PENGATUR KETINGGIAN AIR OTOMATIS

JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
PENGATUR KETINGGIAN AIR OTOMATIS
Kiki Prawiroredjo, Ignatius Melvin Susantio*
Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti
Abstract
The Automatic Water Level Control is a prototype circuit that controls the availability of
water in a tank. The water tank has five water levels to control the pump work. The water
level control system consists of two water containers, one for the water source container and
the other for the water reservoir and two water pumps. The circuit consists of an infrared
system, two relays to activate the water pumps and a 2x16 Liquid sensor to detect the water
level, a microcontroller Atmega 8535(L) to control all the circuit Crystal Display (LCD) to
display the water level in the tank reservoir and the pump condition. After the water level
control circuit has been built and tested, it is known that at the minimum level position that
is 30 cm between sensor and the float, the output voltage of the infrared sensor is 0,85 volt
and the microcontroller will turn on both the water pumps. At the maximum level position
that is 11.5 cm between sensor and the float, the output voltage of the infrared sensor is 2,17
volt and the microcontroller will turn off both of the water pumps.
Keywords: Water level control, infrared sensor, Microcontroller, LCD
1. Pendahuluan
Air merupakan salah satu kebutuhan yang paling pokok bagi
makhluk hidup termasuk manusia. Apa jadinya apabila suatu saat air dari
Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) di daerah perkotaan mati seketika?
Tentu saja banyak orang di kota yang mulai panik. Untuk menanggulangi
masalah tersebut maka banyak orang di daerah perkotaan membuat suatu
bak penampung untuk menampung air dari PDAM baik di kantor maupun
di rumah. Bak penampung dapat diletakkan di bawah tanah ataupun di suatu
bak plastik. Dari bak penampungan, air diisikan ke bak plastik (toren) yang
umumnya diletakkan pada ketinggian yang cukup untuk dapat dialirkan ke
bak-bak di toilet atau shower. Pengisian air dari bak penampungan ke bak
plastik ini membutuhkan waktu yang tidak sebentar, orang harus menunggu
dengan sabar sampai air penuh agar tidak luber. Di gedung-gedung
perkantoran dimana penggunaan air cukup tinggi untuk memenuhi
kebutuhannya maka digunakan toren yang cukup besar yang diletakkan di
lantai paling atas untuk dialirkan ke lantai-lantai di bawahnya. Untuk
mengatur ketersediaan air pada toren maka dirancang suatu prototipe
* Alumni Jurusan Teknik Elektro FTI, Universitas Trisakti
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
rangkaian pengatur ketinggian air otomatis yang dikendalikan oleh sebuah
mikrokontroler. Karena toren di gedung perkantoran cukup besar maka
digunakan dua buah pompa air sehingga persediaan air selalu aman.
Rangkaian pengatur ketinggian air otomatis yang dirancang di sini
menggunakan sensor infrared untuk mendeteksi ketinggian air dalam toren
sehingga bagian rangkaian tidak ada yang terhubung dengan air dan
membuat rangkaian ini aman digunakan. Ketinggian air pada toren dibagi
menjadi lima level untuk mendeteksi kapan pompa air menyala satu atau
menyala dua atau kedua pompa harus mati. Kecepatan pengisian air pada
toren untuk level air yang rendah lebih tinggi daripada kecepatan pengisian
air pada level air yang tinggi.
2. Kajian Pustaka
Rangkaian pengatur ketinggian air otomatis yang telah ada selama ini
biasanya hanya mendeteksi dua level ketinggian air pada toren yaitu level
rendah atau level bawah dimana pompa air harus menyala dan level tinggi
atau level atas dimana pompa air harus mati. Pengisian air dengan pompa
tidak diatur kecepatannya walaupun level air sedang rendah sehingga
dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk mengisi toren yang kosong.
Selain itu sebagai detektor ketinggian air sering menggunakan batang anti
karat atau pelampung sehingga ada bagian rangkaian yang terhubung
dengan air dimana dalam keadaan lembab lama kelamaan saklar pada
rangkaian bekerja tidak normal.
3. Metode Penelitian
Penelitian dimulai dengan merancang sistem pengisian toren dengan pompa
air yaitu penentuan ketinggian air dan penentuan kapan pompa air bekerja
dan kapan tidak bekerja. Perancangan selanjutnya adalah blok diagram
prototipe rangkaian dan merancang rangkaiannya dengan menggunakan
mikrokontroler ATmega 8535(L) karena telah memiliki internal ADC.
