SIMULASI ALAT PENGISIAN AIR OTOMATIS Iqbal fasya , abu mansur, agus purbianto, milla shahifa, mukti khamdani, putri sunjanesya Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jenderal Achmad Yani
Abstrak Pengisian air secara otomatis ini dapat mempermudah kerja manusia. Dengan sistem kerja otomasi sehingga tidak memerlukan pemantauan yang terus menerus ketika mengisi tandon air ataupun mematikan pompa ketika tandon air sudah terisi penuh. Secara keseluruhan alat ini dibagi kedalam blok rangkaian yaitu, masukan , unit pemrosesan, dan keluaran. Masukan terdiri dari push button, elektroda sebagai sensor air yang memerintahkan bagian kontroler untuk bekerja . Unit Pemrosesan terdiri dari Mikrokontroler ATMega8 dan Relay driver. Keluaran terdiri dari pompa dan LED. Cara kerjanya keseluruhannya adalah jika air dalam tandon kosong, maka pompa motor akan bergerak dan indikator LED warna Hijau akan menyala. Jika air dalam keadaan setengah , maka indikator LED warna Oranye akan menyala. Dan jika air dalam tandon telah terisi penuh, maka indikator LED merah yang akan menyala dan pompa akan mati. Kata Kunci : Otomasi, Mikrokontroler ATMega8, Pompa Air
I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kehidupan kita sebagai makhluk hidup, tidak lepas dengan kebutuhan akan air. Negara kita Indonesia memang sebagaian besar terdiri dari air. Meskipun begitu, masih banyak daerahdaerah di Indonesia yang sering mengalami kekeringan. Untuk itu dalam penggunaanya pun air harus dihemat. Banyak penduduk yang menggunakan penampungan air sebagai persediaan air untuk digunakan jika musim kekeringan melanda. Dalam penampungan air tersebut, tentunya menggunakan pompa untuk mengalirkan airnya. Namun kebanyakan sistem yang digunakan masih secara manual, sehingga penggunanya harus menghidupkan dan mematikan saklar untuk mengontrol airnya. Itu sangat tidak efisien karena apabila terjadi kelalaian untuk mematikan saklar pompa ketika penampungan air sudah penuh, air akan terus mengalir dan terjadilah pemborosan air. Di era yang serba digital seperti sekarang ini, pekerjaan manusia semakin dipermudah dengan adanya sistem otomatisasi dalam semua hal. Termasuk dalam pengisian air pada bak penampungan, sehingga pengguna tidak harus bolak balik menghidupkan dan mematikan saklar pada pompa untuk mengisi air. 1.2 Permasalahan a.
Dalam kehidupan sehari-hari, seringkali kita lupa untuk mengisi bak air ketika kosong atau mematikannya ketika bak air sudah terisi penuh karena kita menyalakan (ON) dan mematikan (OFF) saklar secara manual.
b.
Terjadinya pemborosan air ketika bak air sudah terisi penuh dan kita lupa untuk mematikan saklarnya, sehingga air tumpah dan terbuang.
1.3 Solusi Seiring berkembangnya teknologi, kini digunakan sistem otomatisasi untuk mengatasi permasalahan diatas. Dibuat alat untuk mengontrol level (kepenuhan) air dalam tandon (bak) air. Dengan menggunakan teknologi, kita dapat membuat sensor untuk PENGISIAN TANDON (BAK) AIR SECARA OTOMATIS yang dapat memudahkan pekerjaan manusia. II. METODOLOGI 2.1 Metode Penelitian 2.1.1
Unit Pengujian Metoda yang digunakan untuk melakukan pengujian ini adalah dengan membuat alat simulator yang menyerupai keadaan sebenarnya .
2.1.2
Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan alat simulator pengisian air otomatis diantaranya adalah Resistor – 10kΩ, Resistor – 330 ohm, Dioda – in4004, Kapasitor – 22p, Elco 10u/16V, Push Button, Fan,IC 7805, Transistor PNP BD140, Relay - 5 VDC SPDT, LED (Merah, Orange, Hijau), Crystal 11, 0.5 MHz, PCB Bolong, Kabel – kawat tunggal, Socket Kaki IC 28 Pin (ATMega8), elektroda (stainless steel), power supply 12 Vdc . Sedangkan beberapa alat yang digunakan adalah sebagai berikut solder, timah, sedot timah, gunting, kater,
2.1.3
Teknik Pengumpulan Data Mempelajari dari jurnal-jurnal, makalah paper mengenai materi dan listing program untuk membuat alat simulator pengisian tandon air secara otomatis.
