Kendali Level Ketinggian Air Menggunakan Sensor Ultrasonik
Kendali Level Ketinggian Air menggunakan sensor Ultrasonik
Amelinda Azalia Savira1 , Galang Tasrul A’lam2 ,
Muhammad Yusuf Afrizal3 , Samuel BETA4
Email : viraamelinda@gmail.com 1, galangtasrul@gmail.com 2 , yusufafrizal738@gmail.com 3 , sambetak2@gmail.com 4
Jurusan
Teknik Elektro, Program Studi D3 Teknik Elektronika
Politeknik
Negeri Semarang
Jln. Prof.
H. Sudarto, S. H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.
Email : sekretariat@polines.ac.id
Abstract- At present there are many tools to
facilitate human work. In a home industry requires a lot of water resources,
but often water resources are insufficient. Therefore the water level control
device is made using an ultrasonic sensor to detect the presence or absence of
water in the reservoir. When the reservoir is empty the sensor starts the pump
and when the reservoir is full the sensor turns off the pump.
Intisari-
Pada masa sekarang semakin banyak alat untuk mempermudah pekerjaan manusia.
Dalam industri rumahan membutuhkan banyak sumber daya air yang banyak, namun
sering sekali sumber daya air tidak mencukupi. Maka dari itu dibuatlah alat
kendali level ketinggian air menggunakan sensor ultrasonik untuk mendeteksi ada
atau tidak nya air dalam tandon. Saat tandon kosong maka sensor menghidupkan
pompa dan saat tandon penuh maka sensor mematikan pompa.
Kata
kunci : Sensor Ultrasonic HC-SR04, mikrokontroler Arm NUC120, Pompa DC.
I. PENDAHULUAN
Perkembangan
industri senantiasa melibatkan inovasi dan perubahan yang cepat untuk memenuhi
kebutuhan manusia. Salah satu industri yang memiliki peran penting adalah
industri proses yang membutuhkan pengendalian parameter-parameter proses. Water
level control merupakan salah satu pengendalian yang penting misalnya dalam
proses industri pengelolaan air minum, sistem pendingin, sistem boiler pada oil
and gas industry, dan sebagainya.
II. TINJAUAN
PUSTAKA
2.1
Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor
ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis
(bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini
didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat
dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi
tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan
gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Gelombang
ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu
20.000 Hz. Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai
berikut:
- Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
- Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
- Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana
S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t
adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu
ketika gelombang pantul diterima receiver.
Sensor
ultrasonic hcsr04 merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang
berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat
ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm.
Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik
positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal
dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Gambar 2.1 Sensor ultrasonik HC-SR04
|
Cara
menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin
Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik
dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk
mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu
ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda
tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas. Berikut
adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
2.2
Arm Nuc 120
ARM
(Advanced RISC Machine) adalah arsitektur prosesor 32 bit yang dibuat oleh
ARM Holding. DT-ARM
NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang
berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan
kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan
bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device programm eksternal.
Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
Gambar
2.2 Arm NUC 120
Spesifikasi
:
Microcontroller
|
NUC120RD2BN
|
Operating
Voltage
|
5V
|
Input
Voltage (recommended)
|
6,5-12V
|
Input
Voltage (limits)
|
3,3-5V
|
Digital
I/O Pins
|
45
|
Analog
Input Pins
|
6
|
DC
Current for 3.3V Pin
|
800
mA
|
Flash
Memory
|
4
KB
|
SRAM
|
8
KB (ATmega328)
|
EEPROM
|
64
KB (ATmega328)
|
Clock
Speed
|
12 MHz
|
2.3
Pompa DC
Pompa adalah suatu alat
yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain
dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut
digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan
pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau
hambatan gesek. Pada prinsipnya, pompa
mengubah energi mekanik motor menjadi energi aliran fluida. Energi yang diterima oleh
fluida akan digunakan untuk menaikkan tekanan dan mengatasi tahanan – tahanan
yang terdapat pada saluran yang dilalui.
Pompa memiliki dua kegunaan
utama:
- Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air)
- Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yangmelewati mesin-mesin dan peralatan)
Pompa juga dapat digunakan
pada proses - proses yang membutuhkan tekanan hidraulik yang besar. Hal ini
bisa dijumpai antara lain pada peralatan - peralatan berat. Dalam operasi,
mesin - mesin peralatan berat membutuhkan tekanan discharge yang besar dan
tekanan isap yang rendah. Akibat tekanan yang rendah pada sisi isap pompa maka
fluida akan naik dari kedalaman tertentu, sedangkan akibat tekanan yang tinggi
pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk naik sampai pada ketinggian yang
diinginkan.
