PEMANAS AIR DENGAN PENGENDALI JARAK JAUH

PEMANAS AIR DENGAN PENGENDALI JARAK JAUH

Fatma Wulandari1 ; Maydina Khairina Anggraini2 ; Roza Tita Oktafiana3; 

Dr. Samuel Beta, Ing-Tech.,M.T 4

e-mail :wulandarifatma@gmail.com1; maydina13@gmail.com2; rozatita.ok@gmail.com3 ; sambetak2@gmail.com4

Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Semarang

Jln. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.

Telp. (024)7473417, Website :www.polines.ac.id, email : sekretariat@polines.ac.id

Abstrak – Kontrol pemanas menggunakan Arduino Uno dan Arduino Nano sebagai mikrokontrolernya. Sistem kontrol pemanas ini menggunakan remote kontrol berbasis RF433Mhz. RF433Mhz adalah modul yang terdiri dari dua  rangkaian, yaitu rangkaian receiver (RX) sebagai penerima data dan rangkaian transmiter (TX) sebagai pengirim data. Rangkaian transmitter (TX) terpasang dengan saklar push button sebagai masukan remote kontrolnya. Sementara rangkaian receiver (RX) ada dalam box sebagai penerima perintah dan tersambung dengan relay yang akan menjalankan keluaran heater atau pemanas air. Digunakan saklar push button aktif rendah, jadi apabila saklar push button pada remote kontrol ditekan data logika LOW akan dikirim oleh transmitter (TX) untuk kemudian diterima receiver (RX) dalam box untuk menyalakan relay dan heater akan bekerja atau ON, saat saklar logika HIGH, relay tak bekerja dan heater akan mati atau OFF. Remote kontrol berbasis RF433Mhz ini dapat mengendalikan ON dan OFF pemanas pada jarak tertentu sesuai spesifikasi dari modul RF tersebut.Sensor arus menggunakan modul ACS712 ditambahkan untuk mendeteksi ada arus yang mengalir, dan sensor suhuDS18B20di tambahkan untuk menyalakan buzzer ketika mencapai suhu 100 ̊C.

Kata kunci: Arduino, RF433Mhz, SaklarPush Button, Sensor Suhu DS18B20, Sensor Arus ACS712

Abstract - heating control using Arduino Uno and Arduino Nano as mikrokontrolernya. The heating control system using a remote control-based RF433Mhz. RF433Mhz is a module that consists of two circuits, the receiver circuit (RX) as the data receiver and transmitter circuit (TX) as the sender data. Circuit transmitter (TX) attached with push button switch as a remote control input. Whereas the receiver (RX) in the box as a command receiver and connected to the output relay that will run the heater or water heater. Used push button switch is active low, so if the switch push button on the remote control is pressed the data logic LOW will be sent by the transmitter (TX) and then received the receiver (RX) in the box to turn on the relay and heater will work or ON, when the switch logic HIGH, relay is not working and the heater will die or OFF. RF433Mhz based remote controls for controlling ON and OFF the heater at a certain distance according to specifications of the RF module. ACS712 current sensor uses a module is added to detect the current flowing, and temperature sensors with added modules to power the buzzer when it reaches a temperature of 100 ° C. Keywords: Arduino, RF433Mhz, Push Button Switches, Temperature Sensor DS18B20, Flow Sensor ACS712.

A. Latar Belakang

Pada era modern sekarang ini pengaplikasian teknologi pada berbagai aspek telah semakin meluas.Banyak perangkat yang dibuat otomatis atau elektronik.Contohnya telah banyak digunakan peralatan elektronik yang dapat dikendalikan dengan menggunakan remote kontrol. Pada proyek ini dikembangkan sistem remote kontrol  untuk melakukan kontrol ondan offpemanas air elektronik atau heater. Remote kontrol yang akandibuat menggunakan modul radio frekuensi tipe RF433Mhz yangterdiri dari rangkaian transmitter dan receiver. Saklar yang dihubungkan dengan transmitter dapat memberikan perintah secara jarak jauh atau pada jarak tertentu yang kemudian akan diterima oleh receiver pada box untuk menentukan kerja relay terhadap heater. Penulis menambahkan sensor arus dan sensor suhu sebagai pelengkap sistem sebelumnya. Sensor arus dalam rangkaian ini berfungsi untuk memastikan adanya arus yang mengalir ditandai dengan led yang menyala. Sensor suhu ditambahkan untuk menyalakan buzzer sebagai indikator ketika heater telah mencapai suhu tertentu. Hal tersebut dinilai lebih efisien dibandingkan kontrol manual karena akan lebih menghemat waktu dan sebagai bentuk pengaplikasian kontrol jarak jauh. Batasan antara modul transmitter dan receiver memiliki range jarak tertentu sesuai spesifikasi modul radio frekuensi tipe RF433Mhz. Diharapkan sistem  ini dapat menyempurnakan sistem sebelumnya.

B. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, penulis menemukan beberapa permasalahan yang ada, yaitu:

1. Bagaimana untuk memastikan ada arus yang mengalir menuju heater ? 

2. Bagaimana agar ketika air telah mendidih, heater dapat dimatikan ?

3. Bagaimana agar tidak terjadi kondisi floating pada saklar masukan?

4. Berapa jarak maksimal antara remote dengan receiver ?

5. Bagaimana respon kerja dari modul RF433MHz ?

C. Tujuan 

Tujuan pembuatan alat ini antara lain :

1. Membuat sebuah alat yang dapat memudahkan kontrol on-off pemanas air elektronik atau heater pada jarak jauh.

2. Membuat sebuah alat kontrol yang memiliki respon yang baik atau dapat bekerja secara real time.

3. Mengembangkan penggunaan RF433Mhz untuk aplikasi remote kontrol. 

4. Menghemat listrik dengan menambahkan buzzer sebagai indikator air telah mendidih sehingga bisa segera mematikan heater.

5. Memastikan ada arus yang mengalir menuju heater dengan indikator led.

D. Batasan Masalah

Dalam pembuatan alat ini penulis akan membuat batasan permasalahan agar tidak menyimpang dari spesifikasi dan kemampuan alat yang akan buat. Pembatasan masalah tersebut adalah :

1. Alat ini berfungsi melakukan perintah kontrol on atau off saja pada pemanas air elektronik atau heater.

2. Alat ini hanya akan berfungsi apabila antara remote kontrol dan box heater masuk dalam range jarak sesuai spesifikasi modul RF433Mhz.

3. Alat ini hanya akan membunyikan buzzer ketika suhu air telah mencapai 100 ̊C

4. Alat ini akan menyalakan led indikator ketika benar ada arus yang mengalir menuju heater.

E. Dasar Teori

1. Arduino Uno

Arduino merupakan sebuah platform physical computing yang bersifat open source. Arduino adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan integrated development environment (IDE). IDE merupakan software yang digunakan untuk menulis program, mengkompilasi menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memori mikrokontroler.  Mikrokontroler yang digunakan dalam penelitian ini adalah Arduino UNO.Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328.Arduino Uno memiliki 14 digital pin input/output, dimana 6 pin digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB, jack catu daya eksternal, header ICSP, dan tombol reset.

 

Gambar 1. Arduino UNO

2. Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard.Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B.

 

Gambar 2. Arduino Nano

3. Saklar Push Button

Push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off . Saklar yang penulis gunakan adalah tipe NO atau Normally Open, dan diatur akan ON saat aktif rendah. Pemasangan saklar ini dilengkapi dengan R pull up untuk menghindari kondisi floating (mengambang). Dengan pull-up resistor, pin input akan terbaca high saat tombol tidak ditekan. Dengan kata lain, sejumlah kecil arus mengalir antara VCC dan pin input (tidak ke ground), sehingga pin input dibaca mendekati VCC. Ketika tombol ditekan, maka akan menghubungkan pin input langsung ke ground. Arus mengalir melalui resistor ke ground, sehingga pin input akan terbaca dalam keadaan low. Jika resistor tidak ada, tombol akan menghubungkan VCC ke ground, keadaan ini disebut short (hubungan singkat).

Gambar 3. Saklar Push Button

4. Modul RF433Mhz

Rangkaian modul RF433 terdiri dari dua rangkaian yaitu rangkaian receiver (RX) sebagai penerima data dan rangkaian transmiter (TX) sebagai pengirim data. RF433 adalah rangkaian pengirim dan penerima data yang berbasis ASK (Aplitude – Shift Keying). Pada rangkaian receiver tersebut terdapat 3 pin yaitu VCC, ground, danpin data. Tengangan masukan untuk modul ini bernilai 5 volt DC. Sedangkan untuk receiver data output-nya high bernilai 1/2Vcc dan nilai terendahnya 0,7 volt. Untuk Transmitter ada empat pin pada rangkaian tersebut yaitu pin VCC, ground, data1, dan data2. Transmiter ini memiliki batas tegangan 3-12V, dimana semakin besar nilai tegangannya semakin kuat pula pengiriman datanya

Gambar 4. Modul Radio Frekuensi tipe RF433Mhz

Modul RF315/433MHz yang umumnya beredar tidak dilengkapi dengan antenna sehingga jangkauannya hanya beberapa cm. Agar jangkauannya bisa jauh hingga ratusan meter, maka penulis perlu menyolder antenna ke modul tersebut. Penulis dapat menggunakan kawat tembaga sebagai antenna. Adapun ukuran kawat yang digunakan untuk modul 433MHz dapat menggunakan kawat dengan ukuran sekitar 17cm. 