Komponen-komponen penunjangnya yaitu infrared SHARP GP2D12 yang
dapat mendeteksi jarak dari 10 cm sampai 80 cm, rangkaian driver relay IC
ULN2803 yang merupakan rangkaian penguat Darlington dan LCD 2x16
untuk tampilan keadaan ketinggian air pada bak penampung dan keadaan
kerja tidaknya pompa air. Perancangan perangkat lunak dan perakitan
rangkaian dilakukan setelah perancangan rangkaian dan komponen telah
lengkap. Langkah terakhir dari pembuatan prototipe rangkaian adalah
melakukan pengujian dan menganalisis hasil uji tersebut.
26
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
Air dari bak tampung dipompakan ke toren dengan pompa air.
Keluaran tegangan dari sensor infrared yang digunakan untuk mendeteksi
ketinggian air pada toren dihubungkan dengan mikrokontroler
ATmega8535(L) untuk diproses sehingga dapat mengatur kerja kedua
pompa yaitu apakah salah satu pompa harus memompa air atau apakah
kedua pompa harus memompa air atau apakah kedua pompa harus mati.
Apabila sensor mendeteksi ketinggian air yang telah ditentukan, maka
ketinggian air dan keadaan kerja pompa akan ditampilkan pada sebuah
LCD. Untuk mendeteksi ketinggian air oleh sensor infrared digunakan
pelampung yang terbuat dari styrofoam agar sinar infrared yang
dipancarkan dapat dipantulkan dan diterima kembali oleh sensor penerima
infrared. Gambar 1. memperlihatkan sistem pengisian air dari bak tampung
ke toren.
Infrared
Input
Toren
Rangkaian
Kontrol Sistem
Display
PM1
PM2
Bak Penanpung
Gambar 1. Sistem pengisian air
27
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
4. Diagram Blok
Gambar 2. menunjukkan diagram blok dari rangkaian pengatur
ketinggian air otomatis.
Input
Proses
Output
Sensor Ketinggian
Level Air
(IR SHARP GP2D12)
Mikrokontroler
AVR
Atmega8535(L)
LCD
Pompa 1
Driver
Relay dan
Relay
Pompa 2
Gambar 2. Diagram Blok Rangkaian Pengatur Ketinggian Air Otomatis
Bagian input dari diagram blok tersebut adalah sensor infrared
Sharp GP2D12 yang berfungsi mendeteksi ketinggian air dalam bak
penampung. Bagian proses adalah rangkaian mikrokontroler yang mengatur
kerja sistem pengatur ketinggian air secara keseluruhan dan rangkaian
driver relay dan relay berfungsi untuk mengaktifkan atau mematikan kedua
pompa air.
Bagian output dari diagram blok adalah kerja atau tidaknya pompa
air, rangkaian LCD yang berfungsi untuk menampilkan ketinggian air dan
keadaan kerja tidaknya pompa air.
5. Rangkaian Alat
Pada Gambar 3. halaman berikut merupakan rangkaian lengkap alat
pengatur ketinggian air otomatis.
28
Gambar 3. Diagram Rangkaian Pengatur Ketinggian Air Otomatis
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
29
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
Rangkaian sensor infrared mendeteksi ketinggian pelampung pada
toren dengan cara memancarkan sinar infrared kemudian mendeteksi
pantulannya. Sinar infrared yang diterima kembali oleh sensor ini akan
diproses sehingga menghasilkan keluaran berupa tegangan analog.
Tegangan analog ini akan menjadi input mikrokontroler untuk diproses
melalui 8 bit internal ADC (ATMEL, 2006: 2) dan selanjutnya diproses
oleh perangkat lunak untuk mengetahui ketinggian air pada toren. Pada
Gambar 4. terdapat gambar cara pendeteksian ketinggian air dengan sensor
infrared.
Infrared GP2D12
5
4
3
2
1
Pelampung
Air
0
Gambar 4. Pendeteksian ketinggian air dengan sensor infrared.