Gambar
2.3 Pompa DC
2.4
LCD
LCD
atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang
menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang
terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair
sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel,
layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi,
layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik
lainnya.
Teknologi
Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih
tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube
atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat
dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran
cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD
membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung
karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum
digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent
lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).
Gambar
2.4 LCD
2.5 Joystick
Joystick adalah alat input komputer yang berwujud
tuas atau tongkat dan dapat bergerak ke segala arah, sedangkan games paddle
biasanya berbentuk kotak atau persegi terbuat dari plastik dilengkapi dengan tombol-tombol
yang akan mengatur gerak suatu objek dalam komputer. Alat ini dapat
mentransmisikan arah sebesar dua atau tiga dimensi ke komputer dan alat ini
umumnya digunakan sebagai pelengkap untuk memainkan permainan video yang
dilengkapi lebih dari satu tombol.
Fungsi joystick ternyata ada beberapa macam,
yaitu :
Pelengkap untuk memainkan permainan video yang
dilengkapi lebih dari satu tombol, untuk megontrol permainan video, Joystick
juga banyak diimplementasikan pada mesin-mesin seperti pada kursiroda bermotor
dan truk.
2.6
RGB
RGB adalah sebuah LED yang dapat mengeluarkan
perpaduan warna red(merah), green(hijau), dan blue(biru). LED ini seperti LED
biasa memiliki anoda dan katoda hanya saja terdapat 3 anoda pada LED ini
mewakili warna red, green, dan blue. Tegangan yang dikeluarkan pada anoda-anoda
inilah yang akan mempengaruhi warna nyala dari LED RGB. LED rgb termasuk ke
dalam integrated output dan dapat digunakan dengan mengendalikan LED red,
green, blue, dan pin com yang dihubungkan ke gnd Arduino.
Gambar 2.6 RGB
III. PERANCANGAN
ALAT
1
Perangkat Keras dan
Elektronika
- Mikrokontroler Arm NUC 120
- Sensor Ultrasonic HC-SR04
- Pompa DC
Gambar
3.2 Blok Diagram
3 Diagram
Alir
Gambar 3.3 Diagram Alir
3. 4 Gambar
Skematik
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik
3. 5 Gambar
Pengawatan
Gambar 3.5 Rangkaian Pengawatan
IV.
PENGUJIAN ALAT
Pengujian ini bertujuan untuk mengecek fungsi kerja alat sesuai
yang dikehendaki atau tidak. Mulai dari pengecekan kepekaan sampai
dengan fungsi komponen yang digunakan diantara nya sensor ultrasonic
HC-SR04, program pada Arm NUC120 dan pompa Dc dengan menguji menjalankan pompa
dc dengan tandon berisi air untuk menguji kepekaan sensor, apakah sensor ultrasonic
HC-SR04 dapat membaca adanya air atau tidak dalam tandon? Ternyata pada sensor
ultrasonic HC-SR04 dapat membaca adanya air sehingga saat tidak ada air maka
pompa dc akan hidup dan mengisi tandon sampai tandon penuh.
V.
KESIMPULAN
Dari
hasil pembahasan dan uji coba kendali level ketinggian air menggunakan sensor
ultrasonic. Maka diambil kesimpulan bahwa dengan di aplikasikannya alat ini
sangat membantu di industri rumahan untuk mengontrol air karena alat ini mendeteksi ketinggian air
dalam tandon jadi tidak mungkin kekurangan maupun kelebihan volume air dalam
tandon.
VI.
SARAN
Dari
hasil alat yang kami buat, pembaca dapat mengembangkan alat tersebut dengan
menggunakan tandon yang lebih besar agar pembacaan sensor lebih akurat dan lebih
lama.
DAFTAR PUSTAKA
- Diagram Alir, Klik disini.
- Diagram Blok, Klik disini.
- Rangkaian Pengawatan, Klik disini.
- Skema Rangkaian, Klik disini.
- Jurnal, Klik disini.
- Presentasi, Klik disini.
- Program (C File Source), Klik disini.
BIODATA PENULIS
Amelinda Azalia Savira. Penulis lahir di Semarang, 4 Januari 2000. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SMA Hidayatullah Semarang. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.03.
Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui Email : viraamelinda@gmail.com
Galang Tasrul A'lam. Penulis lahir di Blora, 10 Februari 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri 14 Cepu, SMP Negeri 3 Cepu, dan SMA Negeri 1 Cepu. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.11.
Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui Email : galangtasrul@gmail.com
Muhammad Yusuf Afrizal. Penulis dilahirkan di Kudus, 9 April 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD NU Nawa Kartika, SMPN 3 Kudus, dan SMK Wisudha Karya Kudus. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.18.
Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui Email: yusufafrizal738@gmail.com
Tidak ada komentar: