Kuat Rahardjo T.S 1), Ferrianto Gozali 2), Sunarto 3), Richard A Rambung 4) [email protected]
Jurusan Teknik Elektro FTI USAKTI.
Abstrak.
Penghematan pemakaian air, banyak diserukan oleh berbagai pihak, antara lain oleh: instansi pemerintah yang secara resmi menganjurkan penghematan air, oleh pemerhati lingkungan baik nasional maupun internasional.
Metode penghematan air dilakukan dengan membatasi waktu pengeluaran air sesuai dengan kebutuhan penggunaan. Pembatasan waktu bukan untuk menghentikan keluarnya air walaupun belum mencukupi kebutuhan, melainkan untuk menghindarkan dari kelalaian manusia.
Untuk merealisasikan peralatan penghemat pemakaian air, dipergunakan mikrokontroler sebagai kontroler utama, yang membatasi waktu lamanya keluar air dari suatu keran. Jumlah keran yang dapat dikendalikan sebanyak 8 buah.
Penghentian dan pengeluaran air dilakukan oleh solenoid Valve yang dikemudikan oleh photothyristor, solenoid Valve terbuka akibat penekanan tombol permintaan yang diletakkan didekat keran untuk mengeluarkan air sesuai dengan lamanya waktu yang ditentukan.
Penentuan lamanya keluar air dari setiap (1s/d8) solenoid, dilakukan melalui keypad dan tampilan LCD2x16 yang menampilkan angka-angka dengan pola dan tanda yang diprogramkan akibat penekanan dari keypad.
Implementasi peralatan sistem kendali pemakaian air telah diuji cobakan pada pemakaian air PAM untuk sebuah rumah dengan 3 penghuni dengan pemakaian untuk mandi dan memasak dengan asumsi per orang menggunakan 90 liter/hari, selama 2 bulan pada bukti penagihan menunjukkan angka 8 m3
Latar Belakang.
/bulan. Hal ini menunjukkan bahwa peralatan ini berfungsi dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.
Kata kunci: Penghematan air, Mikrokontroler, Keypad, LCD, Solenoid valve.
Penghematan pemakaian air, saat sekarang ini banyak diserukan oleh berbagai pihak, antara lain oleh instansi pemerintah yang secara resmi menganjurkan penghematan air maupun oleh pemerhati lingkungan baik nasional maupun internasional.
Berbagai metode penghematan pemakaian air telah banyak di temukan, telah diproduksi untuk berbagai kebutuhan dan telah dipasarkan. Produk penghemat air tersebut umumnya diterapkan pada pencuci tangan ditempat-tempat umum seperti misalnya supermarket, mal, hotel, terminal bus, stasiun kereta dan tempat lain-lain nya. Selain menggunakan peralatan penghemat air, pada tempat-tempat umum juga ditambah dengan adanya petugas kebersihan yang bertugas pula menjaga agar air tidak terbuang sia-sia.
Berbeda dengan tempat-tempat umum tersebut, pemborosan air seringkali terjadi tanpa disadari oleh pengguna yang berasal dari kalangan rumah tangga, yang disebabkan oleh karena kelalaian mematikan keran air. Jika kelalaian terjadi pada tempat cuci tangan / piring, akan segera ditanggulangi karena mudah dilihat oleh penghuni lain yang akan segera mematikan keran air. Berbeda halnya jika kelalaian menutup keran terjadi pada tempat-tempat yang tertutup seperti misalnya kamar mandi atau kakus yang tidak dapat diketahui kalau tidak ada yang masuk ke tempat tersebut.
Oleh karena itu, pada seminar ini akan disampaikan hasil penelitian Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air.
pelaku pengguna air.
Banyak industri yang memproduksi peralatan penghemat air yang sesuai kegunaannya seperti misalnya peralatan penyiram air pada WC, tempat cuci tangan memiliki keran air yang dilengkapi solenoide dan sensor tangan, sehingga air akan mengalir apabila tangan diposisi cuci, dan air akan langsung berhenti saat tangan ditarik, sehingga lebih nyaman bagi pengguna.
