329

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

Prototipe Pemantauan Ketersediaan Air Pada Bak Penampung Sementara

Menggunakan Komunikasi Xbee S1

Sendu Armi

*), Andrizal

**), Budi Rahmadya

***), Derisma

****)

*†

***†

**** Sistem Komputer Fakultas, Universitas Andalas

** Teknik Elektro, Politeknik Negeri Padang

E-Mail: *senduarmi@gmail.com,

**andrizalpoli@gmail.com,

***budi-r@fti.unand.ac.id,

**** -

Abstrak

Air merupakan sumber daya alam yang penting bagi kehidupan manusia. Namun,

tidak semua jenis air dapat dikonsumsi. Ada beberapa tahapan yang dilakukan untuk

proses pengolahan air bersih. Setelah mengalami proses pengolahan air bersih maka

air akan ditampung pada sebuah bak penampung. Agar persediaan air dapat dipantau

maka penulis merancang sebuah alat yang dapat melakukan pemantauan secara real

time menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai sensor pendeteksi ketinggian

air. Selanjutnya data yang diperoleh akan diproses pada mikrokontroler untuk

mengetahui ketinggian dan volume air pada bak penampung. Untuk dapat mengatur

pengaliran air pada bak penampung maka digunakan metode kontrol On-Off. Metode

ini akan melakukan pengontrolan motor pompa sebagai feedback dari inputan yang

terbaca oleh sensor. Data yang telah diolah pada mikrokontroller akan dikirimkan ke

komputer/laptop melalui jaringan komunikasi Xbee S1. Output yang dihasilkan pada

penelitian ini berupa data ketinggian air, volume air, keadaan motor pompa serta

keadaan bak penampung. Presentasi keberhasilan sistem ini adalah 97,44%.

Kata kunci: Sensor HC-SR04, Mikrokontroller, Kontrol On-Off, Xbee S1.

1. PENDAHULUAN Saat ini untuk pengecekan bak penampung

sementara pada PDAM masih menggunakan

cara manual yaitu pekerja harus melihat secara

langsung ketinggian air pada bak penampung.

Untuk mengetahui ketinggian dari air di dalam

bak terdapat sebuah pelampung dengan katrol

untuk mengukur jumlah ketersedian air. Hal ini

memunculkan sebuah permasalahan baru yaitu

pekerja harus selalu berada di pos pemantaunya

serta penggunaan waktu yang kurang efisien

karena pekerja harus selalu melakukan

pengecekan bak penampung secara berkala.

Diperlukan sebuah sistem yang mampu

melakukan pemantauan secara real time tanpa

harus melakukan pemantauan ke lapangan.

Sistem ini akan memberikan informasi

mengenai ketersedian air yang ada di dalam

bak penampungan tersebut. Komunikasi yang

terjadi antara sistem yang ada di lapangan

dengan sistem yang terdapat di ruang pemantau

akan dihubungkan melalui jaringan komunikasi

wifi.

Adapun rancangan sistem yang akan

dibuat adalah bak penampung akan dipasang

sensor yang akan mendeteksi ketinggian air,

selanjutnya data dari sensor diproses oleh

mikrokontroler. Hasil proses ini dikirimkan

melalui transmitter yang akan diterima oleh

receiver dan ditampilkan melalui komputer.

Pada penelitian ini penulis merancang sebuah

kondisi yang akan mengontrol motor pompa

yang akan mengalirkan air ke bak penampung

menggunakan kontrol On-Off.

2. LANDASAN TEORI 2.1. Wadah Penampung

Umumnya wadah penampung yang

digunakan dalam menampung persediaan air

bersih adalah berbentuk balok [3]. Pada

Gambar 1 digambarkan wadah penampung

yang digunakan untuk menampung air bersih.

Gambar 1. Wadah penampung zat cair

berbentuk balok

P adalah Panjang Balok (cm), T2 adalah Jarak

Sensor Ke Objek (cm), L adalah Lebar Balok

330

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

(cm), T adalah Tinggi Bak Penampung (cm), T1

adalah Tinggi Permukaan Air (cm)

Sensor HC-SR04 akan mengukur tinggi T2

yaitu jarak antara sensor dengan permukaan

pemantul.

T1 = T – T2 (1)

V = P x L x T1 (2)

2.2. Sensor Ultrasonik

Sensor Ultrasonik adalah komponen yang

kerjanya didasarkan pada prinsip dari pantulan

suatu gelombang suara sehingga dapat

digunakan untuk menafsirkan eksistensi sebuah

benda spesifik yang ada dalam frekuensinya.

