Bahasa : Indonesia
Agama : Islam
Alamat : Jln. Cibogo Rt 05/04 No. 17
RIWAYAT PENDIDIKAN
1. Tamatan SDN 040, Kota Lama, Kab. Kampar, Prov. Riau Tahun Ajaran 1997-2003 2. Tamatan SMPN 26, Kota Bandung Tahun Ajaran 2003-2006
3. Tamatan SMK Pasundan 2, Bandung Tahun Ajaran 2006-2009
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air bersih merupakan kebutuhan dasar makhluk hidup, tak terkecuali
manusia. Untuk menjamin kelangsungan hidup manusia harus memperhatikan
sumber daya alam, yaitu sumber daya air. Namun tidak semua daerah mempunyai
sumber daya air yang baik. Daerah-daerah pesisir pantai merupakan daerah yang
kurang akan sumber air tawar, sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air
minum pada masyarakat di pesisir pantai.
Sumber daya air yang berada di daerah tersebut umumnya berkualitas
buruk, misalnya air tanahnya payau atau asin. Sumber air yang secara kuantitas
tidak terbatas adalah air laut, namun kualitasnya sangat buruk karena banyak
mengandung kadar garam yang tinggi [1]. Fakta lain menunjukkan bahwa
sebagian daerah di pesisir pantai sumber airnya tercemari oleh air laut [2].
Oleh karena itu diperlukan usaha penyediaan air minum untuk daerah
pesisir pantai. Pengolahan air laut untuk dijadikan air minum secara proses
reverse osmosis merupakan upaya yang dilakukan. Reverse osmosis adalah proses pemisahan air dari konsentrasi kontaminan tinggi (air baku) menuju air yang
memiliki konsentrasi kontaminan rendah dengan melakukan tekanan pada air
baku. Air baku yang akan dilakukan penelitian adalah sumber air laut.
2 sedang berjalan, sehingga air yang dihasilkan lebih maksimal. Mikrokontroler
akan mengatur keseimbangan air masuk, air keluar, dan juga memonitor proses
pengolahan air laut menjadi air minum.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka dapat
diidentifikasi beberapa permasalahan dalam tugas akhir ini, sebagai berikut:
1. sumber air laut yang secara kuantitas tidak terbatas namun memiliki
kualitas yang buruk,
2. penerapan teknologi reverse osmosis belum bisa memonitor air pengolahannya.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang teridentifikasi, maka pada tugas akhir ini
akan dirancang sebuah alat untuk kebutuhan air minum yang memiliki rumusan
masalah sebagai berikut:
1. bagaimana cara mengolah sumber air laut agar bisa diminum?
3
Perencanaan dan pembuatan sistem ini mempunyai beberapa batasan
permasalahan sebagai berikut:
1. perancangan pada alat pengolah air laut ini memonitoring aktif tidaknya
valve, pompa air, booster pump dan kandungan pH air, 2. perancangan alat hanya menggunakan proses filtrasi.
1.6 Metode Penelitian 1. Kepustakaan
Disini penulis mencari informasi dan pengumpulan data melalui berbagai
sumber yang ada, baik buku ataupun media internet.
2. Observasi
Jenis metode pengambilan data dengan langsung mendatangi tempat
produksi–produksi air minum.
4 4. Pengujian Alat
Setelah alat selesai dibuat maka akan dilakukan pengujiian untuk
mengetahui kinerja alat yang telah selesai dibuat.
5. Evaluasi
Melakukan evaluasi dari hasil pembuatan alat yang telah diselesaikan.
1.7 Sistematika Penulisan
Isi dari penulisan ini berhubungan dengan data yang telah diambil dari
referensi maupun buku.
•
BAB I PendahuluanPada bab ini membahas berisi tentang latar belakang masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II Landasan Teori
Pada bab ini membahas tentang teori dasar yang berhubungan dengan
judul pembahasan.
BAB III Perancangan Alat
Pada pab ini berisi tentang perencanaan perangkat keras dan perangkat
lunak yang akan dipergunakan.