Sedangkan pengendali air pada pengisian bak kamar mandi umum, sampai saat ini hanya menggunakan pelampung, yang menutup keran air saat air telah penuh, sehingga tidak luber. Berdasarkan pengamatan, apabila air pada bak kotor, maka untuk mencuci bak harus membuang air terlebih dahulu, yang merupakan pemborosan. Keadaan inilah yang sering terjadi pada kamar mandi umum yang menggunakan bak penampung air, sehingga perlu perubahan sistem pengeluaran air yang dapat menghemat penggunaan air.
Untuk penghematan air, pada kamar mandi umum sebaiknya menggunakan penampung air relatif kecil, seperti misalnya menggunakan ember/kontainer dengan kapasitas 30 sampai dengan 40 liter sehingga habis untuk sekali mandi. Oleh karena itu pengisian air pada kontainer membutuhkan waktu relatif singkat tergantung pada kapasitas pompa dan jumlah keran air yang dibuka (debit air). Sedangkan pembukaan keran air dibatasi oleh waktu, sehingga kontainer tidak luber saat diisi air. Jika pengguna berikut ingin mencuci kontainer maka jumlah air yang dipergunakan tidak sebanyak membuang air pada bak penampung.
Pada penelitian ini dirancang rangkaian pewaktu yang membatasi selang waktu pengeluaran air pada keran air untuk beberapa kamar mandi sekaligus, sehingga tepat untuk dipergunakan pada rumah yang memiliki banyak kamar mandi yang merupakan kecenderungan saat ini yaitu setiap kamar tidur dilengkapi dengan kamar mandi, atau pada rumah kos yang memiliki banyak kamar mandi.
Pengguna yang ingin menggunakan air, harus menekan tombol yang diletakkan pada kamar mandi, sehingga air keluar pada keran kamar mandi tersebut. Jika ternyata pengisian air berlebih sehingga luber, maka pengguna dapat mematikan keran air atau dengan menekan tombol yang sama maka air akan berhenti mengalir, sehingga air tidak terbuang sia-sia. Jika pengguna tidak mematikan air yang telah luber, maka air yang terbuang sia-sia tidak terlalu banyak seperti halnya pada keran air yang dibuka maupun ditutup secara manual yang ditinggal dalam keadaan terbuka.
Perancangan rangkaian dalam penelitian ini, menggunakan mikrokontroler ATMega16 yang dipilih sebagai komponen kontrol karena mudah diperoleh di Indonesia, memiliki teknologi yang terbuka secara luas dari segi pustaka, bahasa pemrograman serta peralatan pemrogram-nya relatif murah sehingga cocok untuk dipergunakan dalam penelitian ini.
Perancangan Sistem
Perancangan prototype rangkaian pengendali dilakukan dengan menganalisis kapasitas dari mikrokontroler ATMega16, khususnya pada jumlah I/O yang dimilikinya. Pada peralatan, ditambahkan keypad yang membutuhkan 7 jalur I/O, dan tampilan LCD yang membutuhkan 7 jalur I/O. Sehingga tersisa sebanyak 18 jalur I/O. Oleh karena untuk pasangan tombol dan solenoide pembuka air hanya dapat ditambahkan 8 pasang saja, karena 1 buah jalur dipergunakan sebagai output untuk menggerakkan pompa yang dibutuhkan seperti halnya pada pemakaian yang umum dilakukan didalam menyalurkan air dari penampungan air ataupun pada pemakaian air sumur. Pada gambar berikut, dijelaskan hubungan antara mikrokontroler dengan masing-masing blok, dan rangkaian driver untuk mengaktifkan solenoid vale.