Secara matematis gelombang ultrasonik

dapat dirumuskan sebagai :

s = v.t/2 (3)

Dimana s adalah jarak dalam satuan

meter, v adalah kecepatan suara yaitu 344

m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam

satuan detik. Ketika gelombang ultrasonik

menumbuk suatu penghalang maka sebagian

gelombang tersebut akan dipantulkan sebagian

diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan.

Gelombang yang diserap akan dihitung oleh

komparator dan diteruskan menjadi bilangan

binary.

2.3. Arduino Uno

Arduino adalah kit elektronik atau papan

rangkaian elektronik open source yang di

dalamnya terdapat komponen utama yaitu

sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR

dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu

sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit)

yang bisa diprogram menggunakan komputer.

Tujuan menanamkan program pada

mikrokontroler adalah agar rangkaian

elektronik dapat membaca input, memproses

input dan menghasilkan output sesuai yang

diinginkan [6].

2.4. XBee S1

Modul XBee merupakan modul RF

(radio frekuensi) yang beroperasi pada

frekuensi 2.4 GHz. Terdapat 2 jenis Xbee yaitu

Xbee S1 dan Xbee S2. Perbedaan antara Xbee

S1 dan Xbee S2 yaitu pada kinerja yang bisa

dikerjakan oleh kedua XBee tersebut.

Sedangkan XBee S1 hanya bisa digunakan

untuk komunikasi point to point dan star, untuk

Xbee S2 bisa digunakan untuk komunikasi

point to multipoint dan Mesh [15].

Prinsip kerja pengiriman dan penerimaan

data dapat dilihat pada Gambar 3 berikut ini.

Gambar 2. Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Gambar 3. Ilustrasi Prinsip Kerja Modul XBee S1

331

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

2.5. X-CTU

X-CTU adalah sebuah aplikasi yang

disediakan oleh Digi, dimana program ini

dirancang oleh Digi untuk berinteraksi dengan

X-Bee. Pada aplikasi ini user bisa mengupdate

firmware Xbee dari Coordinator menjadi

Router/End Device ataupun sebaliknya.

Gambar 4 dibawah ini adalah konfigurasi dari

Xbee.

Gambar 4 Konfigurasi Xbee pada X-CTU

3. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini melibatkan

perancangan sistem pemantauan dengan cara

mengontrol motor pompa untuk pengisian air

kedalam bak penampung. Untuk dapat

melakukan pengontrolan maka dirancanglah

sebuah kondisi yang melibatkan sensor

ultrasonik HC-SR04 sebagai parameter input.

Sensor ultrasonik HC-SR04 akan

memancarkan sebuah gelombang untuk

mengetahui tinggi antara sensor ke objek(air).

Hasil yang diperoleh berupa data ketinggian air

pada bak penampung yang akan menjadi

parameter dalam menentukan ketersediaan air

pada bak penampung yaitu dengan cara

menghitung volume air Selanjutnya data yang

telah didapatkan akan dikirimkan ke

komputer/laptop melalui XBee S1 melalui

jaringan wifi. User akan mengetahui

ketinggian level air dan keadaan motor pompa

pada komputer.

4. HASIL DAN ANALISA 4.1. Pengujian Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sebagaimana yang telah diilustrasikan

pada rancangan penelitian, sensor ultrasonik

HC-SR04 akan diletakkan di atas bak

penampung. Tahap awal sensor ultrasonik HC-

SR04 akan memancarkan gelombang ultrasonik

selama 10 mikrodetik. Sebagian gelombang

yang mengenai air akan dipantulkan kembali ke

sensor. Jarak akan diketahui dengan cara

mengkonversikan waktu yang dibutuhkan

gelombang untuk kembali ke sensor. Dari

pengujian tersebut bisa didapatkan nilai error

dari pengukuran ketinggian air, dengan

menggunakan rumus berikut:

%100

diinginkanyangnilai

terbacanilaidiinginkanyangnilaiError

(4)

Tabel 1 Percobaan Pertama Penghitungan

Ketinggian dan Volume Air

Pada percobaan pertama persentasi error

yang didapatkan dari perbandingan ketinggian

yang diukur secara langsung dengan

pengukuran menggunakan sensor yaitu 11,33%,

5,58%, 7,46%, 0%, 10,80%, 1,09%, 1,13%,

0,58%, 1,19%, 0,63%.