BAB IV Pengujian dan Analisis
Pada bab ini berisi tentang analisa perangkat keras dan perangkat lunak,
5 Pada bab ini membahas tentang kesimpulan, penjelasan alat dan saran–
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Osmosis
Proses ini untuk pertama kalinya dijabarkan pada tahun 1748 oleh seorang
ilmuwan Perancis. Pada percobaan yang dilakukan tercatat saat itu air secara
spontan berdifusi menembus membran (yang terbuat dari kantung kemih babi)
menuju alkohol. 200 tahun kemudian, modifikasi dari proses ini dikenal dengan
nama reverse osmosis, yang dapat membuat orang-orang mampu mengubah air yang tidak layak menjadi air yang sehat atau bebas dari kontaminan aestatik.
Osmosis adalah perpindahan pelarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah melalui membrane semipermeable. Membrane semipermeabel
harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut. Tekanan osmotic
bersifat koligatif, dimana terjadinya perpindahan bergantung pada konsentrasi zat terlarut dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.
Secara sederhana Osmosis di definisikan sebagai proses difusi molekul melalui membrane semipermeable. Semua proses Osmosis adalah proses difusi tetapi tidak semua proses difusi adalah bisa disebut Osmosis. Osmosis adalah fenomena alam yang terjadi secara apa adanya tetapi bisa di rekayasa. Namun
perpindahan ini tidak terjadi secara begitu saja, tetapi harus melalui selaput
2.2 Reverse Osmosis
Proses reverse osmosis menggerakkan air dari konsentrasi kontaminan yang tinggi (sebagai air baku) menuju penampungan air yang memiliki
konsentrasi kontaminan sangat rendah. Dengan menggunakan air bertekanan
tinggi, sehingga dapat menciptakan proses yang berlawanan (reverse) dari proses alamiah osmosis.
Reverse osmosis adalah proses memaksa pelarut dari daerah konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membrane semipermeabel ke daerah konsentrasi zat
terlarut rendah dengan menerapkan tekanan melebihi tekanan osmotic. Aplikasi
terbesar dan paling penting dari reverse osmosis adalah pemisahan air murni dari
air laut dan air payau, air laut atau air payau bertekanan terhadap satu permukaan
membrane, menyebabkan transportasi garam-menipis air melintasi membrane dan
munculnya air minum dari sisi tekanan rendah.
Membrane yang digunakan untuk reverse osmosis memiliki lapisan padat
dalam matriks polimer, baik kulit membrane asimetris atau lapisan interfasial
dipolimerisasi dalam membrane di mana pemisahan terjadi. Dalam kebanyakan
kasus, membran ini dirancang untuk memungkinkan air hanya untuk melewati
melalui lapisan padat, sementara mencegah bagian dari zat terlarut (seperti ion
Gambar 2. 1 Ilustrasi Proses Reverse Osmosis
2.3 Filter Air
Filter air adalah suatu alat yang berfungsi untuk menyaring dan
menghilangkan kontaminan di dalam air dengan menggunakan penghalang atau
media, baik secara proses fisika, kimia maupun biologi. Filter air dapat digunakan secara luas untuk irigasi, air minum, akuarium dan kolam renang.
2.3.1 Filter 1 Mikron
Filter 1 mikron untuk menyaringan endapan dan material yang lebih kecil. Dapat dilihat gambar filter 1 mikron sebagai berikut.
2.3.2 Greensand Filter
Greensand filter mempunyai fungsi menghilangkan kadar logam berat serta zat kimia. Proses filtrasi ini menggunakan media greensand yang mempunyai fungsi mengikat/menukarkan ion logam serta unsur kimia terlarut antara lain: Fe 2+ ion besi, Mn 2+ ion Mangan, H2S Sulfida, NH4 Amoniak, Zn
Zink, Cr Crom, NO2- Nitrit, NO3- Nitrat dan lain lain. Berikut gambar dari
greensand filter.
Gambar 2.3 Greensand Filter
2.3.3 Membrane Reverse Osmosis
Membrane yang digunakan untuk reverse osmosis memiliki lapisan padat dengan kerapatan 0,0001 mikron. Dalam kebanyakan kasus, membran ini
dirancang untuk memungkinkan air hanya untuk melewati melalui lapisan padat,
Membran reverse osmosis adalah membran yang terbuat dari selaput
semipermeable yang dapat diisi ulang yang berfungsi untuk menyaring air dari kandungan logam, virus atau bakteri sehingga menghasilkan air murni bebas dari
pencemaran. Membran yang digunakan dalam proses pengolahan ini
menggunakan membran reverse osmosis yang memiliki kerapatan yang sangat kecil, sesuai dengan sistem kerja metode reverse osmosis, yaitu air diberi tekanan tertentu untuk melewati membran. Berikut gambar dari membrane reverse osmosis.