30
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
Dalam perancangan, ketinggian air yang diukur adalah jarak antara
pelampung dan sensor infrared. Untuk level 0 jarak pelampung ke sensor
infrared adalah 30 cm, level 1 berjarak 27,5 cm, level 2 berjarak 23,5 cm,
level 3 berjarak 19,5 cm, level 4 berjarak 15,5 cm dan level 5 berjarak 11,5
m. Data pembacaan tegangan analog yang dihasilkan sensor infrared
SHARP GP2D12 pada setiap titik ketinggian air (jarak) sesuai datasheet
dapat dilihat pada kurva karakteristik SHARP GP2D12 (SHARP GP2D12,
2005: 4) yang terdapat pada Gambar 5.
Draft Reflectivity
White
90%
18%
Gray
Analog outout voltage V0 (V)
2.8
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Distance to reflective object L (cm)
Gambar 5. Karakteristik tegangan keluaran terhadap jarak deteksi sensor
infrared
Tegangan keluaran dari sensor infrared dihubungkan dengan IC
mikrokontroler ATmega8535(L) pada PORTA.0. Tegangan input analog
yang telah diubah oleh ADC ini juga akan diproses oleh perangkat lunak
pada mikrokontroler untuk menjalankan kerja pompa air dan menampilkan
informasinya pada LCD. Kerja pompa air dirancang sebagai berikut, bila
level air 0, 1 dan 2 kedua pompa air menyala, bila level air 3 dan 4 satu
pompa air menyala dan satu pompa air mati dan pada level air 5 kedua
31
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
pompa air mati. Kerja pompa air akan diatur oleh keluaran mikrokontroler
pada PORTC.6 dan PORTC.7.
Keluaran dari PORTC.6 dan PORTC.7 dihubungkan dengan driver
relay yaitu ULN2803 (Widodo, 2009: 77). Driver relay disini
menggunakan transistor sebagai amplifier Darlington yang berfungsi
sebagai penggerak motor pompa air (Boylestadt, 1987 : 439). Driver relay
akan menutup relay (saklar on) apabila diberi pulsa 1 (high). Apabila driver
relay diberikan pulsa 0 (low) maka driver akan membuka relay (saklar off).
Relay yang digunakan adalah normally opened (Wiyono, 2007: 39). Relay
akan menjalankan dan mematikan kerja pompa air.
Penampilan ketinggian air dan kerja pompa pada LCD akan diatur
oleh PORTC.0, PORTC.1, dan PORTD.0-D.7. Apabila sensor mendeteksi
adanya pelampung di level ke-0 dengan jarak 30 cm dari sensor, maka
tegangan keluaran analog dari sensor infrared SHARP GP2D12 sebesar
0,85 volt. Tegangan ini akan diproses oleh mikrokontroler untuk
menghasilkan logika 1 (high) sebesar 5,06 volt pada PORTC.6 dan
PORTC.7. Logika 1 ini akan menjalankan kerja driver relay sehingga relay
akan tertutup dan menjalankan kedua pompa. Tegangan dari sensor infrared
ini juga akan diproses untuk memberitahukan bahwa air di bak penampung
sudah habis dan menunjukkan kedua pompa yang sedang bekerja pada
tampilan LCD.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di level ke-1 dengan
jarak 27,5 cm dari sensor, maka tegangan keluaran analog dari sensor
infrared SHARP GP2D12 sebesar 0,98 volt. Tegangan ini akan diproses
oleh mikrokontroler untuk menghasilkan logika 1 (high) sebesar 5,06 volt
pada keluaran mikrokontroler yaitu PORTC.6 dan PORTC.7. Logika 1 ini
akan menjalankan kerja driver relay sehingga relay akan tertutup dan
menjalankan kedua pompa. Tegangan dari sensor infrared ini juga akan
diproses untuk menampilkan level air ke-1 dan menunjukkan kedua pompa
sedang bekerja pada LCD.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di level ke-2 dengan
jarak 23,5 cm dari sensor, maka tegangan keluaran analog dari infrared
SHARP GP2D12 sebesar 1,15 volt. Tegangan ini akan diproses oleh
mikrokontroler untuk menghasilkan logika 1 (high) sebesar 5,06 volt pada
keluaran mikrokontroler PORTC.6 dan PORTC.7. Logika 1 ini akan
menjalankan kerja driver relay sehingga relay akan tertutup dan
32
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
menjalankan kedua pompa. Tegangan dari sensor infrared ini juga akan
diproses untuk menampilkan level air ke-2 dan menunjukkan kedua pompa
yang sedang bekerja pada LCD.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di level ke-3 dengan
jarak 19,5 cm dari sensor, maka tegangan keluaran analog dari infrared
SHARP GP2D12 sebesar 1,44 volt. Tegangan ini akan diproses oleh