Dari keempat percobaan yang dilakukan

dapat disimpulkan bahwa proses pendeteksian

ketinggian serta volume air pada bak

penampung memiliki tingkat persentasi error

rata-rata ketinggian air antara 1,35% hingga

3,97% dan error rata-rata volume air antara

1,37 hingga 3,86%. Dimana kesalahan dalam

penghitungan ketinggian serta volume air pada

bak penampung disebabkan karena permukaan

air yang bergelombang ketika air dialirkan ke

bak penampung yang menyebabkan proses

pembacaan sinyal dari sensor mengalami

kesalahan.

4.2. Pengujian Pengontrolan Menggunakan

Relay 2 Channel

Relay 2 Channel digunakan sebagai

pengontrol motor pompa 1 dan motor pompa 2.

Dimana ketika Relay 1 diberikan nilai “HIGH”

maka pompa 1 dalam keadaan “OFF” dan

ketika Relay 1 diberikan nilai “LOW” maka

pompa 1 dalam keadaan “ON”. Dan ketika

Relay 2 diberikan nilai “HIGH” maka pompa 2

dalam keadaan “OFF” dan ketika Relay 2

diberikan nilai “LOW” maka pompa 2 dalam

keadaan “ON”. Adapun hubungan pengontrolan

motor pompa 1 dan motor pompa 2 dapat

dilihat dari tabel 2.

332

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

Tabel.2 Percobaan Pertama Pengujian Relay

2 Channel

Kondisi

Data Ketinggian Dari Sensor

1 2 3 4 5

4.5

cm

18.1

cm

18.1

cm

7

cm

10.4

cm

Pompa

1 OFF OFF OFF OFF ON

Pompa

2 ON ON ON ON OFF

Pada tabel 2 dapat dilihat bahwa

pengontrolan motor pompa mengalami

kesalahan dalam pengontrolan pada data ke-3.

Dimana motor pompa 1 seharusnya berada

dalam keadaan “ON” dan motor pompa 2 dalam

keadaan “OFF” jika tinggi lebih besar dari 18

cm. Pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali

dimana dari kelima percobaan itu kesalahan

dalam pengontrolan pompa disebabkan karena

sistem mengalami error dalam melakukan

pembandingan antara data yang didapatkan dari

sensor HC-SR04 dengan kondisi yang telah

dirancang.

4.3. Pengujian Sistem

1. Pengujian pengiriman data dari arduino ke

komputer berada dalam area yang sama

Pengujian pengiriman data dari arduino ke

komputer/laptop dalam ruangan dilakukan

sebanyak 5 kali. Dimana Xbee 1 dan Xbee 2

berada pada ruangan yang sama. Adapun hasil

yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 3 dan 4

dibawah ini :

Tabel. 3 Percobaan Pertama Pengiriman

data dalam ruangan

Tabel 4 Percobaan Kedua Pengiriman data

dalam ruangan

Pada percobaan pertama dan kedua terjadi

kesalahan dalam pembacaan data yang dikirim

dari arduino ke komputer. Kesalahan ini dapat

terjadi karena Interface pada Visual Basic 6.0

salah dalam pengkonversian data bit yang

dikirim ke dalam bentuk string. Sedangkan

pada percobaan ketiga data yang diterima dari

sistem tidak mengalami error.

Pada percobaan keempat terjadi error pada

data ke 1. Dimana 1 angka dari volume telah

yang didapatkan terbaca di ketinggian air pada

bak penampung. Hal ini dapat disebabkan

Gambar 5. Algoritma System

333

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

karena pengiriman data yang tersendat sehingga

pengkonversian nilai yang didapat mengalami

error. Sedangkan data yang diperoleh pada

percobaan kelima memiliki tingkat keberhasilan

100%.

2. Pengujian pengiriman data dari arduino ke

komputer/laptop berada pada area yang

berbeda

Pengujian pengiriman data dari arduino ke

komputer/laptop diluar ruangan dilakukan

sebanyak 3 kali dengan jarak 4 meter, 8 meter,

10 meter. Dimana Xbee 1 berada di dalam

ruangan dan Xbee 2 berada di luar ruangan.

Tabel 5 Percobaan Pertama Pengiriman data

diluar ruangan

Tabel diatas merupakan data yang didapat

pada pengujian pengiriman data diluar ruangan

dengan jarak 4 meter. Komunikasi antara Xbee

1 dan Xbee 2 tidak mengalami masalah karena

tidak adanya penghalang yang akan

menghambat transfer data dari Xbee 1 ke Xbee

2.