Gambar 2.4Membrane Reverse Osmosis
2.3.4 Post Carbon
Fungsi utama post carbon dalam sistem reverse osmosis adalah mengembalikan rasa alami air, menghilangkan bau tak sedap, menetralkan
sehingga menghasilkan air sehat dengan rasa alami dan berkualitas tinggi. Berikut
gambar dari post carbon.
Gambar 2.5Post Carbon
2.4 Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu untuk
mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan
dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor
memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang
kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya. Sensor dalam teknik
pengukuran secara elektronik berfungsi mengubah besaran fisik, misalnya
temperatur, gaya, kecepatan putaran menjadi besaran listrik yang proporsional.
2.4.1 Sensor pH(Power of Hydrogen)
Sensor pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan (alkalis), yang dimiliki oleh suatu larutan. Derajat
terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis.
Keasaman dalam larutan itu dinyatakan sebagai kadar ion hidrogen
disingkat dengan [H+], atau sebagai pH yang artinya –log [H+]. Dengan kata lain pH merupakan ukuran kekuatan suatu asam. pH suatu larutan dapat ditera dengan beberapa cara antara lain dengan jalan menitrasi larutan dengan asam dengan
indikator atau yang lebih teliti lagi dengan pH meter. Pengukur pH tingkat asam dan basa air minum ini bekerja secara digital, pH air disebut asam bila kurang dari 7, pH air disebut basa atau alkaline bila lebih dari 7 dan
pH air disebut netral bila ph sama dengan 7. pH air minum ideal menurut standar Departemen Kesehatan RI adalah berkisar antara 6,5 sampai 8,5
Cara kerja alat ini adalah dengan cara mencelupkan kedalam air yang akan diukur
(kira-kira kedalaman 5cm) dan secara otomatis alat bekerja mengukur.
Pada saat pertama dicelupkan angka yang ditunjukkan oleh display masih berubah-ubah, tunggulah kira-kira 1 sampai 2 menit sampai stabil
2.4.2 Sensor Ketinggian Air
Sensor ketinggian air merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur
ketinggian air yang akan diuji. Secara bahasa level switch atau level sensor berarti:
level artinya ketinggian, sedangkan switch artinya saklar, jadi secara keseluruhan berarti saklar otomatis yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian, contohnya
digunakan untuk mendeteksi suatu volume benda cair yang terdapat pada suatu
tabung atau tangki penampungan seperti tangki air, tangki minyak dan lain-lain.
2.5 Mikrokontroler ATMEGA8535
Mikrokontroler adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Dan inilah bagian–bagian dari mikrokontroler, diantaranya:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memory flash sebesar 8 kb dengan kemampuan read while write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11.Antarmuka komparator analog.
Kapabilitas detail dari ATMEGA 8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabiltas memory flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512
byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
2.5.1 Konfigurasi PIN ATMega8535
Mikrokontroler ATMEGA8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah,
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMEGA 8535
2.5.2 Peta Memori ATMEGA
ATMEGA 8535 memiliki dua jenis memori yaitu program memori dan
data memori ditambah lagi satu fitur tambahan yaitu EEPROM memori untuk penyimpan data.
2.5.3 Program Memori
ATMEGA 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memori dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan.
menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada
Application Flash Section juga sudah aman.
Gambar 2.8 Peta Memori Program
2.5.4 Data Memory
Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMega 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk
register file dan I/O Memori sementara 512 lokasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register.
2.5.5 EEPROM Data Memory
ATMEGA 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Lokasinya terpisah dengan sistem address register, data register
dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM.
Gambar 2.10EEPROM Data Memory
2.5.6 Status Register (SREG)
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagiandari inti CPU mikrokontroler. Berikut adalah bentuk dari status register
dan penjelasannya:
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
I T H S V N Z C
Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
Tabel 2.1 Fungsi masing–masing bit pada register IE Bit Inisial Value Fungsi
7-1 Global Interrupt Enable
Jika bit Global Interrupt Enable diset, maka fasilitas interupsi dapat dijalankan. Bit ini akan clear ketika ada interrupt yang dipicu dari hardware, setelah program interrupt
dieksekusi, maka bit ini harus di set kembali dengan instruksi SEI.
Bit 6 – T Bit Copy Storage
bilangan negatif, maka bit ini akan set
Bit 1 – Z Zero Flag Jika operasi aritmatika menghaslkan
bilangan nol, maka bit ini akan set
Bit 0 – C Carry Flag Jika suatu operasi menghasilkan Carry,
maka bit ini akan set
2.6 Pompa Air
Pompa air merupakan elemen yang berfungsi untuk menyerap sekaligus
mendorong air. Cara kerja mesin pompa air ini sebenarnya sangat sederhana.
Karena pada dasarnya definisi pompa itu adalah suatu alat mekanis yang berfungsi
sebagai pemindah fluida (cair, padat) dari tempat yang rendah ke tempat yang
lebih tinggi. Cara kerjanya, air dihisap dari tempat yang rendah dan didorong ke
Gambar 2.11 Pompa Air
2.7 Booster Pump
Booster pump adalah jenis pompa yang berfungsi hanya untuk menambah tekanan air, dengan demikian pompa ini tidak dapat digunakan untuk menghisap air
dengan posisi sumber air di bawah pompa. Penggunaan pompa jenis ini lebih
menghemat listrik karena daya listrik yang dibutuhkan biasanya lebih kecil.
Gambar 2.12Booster Pump
2.8 Solenoid Valve Pneumatik
valve pneumatic atau katub solenoid mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust.
Lubang masukan berfungsi sebagai terminal atau tempat udara bertekanan
masuk, sedangkan lubang keluaran berfungsi sebagai terminal atau tempat
tekanan air keluar yang dihubungkan ke pneumatic, dan lubang exhaust berfungsi sebagai saluran yang mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger
bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve pnuematic bekerja.
Gambar 2.13Valve Pneumatic
2.9 LCD 16X4
LCD (Liquid Crystal Display) atau tampilan kristal cair adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD bisa
memunculkan gambar atau tulisan dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya
(piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau
disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya
sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon
berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang
Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh
polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya
membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.
Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses dan
control yang terjadi dalam suatu program robot kita sering menggunakan LCD
juga. LCD 16x4 menyatakan 16 kolom dan 4 baris. LCD 16x4 membutuhkan
driver agar bisa dikoneksikan dengan sistem minimum dalam suatu mikrokontroler. Driver berisi rangkaian pengaman, pengatur tingkat kecerahan
backlight maupun data, serta untuk mempermudah pemasangan di mikrokontroler.
22
Pada bab ini akan membahas tentang pemilihan komponen dan
perancangan alat. Pada pemilihan komponen terdapat beberapa pemilihan untuk
mendapatkan komponen yang sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan. Dan
prinsip perancangan yang dilakukan secara sistematik supaya memberikan
kemudahan dalam pembuatan alat.
3.1 Perancangan Sistem
Dalam perancangan sistem alat pengolah air laut menjadi air minum secara
umum terdapat tiga bagian yaitu bagian masukan, pemroses dan keluaran. Blok
diagram sistem dapat dilihat pada gambar 3.1
Level Control
3.1.1 Fungsi Masing–masing Blok
Berikut penjelasan tentang fungsi dari bagian–bagian blok diagram sistem
alat pengolah air laut menjadi air minum.
1. Masukan
Untuk bagian masukan terdapat tiga macam prangkat yang berfungsi untuk
memberikan masukan bagi mikrokontroler sesuai dengan fungsinya
masing-masing.
a. Sensor level control switch adalah jenis sensor ketinggian air yang bekerja untuk mendeteksi ketinggian air pada bak penampungan.
b. Sensor pH adalah jenis sensor yang bekerja untuk mengukur kualitas air berupa range dari 0-14.
2. Pemroses
Mikrokontroler ATMEGA 8535 digunakan sebagai perangkat kontrol
utama sistem. Mikrokontroler memproses setiap masukan dan
mengeksekusi perangkat keluaran sesuai dengan perintah program yang
diatur pada mikrokontroler.
3. Keluaran
Bagian keluaran adalah bagian hasil eksekusi perangkat dan bertindak
sebagai hasil dari kinerja perangkat sesuai dengan keinginan perancang.
Ada enam perangkat keluaran yang digunakan pada sistem alat pengolah
air laut menjadi air minum.
a. Pompa air berfungsi untuk mengambil air laut dari sumber lalu
mikrokontroler apabila bak penampungan air laut belum terisi penuh
dan akan berhenti ketika air sudah penuh.
b. Pompa tekanan tinggi berfungsi untuk menambah tekanan air pada
jalannya proses mengolah air laut supaya mempercepat proses reverse osmosis.
c. Valve 1 berfungsi untuk menyalurkan air laut ketika bak penampungan air laut terisi penuh dan menghentikan penyaluran air
laut ketika kosong.
d. Valve 2 berfungsi untuk meneruskan air menuju post carbon setelah sebelumya air diproses melalui membrane reverse osomosis ketika telah mencapai kadar pH 6,5-8,5.
e. Valve 3 berfungsi untuk meneruskan air menuju air yang akan diproses ulang setelah sebelumnya air diproses melalui menbrane reverse osmosis ketika tidak mencapai kadar pH 6,5-8,5.
f. LCD (Liquid Crystal Display) sebagai penampil data dari proses monitoring. Diantaranya yang akan ditampilkan adalah ketika valve 1,
valve 2, valve 3, pompa air maupun booster pump dalam keadaan aktif atau tidak aktif.
3.1.2 Cara Kerja Sistem
Sensor level control switch 1 diletakkan pada bak penampungan air lautdisimpan pada posisi bawah bak. Apabila terdeteksi keadaan air
kosong, mikrokontroler akan memerintahkan pompa air untuk aktif atau
diletakkan pada posisi atas di bak penampungan air laut. Apabila
terdeteksi keadaan air penuh, mikrokontroler akan memerintahkan pompa
air untuk berhenti dan memerintahkan valve 1 untuk terbuka.
Sensor pH diletakkan pada tabung proses pemisahan air, apabila pH air mencapai antara 6,5-8,5 maka mikrokontroler akan memerintahkan valve 2 untuk terbuka. Apabila pH air tidak dalam kisaran 6,5-8,5 maka mikrokontroler akan memerintahkan valve 3 untuk terbuka. Keluaran air dari valve 2 merupakan air yang layak untuk diteruskan ke proses selanjutnya untuk menuju post carbon sedangkan keluaran dari valve 3 akan diproses kembali.
Sensor level control switch 4 diletakkan pada tabung pemberhentian air sementara, dimana di tabung tersebut diletakkan sensor pH, apabila air terdeteksi oleh sensor level control switch4 tabung pemberhentian air sementara ini dalam kondisi penuh maka mikrokontroler memerintahkan
valve 2 untuk terbuka.
Sensor level control switch 3 diletakkan pada tabung pemberhentian sementara, apabila air terdeteksi oleh sensor level control switch 3 tabung pemberhentian air sementara ini dalam kondisi kosong maka
mikrokontroler memerintahkan valve 3 untuk terbuka dan kembali pada sistem awal.
control switch 5 atau bak sudah terisi penuh maka akan memberhentikan sistem dan proses selesai.
Terdapat empatbagian penyaringan:
1. Pre filter berfungsi untuk membuang partikel-partikel seperti debu, karat, tanah.
2. Membrane Reverse osmosis berfungi untuk memisahkan kadar garam pada air laut menjadi air tawar.
3. Post carbon berfungsi untuk mengembalikan rasa pada air dan
Gambar 3.2 Blok Diagram Alur Air
3.2 Pemilihan Jenis Komponen
Pemilihan jenis komponen dalam perancangan dan pembuatan suatu
perangkat elektronik mutlak dilakukan karena berdampak langsung pada tingkat
efisiensi dan efektifitas perangkat yang dibuat. Beberapa hal yang perlu
komponen bekerja, bentuk serta ukuran dimensi komponen, sampai pengeluaran
dana yang digunakan.
3.2.1 Pemilihan JenisSensor pH
Sensor pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan (alkalis), yang dimiliki oleh suatu larutan..
Pemilihan sensor pH air dibandingkan pada tabel 3.1
Tabel 3.1 perbandingan sensor pH
Jenis sensor Range Resolusi Akurasi Harga
PH - 107 0-14 pH 0.1 pH ± 0.1 pH
lebih sesuai menggunakan PH-108 dalam perancangan alat pengolah air laut,
karena memiliki derajat yang lebih tinggi mecapai 50°C serta harga yang lebih
terjangkau.
3.2.2 Pemilihan Jenis Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan pada perangkat alat pengolah air laut
menjadi air minum ini adalah mikrokontroler jenis ATMEGA 8535. Berikut
perbandingan Mikrokontroler AT89S51, AT89S52, ATMEGA 8535 dapat
Tabel 3.2 Perbandingan Mikrokontroler
Spesifikasi Mikrokontroler
AT89S51 AT89S52 ATMEGA8535
RAM 128 byte 256 byte 1K byte
menggunakan mikrokontroler ATMEGA 8535 dalam perancangan alat pengolah
air laut, karena memiliki memori yang lebih besar sehingga mempengaruhi
kecepatan akses data sementara pada mikrokontroler.
3.2.3 Pemilihan Liquid Crystal Display (LCD) Character 16x4
Penggunaan LCD pada alat pengolahan air ini adalah sebagai
menampilkan perbandingan kualitas air ketika air laut sebelum diproses dan
sesudah diproses. Berikut perbandingan pemilihan LCD sebagai pada tabel 3.5
Tabel 3.3 Uraian Perbandingan Jenis LCD
Spesifikasi Jenis Komponen
sesuai menggunakan LCD 16x4 karena memiliki karakter yang lebih banyak dan
3.3 Perancangan Alat
Perancangan alat terbagi kedalam dua bagian yaitu perancangan perangkat
keras yang akan membahas segala sesuatu mengenai perancangan keras hingga
mekanik pada perangkat pengolah air laut. Kemudian perancangan perangkat
lunak yang akan membahas tentang alir program pada mikrokontroler.
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras
Dalam perancangann perangkat keras, dibagi menjadi beberapa bagian
penting yaitu rangkaian sistem minimum ATMEGA 8535, rangkaian relay untuk pompa air, rangkaian relay untuk valve, dan rangkaian LCD.
3.3.1.1 Rangkaian Indikator Sensor Level Control Switch
Sistem indikator sensor level control switch ini bekerja sebagai penanda atau pemberitahuan. Dimana di rangkaian ini terdapat led yang berfungsi sebagai indikator tersebut. Apabila sensor level control switch aktif maka lampu led pada rangkaian ini akan menyala. Sebaliknya apabila sensor level control switch tidak aktif maka lampu led mati. Berikut rangkaian sensor level control switch dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor 1
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor 3 Gambar 3.6 Rangkaian sensor 4
Gambar 3.7 Rangkaian Sensor 5
3.3.1.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMEGA 8535
Rangkaian pengontrol utama menggunakan mikrokontroler
ATMEGA8535. Rangkaian pengontrol utama berfungsi sebagai penerima data
Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Minimum ATMEGA8535
3.3.1.3 Rangkaian Relay Pompa Air
Gambar 3.9 Rangkaian Relay Pompa Air
3.3.1.4 Rangkaian Relay Booster Pump
Penggunaan rangkaian relay booster pump ini adalah untuk mengontrol gerak dari booster pump. Rangkaian relay berfungsi menggerakkan relay sesuai dengan keluaran mikrokontroler. Relay akan menghubung atau memutuskan arus listrik pada motor. Rangkaian relay booster pump dapat dilihat pada gambar 3.10
3.3.1.5 Rangkaian Relay Valve
Penggunaan rankaian relay valve ini adalah untuk mengontrol gerak valve. Tegangan dan arus yang dialirkan dari mikrokontroler tidak cukup kuat untuk
secara langsung menggerakkan valve. Sehingga mikrokontroler mengatur posisi
relay dan relay mengatur gerak valve. Pada gambar ini terdapat rangkaian relay valve 1, rangkaian relay valve 2 dan 3. Rangkaian relay valve tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.11 Rangkaian Relay Valve 1 Gambar 3.12 Rangkaian Relay Valve 2
3.3.1.6 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)
Dalam perancangan pada tugas akhir ini, digunakan LCD dengan
jumlah karakter 16x4. Sebagai penampil data dari proses pongolahan air laut.
Rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 3.14
Gambar 3.14 Rangkaian LCD 16x4
3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk menentukan setiap alur
eksekusi dari sistem yang dirancang. Setiap masukan yang diterima akan diatur
oleh perangkat lunak yang kemudian akan diproses untuk menentukan eksekusi
pada bagian keluaran. Berikut adalah diagram alir dari sistem yang akan
START
Gambar 3.15 Diagram Alir Sistem Rancang Bangun Alat Pengolah Air Laut
Pada gambar 3.15 merupakan diagram alir sistem rancang bangun alat
pengolah air laut. Berikut adalah penjelasan dari diagram alir tersebut. Pada awal
diagram tersebut menginisialisasi mikrokontroler ATMEGA 8535, kemudian
Selanjutnya memeriksa ketinggian air pada bak penampungan air laut,
apabila ketinggian air dalam keadaan rendah maka mikrokontroler akan
memerintahkan pompa air untuk aktif. Lalu diambil data pemeriksaan berupa
debit air dan menampilkannya pada LCD. Apabila ketinggian air dalam keadaan
tinggi maka mikrokontroler akan memerintahkan mengaktifkan valve 1 dan
booster pump untuk aktif dan memerintahkan pompa air untuk tidak aktif.
Lalu memeriksa ketinggian air pada tabung penampungan sementara,
apabila ketinggian air dalam keadaan rendah maka mikrokontroler akan
membiarkan sistem tetap berjalan hanya menampilkan data pengecekan pada
LCD. Apabila level air dalam keadaan tinggi maka mikrokontroler akan
memerintahkan menampilkan data pengecekan debit air sekaligus memeriksa
sensor pH.
Dilanjutkan dengan memeriksa sensor pH. Jika pH air mencapai 6,5-8,5 maka akan mengaktifkan valve 2, tetapi jika pH air tidak mencapai nilai yang telah ditentukan maka akan mengaktifkan valve 3 mikrokontroler memerintahkan untuk kembali ke sistem awal. Proses selanjutnya memeriksa ketinggian air pada
bak penampungan air minum, apabila tinggi maka diambil data pemeriksaan debit
air untuk ditampilkan pada LCD dan mematikan semua sistem untuk kembali ke
37
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA
Pada bab ini membahas tentang pengujian dan analisa dari sistem yang
dibuat. Pengujian ini dilakukan pengukuran terhadap parameter-parameter
komponen masukan, proses dan keluaran yang terdapat dalam sistem yang dibuat
yang kemudian dilanjutkan dengan menganalisis hasil pengukurannya. Hal ini
bertujuan untuk melihat sistem yang dibuat sudah sesuai dengan yang dirancang.
4.1 Pengujian dan Analisis Bagian Masukan
Pengujian dan analisis bagian masukan terdiri dari pengujian sensor level
switch, solenoid valve dan sensor pH. Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter sistem kerja dari setiap komponen masukan tersebut. Selain
itu, untuk melihat komponen masukan tersebut berkerja sesuai dengan fungsinya.
4.1.1 Pengujian Sensor Level Control Switch
Pengujian sensor level control switch bertujuan untuk mengetahui ketinggian air yang selanjutnya akan dihubungkan dengan mikrokontroler
ATMEGA 8535. Sensor level control switch ini ditempatkan sebagai masukan mikrokontroler. Cara kerja dari sensor level control switch dalam perancangan sistem ini adalah berlogika 1 atau high ketika terdeteksi maka sebaliknya akan berlogika 0 atau low. Tegangan yang dibutuhkan oleh sensor ini adalah sebesar
Pada perancangan sistem ini, penempatan posisi level switch disimpan dititik minimum dan titik maksimum air untuk mengetahui level terendah maupun
level tertinggi. Berikut penempatan level switch pada perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar 4.1 dan gambar 4.2
Gambar 4.1 Penempatan Level Switch Pada Level Maksimum
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Level Control Switch
Pengukuran Switch
Tegangan Keluaran Mikrokontroler (Volt)
Saat Aktif 4,87
Saat Tidak Aktif 0
Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat dilihat tegangan keluaran pada
saat switch aktif menghasilkan tegangan keluaran 4,87 Vdc. Ketika switch tidak aktif menghasilkan tegangan keluaran 0. Dengan hasil ini maka sensor level control switch bekerja dengan baik.