Gambar.1. Diagram Blok Rangkaian Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16 dan Rangkaian kendali Penggerak solenoide
Berdasarkan perancangan rangkaian, maka dirancang PCB yang dapat diintall dengan mudah dan hemat tempat sehingga dapat disusun sebagai berikut:
Gambar.2. Layout PCB Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16
Dengan perancangan ini, rangkaian driver solenoid (Virendra Kumar, 2006) diletakkan dibawah dan rangkaian kontroler yang terdiri dari mikrokontroler, LCD dan Keypad berada diatas seperti pada gambar berikut:
peraga sehingga dapat memperagakan kinerjanya sebagai berikut:
Gambar.4. Model alat peraga tampak depan dan tampak belakang Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16
Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16 (Atmel Corporation, 2003) didukung oleh program (Pavel Haiduc and HP InfoTech S.R.L, Copyright 1998-2008) yang digambarkan dalam flowchart sebagai berikut:
Gambar.5. Flowchart
Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16Dengan dukungan dari program, sistem mampu bekerja sesuai dengan kebutuhan masing-masing pengguna, dan dapat dengan leluasa diubah sesuai dengan perkembangan kebutuhan. Dari flowchart tersebut, maka cara pengoperasian Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air berbasis Mikrokontroler ATMega16 sebagai berikut:
Cara setting waktu setiap kamar mandi: 1. Tekan tombol * pada keypad
2. Tekan angka Nomor Kamar Mandi melalui keypad
3. Masukkan Setting Selang Waktu yang diinginkan melalui keypad 4. Akhiri dengan menekan tombol # pada keypad
Untuk memeriksa hasil setting yang telah dilakukan, dengan prosedur berikut: 1. Tekan tombol # pada keypad
2. Tekan angka Nomor Kamar Mandi melalui keypad untuk melihat setting waktu 3. Akhiri dengan menekan tombol # pada keypad
Start Menu Button? Button No Yes No Wellcome note Tampilan awal. Data awal timer dari EEPROM untuk solenoid
Seting waktu?
Baca no solenoid Catat data waktu
Lihat Seting? Seting pompa? No Yes No Yes Catat kaitan pompa dengan solenoid Yes No Tampilkan waktu on solenoid Yes Tampilkan data setting diminta
1. Tekan tombol 9 pada keypad
2. Masukkan nomor-nomor kamar mandi yang dipergunakan saja. Maka nomor kamar mandi yang tidak dipergunakan tidak menyalakan pompa air
3. Akhiri dengan menekan tombol # pada keypad Hasil dan Pembahasan
Hasil pengujian dari pengoperasian Rangkaian Kendali Penghemat Air
1. Rangkaian Kendali dirancang untuk 8 kamar mandi, yang diberi nama dengan angka 1 sampai dengan angka 8 untuk memudahkan pemakai.
2. Fungsi Rangkaian kendali adalah menghindarkan pengguna dari ke-alpa-an menutup keran air.
3. Dapat disesuaikan dengan jumlah kamar mandi kurang dari 8 buah dengan menon-aktifkan-nya.
4. Dapat diatur lamanya pembukaan air sesuai dengan kebutuhan waktu untuk kebutuhan air. 5. Untuk mengeluarkan air cukup dilakukan dengan menekan dan melepas tombol didalam
kamar mandi.
6. Tombol tidak membahayakan pengguna kamar mandi karena bertegangan 5 Voltdc
7. Jika kekurangan air dapat melakukan penekanan tombol berikutnya setelah air tidak keluar .
8. Jika air berlebih, dapat dihentikan dengan menekan tombol dalam keadaan air masih mengalir maupun mematikan keran air sesaat sampai waktu habis.
9. Penekan tombol harus melepaskan tombol agar air mengalir atau berhenti
10. Menghemat pemakaian listrik pada pompa air karena pompa bekerja tanpa tekanan tinggi dan hanya menyala saat dipergunakan
11. Dalam pengujian lapangan, diuji coba untuk pemakaian air PAM pada rumah seorang peneliti yang dihuni oleh 3 orang, dengan assumsi pemakaian per orang per hari sekitar 90 liter, maka jumlah pemakaian pada bulan juni dan juli 2013 sebesar 8 m3.
tegangan 5 voltdc pada tombol pengeluaran air.
