MODEL SISTEM OTOMATISASI KRAN DAN PENAMPUNG AIR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Triu Agung Cahyono, Dra. Sri Setyaningsih,M.Si ¹ dan Iyan Mulyana, M.Kom. ²

Program Studi Ilmu Komputer-FMIPA Universitas PakuanJl. Pakuan PO BOX 452, Bogor

Telp/Fax (0251) 8375 547Email : triucahyo @gmail.com

Abstrak

Model sistem Otomatisasi kran dan penampung air yang sudah ada masih banyak kekurangan, sedangkan para pengguna penampung air dan yang ingin mencuci tangan memerlukan yang efektif dan mudah, untuk mengurangi Pemborosan air dan listrik. Alat ini digunakan untuk mempermudah para pemilik penampung dan yang ingin mencuci tangan atau berwudhu untuk dapat lebih mudah, Penelitian Model sistem Otomatisasi kran dan penampung air, Kran otomatis ini meliputi beberapa Kondisi , yaitu Sensor ultrasonik untuk kran membaca ada nya obyek dengan jarak yang telah di tentukan pada program maka servo yang tergabung dengan kran akan memutar kran, dan jika penampung air kosong maka sensor ultrasonik pada penampung air aktif maka relay pun aktif untuk menghidupkan pompa air, Selain itu bila sumber air kering maka sensor ultrasonik akan membaca jarak ketika air kering dan buzzer pun akan berbunyi dan LCD menampilkan kalimat “Sumber Kering”, dan pompa akan mati dengan sendirinya.

Kata Kunci : Model Sistem Otomatisasi Kran dan Penampung Air Berbasis, Mikrokontroller, ATmega 328.

PENDAHULUAN

Latar BelakangAir merupakan salah satu

kebutuhan pokok makhluk hidup. Air juga merupakan barang langka di suatu tempat, seperti pada tempat yang mengalami kekeringan dan daerah pegunungan yang tempatnya jauh dari sumber air. Pada daerah yang kekeringan, akan sangat sulit sekali mendapatkan air sehingga harus membeli dengan harga yang mahal.

Di dalam tempat ibadah seperti masjid tentunya terdapat ruangan untuk wudhu.Kran air wudhu yang ada sekarang digerakkan secara manual oleh penggunanya. Kran seperti ini mudah rusak karena sering diputar-putar dan pemborosan air jika penggunanya lalai menutup kran, sehingga air akan keluar terus-menerus.

Penampung air mempunyai fungsi khusus sebagai tempat

menyimpan persediaan air. Pada umumnya, tempat penampung air ini diletakkan di tempat yang tinggi, sehingga dibutuhkan sebuah pompa air untuk mengisinya. Hal inisering menimbulkan masalah ketika hendak mengisi tempat penampung air tersebut, karena tidak dapat diketahui dengan pasti volume air yang sudah ada didalam tempat penampung air. Sering kali air yang diisikan sudah melewati batas daya tampung, sehingga banyak air yang terbuang sia-sia.

DASAR TEORI

MikrokontrollerMikrokonktroler digunakan

dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, Remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :

a. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas

b. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat kar-ena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi

c. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler

tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama. (Syahrul, 2012).

Penelitian Terdahulu1 Gusrizam Danel,2012

Otomatisasi kran dispenser berbasis mikrokontroler AT89S52 menggunakan sensor fotodioda dan sensor ultrasonik ping

2 Sutris Astari,2013 Kran otomatis berbasis arduino ATMega 328

3 Dwisnita Kusbintarti, 2014 Dispenser pengisi gelas otomatis menggunakan sensor ultrasonik dan sensor posisi resistif

4 Triu Agung Cahyono,2014 Model Sistem Otomatisasi Kran Dan Penampung Air Berbasis Mikrokontroler ATMega 328.

METODE PENELITIANMetode yang digunakan pada pembuatan “Model Sistem Otomatisasi Kran dan Penampung Air berbasis Mikrokontroler ATmega 328” ini adalah dengan menggunakan arduino uno untuk pemogramannya,

dan menggunakan bahasa assembly. Adapun siklus hidup dan pengembangannya, atau bisaa disebut motodelogi hardware programming seperti gambar 5 :

Gambar 5. Motodelogi hardware programming

4.1 Perencanaan Proyek Penelitian (Project Planning)Tahap perencanaan adalah

kegiatan awal pada sistem ini adalah dengan judul “Model sistem otomatisasi kran dan penampung air menggunakan mikrokontroler ATMega328” dalam menentukan konsep dan kebutuhan untuk membangun sistem berdasarkan metode penelitian yang digunakan,mulai dari perencanaan proyek penelitian sampai dengan integrasi sistem.

