensor-ultrasonik-hc-sr04.html

[2]     http://www.kelas-mikrokontrol.com/e-learning/mikrokontroler/mengenal-arm-cortex%C2%ADm0.html

[3]     https://telinks.wordpress.com/2010/04/24/perancangan-sensor-ketinggian-air-tandon/

[4]     Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf

Nama penulis

Dicky Widya Azhari. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 25 Januari 1997. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Srondol 01, SMP N 27 Semarang, dan SMA Islam Hidayatullah 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. 3.32.14.3.04. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: dicky_a53@yahoo.com

Nama penulis

Ika Lestari. Penulis dilahirkan di Cilacap, tanggal 29 Maret 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 02 Karanganyar, SMPN 1 Adipala, dan SMAN 1 Maos. 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. 3.32.14.3.10. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: ikhalestari43@gmail.com .

Nama penulis

Retno Dwi Aryani. Penulis dilahirkan di Grobogan, tanggal 15 Maret 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN  3 Sambirejo, SMPN 1 Tawangharjo, dan SMA N 1 Purwodadi. 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. 3.32.14.3.17. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: retnodwiaryani15@gmail.com .

Nama pengajar Samuel BETA. Beliau mengajar di program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com

Lampiran dari proyek
1. laporan                   : klik disini
2. Program                 : klik disini
3. pengawatan luar     : klik disini
4. pengawatan dalam : klik disini
5. Power Point           : klik disini   

6. jurnal                     : klik disini