mikrokontroler untuk menghasilkan logika 1 (high) sebesar 5,06 volt pada
keluaran mikrokontroler PORTC.6 dan keluaran logika 0 (low) sebesar 0
volt pada keluaran mikrokontroler PORTC.7. Logika 1 ini akan
menjalankan kerja driver relay sehingga relay akan tertutup dan salah satu
pompa bekerja, sedangkan logika 0 akan mematikan kerja driver relay
sehingga satu pompa yang lain mati. Tegangan keluaran sensor infrared
akan diproses untuk menampilkan level air ke-3 dan menunjukkan satu
pompa bekerja dan satu pompa mati pada tampilan LCD.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di level ke-4 dengan
jarak 15,5 cm dari sensor, maka tegangan keluaran analog dari infrared
SHARP GP2D12 sebesar 1,80 volt. Tegangan ini akan diproses oleh
mikrokontroler untuk menghasilkan logika 1 (high) sebesar 5,06 volt pada
keluaran mikrokontroler PORTC.6 dan keluaran logika 0 (low) sebesar 0
volt pada keluaran mikrokontroler PORTC.7. Logika 1 ini akan
menjalankan kerja driver relay sehingga relay akan tertutup dan satu pompa
bekerja, sedangkan logika 0 akan mematikan kerja driver relay sehingga
relay akan terbuka sehingga satu pompa mati. Tegangan keluaran sensor
infrared juga diproses untuk menampilkan level air ke-4 dan menunjukkan
satu pompa bekerja dan satu pompa mati pada tamp ilan LCD.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di level ke-5 dengan
jarak 11,5 cm dari sensor, maka tegangan keluaran analog dari infrared
SHARP GP2D12 sebesar 2,17 volt. Tegangan ini akan diproses oleh
mikrokontroler untuk menghasilkan logika 0 (low) sebesar 0 volt pada
keluaran mikrokontroler PORTC.6 dan PORTC.7. Logika 0 akan
mematikan kerja kedua pompa. Tegangan keluaran sensor infrared juga
diproses untuk menampilkan level air ke-5 dan menunjukkan kedua pompa
dalam keadaan mati pada tampilan LCD.
6. Diagram Alir Perangkat Lunak
Gambar 6. memperlihatkan diagram alir perangkat lunak dari
rangkaian pengatur ketinggian air otomatis.
33
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
START
SYSTEM OFF
Y
END
SENSOR MENDETEKSI
PELAMPUNG
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 0
Y
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 1
Y
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 2
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 3
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 4
B
Y
Y
Y
DISPLAY
"AIR HABIS"
PM1 = 1, PM2 = 1
POMPA1 = 1
POMPA2 = 1
DISPLAY
LEVEL AIR = 1
PM1 = 1, PM2 = 1
POMPA1 = 1
POMPA2 = 1
DISPLAY
LEVEL AIR = 2
PM1 = 1, PM2 = 1
POMPA1 = 1
POMPA2 = 1
DISPLAY
LEVEL AIR = 3
PM1 = 1, PM2 = 0
POMPA1 = 1
POMPA2 = 0
DISPLAY
LEVEL AIR = 4
PM1 = 1, PM2 = 0
POMPA1 = 1
POMPA2 = 0
A
Gambar 6. Diagram Alir Pengatur Ketinggian Air Otomatis (kontinyu 1)
34
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
A
B
N
Sensor
Mendeteksi Pelampung
Di Level 5
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
Y
POMPA1 = 0
POMPA2 = 0
*
END
N
C
SYSTEM ON
SENSOR MENDETEKSI
LEVEL AIR
LEVEL AIR = 5
LEVEL AIR = 4
LEVEL AIR = 3
LEVEL AIR = 2
LEVEL AIR = 1
Y
Y
Y
Y
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
N
Y
D
Gambar 6. Diagram Alir Pengatur Ketinggian Air Otomatis (sambungan 1)
dan (kontinyu2)
35
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
D
POMPA1 = 1
POMPA2 = 1
DISPLAY
LEVEL AIR = 1
PM1 = 1, PM2 = 1
**
N
END
SYSTEM ON
SENSOR
MENDETEKSI
LEVEL AIR
Y
DISPLAY
LEVEL AIR = 1
PM1 = 1, PM2 = 1
Y
DISPLAY
LEVEL AIR = 2
PM1 = 1, PM2 = 1
LEVEL AIR = 1
LEVEL AIR = 2
E
F
Gambar 6. Diagram Alir Pengatur Ketinggian Air Otomatis (sambungan 2)
dan (kontinyu3)
36
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
F
D
E
Y
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
Y
DISPLAY
LEVEL AIR = 5
PM1 = 0, PM2 = 0
LEVEL AIR = 5
LEVEL AIR = 5
N
LEVEL AIR = 5
Y
SENSOR
MENDETEKSI
PELAMPUNG
SENSOR
MENDETEKSI
PELAMPUNG
***
C
Gambar 6. Diagram Alir Pengatur Ketinggian Air Otomatis (sambungan 3)
Gambar 6. merupakan diagram alir keseluruhan pengaturan
ketinggian air dengan sensor infrared berbasis mikrokontroler. Proses start
sampai (*) merupakan diagram alir pengisian toren dalam keadaan kosong.