4.1.1 Pengetesan Menggunakan ProgramTahap ini ditentukan

pengetesan komponen yang akan digunakan berfungsi dengan baik atau sebaiknya. Pengetesan komponen dilakukan menggunakan software arduino. Pengetesan pada modul mikrokontroller ATMega328 dilakukan dengan merangkai skematik sistem minimum mikrokontroler, proses pembacaan dan penulisan program pada

mikrokontroller, denga port serial to USB.

Gambar 6 . Software Arduino

4.1.2 Perancangan Hardware (Alat)Perancangan hardware secara

umum digambarkan pada blok diagram seperti terlihat dalam gambar 7.

Gambar 7. Diagram Blok Sistem

Penjelasan dari diagram block Medel Sistem Otomatisasi Kran dan Penampung Air Berbasis Mikrokontroler ATmega 328 sebagai berikut:

a. InputPada alat ini, yang berfungsi input adalah sensor ultrasonik.

b. ProsesYang berfungsi sebagai proses adalah ATMega 328.

c. outputYang berfungsi sebagai output adalah LCD,BUZZER sebagai alarm, dan Servo sebagai pemutar kran.

4.1.3 Perancangan Skematik RangkaianPerancangan rangkaian

menggunakan software Fritzing. Perancangan rangkaian yang akan dibuat ada tiga bagian, berikut ini rangkaian skematik dari masing-masing rangkaian tersebut :

a) Sistem ATMega328Rangkaian ini berfungsi sebagai pengendali dari sebuah sistem mikrokontroler.

b) Relay.Rangkaian ini berfungsi sebagai saklar otomatis yang dikendalikan oleh mikrokontroler sesuai dengan kondisi yang telah di tentukan.

c) Sensor Ultrasonik.Rangkaian ini berfungsi sebagai pembatas ketinggian air pada saat penambahan dan pengisian air yang sudah di tentukan.

Gambar 8. Skematik Rangkaian

4.2 Desain Software (Software Design)Pembuatan perangkat lunak

sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari desain software yang digunakan. Flowchart program utama terdapat pada gambar 9.

Gambar 19. Flowchart Program Utama

Penjelasan flowchart program utama:

1. START/Mulai2. Standby sensor kran,sensor

tangki, sensor sumber3. Jika sensor kran membaca

jarak yang telah ditentukan maka servo membuka memutar kran dan LCD membaca untuk menampilkan jarak sensor dengan pengguna.

4. Ketika sensor kran aktif dan sensor tangki aktif maka pompa menyala mengisi tangki dan LCD membaca untuk menampilkan bahwa tangki kosong.

5. Jika sensor sumber air membaca kondisi pada sumber air maka LCD membaca dan menampilkan bahwa sumber air kosong dan buzzer berbunyi.

6. STOP/Selesai.

a. Tahap Implementasi (Assembling)

Tahap assembling (pembuatan) merupakan dimana seluruh obyek dibuat, baik secara hardware (sistem dan rangkaian pengontrol) serta secara software yang merupakan compiler.

i. Assembling HardwareUntuk membuat sistem dan

rangkaian pengontrol digunakan beberapa perangkat keras seperti bor digunakan untuk melubangi PCB dan black box atau rangka agar menjadi lebih kokoh, solder digunakan untuk memanaskan timah parti untuk menyambungkan komponen-komponen elektronik yang terdapat di dalam sistem, sehingga sesuai dengan jalur skematik yang sudah dibuat sebelumnya dan masih banyak lainnya.

ii. Assembling softwareUntuk compiler listing Sistem

Notifikasi Keamanan Sepeda Motor digunakan Arduino IDE untuk didownload ke mikrokontroler. Berikut assembling software yang terdapat pada gambar 10:

Gambar 10. Compiler Program

Gambar adalah proses mengupload listing program kedalam mikrokontroler 328 Arduino untuk diproses dan menjalalankan sistem yang telah dibuat yaitu sistem.

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil PenelitianPada tahap sebelumnya telah

dijelaskan proses rancangan dan implementasi Model Sistem Otomatisasi Kran dan Penampung Air Menggunakan Mikrokontroler ATMega328. Berikut ini merupakan hasil dari bentuk sistem yang dibuat, beserta uraian pengujian dan optimasi yang dilakukan. Untuk menemukan hasil akhir yang sesuai dengan yang diinginkan, meliputi pengujian hardware dan software, yang digunakan dalam penelitian ini.

5.1.1 Bentuk SistemBentuk sistem yang dibuat,

menggambarkan sistem dan komponen yang terintegrasi untuk menunjang kinerja dan performa, sehingga dapat berjalan sesuai dengan rancangan. Bentuk sistem ditunjukan pada gambar 11.

Gambar 11. Bagian Utama Sistem

5.1.2 Bagian Input Sistem Pada bagian utama prototipe

sistem terdapat modul mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengendali sistem, Modul sensor rotary encoder sebagai pendeteksi kondisi adanya putaran seperti pada gambar 12.

Gambar 12. Sensor Ultrasonik

5.1.3 Bagian Catu Daya Sistem Pada bagian catu daya sistem

terdiri dari catu daya DC dan catu daya AC. Catu daya DC berfungsi menyuplai arus pada mikrokontroler dan sensor sebesar 12VDC-7Ah.

5.2 Pembahasan SistemPada tahap pembahasan sistem

akan dijelaskan mengenai bagaimana system bekerja, mulai dari tahap awal pemberian catu daya hingga tahap

akhir eksekusi perintah. Pada tahap awal sistem diberikan daya ke modul mikrokontroler ATMega328, kemudian memberikan inputan pada sensor ultrasonic untuk memproses output yang akan menyalakan dan mematikan kran.

5.2.1 Pengujian StrukturalPada tahap ini dilakukan

pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah jalur-jalu rrangkaian sudah terhubung dengan benar sehingga system dapat berjalan berfungsi den gan baik. Pengujian ini dilakukan dengan mengetes jalur-jalur rangkaian menggunakan multimeter. Berikut table hasil pengujian structural sistem.

Tabel 2. Pengujian strukturalNo

Komponen sistem

Terhubung dengan

Keterangan

1

Arduino ATMega328

Pin A4 Motor Servo

Terhubung

Pin A5 Relay Terhubung

Pin 2 Echo Terhubung

Pin 3 Trigger Terhubung

Pin 4 Echo Terhubung

Pin 5 trigger Terhubung

Pin 6 Echo Terhubung

Pin 7 trigger Terhubung

Pin 8 LCD – D7 Terhubung

Pin 9 LCD – D6 Terhubung

Pin 10 LCD – D5 Terhubung

Pin 11 LCD – D4 Terhubung

Pin 12 LCD – RW Terhubung

Pin 13 LCD – RS Terhubung

3 Relay Vcc dan Terhubung

GND Arduino

4 Motor Servo Vcc dan GND Arduino

Terhubung

5.2.2 Pengujian FungsionalPengujian fungsional

dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan sebuah hasil akhir yang sesuai dengan keinginan kita. Oleh karena itu, proses pengujian sebuah alat alat harus dilakukan dengan sangat teliti dan hati-hati agar pengujian yang dilakukan ini diharapkan akan mendapatkan alat pemeriksa yang baik dan mudah digunakn. Jika masih ada system kinerja yang tidak sesuai, maka dilakukan pengecekan ulang terhadap mekanik, kelistrikan, program, dan pengecekan komponen.

5.2.3 Pengujian Modul Mikrokontroler ATMega 328

Pengujian fungsional dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan sebuah hasil akhir yang sesuai dengan keinginan kita. Oleh karena itu, proses pengujian sebuah alat alat harus dilakukan dengan sangat teliti dan hati-hati agar pengujian yang dilakukan ini diharapkan akan mendapatkan alat pemeriksa yang baik dan mudah digunakn. Jika masih ada system kinerja yang tidak sesuai, maka dilakukan pengecekan ulang terhadap mekanik, kelistrikan, program, dan pengecekan komponen.

