ABSTRAK
SISTEM AKUISISI DATA KADAR KEASAMAN (pH), SUHU, KADAR OKSIGEN TERLARUT (DO) DAN KEDALAMAN LINGKUNGAN
PERAIRAN MENGGUNAKAN MINI VESSEL
Oleh
NOVITIYONO WISNU HADITA
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Pencemaran air dapat terjadi di laut, sungai, danau, situ, waduk, rawa, muara, maupun air tanah. Jumlah kandungan oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman air dapat menjadi indikator yang dapat digunakan untuk menentukan kualitas perairan. Perancangan sistem akuisisi data dari nilai tersebut dapat memudahkan manusia dalam melakukan pengukuran kualitas air di perairan tenang. Dengan menggunakan mini vessel bertipe hull catamaran yang telah disematkan board Arduino Mega 2560 yang dilengkapi sensor pembacaan kadar oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman sehingga dapat melakukan akuisisi data yang tersimpan dalam micro SD berformat xls. Kemudian pengujian dilakukan dengan pengambilan data sample pada beberapa titik lalu dilihat nilai hasil yang terbaca menggunakan Microsoft Excel. Dihasilkan sebuah sistem yang dapat memantau kualitas perairan dengan pembacaan kadar oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman yang dapat digunakan untuk memantau kualitas air pada perairan tenang.
ABSTRACT
DATA ACQUISITION SYSTEM LEVEL OF ACIDITY (pH),
TEMPERATURE, DISSOLVED OXYGEN (DO) AND DEPTH OF WATER ENVIRONMENT USING MINI VESSEL
By
NOVITIYONO WISNU HADITA
Water is a natural resource that is essential for human life and other living creatures. Water pollution can occur in the sea, rivers, lakes, water, reservoirs, swamps, estuaries and groundwater. The amount of dissolved oxygen, pH, temperature and water depth could be an indicator that can be used to determine water quality. Data acquisition system design of these values can enable people to take measurements of water quality in the calm waters. By using mini-hull catamaran-type vessel that has been embedded board Arduino Mega 2560 include sensor readings of dissolved oxygen concentration, pH, temperature and depth so that it can carry out the acquisition of data stored in the micro SD format xls. Then the test is done by taking sample data at some point then seen the value of the result is read using Microsoft Excel. As the result is produced a system that can monitor water quality with the reading levels of dissolved oxygen, pH, temperature and depth that can be used to monitor water quality in the calm waters.
SISTEM AKUISISI DATA KADAR KEASAMAN (pH), SUHU, KADAR OKSIGEN TERLARUT (DO) DAN KEDALAMAN LINGKUNGAN PERAIRAN
MENGGUNAKAN MINI VESSEL
(Skripsi)
Oleh
NOVITIYONO WISNU HADITA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
SISTEM AKUISISI DATA KADAR KEASAMAN (pH), SUHU, KADAR OKSIGEN TERLARUT (DO) DAN KEDALAMAN LINGKUNGAN
PERAIRAN MENGGUNAKAN MINI VESSEL
Oleh
NOVITIYONO WISNU HADITA
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Pencemaran air dapat terjadi di laut, sungai, danau, situ, waduk, rawa, muara, maupun air tanah. Jumlah kandungan oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman air dapat menjadi indikator yang dapat digunakan untuk menentukan kualitas perairan. Perancangan sistem akuisisi data dari nilai tersebut dapat memudahkan manusia dalam melakukan pengukuran kualitas air di perairan tenang. Dengan menggunakan mini vessel bertipe hull catamaran yang telah disematkan board Arduino Mega 2560 yang dilengkapi sensor pembacaan kadar oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman sehingga dapat melakukan akuisisi data yang tersimpan dalam micro SD berformat xls. Kemudian pengujian dilakukan dengan pengambilan data sample pada beberapa titik lalu dilihat nilai hasil yang terbaca menggunakan Microsoft Excel. Dihasilkan sebuah sistem yang dapat memantau kualitas perairan dengan pembacaan kadar oksigen terlarut, pH, suhu dan kedalaman yang dapat digunakan untuk memantau kualitas air pada perairan tenang.
ABSTRACT
DATA ACQUISITION SYSTEM LEVEL OF ACIDITY (pH),
TEMPERATURE, DISSOLVED OXYGEN (DO) AND DEPTH OF WATER ENVIRONMENT USING MINI VESSEL
By
NOVITIYONO WISNU HADITA
Water is a natural resource that is essential for human life and other living creatures. Water pollution can occur in the sea, rivers, lakes, water, reservoirs, swamps, estuaries and groundwater. The amount of dissolved oxygen, pH, temperature and water depth could be an indicator that can be used to determine water quality. Data acquisition system design of these values can enable people to take measurements of water quality in the calm waters. By using mini-hull catamaran-type vessel that has been embedded board Arduino Mega 2560 include sensor readings of dissolved oxygen concentration, pH, temperature and depth so that it can carry out the acquisition of data stored in the micro SD format xls. Then the test is done by taking sample data at some point then seen the value of the result is read using Microsoft Excel. As the result is produced a system that can monitor water quality with the reading levels of dissolved oxygen, pH, temperature and depth that can be used to monitor water quality in the calm waters.
SISTEM AKUISISI DATA KADAR KEASAMAN (pH), SUHU, KADAR OKSIGEN TERLARUT (DO) DAN KEDALAMAN LINGKUNGAN PERAIRAN
MENGGUNAKAN MINI VESSEL
Oleh
NOVITIYONO WISNU HADITA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
RIWAYAT HIDUP
Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara pasangan Bapak Paryono dan Ibu Tati Mulyati. Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 27 November 1994.