Sensor infrared akan mendeteksi ketinggian pelampung dalam range pada
setiap levelnya.
37
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-0
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “AIR HABIS” dan
“PM1 = 1 PM2 = 1” dalam dua baris dan kedua pompa akan aktif.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-1
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “ LEVEL AIR = 1”
dan “PM1 = 1 PM2 = 1” dalam dua baris. Apabila sensor tidak mendeteksi
adanya pelampung di range level ke-1 ini, maka proses akan melanjutkan
pendeteksian ke range level 2.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-2
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “ LEVEL AIR = 2”
dan “PM1 = 1 PM2 = 1” dalam dua baris. Apabila sensor tidak mendeteksi
adanya pelampung di range level ke-2 ini, maka proses akan melanjutkan
pendeteksian ke range level 3.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-3
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “ LEVEL AIR = 3”
dan “PM1 = 1 PM2 = 0” dalam dua baris. Apabila sensor tidak mendeteksi
adanya pelampung di range level ke-3 ini, maka proses akan melanjutkan
pendeteksian ke range level 4.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-4
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “ LEVEL AIR = 4”
dan “PM1 = 1 PM2 = 0” dalam dua baris. Apabila sensor tidak mendeteksi
adanya pelampung di range level ke-4 ini, maka proses akan melanjutkan
pendeteksian ke range level 5.
Apabila sensor mendeteksi adanya pelampung di range level ke-5
maka akan ditampilkan di LCD dengan tampilan berupa “ LEVEL AIR = 5”
dan “PM1 = 0 PM2 = 0” dalam dua baris dan proses selanjutnya diteruskan
ke Diagram Alir A. PM disini merupakan menunjukkan kerja pompa air,
apabila PM = 1 maka pompa air aktif (menyala) dan apabila PM = 0 pompa
air tidak aktif (mati). PM1 adalah pompa air 1 dan PM2 adalah pompa air 2.
Apabila sensor belum mendeteksi adanya pelampung di range level ke-5
ini, maka proses akan melanjutkan pendeteksian level air sampai terdeteksi
level 5.
Proses (*) sampai (**) merupakan diagram alir pengosongan toren setelah
toren terisi penuh sampai level 5 dimana sensor mendeteksi level air yang
38
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
turun terus sampai ke level 1 tanpa menyalakan pompa. Sensor mendeteksi
ketinggian air di level 1 maka kedua pompa akan dinyalakan dan pengisian
toren dimulai kembali dengan kecepatan pengisian seperti pada waktu
toren masih kosong sesuai diagram alir pada proses (**) sampai (***).
7. Hasil Dan Pembahasan
7.1. Pengujian Sensor Infrared Sharp GP2D12
Tujuan pengujian sensor infrared Sharp GP2D12 ini adalah untuk
mengetahui tegangan keluaran sensor yang terjadi pada jarak atau level
yang dikehendaki apakah sudah sesuai untuk menjadi level tegangan yang
menyatakan ketinggian level air tertentu sebagai input tegangan
mikrokontroler.
Langkah-langkah pengujian yang dilakukan sebagai berikut:
1) Sensor infrared SHARP GP2D12 dihubungkan dengan catu daya 5
Volt.
2) Posisi pelampung ke sensor infrared SHARP GP2D12 diukur dengan
menggunakan mistar.