Perlu diingat bahwa proyek kali ini menggunakan 2 buah arduino, masing-masing untuk transmitter dan receiver. Sebelum melanjutkan ke proses implementasi, penulis  terlebih dahulu harus mengenali pinout pada modul RF315/433MHz. Berikut ini adalah pinout pada modul transmitter danreceiver:

Tabel 1. koneksi antara arduino dan modul RF315/433MHz

(koneksi ini sama untuk modul transmitter dan receiver):

Arduino	RF315/433MHz
GND	GND
5v	Vcc
Pin 10	Data

5. Sensor Suhu

Modul yang digunakan penulis merupakan sensor suhu DS18B20 dengan kemampuan tahan air (waterproof). Cocok digunakan untuk mengukur suhu pada tempat yang sulit atau basah.Meskipun secara datasheet sensor ini dapat membaca bagus hingga 125°C, namun dengan penutup kabel dari PVC disarankan untuk penggunaan tidak melebihi 100°C.

 Gambar 5. Sensor suhu DS18b20 waterproof

6. 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 6. Buzzer

7. Sensor arus

Pada proyek ini, penulis memilih modul sensor arus type ACS712. Sensor arus dari keluarga ACS-712 ELC-05B adalah solusi untuk pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi.Sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih.Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga.cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada didalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan hall transducersecara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik.

Dimana titik tengah output sensor sebesar (>VCC/2) saat peningkatan arus pada penghantar arus yang digunakan untuk pendeteksian. Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,5mΩ dengan daya yang rendah.Ketebalan penghantar arus didalam sensor sebesar 3x kondisi overcurrent. 

 

Gambar 7. Sensor Arus ACS712

8. LED

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

 

Gambar 8. LED

F. Metode Penelitian

1. Persiapan
Melakukan penelitian dan studi kasus mengenai masalah terkait.

2. Perencanaan Konseptual
Merancang konsep yang akan dikembangkan dan mulai menyusun diagram blok dari gambaran cara kerja alat yang akan dibuat.

3. Perancangan Sistem
Metode ini terdiri dari perancangan hardware dansoftware.Perancangan hardware dimulai dari menentukan komponen yang diperlukan melalui hitungan. Kemudian pembuatan skematik rangkaian melalui softwareeagle. Perancangan software dilakukan dengan merancang flow chart, serta algoritma program.

4. Pembuatan Alat
Dimulai dengan pembuatan remote yang terdiri dari saklar push button, pemasangan heater, catu daya serta pcb untuk transceiver, dan pemrograman mikrokontroller.

5. Pengujian Alat
Memastikan bahwa alat bekerja dengan respon sesuai yang diinginkan.

6. Analisa Hasil Pengujian
Hasil dari pengujian alat dianalisa dan dibandingkan dengan rencana dan tujuan awal penelitian. Apa bila terjadi error maka dicari penyebab serta menjari solusi yang paling efektif agar alat dapat bekerja dengan lebih baik lagi.

7. Penyajian Alat
Penyajian alat pada para penguji dan pembuatan laporan hasilnya.

G. Hasil Rancangan

1. Gambar Rangkaian

Gambar 9. Skematik Rangkaian Remote Transmitter

Gambar 10. Skematik dalam kotak (box)

2. Gambar Perkawatan

Gambar 11. Pengawatan dalam kotak

Gambar 12a. Pengawatan luar kotak

Gambar 12b. Pengawatan luar remote

H. Cara Kerja Alat Secara Keseluruhan

Alat ini berfungsi untuk menyalakan pemanas atau heater jarak jauh dengan remote berbasis Radio Frekuensi.Radio frekuensi terdiri dari transmitter dan receiver.Modul transmitter terpasang dengan saklar push button aktif low.dan modul receiver terhubung dengan keluaran untuk ke rangkaian relay.

