PENGUKUR LEVEL AIR DALAM GALON BERDASARKAN BERAT

PENGUKUR LEVEL AIR DALAM GALON BERDASARKAN BERAT

Istika Isna Damayanti1, Puad Hasan Asyari2.

Pengampu Dr. Samuel BETA, Ing. Tech.,M.T3.

Prodi Eletronika Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang

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

E-mail : istikaisna09@gmail.com1 , puadhasanasyari@gmail.com², sambetak2@gmail.com³

Abstract – gallon water level inside can be monitored with a device based on the weight of the gallon.
In this case a tool created to monitor the water level in the water level gauge gallon is a gallon based
on the weight of the work so users know how the water level inside the gallon and will expire if the
user can know so it can be bought again and not to run out. Weight gallon is weighed using a sensor 
loadcell then the tool will display on the LCD gallon overall weight, then there is at what level of 
water in the gallon. In such a device are also LEDs that can display the level of water in gallons. 
And if gallon coming out then the LED will be flashing and the buzzer will sound.

Keywords : ARM, Loadcell Sensor, LCD, LED, Buzzer

Intisari – level air di dalam galon dapat dipantau dengan suatu alat berdasarkan berat galon tersebut. Dalam hal ini alat yang dibuat untuk memantau level air dalam galon adalah pengukur level air dalam galon berdasarkan berat yang bekerja agar pengguna mengetahui berapa level air di dalam galon tersebut dan apabila akan habis pengguna dapat mengetahui sehingga dapat segera membeli lagi dan tidak sampai kehabisan. Berat galon tersebut ditimbang menggunakan sensor loadcell kemudian alat akan menampilkan pada LCD berat galon keseluruhan, kemudian ada di level berapa air yang ada di dalam galon. Pada alat tersebut terdapat juga LED yang dapat menampilkan level air di dalam galon. Dan apabila galon sudah akan habis  maka LED akan flashing dan buzzer akan berbunyi.

Kata Kunci : ARM, Sensor Loadcell, LCD, LED, Buzzer

 

I.     PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Masyarakat sekarang sudah banyak beralih pada penggunaan air minum di dalam galon. Penggunaan air minum di dalam galon ini banyak digemari oleh masyarakat sekarang ini karena lebih praktis dalam penggunaannya. Karena di era modern ini masyarakat lebih memilih sesuatu yang lebih praktis, ketimbang harus memasak air setiap harinya. Namun, di dalam penggunaan air minum di dalam galon ini pada saat mulai habis terkadang pengguna lupa untuk membeli lagi sehingga terkadang kehabisan air. Maka dari itu, dibuatlah suatu alat yaitu pengukur level air dalam galon berdasarkan berat untuk memudahkan pengguna dalam memantau level air di dalam galon dan apabila air di dalam galon sudah akan habis maka LED akan flashing dan buzzer akan menyala. Hal ini dapat mengingatkan pengguna bahwa air di dalam galon sudah akan habis. Sehingga pengguna dapat segera membeli lagi dan tidak sampai kehabisan air.

1.2  Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana alat dapat mengukur level air di dalam galon?
2. Bagaimana buzzer bisa menyala dan LED bisa flashing ketika air di dalam galon akan habis?

1.3  Ruang Lingkup

Berdasarkan rumusan masalah diatas, agar pembahasan terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut :

1. Kapasitas maksimal berat yang dapat diukur oleh sensor loadcell adalah 100 kg.
2. Level air di dalam galon yang ditampilkan adalah dari 10% - 100%.

1.4  Tujuan

Tujuan dari pembuatan alat ini adalah sebagai berikut :

1        1. Agar dapat merancang dan membuat sistem kerja pengukur level air dalam galon berdasarkan            berat menggunakan komponen masukan dan luaran yang dikendalikan oleh ARM bekerja sesuai         yang diharapkan.

2             2. Membuat alat ukur yang dapat mengingatkan pengguna air minum dalam galon apabila air akan          habis, sehingga dapat meminimalisir kehabisan air.

II.     Metodologi

2.1  Studi Pustaka

2.1.1                 ARM

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32-bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine. ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 1 ARM NUC120

Spesifikasi       :

1  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4         Kbyte Data Flash.

2  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming)               melalui bootloader software pada LDROM.

    3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging sertaprogramming.

4  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.

5  5. Mendukung Peripheral DMA mode.

6  6.  Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.

7  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.

8  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.

9  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.

    10.  Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I²C.

1  11. Memiliki 1 channel I²C.

1  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.

1 13.Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini  memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.

   14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.

    15. Terdapat 22 MHz internal osilator.

    16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.

1  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low     Power Mode.

    18. Tersedia rangkaian reset manual.

    19.  Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.

    20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA

2  21.Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya      eksternal 3,3– 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur  USB.