3) Tegangan kaki keluaran sensor infrared SHARP GP2D12 diukur
dengan menggunakan Voltmeter DC untuk setiap posisi yang telah
ditentukan. Posisi pelampung sama dengan level air yang dijelaskan di
atas.
4) Hasil pengujian dicatat.
Tabel 1. Hasil Pengujian Tegangan Keluaran
Sensor Infrared SHARP GP2D12 pada level 0, 1, 2, 3, 4, dan 5
Level ke-
Tegangan (Volt)
5
2,17
4
1,80
3
1,44
2
1,15
1
0,98
0
0,85
39
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa
terdapat sedikit perbedaan tegangan antara hasil pengujian dengan data
karakteristik sensor infrared SHARP GP2D1 dari pabrik dengan rata-rata
perbedaan sebesar 3 % yang diperlihatkan pada tabel 2. Tegangan keluaran
ini sesuai untuk menjadi input tegangan mikrokontroler untuk menyatakan
ketinggian air dari level 1 sampai dengan level 5.
Tabel 2. Perbedaan Tegangan Keluaran Antara Hasil Pengujian Dengan
Data Karakteristik Infrared SHARP GP2D12
Level
ke-
Jarak Sensor Dengan
Penghalang (cm)
Hasil
Pengujian
Data Karakteristik
Pabrik
5
11,5
2,17
2,20
4
15,5
1,80
1,85
3
19,5
1,44
1,47
2
23,5
1,15
1,20
1
27,5
0,98
1,00
0
30
0,85
0,90
7.2. Pengujian Rangkaian Driver Relay Dan Relay.
Tujuan pengujian rangkaian relay ini adalah untuk memastikan rangkaian
dapat mengaktifkan pompa air ketika diberi logika 1 (high) dan dapat
menonaktifkan pompa air ketika diberi logika 0 (low) oleh mikrokontroler
ATmega8535(L). Gambar 7. memperlihatkan rangkaian pengujian driver
relay dan relay
Langkah-langkah pengujian:
1) IC ATmega8535(L) yang telah diprogram, dipasang pada rangkaian
pengaturan ketinggian air.
2) Catu daya 5 volt dihubungkan dengan rangkaian pengaturan
ketinggian air.
3) Tegangan keluaran mikrokontroler pada PORTC.6 dan PORTC.7
diukur dengan menggunakan Voltmeter DC.
4) Hasil pengujian dicatat.
40
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
RLY1
5VSPDT
POMPA
+
220 VAC
-
ULN2803
IN 1
IN 2
IN 3
IN 4
IN 5
IN 6
IN 7
IN 8
GND
OUT 1
OUT 2
OUT 3
OUT 4
OUT 5
OUT 6
OUT 7
OUT 8
DIODES
RLY2
5VSPDT
POMPA
+
220 VAC
-
5 VDC
Gambar 7. Rangkaian Pengujian Driver Relay Dan Relay
Hasil pengujian dicatat pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 3. Hasil Pengujian Driver Relay Dan Relay Pada PORTC.6
PC.6
Keluaran PC.6 (volt)
Relay 1
High
5,06
On
Low
0
Off
Tabel 4. Hasil Pengujian Driver Relay Dan Relay Pada PORTC.7
PC.7
Keluaran PC.7 (volt)
Relay 2
High
5,06
On
Low
0
Off
41
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan pada tabel 3 dan 4,
tegangan high mikrokontroler adalah sebesar 5,06 volt dan tegangan low
mikrokontroler adalah sebesar 0 volt. Ketika rangkaian relay diberi
tegangan masukan high, relay akan on dan sumber tegangan sebesar 220
volt ac terhubung pada pompa air. Relay akan off ketika diberi tegangan
masukan low dan pompa air tidak terhubung dengan sumber tegangan ac.
Hal ini menunjukan tegangan keluaran mikrokontroler dapat mengatur
driver relay dan relay sehingga dapat menyalurkan sumber tegangan ac
(listrik PLN) ke pompa air sesuai kebutuhan.
7.3. Pengujian Keseluruhan Sistem
Tujuan pengujian keseluruhan sistem ini adalah untuk memastikan
kerja prototipe rangkaian pengaturan ketinggian air sesuai dengan
rancangan perangkat lunak yang telah dibuat.
Langkah-langkah pengujian yang dilakukan sebagai berikut:
1) Toren mula-mula kosong dan prototipe rangkaian dinyalakan.
2) Dicatat hal-hal yang terjadi selama proses pengisian air ke toren oleh
pompa air.