Penulis menyelesaikan sekolah dasar di SD Negeri Cirewed pada tahun 2006, kemudian melanjutkan studi di Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 1 Cikupa dari tahun 2006 sampai 2009. Penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 3 Kabupaten Tangerang yang diselesaikan pada tahun 2012.
PERSEMBAHAN
Karya tulis ini kupersembahkan untuk: Ayah dan Ibuku Tercinta Paryono dan Tati Mulyati
Adikku Tersayang Ria Retiana Fadjri Hadita
Almamaterku Universitas Lampung
MOTTO
ix
SANWACANA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt. karena atas berkat rahmat-Nya dan hidayah-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi pada waktu yang tepat.
Skripi yang berjudul “Sistem Akuisisi Data Kadar Keasaman (pH), Suhu, Kadar
Oksigen Terlarut (DO) dan Kedalaman Lingkungan Perairan Menggunakan Mini Vessel” telah berhasil diselesaikan dan merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro di Universitas Lampung.
Pada pelaksanaan pengerjaan skripsi, penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak baik bantuan berupa ilmu, materiil, petunjuk, arahan, masukan dan saran. Sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi tanpa adanya hambatan. Oleh karena itu, penulis pada kesempatan kali ini ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung
x
3. Dr. Eng. Herman Halomoan Sinaga selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung
4. Dr. Ir. Sri Ratna S., M.T. sebagai pembimbing utama yang telah banyak memberikan arahan, saran, serta semangat sehingga skripsi dapat penulis selesaikan
5. M. Komarudin, S.T., M.T. sebagai pembimbing pendamping yang telah banyak memberikan arahan, ilmu pengetahuan yang baru, dan hal-hal teknis pada penelitian yang penulis lakukan
6. Agus Trisanto, Ph.D. sebagai penguji yang telah memberikan banyak koreksi, masukan, dan saran sehingga penelitian yang dilakukan penulis menjadi lebih baik lagi
7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung yang telah memberikan ilmunya kepada penulis sehingga penulis dapat lebih mengerti mengenai ilmu keteknikan khususnya teknik elektro
8. Mama dan Bapak yang selalu memberikan support dalam segala hal dari awal perkuliahan sampai akhir sehingga penulis dapat menyelesaikan masa perkuliahan dengan lancar tanpa ada satu halangan yang berarti
9. Ria Retiana Fadjri Hadita yang selalu menjadi alasan penulis untuk segera menyelesaikan perkuliahan dan belajar untuk menjadi sosok kakak yang lebih baik dan patut untuk dicontoh
xi
11. Sahabat-sahabat di Jurusan Teknik Elektro yang menjadi partner sejawat yang tak akan terlupakan khususnya Eko Pebriarto, Rizki Alandani, dan Ghumelar Ihab Suhada
12. Bella Nurbaitty Shafira sebagai partner yang sangat kooperatif dalam pelaksanaan penelitian
13. Teman-teman Jurusan Teknik Elektro angkatan 2012 yang menjadi teman bercanda, main, dan teman seperjuangan di kampus
14. Teman-teman Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung yang banyak membantu dan menjadi teman selama pengerjaan tugas akhir 15. Teman-teman dan Adik-adikku di UKM-U Sains dan Teknologi Universitas
Lampung, Dini, Salma, Dewi, Devi, Nyoman, Umar, Aji, Arham, Kadek, dan pengurus serta anggota UKM-U Saintek lain yang tak bisa satu per satu penulis sebutkan
16. Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung yang telah memberikan penulis banyak pengalaman berorgranisasi
17. Teman-teman BEM Fakultas Teknik Universitas Lampung yang banyak memberikan cerita dan hal baru dalam proses belajar berorganisasi
18. Mbak Ning dan Mas Daryono yang telah banyak membantu dalam hal administrasi selama penulis berkuliah dan menyelesaikan tugas akhir
19. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir baik moril maupun materiil
xii
Penulis juga meminta maaf atas kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan tugas akhir ini. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan guna demi kemajuan dimasa yang akan datang.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak dan menambah wawasan bagi semuanya. Terima kasih
Bandarlampung, 11 November 2016 Penulis,
xiii DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
SANWACANA ... ix
DAFTAR ISI ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xvii
DAFTAR PERSAMAAN ... xviii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang ... 1
1.2Tujuan Penelitian... 4
1.3Manfaat Penelitian ... 4
1.4Rumusan Masalah ... 4
1.5Batasan Masalah... 5
1.6Hipotesis ... 5
1.7Sistematika Penulisan Laporan ... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1Akuisisi Data ... 7
2.2Mini Vessel ... 8
2.3Data Logging ... 9
2.4Kualitas Air ... 11
III. METODE PENELITIAN ... 13
3.1Waktu dan Tempat Penelitian ... 13
3.2Alat dan Bahan ... 13
3.3Spesifikasi Alat ... 14
3.4Spesifikasi Sistem ... 15
3.5Metode Kerja ... 16
3.5.1 Diagram Alir Penelitian ... 16
xiv
3.5.3 Perancangan Hardware ... 18
3.5.4 Perancangan Peletakan Sensor dan Transduser ... 20
3.5.5 Perancangan Pemrograman Hardware dan Pengolahan Data ... 22
3.5.6 Pembuatan Alat ... 23
3.5.7 Kalibrasi Alat ... 23
3.5.8 Pengujian Sistem ... 25
3.5.9 Pengambilan Data ... 26
3.5.10 Penulisan Laporan ... 27
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28
4.1Hasil ... 28
4.1.1 Mini Vessel ... 28
4.1.2 Penempatan Sensor dan Transduser ... 31
4.1.3 Pengujian Sensor dan Transduser ... 32
4.1.3.1Sensor pH ... 32
4.1.3.2Sensor Dissolved Oxygen ... 45
4.1.3.3Transduser DST800... 48
4.1.4 Pengujian GPS ... 55
4.1.5 Pengujian Data Logger ... 57
4.2Pembahasan ... 59
4.2.1 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 59
V. SIMPULAN DAN SARAN ... 69
5.1Simpulan ... 69
5.2Saran ... 70
DAFTAR PUSTAKA... 71
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Neptune SB-1 from Thunder Tiger (Sukaridhoto, 2015) ... 8
3.1 Diagram Alir Penelitian ... 16
3.2 Blok Diagram Sistem ... 17
3.3 Rangkaian Sistem Utama ... 18
3.4 Skema Rangka Mini Vessel ... 20
3.5 Desain Mini Vessel ... 20
3.6 Posisi Peletakkan Sensor Dissolved Oxygen ... 21
3.7 Posisi Peletakkan Sensor pH ... 21
3.8 Posisi Peletakkan Transduser DST800 ... 21
3.9 Diagram Alir Sistem Utama ... 22
4.1 Lokasi Penempatan Komponen pada Mini Vessel ... 28
4.2 Remote Control Turnigy 9x ... 30
4.3 Peletakkan Sensor pH ... 31
4.4 Peletakkan Sensor Dissolved Oxygen ... 31
4.5 Peletakkan Transduser DST800 ... 32
4.6 Hubung Singkat BNC ... 33
4.7 DFRobot pH meter v1.1 ... 34
4.8 Jenway pH meter ... 34
4.9 ATC pH meter PH-009 ... 34
4.10 Pengujian pH di Rektorat Unila ... 37
4.11 Pengujian pH di Danau Buatan Rusun Unila ... 37
4.12 Pengujian pH di Kamar Mandi LTTE Unila ... 38
4.13 Larutan Kalibrasi pH ... 39
4.14 Kalibrasi pH Menggunakan Larutan Buffer ... 40
4.15 Memasukkan Persamaan Kedalam Program pH ... 42
4.16 Pengujian pH Perbaikan Pagi ... 43
4.17 Pengujian pH Perbaikan Siang ... 44
4.18 Pengujian pH Perbaikan Sore ... 44
4.19 Dissolved Oxygen Kit Atlas Scientific ... 45
4.20 Lutron DO-5509 ... 45
4.21 Pengujian DO di Rektorat Unila ... 47
4.22 Pengujian DO di Rusun Unila ... 48
4.23 Pengujian DO di LTTE Unila ... 48
4.24 Rangkaian MAX485 ... 49
4.25 MAX485 pada Sistem ... 50
xvi
4.27 Krisbow KW06-291 ... 52
4.28 Sensor Suhu DS18B20 ... 52
4.29 Grafik Perbandingan Suhu ... 53
4.30 Kedalaman di Kolam Renang Unila ... 54
4.31 Kedalaman di Rektorat Unila ... 54
4.32 Tampilan Aplikasi U-Center ... 55
4.33 Akurasi GPS ... 56
4.34 Sky View U-Center ... 57
4.35 Pemasangan Data Logger pada Sistem ... 58
4.36 Hasil Pengujian Data Logger dalam Format .xls ... 58
4.37 Mini vessel yang Digunakan ... 59
4.38 Data Penyimpanan Awal ... 60
4.39 Gagal Kirim Data Kedalaman ... 61
4.40 Titik Lokasi Pengukuran ... 62
4.41 Hasil Pengujian Akhir Kedalaman ... 63
4.42 Hasil Pengujian Akhir Suhu ... 63
4.43 Hasil Pengujian Akhir Dissolved Oxygen ... 64
4.44 Hasil Pengujian Akhir pH ... 64
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
4.1 Hasil Pengujian pH Pagi Hari ... 35
4.2 Hasil Pengujian pH Siang Hari ... 35
4.3 Hasil Pengujian pH Sore Hari ... 36
4.4 Pembacaan Tegangan pH Modul ... 38
4.5 Data Tegangan Hasil Kalibrasi pH ... 40
4.6 Nilai Pengujian pH Perbaikan Pagi ... 42
4.7 Nilai Pengujian pH Perbaikan Siang ... 43
4.8 Nilai Pengujian pH Perbaikan Sore ... 44
4.9 Pengujian DO Pagi ... 46
4.10 Pengujian DO Siang ... 46
4.11 Pengujian DO Sore ... 47
4.12 Perbandingan Pengukuran Suhu ... 52
4.13 Perbandingan Pengukuran Kedalaman ... 53
4.14 Pengujian Kedalaman di Kolam Rektorat Unila ... 54
4.15 SPI Arduino Uno dan Mega 2560 ... 57
4.16 Data pada titik A ... 65
4.17 Data pada titik B ... 66
4.18 Data pada titik C ... 66
4.19 Pengukuran Penurunan Level Tegangan ... 67
4.20 Titik A Penyesuaian ... 67
4.21 Titik B Penyesuaian ... 67
xviii
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan Halaman
I.PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Pentingnya air sehingga perlu dijaga kualitasnya agar dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari dan terjaganya kestabilan ekosistem di dalamnya.
Pencemaran air dapat terjadi di laut, sungai, danau, situ, waduk, rawa, muara, maupun air tanah. Menurut Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya.
2
keasaman (pH), suhu, kandungan oksigen terlarut dalam air (DO), dan sedimentasi.
Jumlah kandungan oksigen terlarut dapat menjadi salah satu indikator yang digunakan untuk menentukan kualitas air. Semakin tinggi kandungan oksigen terlarut dalam air maka akan semakin baik kualitas air tersebut.
Kandungan oksigen terlarut dalam air dipengaruhi oleh suhu dan sedimentasi. Suhu air yang berubah-ubah menyebabkan perubahan kadar oksigen. Bahkan, jika suhu melampaui batas normal dapat mematikan makhluk hidup dalam air. Sedangkan sedimentasi dapat berpengaruh pada pencahayaan yang masuk kedalam air, ketika lingkungan air dangkal maka akan mudah keruh. Tingkat kekeruhan dalam air mempengaruhi jumlah cahaya yang masuk kedalam air dan dapat mempengaruhi proses fotosintesis fitoplankton sehingga kadar oksigen dapat berkurang.
3
Penelitian pemantauan kualitas air sebelumnya sudah pernah dilakukan sebelumnya oleh Adi S. (2008) untuk mengetahui karakteristik badan sungai dengan parameter temperatur, kadar pH, kandungan DO, konduktivitas, turbiditas, dan kecepatan aliran. Metode pengukuran yang dilakukan masih tergolong konvensional karena pengukuran dilakukan pada beberapa titik dan hanya ditepian sungai, sehingga data yang didapatkan tidak utuh.
Pada penelitian selanjutnya dikembangkan oleh Yudi Eka P. (2015) dengan menggunakan dua buah parameter yaitu suhu dan kadar pH air. Kedua sensor diletakkan pada Unmanned Surface Vehicle (USV) untuk mendapatkan data kadar pH dan air yang dikirimkan secara real time menuju ground station lalu ditampilkan pada program yang telah dibuat menggunakan LabView. Pada penelitian ini, parameter yang dikirim belum dapat merepresentasikan kualitas perairan secara keseluruhan karena hanya mengirimkan data suhu dan kadar pH air.
4
jauh untuk mengukur kualitas air dan dapat menyimpannya dalam data logger sehingga akan memudahkan untuk pengambilan data dan
pengolahannya.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah merancang sistem akuisisi data nilai suhu, kadar pH, kandungan DO, dan kedalaman lingkungan perairan tenang menggunakan mini vessel yang disimpan pada data logger.
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah:
1. Dapat digunakan sebagai media untuk mendapatkan informasi suhu, kadar pH, kandungan DO, dan kedalaman lingkungan perairan menggunakan mini vessel.
2. Dapat menyimpan informasi suhu, kadar pH, kandungan DO, dan kedalaman lingkungan perairan menggunakan data logger.
3. Mempermudah pengolahan data hasil pengukuran kondisi perairan menggunakan data yang tersimpan dalam data logger.
1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah:
5
2. Bagaimana merancang dan membuat sistem penyimpanan data hasil pengukuran lingkungan perairan menggunakan data logger?
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan dari penelitian ini adalah:
1. Pengukuran yang dilakukan disesuaikan dengan karakteristik sensor dan transduser yang digunakan sebagai alat ukur.
2. Pengukuran dilakukan hanya pada permukaan air.
3. Kondisi pengukuran dalam keadaan mini vessel tidak bergerak.
4. Pengukuran dilakukan hanya pada bagian permukaan air yang terkena sinar matahari.
5. Pengukuran dilakukan pada permukaan air yang tenang dalam hal ini adalah di danau buatan.
6. Mini Vessel yang digunakan adalah sebuah kapal yang bertipe Hull Catamaran.
7. Media penyimpanan data hasil pengukuran berupa perangkat data logger yang dilengkapi dengan slot SD Card.
8. Tidak membahas pengiriman data secara real-time.
1.6 Hipotesis
6
1.7 Sistematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan penulisan dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini, maka tulisan dibagi menjadi lima bab, yaitu
BAB I Pendahuluan
Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Menjelaskan landasan teori yang digunakan dalam penelitian dan membahas penelitian yang telah dan akan dilakukan berhubungan dengan penelitian.
BAB III Metode Penelitian
Menjelaskan mengenai metode penelitian yang digunakan dimana berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, dan tahap-tahap perancangan.
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Membahas pengujian dan hasil penelitian dari kinerja alat atau sistem yang telah dirancang.
BAB V Simpulan dan Saran
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Akuisisi Data
8
Beberapa penelitian yang menggunakan sistem akuisisi data seperti pada sistem pengukuran pH dan temperatur yang dilakukan oleh Yudi Eka P. (2015) menggunakan aplikasi LabView sebagai antarmukanya. Penelitian akuisisi data juga pernah dilakukan Yuzhu Peng (2013) untuk melakukan pengukuran daya listrik menggunakan mekanisme multi-thread untuk memecahkan masalah akuisisi data skala besar seperti lambatnya pencuplikan data dan server yang kelebihan beban (overload).
2.2 Mini Vessel
Mini vessel berasal dari dua suku kata dalam Bahasa Inggris yaitu mini yang
berarti kecil dan vessel yang berarti kapal. Mini vessel dapat diartikan sebagai kapal yang berukuran kecil. Mini vessel biasa disebut sebagai kapal tanpa awak atau Unmanned Surface Vehicle (USV) yang biasa disebut juga sebagai Autonomous Surface Craft (ASC) merupakan sebutan untuk kendaraan yang
dapat bergerak secara otonom diatas permukaan (Manley, 2008). Perbedaan antara USV dengan Manned Surface Vehicle (MSV) adalah kemampuan waktu kerja yang lebih lama serta risiko yang kecil dan dapat digunakan pada banyak keperluan seperti pemantauan kualitas air dan pertahanan lepas pantai (Leonessa, 2003).
9
Penelitian dan pengembangan dibidang mini vessel dan kapal tanpa awak sudah dilakukan sejak beberapa dekade lalu, seperti yang dilakukan di Cina, peneliti dari Dalian Maritime University pada tahun 2002 mengembangkan sebuah kapal kecil dan mensimulasikannya (Xiaowei, 2011). Pada tahun 2005 peneliti dari Laboratorium Sistem Otonom Portugal telah mengembangkan Autonomous Surface Vehicle (ASV) sebagai eksperimen kendali lanjut
(Almeida, 2009). Tahun 2010, Northwest Polytechnical University mendesain sebuah model USV untuk pemeriksaan strategi otonom (Zhao, 2010). Pengembangan USV juga dilakukan di Indonesia seperti yang dilakukan oleh M. Jerry J. S. (2015) dengan membuat sistem navigasi pada USV yang digunakan untuk pemantauan kondisi daerah perairan serta menggunakan First Person View (FPV) untuk melihat kondisi perairannya. Pengembangan juga dilakukan oleh Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) bersama Okayama University dengan melakukan pemantauan kualitas air sungai menggunakan kapal selam yang telah dimodifikasi dan dikendalikan menggunakan remote-control (Sukaridhoto, 2015).
2.3 Data Logging
Hasil dari akuisisi data yang dilakukan perlu adanya tempat untuk pencatatan dan penyimpanan agar dapat digunakan sebagai bahan referensi maupun penggunaan lainnya dikemudian hari. Pencatatan dan penyimpanan data merupakan suatu kegiatan yang umum dilakukan pada kegiatan pengukuran. Data logging merupakan hasil pengukuran dan perekaman dalam bentuk
10
Data yang tersimpan dapat berupa suhu, ketegangan bahan, pemindahan, aliran, tekanan, tegangan listrik, arus listrik, resistansi, daya listrik, atau parameter lainnya (Das, 2006). Jenis data logging yang dibutuhkan di lapangan lebih dari sekedar mencatat dan merekam data, namun membutuhkan pengembangan yang lebih luas seperti adanya analisa online, analisa offline, tampilan, laporan berkala, dan pertukaran data antar perangkat. Banyak juga saat ini perangkat data logging yang dapat digunakan untuk menyimpan bentuk data yang variatif seperti data analog, diskrit, dan lain sebagainya (Zuberi, 2000).
Penggunaan perangkat data logging sudah banyak digunakan saat ini baik untuk keperluan penelitian maupun untuk keperluan data bagi industri. Beberapa penelitian yang sudah menggunakan perangkat data logger seperti pada sistem kendaraan untuk mengetahui kelelahan pada poros gardan yang dilakukan oleh Slobodan Ilic (2004) bersama Jayantha Katupitiya menghasilkan sistem penyimpanan yang mampu menyimpan data hingga 10.000 jam pada sistem memori sebesar 1GB. Sistem data logging and
management (DLAM) pernah digunakan oleh Bo He (2009) pada
Autonomous Underwater Vehichle (AUV) yang bekerja pada modul on-board
PC/104 yang tersinkronisasi. Mekanisme komunikasi menggunakan multi-threading untuk mengimplementasikan fungsi penggabungan data dari
11
2.4 Kualitas Air
Kualitas air didefinisikan sebagai kondisi kualitatif air yang diukur dan diuji berdasarkan parameter tertentu dan metode tertentu berdasarkan Pasal 1 Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 115 Tahun 2003. Kualitas air dapat dinyatakan dalam beberapa parameter fisik atau keberadaan bahan-bahan yang dapat diamati secara kasat mata seperti kandungan partikel/kepadatan, warna, rasa, suhu, dan bau (Widarto, 2006).
Air permukaan adalah bagian tubuh air yang paling rentan terhadap polusi karena bagian ini yang sangat mudah terkena polusi akibat dari pembuangan air limbah (Sundaray, 2006). Beberapa tahun terakhir seiring dengan perkembangan populasi, perkembangan industri dan pertanian, banyak limbah industri, rumah tangga, dan limbah pertanian dibuang ke sungai yang menyebabkan banyak unsur hara dan material organik yang masuk kedalam sungai lalu tersimpan sebagai sedimen pada dasar sungai (Qinghai, 2011).
12
III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Adapun penelitian akan dilaksanakan di 1. Waktu : April 2016 – September 2016
Tempat : Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung 2. Waktu : Mei 2016 – September 2016
Tempat : Kolam Rusunawa Universitas Lampung 3. Waktu : Mei 2016 – September 2016
Tempat : Kolam Rektorat Universitas Lampung 4. Waktu : Agustus 2016 – September 2016
Tempat : Kolam Renang Universitas Lampung
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk pelaksanaan penelitian ini terdiri dari komponen analog, digital, kontroler, sensor, transduser, mini vessel, dan software pemrogram kontroler, yaitu sebagai berikut:
1. Mini vessel berupa boat bertipe hull catamaran
2. Remote control Turnigy 9x 2.4 GHz
14
4. DFRobot v1.1 analog pH meter kit 5. Transduser Airmar DST800 NMEA0183 6. GPS Ublox-Neo 6M
7. Arduino Mega 2560 8. Arduino data logger 9. MicroSD card 10.LCD 16x2 11.Baterai 3S 11,1V
12.Powerbank XiaoMi 10000 mAh 13.IC MAX485
14.USB to TTL converter
15.Notebook HP1000
16.Software Arduino IDE
17.Software Microsoft Excel 2010 18.Software Google Earth Pro 19.Software U-Center 8.23
3.3 Spesifikasi Alat
Spesifikasi alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Menggunakan catu daya 12V yang didapat dari baterai LiPo 3S. 2. Arduino Mega 2560 sebagai pemroses data.