2.1.2  Loadcell

Gambar 2 Sensor Loadcell

Sel beban (load cell)  adalah alat elektromekanik yang biasa disebut transduser, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik. Sel beban memiliki bermacam-macam karakteristik yang bisa diukur, tergantung pada jenis logam yang dipakai, bentuk  sel beban, dan ketahanan dari lingkungan sekitar.  Sel beban  terbentuk dari konstruksi  tolok regangan  (strain gauge) dan jembatan Wheatstone. Sedangkan luaran dari sel beban akan diperkuat oleh modul penguat HX711 sehingga data perubahan dari sensor sel beban tersebut dapat terbaca pada mikrokontroler.

2.1.3                       Modul penguat IC HX711

Gambar 3 Penguat  ICHX711

Modul penguat HX711 adalah modul penguat yang digunakan untuk memudahkan dalam pembacaan  hasil dari  sel beban pada saat  pengukuran berat. Modul  HX711 ini  berfungsi untuk menguatkan sinyal  luaran  dari sensor dan mengonversi data analog menjadi data digital  agar data hasil pengukuran dapat dibaca dan diolah oleh mikrokontroler.

Spesifikasi Teknis modul HX711

1.   Dua kanal ADC (dapat digunakan untuk 2 load cell) dengan luaran TTL (serial

2.   Tersinkronisasi, DI dan SCK).

3.   Tegangan opersional 5 Volt DC

4.   Tegangan masukan diferensial ±40 mV pada skala penuh

5.   Akurasi data 24 bit (24-bit ADC)

6.   Frekuensi pembacaan (refresh rate) 80 Hz

7.   Konsumsi arus kurang dari 10 mA

8.   Ukuran: 38 x 21 mm dengan berat 20 gram

Untuk pin luaran  HX711 terlihat dengan jelas dengan  pada  label yang tercetak  di PCB. Sisi dengan 6-pin terdiri atas AVDD  (E+), GND  (E-), 2 pin untuk kanal A (A-, A+), dan 2 pin untuk kanal B (B-, B+) dihubungkan ke sel beban. Sisi dengan 4-pin untuk dihubungkan dengan  mikrokontroler: pentanahan  (GND), data (DT), serial clock sync(SCK), dan catu daya 5V (VCC).

2.1.4         LCD

Gambar 4  LCD 4 x16.

LCD (Liquid Crystal Display) dapat diprogram agar bekerja sesuai dengan aplikasi yang telah dirancang. LCD pada prinsipnya sama dengan penampil dot matrik. Jenis-jenis LCD yang ada dipasaran ada dua jenis yaitu LCD teks dan LCD Grafik. LCD Teks adalah jenis LCD yang digunakan untuk menampilkan teks atau angka dalam kode ASCII. Tidak seperti LCD 24 lainnya, LCD teks yang ada dibagi ke dalam sel, dimana tiap selnya hanya dapat menampilkan karakter ASCII. Penampil kristal cair (Liquid Crystal Display: LCD)  berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. 

Ada beberapa tipe LCD, namun pada alat ini LCD yang digunakan yaitu LCD dengan tipe 4x16, yang artinya LCD tersebut terdiri dari 4 baris dengan masing-masing barisnya tersusun atas 16 karakter. Berikut ini pin, kaki atau jalur masukan dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah:

1  - Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD, 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  rendah  menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika tinggi menunjukan data.

   - Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika  logika rendah berarti tulis data, sedangkan logika tinggi membaca data.

4  - Pin E (Enable) digunakan untuk mengaktifkan sinyal yang terbaca.

5  - Pin Vo berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot, jika tidak digunakan dihubungkan ke pentanahan.

2.1.5         LED

Gambar 5 Bentuk fisik dan simbol LED

Jenis dioda ini memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Umumnya, Sumber cahaya memiliki emisi (pancaran elektron) yang tidak koheren (berhubungan), spektrum frekuensi lebar, dan fasanya bervariasi (acak).

2.1.6        Buzzer

Gambar 6. Bentuk fisik 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.

2.2  Diagram Blok

Diagram blok sistem dirancang untuk dapat mengetahui prinsip kerja keseluruhan sistem ataupun rangkaian. Tujuan lainnya adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga dapat dibuat sistem sesuai dengan yang diinginkan. Berikut adalah diagram blok alat yang ditunjukkan pada gambar 7.

Gambar 7. Diagram blok sistem

Keterangan :

- Loadcell digunakan sebagai sensor berat untuk mengukur berat galon. Loadcell ini sebagai              masukan alat pengukur level air dalam galon berdasarkan berat.

- ARM NUC 120 sebagai kendali algoritma untuk mengolah data masukan.

- LCD digunakan sebagai luaran untuk menampilkan data pengukuran berat air dalam galon dan         level air di dalam galon.

- LED digunakan sebagai luaran untuk menunjukkan level air yang ada di dalam galon.

- Buzzer digunakan sebagai pengingat apabila air galon akan habis.