2.1.4
Perancangan Alat Dan Implementasi a. Perancangan rangkaian Membuat rancangan rangkaian dari alat dengan membuat skema rangkaian Pembuatan alat pengatur pengisian air Otomatis berbasis Mirokontroler ATMega8. Disini kami menggunakan software simulasi Proteus untuk membuat perancangannya. Gambar dibawah ini merupakan hasil perancangan pada software proteus tersebut.
b. Perancangan Program Merancang program yang nantinya akan dimasukkan ke dalam mikrokontroler ATMega8 untuk menjalankan alatnya. Berikut ini merupakan listing program yang dibuat.
#include #define pompa PORTD.0 #define ind_pompa PORTD.5 #define ind_max PORTD.7 #define ind_min PORTD.6 #define min PINB.0 #define max PINB.1 // Declare your global variables here bitkondisi; voidotomatis() { if (kondisi==0) { if (max==1)//kosong { pompa=0; ind_pompa=1; kondisi=0; } if (min==0)//penuh { pompa=1; ind_pompa=0; kondisi=1; } } if (kondisi==1)
{ if (min==1) { kondisi=0; } } } voidindikator() { if (max==0) ind_max=1; elseind_max=0; if (min==0) ind_min=1; elseind_min=0; } void main(void) { DDRD=0xff; //inisialisasi port mikro PORTD=0xff; DDRC=0x00; PORTC=0xff; while (1) { // Place your code here { otomatis(); indikator(); }; //akhir while }//akhir program } c. Pengumpulan Komponen Mencari dan mengumpulkan komponen-komponen yang akan digunakan untuk membuat Alat Pengisian air secara otomatis berbasis Mikrokontroler ATMega8. d. Pembuatan Alat Membuat Alat sesuai dengan skema rangkaian yang telah di buat sebelumnya dan memasukkan programnya ke dalam Mikrokontroler ATMega8. e. Pengujian Alat Setelah selesai proses pembuatan, maka dilakukan pengujian untuk mengetahui hasil dari yang dibuat. Apakah alatnya berjalan sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. 2.2 Tinjauan Teoritis 2.2.1
Mikrokontroler Mikrokontroller merupakan perkembangan dari mikroprosesor. Dalam sebuah chip mikrokontroller telah terintegrasi memori, CPU dan I/O. Hal tersebut membuat mikrokontroller dapat langsung dibuat sistem dengan menambahkan sedikit peripheral lain. Sifat mikrokontroller yang mampu diprogram (programmable) menyebabkan mikrokontroller mempunyai kemampuan aplikasi yang sangat luas. [Marsudi,2009]
2.2.2
Mikrokontroler ATMega8 AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. ATmega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V.
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8. : Merupakan supply tegangan digital. VCC :Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan GND grounding. Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer. Port C (PC5…PC0) Port C merupakan sebuah 7bit bi-directional I/O port yang di dalam masingmasing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). RESET/PC6 Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi
sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja. Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O. AVcc Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter. AREF Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.2.3
Dioda Dioda adalah komponen elektronik yang terbuat dari unsur semikonduktor. Bahan ini adalah silikon atau germanium. Dioda silikon bekerja pada tegangan 0.6 VDC dan dioda germanium bekerja pada tegangan 0,2 VDC. Dioda ebrfungsi sebagai penyearah dan sebagai pengamban rangkaian dari kemungkinan terbaliknya polaritas. Contoh dioda : IN 4148, IN4002, IN 4003, IN4004 dll. Sifat dioda : Jika diberi arah maju (tegangan positif => anoda dan tegangan negatif => katoda) akan menghantarkan arus dan sebaliknya, Jika diberi arah mundur (tegangan positif => katoda dan tegangan negatif => anoda) tidak akan menghantarkan arus.
2.2.4
Resistor Resistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari arang yang bersifat sebagai tahanan / penghambat. Satuan Resistor adala h Ohm (Ω). Resistor memiliki gelang warna yang merupakan kode ukuran dari resistor tersebut. Resistor terbagi menjadi : a. Fixed resistor ( resistor biasa ) adalah resistor yang ukurannya tetap. b. Variable resistor adalah resistor yang ukurannya dapat dirubah.