3. LCD 16x2 sebagai penampil data hasil proses pada kontroler.
4084-15
1200kV, Electric Speed Controlled (ESC) Seaking 180A Water Cooled, flex shaft, strut shaft, double rudder, proppeler tipe 450, dan servo
HK-1928B.
5. Pengendali mini vessel menggunakan remote control Turnigy 9x 2.4GHz. 6. Menggunakan Atlas Scientific Dissolved Oxygen kit untuk mengukur DO. 7. Menggunakan transduser Airmar DST800 untuk mengukur suhu dan
kedalaman air.
8. Menggunakan DFRobot v1.1 pH meter analog untuk mengukur kadar pH. 9. GPS Ublox-Neo 6 V3 digunakan untuk menentukan lokasi mini vessel. 10.Data yang didapat oleh kontroler akan disimpan kedalam MicroSD card. 11.Notebook HP1000 digunakan untuk melihat data yang tersimpan dalam
SD card dan mengolahnya menggunakan software Microsoft Excel untuk ditampilkan dalam bentuk grafik.
12.Software Arduino IDE digunakan untuk memprogram Arduino Mega
2560.
3.4 Spesifikasi Sistem
Spesifikasi sistem yang digunakan pada penelitian ini adalah
1. Mampu memantau suhu, kadar keasaman (pH), kadar oksigen terlarut (DO), dan kedalaman lingkungan perairan. Hasil pemantauan ditampilkan pada LCD 16x2 dan disimpan kedalam SD card.
16
3.5 Metode Kerja
Tahapan metode kerja dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
3.5.1 Diagram Alir Penelitian
[image:38.595.172.503.247.726.2]Alur penelitian yang dilakukan pada penelitian ini adalah seperti pada Gambar 3.1.
17
3.5.2 Perancangan Model Sistem
[image:39.595.175.507.185.354.2]Adapun rancangan model sistem yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem
Pada Gambar 3.2 menujukkan alur proses sistem yang digunakan pada penelitian ini. Dissolved oxygen kit, analog pH meter, dan transduser Airmar DST800 akan menghasilkan keluaran yang dapat diolah oleh Arduino Mega 2560. Dissolved oxygen kit akan mengukur besaran kadar oksigen yang terlarut dalam air. Analog pH meter akan mengukur kadar pH yang terlarut dalam air. Sedangkan transduser Airmar DST800 akan mengukur suhu, dan kedalaman lingkungan perairan dalam standar kalimat NMEA0183.
18
data kedalaman lingkungan perairan akan dapat diketahui lokasinya dan waktu pembacaan tercatat. Jika semua data sudah terbaca maka selanjutnya akan ditampilkan ke LCD 16x2 dan disimpan kedalam MicroSD card yang terhubung dengan Arduino data logger. Data yang tersimpan pada MicroSD card selanjutnya dibuka menggunakan software Microsoft Excel 2007 untuk melihat data yang tersimpan dan
melakukan pengolahan data untuk dijadikan grafik.
3.5.3 Perancangan Hardware
3.5.3.1Perancangan Unit Pengendali
[image:40.595.246.477.515.732.2]Unit pengendali adalah bagian yang melakukan pengolahan data yang didapat kontroler dari sensor dan transduser kemudian menyimpannya kedalam MicroSD card. Adapun sistem yang akan dibuat dapat dilihat seperti Gambar 3.3.
19
Pada Gambar 3.3 menujukkan kontroler yang digunakan adalah Arduino Mega 2560. Sensor yang digunakan adalah pH meter dan dissolved oxygen yang masing-masing terhubung dengan konektor BNC yang menghubungkan antara probe sensor dengan rangkaian. Lalu digunakan juga GPS Ublox-Neo 6M dan IC MAX485 yang masing-masing terhubung dengan pin Tx/Rx Arduino Mega 2560. Kabel data NMEA+ dan NMEA- pada Transduser Airmar DST800 terhubung dengan pin A dan B pada IC MAX485. Data yang diproses akan ditampilkan pada LCD 16x2 dan disimpan pada MicroSD card.
3.5.3.2Wahana Pembawa Sistem
Sistem yang digunakan pada penelitian ini akan dibawa oleh sebuah mini vessel yang berjenis electric boat dengan tipe
hull catamaran. Sistem propulsi pada mini vessel
menggunakan motor brushless Leopard tipe 4078-1200kV, Electric Speed Controlled (ESC) Seaking 180A water cooled,
flex shaft, strut shaft, double rudder, propeller tipe 450, dan
servo Hobby King HK-15298B dengan torsi 30 kg.
Length Over All (LOA) = 100 cm
20
Tinggi Mini Vessel = 11 cm
Berat Mini Vessel = 4 kg
[image:42.595.218.480.256.394.2]Rangka mini vessel menggunakan triplek dengan ketebalan 5 mm dan menggunakan triplek dengan ketebalan 3 mm sebagai pembentuk badan kapalnya. Adapun skema rangka mini vessel dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Skema Rangka Mini Vessel.
Gambar 3.5 Desain Mini Vessel
3.5.4 Perancangan Peletakan Sensor dan Transduser
[image:42.595.238.477.467.569.2]21
[image:43.595.206.481.194.253.2]dan kecepatan yaitu Airmar DST800. Adapun peletakan sensor dan Transduser dapat dilihat pada Gambar 3.6, Gambar 3.7, dan Gambar 3.8.