Saat saklar push button ditekan maka modul transmitter (tx) akan   memancarkan data dan akan diterima oleh modul receiver (rx). Data yang diterima oleh receiver (rx) tersebut akan digunakan untuk menjalankan relay yang akan menyalakan atau mematikan pemanas.Disamping itu, sensor arus akan mendeteksi arus yang mengalir ke heater dengan led sebagai indikatornya serta sensor suhu yang digunakan untuk menjaga suhu pada titik didih air yaitu 100 ̊C. Ketika suhu mencapai 100 ̊C maka buzzer akan menyala sehingga penulis bisa langsung mematikan heater dengan keadaan pasti air telah mendidih.

transmitter (data low) àreceiver (data high) à sensor arus ON àLampu&relay ON à pemanas ONà sensor suhu 100 ̊C à klik remote OFF.

transmitter (data high) àreceiver (data low) àsensor arus OFFàLampu&relay OFF à pemanas OFF

ketika buzzer menyala lebih dari 10 detk dan remote OFF belum di tekan maka relay dan buzzer akan otomatis OFF

I. Diagram Alir

    

J. Hasil Pengujian

Setelah melakukan proses awal perancangan, perakitan, dan pada proses pengujian alat ini sudah berfungsi sesuai dengan cara kerja yang diinginkan yakni saat saklar push button ditekan maka modul transmitter (tx) akan   memancarkan data dan akan diterima oleh modul receiver (rx). Data yang diterima oleh receiver (rx) tersebut akan digunakan untuk menjalankan relay yang akan menyalakan atau mematikan pemanas.Disamping itu, sensor arus akan mendeteksi arus yang mengalir ke heater dengan led sebagai indikatornya serta sensor suhu yang digunakan untuk menjaga suhu pada titik didih air yaitu 100 ̊C. Ketika suhu mencapai 100 ̊C maka buzzer akan menyala sehingga penulis bisa langsung mematikan heater dengan keadaan pasti air telah mendidih.

 

 

K. Kesimpulan

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis ,dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Saklar push button yang digunakan adalah aktif rendah. Pemasangan saklar dilengkapi dengan Rpull up untuk menghindari kondisi floating (mengambang). Saat saklar tidak ditekan akan memiliki logika tinggi.

2. Jarak maksimal antara transmitter dan receiver modul RF433Mhz adalah kurang lebih 8 meter.

3. Respon kerja dari modul RF433Mhz tergantung dari jangkauan sinyal frekuensi pada ruangan adanya jaringan nirkabel lain dapat sedikit berpengaruh pada kerja modul.

4. Buzzer dipasang sebagai indikator bahwa heater telah mencapai 100̊C sehingga ketika air mendidih, heater bisa segera di matikan.

5. Led berfungsi sebagai indikator bahwa ada arus yang mengalir karena rangkaian telah dilengkapi dengan sensor arus ACS712

DAFTAR PUSTAKA

http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/03/arduino-uno.html

http://saptaji.com/2015/07/26/menangani-buzzer-dengan-arduino/

https://tutorkeren.com/artikel/tutorial-menggunakan-sensor-suhu-ds18b20-pada-arduino.htm

http://belajararduino.com/sensor-arus-acs712-arduino/

Fatma Wulandari

Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 6 Januari 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Ngadirgo 03 Semarang, SMP N 23 Semarang, dan SMA N 13 Semarang. Tahun 2014 penulis menyelesaikan pendidikan nya di 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. 3.32.14.2.05 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa via email:wulandarifatma@gmail.com

Maydina Khairina Anggraini

Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 13 Mei 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD negeri Sompok Semarang, SMP N 9 Semarang, dan SMK N 7 Semarang. Tahun 2014 penulis menyelesaikan pendidikan nya di STM, 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. 3.32.14.2.11 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa via email:maydina13@gmail.com

Roza Tita Oktafiana

Penulis dilahirkan di Banyumas, tanggal 5 Oktober 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri 1 Samudra Kulon, SMP N 1 Gumelar, dan SMA N 5 Purwokerto. Tahun 2014 penulis menyelesaikan pendidikan nya di 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. 3.32.14.2.18 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa via email:rozatita.ok@gmail.com

Nama pengajar Dr. Samuel Beta, Ing-Tech.,M.T. Beliau mengajar di program studi Teknik Elektronika, JurusanTeknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com

_________________________________________________________________________________

LAMPIRAN :

1. Download file jurnal
2. Download file power point
3. Download program untuk remote
4. Download program untuk heater
5. Download library untuk program