2.2.5
Kapasitor Nama lainnya adalah kondensator yang berfungsi sebagai perata arus dan penyimpan arus listrik. Adalah komponen yang terdiri dari 2 pelat logam yang dipisahkan dengan isolator. Sifat kapasitor adalah dapat menerima arus listrik dan menyimpannya dalam waktu yang relatif. Terdapat beberapa jenis kapasitor diantaranya adalah Kapasitor Keramik, Kapasitor Mika, dll. Dalam pembuatan rangkaiain untuk alat pengisian air secara otomatis, kami menggunakan Kapasitor Elektrolit (Elco). Kapasitor jenis ini menggunakan elektrolit sebagai dielektriknya. Umumnya oksida aluminium. Memiliki kaki positif maupun negatif, jadi usahakan jangan sampai terbalik. Digunakan sebagai perata denyutan listrik DC. Di badan kapasitor ini terdapat tanda untuk mengetahui mana kaki minus.
2.2.6
Transistor
Rancangan komponen yang terdiri dari 3 komponen diode tipe P (+) dan tipe N (-). Komponen penyusun transistor adalah Emitor sebagai pembawa muatan, Basis sebagai Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke collector, dan Collector sebagai Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke output. Transistor berfungsi sebagai penguat arus, penguat tegangan atau penguat getaran, pembangkit getaran, Saklar IC (Integrated Circuit) → merupakan kombinasi dari beberapa komponen elektronika yaitu diode, resistor, dan kapasitor kecil. JENIS IC : IC MONOLITHIK, IC HYBRIDA (IC LINEAR, IC TTL, IC CMOL). 2.2.7
Relay
2.2.8
Crystal Fungsi Kristal pada Sistem Minimum (Sismin) adalah sebagai pembangkit/ pemompa data yaitu bersifat timer (semacam clock)/pulsa digital, oleh karena itu kristal memiliki sebuah frekuesi, untuk standart pemakaian kali ini saya memakai yang tipe kristal berfrekuensi 12 MHz, atau bisa lebih detail 11.0592 MHz.
2.2.9
LED Light-Emitting Diode (LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. LED pada rangkaian ini digunakan sebagai sebagai lampu indikator.
III. HASIL dan PEMBAHASAN 3.1 Prinsip Kerja Secara keseluruhan, prinsip kerja alat ini adalah jika air kosong maka pompa motor bergerak, dan indikator LED (hijau) menyala, jika air setegah maka indikator LED (orange) menyala dan jika air penuh maka LED (merah) menyala dan pompa air mati. Disini kami menggunakan elektroda sebagai sensor level airnya, elektroda tersebut ada 3 buah,yaitu : (1) untuk sensor lever air penuh, (2) sensor air untuk setengah, dan (3) untuk ground . Logikanya adalah, ketika sensor setengah tersentuh air maka sensor setengah tersebut akan terhubung ke ground sehingga berlogika low , jika tidak tersentuh air maka logikanya high. Begitupun sebaliknya jika sensor penuh terkena air maka yang awalnya berlogika high maka akan menjadi low . 3.2 Hasil Kerja Pengujian dilakukan menggunakan toples, kondisi ini menyerupai kondisi yang sebenarnya di dalam tandon (bak) air. Pada saat pengujian semua bagian berjalan sebagaimana mestinya. Pada sensor air telah bekerja mampu memberikan umpan ke bagian kontroller. Bagian kontroller juga mampu merespon umpan dari sensor air. Bagian kontroller melanjutkan ke bagian relay driver dan diteruskan untuk memberikan instruksi ke bagian LED dan pompa air.
IV. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan:
1.
2. 3.
Dapat membantu dan mempermudah pekerjaan manusia dalam pengisian tandon air, karena pengguna tidak perlu mematikan dan menghidupkan pompa air ketika air penuh dan habis. Sistem ini menggunakan sistem otomatis bila air penuh pompa mati sendiri dan ketika air habis pompa akan menyala dengan sendirinya. Penggunaan LED digunakan untuk mengetahui dan menampilkan keadaan level air sehingga mempermudah proses pembacaan hasil pengamatan.
V. DAFTAR PUSTAKA [1]
Yudhanto, Danang Saktyo . (2012) . Tandon Air Otomatis Berbasis Mikrokontroller ATMega16 . Skripsi Strata -1 pada STMIK-AUB Surakarta : tidak terbitkan.
[2]
Marsudi . (2009) . Desain Pengaturan Otomatis Pompa Air Listrik Mikrokontroller AT89S51 . Skripsi Strata -1 pada Universitas Mercu Buana Yogyakarta : tidak terbitkan.
[3]
Widodo ,Sri . (2002) . Dasar Elektronika. Jakarta:Salemba Teknika.
[4]
Winoto,Ardi . (2010). Mikrokontroller AVR ATMega 8/32/16/8535 dan pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR . Bandung:Informatika.