[image:43.595.200.485.345.397.2]Gambar 3.6 Posisi Peletakkan Sensor Dissolved Oxygen
Gambar 3.7 Posisi Peletakkan Sensor pH
[image:43.595.213.460.475.711.2]22
3.5.5 Perancangan Pemrograman Hardware dan Pengolahan Data
[image:44.595.280.401.324.722.2]Perangkat lunak yang digunakan untuk memprogram hardware adalah Arduino IDE. Arduino IDE menggunakan bahasa Processing yang merupakan pengembangan dari bahasa C. Sedangkan untuk pengolahan data pada MicroSD Card menggunakan software Microsoft Excel 2010 yang akan menampilkan data tersimpan lalu akan ditampilkan dalam bentuk grafik. Adapun diagram alir program pada Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar 3.9.
23
3.5.6 Pembuatan Alat
Tahapan ini melakukan pembuatan alat yang akan digunakan pada penelitian. Dengan tahap pertama adalah melakukan uji coba pada setiap komponen, setelah semua komponen bekerja maka selanjutnya adalah menggabungkan seluruh komponen dalam satu sistem untuk dijalankan secara bersamaan menggunakan project board. Jika berhasil, maka rangkaian yang dibuat pada project board dibuat kedalam Printed Circuit Board (PCB) setelah itu dilakukan uji coba ulang. Namun, jika terdapat kegagalan maka dilakukan peninjauan ulang pada rangkaian, komponen, maupun program.
3.5.7 Kalibrasi Alat
Kalibrasi alat merupakan proses menyamakan nilai yang terukur pada alat dengan alat ukur agar sesuai dengan nilai tetapan (standar). Adapun proses melakukan kalibrasi adalah sebagai berikut:
24
selanjutnya adalah dilakukan pengecekan terhadap tegangan yang diterima dari signal conditioning untuk selanjutnya dilakukan kalibrasi pada program. Kemudian dilakukan pengecekan ulang. DFRobot pH meter kit dapat membaca pH dari rentang 0 sampai 14.
2. Proses kalibrasi Atlas Scientific Dissolved Oxygen dilakukan dengan cara membandingkan nilai yang terbaca pada sensor dengan nilai kadar oksigen terlarut yang terukur pada alat pengukur kadar oksigen milik Jurusan Budidaya Perairan Universitas Lampung yaitu DO-5509. Batas maksimum kadar oksigen yang mampu terbaca oleh Atlas Scientific Dissolved Oxygen adalah sebesar 35 mg/L.
3. Pengukuran suhu menggunakan Transduser DST800 dengan membandingkan suhu terukur antara nilai yang terbaca hasil pengiriman data NMEA0183 dengan nilai yang terukur pada Krisbow environment meter, lalu disesuaikan nilai yang terbaca pada alat. Transduser DST800 memiliki rentang pembacaan suhu dari -10 ºC sampai 40 ºC dengan ketelitian ±0,5 ºC.
25
maksimum kedalaman yang mampu diukur adalah 70 meter pada DST800 berformat NMEA 0183.
3.5.8 Pengujian Sistem
Pengujian sistem dilakukan guna mendapatkan informasi hasil kinerja sistem yang digunakan pada penelitian. Adapun pengujian yang dilakukan antara lain adalah
3.5.8.1Pengujian Laboratorium
1. Pengujian Sensor dan Transduser
Kemampuan baca sensor dan transduser perlu diuji karena akan menentukan hasil dari data yang teramati. Beberapa hal yang harus diamati antara lain adalah kemampuan baca sensor dan ketepatan baca sensor. Pengujian sensor dan transduser dilakukan secara parsial, data sensor dan transduser yang akan diuji adalah pH, kadar oksigen terlarut, kedalaman, dan suhu.
2. Pengujian GPS
26
3. Pengujian Penyimpan Data
Penyimpanan data pada SD Card perlu diketahui kecepatan penyimpanannya dan kapasitas data tersimpan pada SD Card yang digunakan. Pengujian penyimpanan dilakukan
dengan cara menyimpan data string lalu dilihat hasil penyimpanannya pada aplikasi Microsoft Excel.
3.5.8.2Pengujian Lapangan
Pengujian lapangan dilakukan untuk mengetahui kinerja sistem yang dibuat dan untuk menghasilkan informasi yang utuh atas pengambilan data. Selain itu, pengujian lapangan dilakukan untuk mengetahui keandalan sistem yang dibuat terhadap lingkungan.
3.5.9 Pengambilan Data
27
Titik yang ditentukan merupakan titik permukaan air yang terkena sinar matahari langsung, sehingga tidak terdapat perbedaan suhu antara titik satu dengan yang lainnya. Setelah mengambil data pada tiga titik, selanjutnya mini vessel diarahkan untuk kembali ke titik awal bergerak.
Data yang didapat selanjutnya dilihat menggunakan aplikasi Microsoft
Excel, kemudian dilakukan pemetaan gambaran titik lokasi
pengambilan data yang sudah dilakukan menggunakan aplikasi Google Earth Pro.
3.5.10 Penulisan Laporan
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Adapun dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan
1. Telah terealisasi sistem akuisisi data lingkungan perairan meliputi kandungan kadar oksigen terlarut, kadar pH, suhu, dan kedalaman dengan menggunakan mini vessel.