Tabel 6 Percobaan Kedua Pengiriman data

diluar ruangan

Seperti yang terlihat dari data yang

diperoleh pada percobaan kedua ini bahwa

komunikasi mengalami gangguan. Dimana

komunikasi yang terhubung terkirim namun

mengalami delay karena prosess pengiriman

data mengalami error. Hal ini dapat

disebabkan karena faktor jarak antara Xbee 1

dan Xbee 2 serta kondisi area tempat

pengambilan data.

Tabel 7 Percobaan Ketiga Pengiriman data

diluar ruangan

Pada percobaan ketiga memliki tingkat

keberhasilan 20%. Rendahnya tingkat

kebehasilan pengiriman data di luar ruang ini

disebabkan komunikasi antar Xbee yang tidak

baik.

5. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

a. Penggunaan sensor ultrasonik HC-SR04

dalam penghitungan tinggi air pada bak

penampung memiliki persentasi error rata-

rata ketinggian air antara 1,35% hingga

3,97% dan error rata-rata volume air

antara 1,37 hingga 3,86%.

b. Pengontrolan motor pompa menggunaan

Relay 2 Channel mengalami kesalahan

yang disebabkan sistem mengalami error

dalam melakukan pembandingan antara

data yang didapatkan dari sensor HC-SR04

dengan kondisi yang telah dirancang.

c. Komunikasi data antara Xbee1 dengan

Xbee2 berjalan lancar meskipun koneksi

terkadang terputus apabila terdapat

penghalang antara Xbee1 dan Xbee2.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] PDAM.Tanpa Tahun. PDAM Kota

Padang. URL :

http://www.pdampadang.com, diakses

tanggal 8 mei 2014, jam 19.00 Wib.

334

ISBN: 979-26-0280-1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015

Id paper: SM106

[2] Hafni.2012. Proses Pengolahan Air

Bersih Pada PDAM Padang. URL :

http://ejournal.itp.ac.id/index.php/momen

tum/article/view/37, diakses tanggal 9

Mei 2014.

[3] Wiguna,Teguh.Tanpa Tahun. Pengukur

Volume Zat Cair Menggunakan

Gelombang Ultrasonik Berbasis

Mikrokontroler At89s51. URL :

http://eprints.undip.ac.id/25351/1/ML2F0

00642.pdf, diakses tanggal 11 Mei 2014.

[4] Setiawan,Haviz.2011.Level

Measurement. URL : http://jayadi/level-

measurement.html. Diakses 15 Mei

2014,21.00 Wib.

[5] Prawiroredjo, Kiki. Nyssa

Asteria.2008.Detektor jarak dengan

sensor Ultrasonik berbasis

Mikrokontroler. Dosen jurusan Teknik

Elektro-FTI Universitas Trisakti, JETri

Vol. 7, Nmr 2, hlm 41-52.

[6] Djuandi,Feri. 2011. Pengenalan Arduino.

URL : www.tobuku.com, diakses tanggal

1 Juli 2014.

[7] Datasheet of XBee S1 Dennis O, Gehris,

Linda D.Szul. 2002. Communication

Technologies. Pearson Education Inc.

[8] Hani, Slamet. 2010. Sensor Ultrasonik

SRF05 Sebagai Memantau Kecepatan

Kendaraan Bermotor. Yogyakarta.

[9] M. Agus J.Alam.Tanpa Tahun.

Pengenalan Microsoft Visual Basic Versi

6.0. Elex Media.

[10] Pratama ,Hadijaya,dkk.2012. Akuisisi

Data Kinerja Sensor Ultrasonik Berbasis

Sistem Komunikasi Serial Menggunakan

Mikrokontroler Atmega32. FTPK UPI.

[11] Sulistiyanti, S.R dan FX.Arinto

Setyawan.2006. Dasar Sistem Kendali.

Universitas Lampung. Bandar Lampung.

[12] Dodi Setyobudi Aloysius, Indra

Kurniawan. 1998. Laporan Kerja Praktek

Di Politeknik Manufaktur Bandung

Institut Teknologi Bandung. URL :

http://www.reocities.com/al_dodi/kerja/k

p3.pdf, diakses tanggal 8 September

2014.

[13] Adriansyah Andi.Tanpa Tahun. Dasar

sistem kontrol. URL :

http://dosen.narotama.ac.id, diakses

tanggal 8 September , jam 14.22 Wib.

[14] X-CTU Configuration & Test Utility

Software, URL :

http://www.digi.com/support/eservice/Lo

gin.jsp, diakses 10 januari 2015.