Gambar 13. Modul Mikrokontroler ATMega328

Tabel 3. Pengujian modul mikrokontroler ATMega328Tegangan Input Output Tegangan

6V 4.9 VDCDari pengujian tersebut

diketahui output mikrokontroler 4.9V mendekati tegangan 5V yang sudah sesuai dengan dibutuhkan oleh sensor.

5.2.4 Pengujian Sensor UltrasonikPada pengujian sensor

ultrasonik dilakukan dengan cara mengupload program pada modul mikrokontroler ATMega328. Setelah itu output menunjukan kran mati atau hidup

Gambar 14. Sensor Ultrasonik

Tabel 4. Pengujian sensor ultrasonik

Tegangan Input

Output Tegangan

Keterangan

5V0.06 VDC LOW

4.6 VDC HIGH

5.2.5 Pengujian AlatTabel 5. Hasil pengamatan.

Sensor Ultrasonik Kran

Servo

Sensor Ultrasonik

Tangki

Tangk

i

Sensor Ultrasonik

Sumber

Sumber air

Buzze

> 30 cm

Tertutup

> 20 cm

Kosong

> 20 cm Kosng Hidup

< 30 cm terbuka

< 20 cm

Penuh

< 20 cm Penuh

5.3 Pengujian ValidasiPada tahap ini dilakukan

pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah output sistem sudah sesuai dengan kebutuhan penggunaan sistem. Pengujian ini dilakukan dengan menganalisa kolerasi inputan berupa sensor Ultrasonik.

5.3.1 Uji Coba Validasi Sensor Ultrasonik

Pada tahap uji coba validasi sensor Ultrasonik ini akan dilakukan beberapa kondisi yaitu kondisi diam, dan ada putaran.Tabel 6. Uji coba validasi sensor ultrasonik

Sensor Ultrasonik

Nilai Digital

Nilai Analog

UltrasonikKeterangan

>20 cm 0 0.06 V Air kosong

< 20 cm 1 4.6 V Air penuh

Hasil nilai output digital dari sensor ultrasonik adalah nilai desimal yang sudah ditentukan pada program arduino dan nilai analog diperoleh dari pengukuran pada multimeter, dan mikrokontroler memberikan tegangan 5V pada sensor ultrasonik untuk mengontrol output berupa kran hidup.

KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanDari beberapa tahap

perancangan, pembuatan dan pengujian Model Sistem Otomatisasi Kran dan Penampung Air Berbasis ATmega 328 ini dapat diambil kesimpulan antara lain:

Penulis telah dapat membuat kran otomatis dan penampung air seperti yang telah di bahas pada bab sebelumnya.Penulis telah dapat menyelesaikan perancangan program sebagai kran otomatis dan penampung air yang mengunakan bahasa pemrograman bahasa C. Perangkat dapat bekerja dengan baik dalam mengendalikan modul relay yaitu mampu mematikan dan menyalakan kran. Sistem ini memberikan kenyamanan pada pengguna yang ingin berwudhu atau mencuci tangan.

SaranDalam Model Sistem

otomatisasi kran dan penampung air menggunakan ATmega 328 ini penulis memberi saran–saran pengembangan lebih lanjut untuk mencapai sistem keamanan yang lebih baik, antara lain: 1. Diharapkan kedepanya dari

beberapa hardware dapat dijadikan lebih kecil menjadi satu board biar lebih ringkas (simple).

2. Pemasangan perangkat keamanan sebaiknya pada tempat yang tidak mudah terkena air.

3. Untuk kedepannya selain alarm bisa ditambahkan indikator sepreti led.

DAFTAR PUSTAKA

Kadir,Abdul. 2012. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino.Ed.Ke-1.Andi,Yogyakarta.

Wibawanto, Slamet. 2006. Sistem Elektronika dan Mekanika. Yogyakarta: Penerbit Gava Media.

Wikipedia. 2010. English wikipedia. Solenoide valve, terjemahan (online), (http://en.wikipedia.org/solenoide). Diposkan 2009-10-12T17:28:00-07:00. Diakses 20 Mei 2010, 18:11:05.

Putra, Agfianto Eko. 2002. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Yogyakarta: Penerbit Gava Media.

Sugiarto, Agus. 2002. Penerapan Dasar Transducer dan Sensor. Yogyakarta: Penerbit Kanisius.