2. Pengukuran yang dilakukan ditampilkan pada LCD 16x2 dan disimpan pada MicroSD card dalam format .xls
3. Pengukuran pH yang dilakukan dalam rentang pembacaan pH 4,01 sampai 9,18 dengan ketelitian 0,1.
4. Pengukuran DO yang dilakukan dalam rentang pembacaan 4,82 mg/L sampai 11,10 mg/L dengan ketelitian 0,01 mg/L.
5. Pengukuran suhu yang dilakukan dalam rentang pembacaan 29,8 ºC sampai 31,9 ºC dengan ketelitian 0,1 ºC.
70
5.2 Saran
Saran terkait penelitian yang dilakukan adalah:
1. Pengembangan program agar data GPS dan DST800 dapat dibaca secara bersamaan tanpa harus diatur berulang-ulang agar dapat terbaca.
2. Pengembangan parameter pembacaan dapat ditambah untuk penelitian selanjutnya agar dapat memetakan kualitas perairan yang lebih detail, seperti penambahan parameter kadar garam dan laju aliran air.
3. Penggantian komponen DFRobot pH meter menggunakan pH meter yang memiliki respon pembacaan lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Adi, S. 2008. Analisis dan Karakterisasi Badan Air Sungai dalam Rangka Menunjang Pemasangan Sistim Pemantauan Sungai Secara Telemetri. Jurnal Hidrosfir Indonesia. Volume 3, hal 123-136.
Almeida, C., T. Franco, H. Ferreira, A. Martins. 2009. Radar Based Collision Detection Developments on USV ROAZ II. Oceans 2009. hal 1-6.
Casper, A. F., E. T. Steimle, M. L. Hall, B. Dixon. 2009. Combined GIS and ROV Technologies Improve Characterization of Water Quality in Coastal Rivers of the Gulf of Mexico. Oceans 2009. hal. 1 - 9.
Batubara, F. 2015. Sistim Akuisisi Data. Jurnal Teknik Elektro ENSIKOM. Volume 3, hal 1-4.
Das, A. N., F. L. Lewis, D. O. Popa. 2006. Data-Logging and Supervisory Control in Wireless Sensor Networks. Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking, and Parallel/Distributed Computing (SNPD). hal 330-338.
Eliosa, A. L., Monjaraz J. C., Cortes F. R., Mendoza J. M., Becerra I. 2013. pH and Temperature of High Precision with an Acquisition Data Card. Electronics, Communications and Computing (CONIELECOMP). hal 58-61.
Hamid, U., Qamar R. A., Shahzad M. 2013. PC Based Data Acquisition and Signal Processing for Underwater Sensor Arrays. Applied Sciences and Technology (IBCAST). hal 321-327.
He, Bo, Yao Ke, Li Bingsen, Ren Chunyun, Luo Jing. 2009. Design and Reliability Analysis of Data Logging & Management System for AUV. WASE International Conference on Information Engineering (ICIE). hal 75-78.
72
Jiang, Zhao, Yan Weisheng, Gao Jian, Shi Shuwei. 2010. Design and Implement of the Control System for Unmanned Surface Vehicle Based on the VxWorks. Informatics in Control, Automation and Robotics (CAR). hal 13-16.
Leonessa A., Mendello J., Morel Y., Vidal M. 2003. Design of a Small, Multi-purpose, Autonomous Surface Vessel. Oceans 2003. hal 544-550.
Manley, J. E. 2008. Unmanned Surface Vehicles, 15 Years of Development. Oceans 2008. hal 1-4.
Marpaung, N, Ervianto Edy. 2012. Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan. Jurnal Ilmiah Elite Elektro. Volume 3, hal 37-42.
Peng, Yuzhu, Meng Fanchao, Chu Dianhui. 2013. Electric Power Data Acquisition System Based on Multi-thread Mechanism. Cyber-Enabled Distributed Computing and Knowledge Discover (CyberC). hal 273-276.
Putra, Eka Y. 2015. Sistem Akuisisi Data Pemantauan Suhu dan Kadar Keasaman (pH) Lingkungan Perairan dengan Menggunakan Unmanned Surface Vehicle.
Qinghai, Wang, Shuihong Yao, Bo Xiao, Cui Li. 2011. Improvement of Water Quality by Emergent Vegetation Restoration in Chaohe river. International Symposium on Water Resource and Environmental Protection (ISWREP). hal. 497-500.
Sibley, G. T., M. H. Rahimi, G. Sukhatme. 2002. Robomote: A Tiny Mobile Robot Platform for Large-Scale Ad-Hoc Sensor Networks. ICRA. hal 1143-1148.
Siddiqui, R. A., Grosvenor R. I., Prickett P. 2015. dsPIC-based Advanced Data Acquisition System for Monitoring, Control and Security Applications. Applied Sciences and Technology (IBCAST). hal 293-298.
Stevenson, J., McKenzie R., Wood J., Hayden L.. 2015. A Comparative Study to the 2011/2013 Water Quality Assessments in the Pasquotank Watershed in Northeastern North Carolina with A Sea Level Rise Component. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). hal. 153-156.
73
Sukaridhoto, S., D. Pramadihanto, Taufiqurrahman, M. Alif, A. Yuwono, N. Funabiki. 2015. A Design of Radio-controlled Submarine Modification for River Water Quality Monitoring. Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA). hal 75-80
Sundaray, S. K., Panda U. C., Nayak B. B., Bhatta D. 2006. Multivariate Statistical Techniques for the Evaluation of Spatial and Temporal Variations in Water Quality of the Mahanadi River–Estuarine System (India) – A Case Study. Environmental Geochemistry and Health. Volume 28, no. 4, hal. 317-330.
Widarto, 1996. Membuat Alat Penjernih Air. Kanisius. Yogyakarta. 40 halaman. Xiaowei, Qi, Guang Ren, Jin Yue, Aiping Zhang. 2011. The Simulation for
Autonomous Navigation of Water-jet-propelled Unmanned Surface Vehicle. Measuring Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA). hal 945-948.