2.3  Prinsip kerja alat

Alat ini berbentuk timbangan berat yang memiliki LCD sebagai penampil dan LED sebagai penampil level dan juga Buzzer sebagai pengingat apabila air di dalam galon akan habis. Ketika berat galon ditimbang data tersebut akan dimasukkan ke dalam board ARM sebagai data galon, kemudian data diolah agar dapat menunjukkan level air didalam galon, lalu ditampilkan pada LCD. Kemudian ketika menampilkan level air di dalam galon LED juga akan menyala sesuai levelnya. Satu LED hidup menunjukkan 10% level air di dalam galon. Apabila air di dalam galon menunjukkan level 30% maka LED akan flashing biasa, 20% LED akan flashing lebih cepat, 10% LED akan flashing semakin cepat dan buzzer akan menyala sebagai penanda bahwa air di dalam galon akan habis.

2.4  Perancangan Perangkat keras

Membuat rancangan perangkat keras meliputi pembuatan mekanik alat, rangkaian elektronik untuk catu daya dan sistem secara keseluruhan.

           a. Rangkaian catu daya

Gambar 9. Rangkaian catudaya

          b. Rangkaian pengukur level air dalam galon berdasarkan berat

Pada gambar di bawah ini ditunjukkan keseluruhan rangkaian untuk alat pengukur berat badan ideal dengan pengawatan yang menunjukkan terletak di pin mana saja masukan dan luaran alat.

Gambar 10. Rangkaian pengukur level air dalam galon berdasarkan berat

         c. Perancangan program ARM

Perancangan program ARM digunakan untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik dan untuk mengolah data masukan agar menghasilkan keluaran yang sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar dibawah :

Gambar 11. Diagram alir

          d. Pengawatan

Pada gambar di bawah ini ditunjukkan pengawatan luar maupun dalam box yang digunakan dalam pembuatan alat

Gambar 12. Pengawatan dalam kotak

Gambar 13. Pengawatan luar kotak

f.           e. Pengujian dan analisis

Dalam  bab  ini  membahas pengujian dan analisis alat yang telah dirancang dari peralatan yang telah dibuat. Pengujian dilakukan dengan pengukuran tiap-tiap blok dengan tujuan mengamati apakah blok-blok tersebut bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian ini dilakukan berdasarkan pada masing-masing rangkaian pendukung secara keseluruhan. Berikut adalah pengujian yang dilakukan :

         - Pengujian sensor loadcell

     Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sensor loadcell memiliki hasil pengukuran yang      tidak jauh berbeda dengan pengukuran secara manual.

Pengukuran acuan (kg)	Pengukuran dengan manual  (kg)
1,8	2
2,8	3
3,0	3
4,0	4
5,6	5
6,2	6
7,4	7
8,0	8

   - Pengujian pengukur level air dalam galon berdasarkan berat

     

 

Volume galon (Liter)	Level (%)	LED	Buzzer
1,9	10	1 LED ON, berkedip	Buzzer ON
3,8	20	2 LED ON, berkedip	Buzzer OFF
5,7	30	3 LED ON, berkedip	Buzzer OFF
7,6	40	4 LED ON, berkedip	Buzzer OFF
9,5	50	5 LED ON	Buzzer OFF
11,4	60	6 LED ON	Buzzer OFF
13,3	70	7 LED ON	Buzzer OFF
15,2	80	8 LED ON	Buzzer OFF
17,1	90	9 LED ON	Buzzer OFF
19	100	10 LED ON	Buzzer OFF

III.     Penutup

Kesimpulan

    Berdasarkan hasil pengujian pada pengukur level air dalam galon berdasarkan berat ini dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:

1. Pengukuran yang dilakukan di loadcell tidak akurat dikarenakan mekanik yang kurang presisi.

2. LED pada alat tersebut menunjukkan level air yang ada pada galon. 

DAFTAR PUSTAKA

[1] Buzzer. 2017. Pengertian Buzzer. https://indraharja.wordpress.com/2012/01/07/pengertian-buzzer/ [31 Januari 2017]

[2] Instructable. (2016). HCSR04. [Online] Tersedia: http://www.instructables.com/id/Simple-Arduino-and-HC-SR04-Example/ [8 Oktober 2016]

[3] teknikelektronika.(2016) Phototransistor. [Online]. Tersedia: http://teknikelektronika.com/pengertian-led-prinsip-kerja-led/ [11 Oktober 2016]

  

       ISTIKA ISNA DAMAYANTI

       Penulis dilahirkan di Sukoharjo tanggal 3 Januari 1997. Penulis telah menempuh pendidikan              formal SDN Langenharjo 1, SMP N 1 Sukoharjo, dan SMA N 1 Sukoharjo. Tahun 2014 penulis        telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa            baru.

Kemudian 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. 3.32.14.2.09. Penulis beralamat di Jati RT 03/03, Langenharjo, Grogol, Sukoharjo. Apabila ada kritik, sara,  dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi via email:

istikaisna09@gmail.com  

       PUAD HASAN ASYARI

       

Penulis dilahirkan di Karawang, tanggal 21 Desember 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Pamekaran II, SMPN 1 Banyusari dan SMKN 1 Karawang. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3)

Kemudian 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. 3.32.14.2.14. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi via email:

puadhasanasyari@gmail.com

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

• Lihat program disini
• Lihat presentasi disini
• Lihat jurnal disini | Lihat file pdf disini