3) Setelah air pada toren penuh dilakukan pengosongan air dengan cepat.
4) Dicatat hal-hal yang terjadi selama proses pengosongan air.
Dari hasil pengujian keseluruhan dicatat bahwa rangkaian pengatur
ketinggian air ini bekerja sesuai diagram alir perangkat lunak yang telah
dibuat. Pompa bekerja dan mati sesuai level air yang telah ditentukan.
Toren yang mula-mula kosong akan terisi air dari level 0 sampai
dengan level 5 dengan dua pompa air bekerja pada level 0, 1 dan 2. Pada
level 3 dan 4 satu pompa air bekerja mengisi toren dan bila air mencapai
level 5 kedua pompa ait akan mati.
Setelah toren terisi penuh air, toren tidak akan pernah kosong dalam
penggunaan airnya dengan catatan sumber air di bak tampung selalu ada.
Bila air pada toren digunakan dan ketinggian air turun sampai batas level 1
maka kedua pompa air akan bekerja sehingga pengisian air terjadi kembali
dengan kecepatan pengisian sesuai pengisian saat toren masih kosong.
Dari pengujian keseluruhan ini diketahui bahwa posisi pelampung
yang bergerak pada saat pengisian dan pengosongan air di dalam toren
menyebabkan sensor infared tidak dapat mendeteksi jarak pelampung
42
Kiki Prawiroredjo & Ignatius Melvin Susanto. Pengatur Ketinggian Air Otomatis
dengan tepat. Pantulan dan penerimaan sinar infrared tidak stabil
menyebabkan tegangan keluaran sensor infrared SHARP GP2D12 yang
digunakan sebagai masukan mikrokontroler ATmega8535(L) berubah-ubah
yang dapat menyebabkan keterlambatan kerja pompa air sehingga pompa
yang seharusnya sudah menyala atau sudah mati pada levelnya tidak terjadi.
Hal ini dapat diperbaiki dengan mengatur kembali parameter tegangan yang
digunakan pada perangkat lunak.
8. Kesimpulan
Setelah melalui proses perancangan serta pengujian alat, maka diambil
beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1) Kerja sistem secara keseluruhan pengaturan ketinggian air otomatis
telah berfungsi sesuai dengan rancangannya.
2) Perbedaan tegangan keluaran pada saat pendeteksian jarak pelampung
oleh sensor infrared SHARP GP2D12 terhadap data karakteristik
terdapat sedikit perbedaan, dengan persen kesalahan rata-rata adalah 3
%. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan pada setiap sensor yang
diproduksi, kesalahan membaca data dari karakteristik sensor infrared
SHARP GP2D12, dan kesalahan membaca tegangan pada voltmeter
DC yang digunakan. Tetapi hal ini tidak mengganggu kerja dari pompa
air.
3) Keterlambatan kerja pompa air yaitu belum bekerja atau belum mati
pada levelnya disebabkan karena bergeraknya pelampung pada saat
pengisian dan pengosongan air yang menyebabkan sensor infrared
tidak sesuai dengan yang telah dirancang sebagai mestinya.
4) Untuk pengisian toren yang tinggi disarankan menggunakan sensor
jarak ultrasonik yang dapat mendeteksi jarak sampai 200 cm.
Daftar Pustaka
1. ATMEL,
ATmega8535,
ATmega8535L.
2006.
(Online),
(http:/www.atmel.com/dyn/resources/prod_document/doc2502.pdf,8
Juni 2009, 10:09 WIB).
2. Boylestadt, Robert dan Louis Nashelsky. 1987. Electronic Device and
Circuit Theory. Fourth Edition. USA: Prentice Hall, Inc.
3. SHARP
GP2D12,
2005,
(Online),
(http://www.sharpsma.com/webfm_send/1203, 2005, 23 April 2012,
10:48 WIB)
4. Widodo, Romy Budhi. 2009. Embedded Sistem Menggunakan
43
JETri, Volume 9, Nomor 2, Februari 2010, Halaman 25 - 44, ISSN 1412-0372
Mikrokontroler dan Pemrograman C. ANDI. Yogyakarta.
5. Wiyono, Didik. 2007. Panduan Praktis Mikrokontroler Keluarga AVR
Menggunakan DT-COMBO AVR-51 Starter Kit Dan DT-COMBO AVR
Exercise Kit. Innovative Electronics. Surabaya.
44