Pemakaian air pada saat bersamaan menurunkan jumlah air setiap keran, oleh karena itu, jumlah penekanan tombol untuk memperoleh air tidak dibatasi.
Dari hasil penerapan, tagihan PAM adalah mendekati kesesuaian perhitungan, sedang pada bulan lain, angka tagihan berkisar antara 7 sampai dengan 10 m3
1. Unjuk kerja sistem akan sangat dipengaruhi oleh besarnya tekanan air didalam pipa penyaluran yang secara tidak langsung akan mempengaruhi unjuk kerja sistem pengendalian pemakaian air tersebut. Hal ini berarti, semakin banyak pemakaian pada saat yang bersamaan untuk satu aliran pipa air yang sama akan menurunkan nilai tekanan air pada tiap katup selenoide valve yang digunakan.
karena sesuai dengan aktifitas dan perubahan jumlah penghuni karena berpergian maupun kedatangan tamu.
Kesimpulan
Penelitian terapan dalam bentuk pengembangan prototype Sistem Kendali Pemakaian Air untuk Penghematan Air Berbasis Mikrokontroller ATMega 16 telah berhasil dilakukan dengan baik sebagaimana telah dituliskan pada bagian sebelumnya dari laporan penelitian ini. Pemakaian konsep sistem yang sama didalam dunia nyata khususnya dalam rumah tangga sangat mungkin untuk dilakukan dengan berbagai catatan yang perlu dilakukan antara lain:
2. Pemakaian pompa air yang berbeda type mempengaruhi debit air, sehingga penentuan waktu kerja selenoide dilakukan setelah perangkat sistem pengendalian dipasang pada instalasi air dan dengan membebaskan pemakai untuk menekan tombol pembuka solenoid jika kekurangan air.
3. Prototype yang dikembangkan menggunakan 1 (satu) solenoide valve untuk 1 (satu) katup pemakaian air. Rangkaian digital dari sistem kendali yag dikembangkan dengan menggunakan Mikrokontroller AtMega 16 ini mampu untuk mengendalikan 8 buah katup pemakaian air dengan pengaturan waktu yang dapat diatur secara individual dan berbeda-beda tanpa tergantung pada lokasi katup tersebut didalam instalasi pipa air yang digunakan.
4. Untuk meningkatkan keterbatasan jumlah katup yang dapat dikendalikan serta menurunkan biaya yang harus dikeluarkan untuk pengadaan solenoide valve maka perlu dilakukan pengelompokan katup pemakaian yang berarti mengubah sistem instalasi pipa air yang ada. Saran
1. Kesadaran akan penghematan pemakaian air harus dimiliki oleh seluruh anggota masyarakat saat ini dan sudah harus diterapkan secara nyata didalam kehidupan sehari-hari.
2. Sistem pengendalian yang telah dikembangkan dapat digunakan untuk pemakaian pada tempat-tempat isi ulang air minum dengan pengaturan waktu yang lebih mudah dilakukan mengingat ukuran galon air minum yang sama besar.
Daftar Pustaka
1. Atmel Corporation, ATmega8535, 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash, Atmel Corporation, 2003.
2. http://sains.kompas.com/read/2012/05/02/17424871/Mahasiswa.Ciptakan.Keran.Hemat
.Air.Wudu 2 Oktober 2012.
3. Pavel Haiduc and HP InfoTech S.R.L, CodeVisionAVR C cross-compiler, Integrated Development Environment for the Atmel AVR family of microcontrollers. Copyright 1998-2008
4. Virendra Kumar, Digital Electronics, Theory and Experiments, , New Age International Publisher, 2006 New Delhi, India.