4.1.2 Sensor pH
Pengujian sensor pH ini dilakukan untuk mengukur kandungan air dalam
range 0-14 dan respon pembacaan sensor saat bekerja. Berikut hasil pengujian sensor pH dapat dilihat pada table 4.2
Tabel 4.2 Pengujian Sensor pH
Percobaan Ke Kandungan pH
1 6,24
2 6,80
3 7,38
4.2 Pengujian Dan Analisis Bagian Keluaran
Pengujian dan analisis bagian keluaran terdiri dari pengujian relay,
solenoid valve, pompa air, booster pump dan LCD . Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter sistem kerja dari setiap komponen keluaran
tersebut. Selain itu, untuk melihat komponen-komponen keluaran tersebut
berkerja sesuai dengan fungsinya.
4.2.1 Relay
Tujuan dari pengujian relay adalah untuk mendapat tegangan masuk pada
relay agar berfungsi dengan baik. Pada perancangan sistem ini berbasis mikrokontroler, relay berfungsi sebagai pengganti sakelar yang biasanya berupa
stop contact. Relay bertugas memutus dan menghubungkan jalur arus listrik.
4.2.2 Solenoid Valve
Tabel 4.4 Pengujian Solenoid Valve
Kondisi Solenoid Valve Tegangan Masukan Solenoid Valve (Volt)
Saat Aktif 23
Saat Tidak Aktif 0
Dari hasil pengujian yang dilakukan pada solenoid valve, dapat dilihat tegangan masukan pada saat mikrokontroler aktif menghasilkan tegangan
masukan 23 Vdc. Ketika solenoid valve tidak aktif menghasilkan tegangan keluaran 0. Dengan hasil ini maka sensor solenoid valve bekerja dengan baik.
4.3 Pengujian Alat
Tujuan dari pengujian alat ini adalah untuk mengetahui kinerja dari alat
yang telah dibuat. Dari pengujian ini diperoleh air hasil pengolahan sebanyak 1
liter dari 7 liter air yang diolah, dengan waktu ± sekitar 40 menit.
4.4 Perhitungan Daya
Pada pengujian ini akan dilakukan perhitungan daya alat pengolah air laut.
Berapa daya yang dikeluarkan alat ini dalam satu kali percobaan. Dimana dalam
satu kali percobaan butuh waktu 40 menit dan daya yang dikeluarkan sebesar 60
Watt dari pompa air 25 Watt dan juga dari booster pump 35 Watt. = ((60 / 1000) x 40) /60
= (0.06 x 40) / 60
= 0.001 KWH
Sehingga, biaya yang harus dibayarkan untuk pemakaian daya listrik
4.5 Pengujian Kualitas Air
Pengujian kualitas air ini bekerja sama dengan laboratorium dinas
kesehatan kota Bandung untuk mendapatkan hasil yang akurat. Pengujian yang
dilakukan hanya secara fisika dan kimia saja. Hasil pengujian laboratorium dapat
dilihat pada tabel dibawah ini
Berdasarkan data pengujian laboratorium kesehatan bandung terdapat
beberapa perbedaan terhadap hasil pemeriksaan parameter dari kadar maksimum
yang diperbolehkan baik secara fisika maupun kimiawi. Dari data tersebut bahwa
kualitas air hasil pengolahan yang diperiksa memenuhi syarat kesehatan atau air
44
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil perancangan, pengujian dan analisis rancang
bangun alat pengolah air laut menjadi air minum dengan sistem monitoring
mikrokontroler ATMEGA 8535. Dapat beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Alat pengolahan air laut menjadi air minum telah berhasil dibuat. Dan
berdasarkan hasil uji kelayakan kesehatan air yang dihasilkan layak untuk
dikonsumsi. Hasil tersebut dapat dilihat pada tabel 4.5.
2. Alat pengolahan air laut yang telah dibuat secara otomatis dengan kriteria
monitoring mulai dari tahap awal sampai akhir. Adapun proses tersebut
mulai dari pengisian bak penampungan air laut, melalui proses pre filter 1
micron, proses greensand filter, reverse osmosis lalu post carbon sehingga air ini layak untuk dikonsumsi.
3. Rancang bangun alat pengolah air laut ini menghasilkan air minum
sebanyak 1 liter air dari 7 liter yang diolah, dengan waktu ± sekitar 40
menit.
4. Daya konsumsi alat ini setelah memproses selama 40 menit dan
menghasilkan air pengolahan adalah sebesar 0.001 KWH.
5.2 Saran
Untuk pengembangan alat ini ada beberapa hal yang harus diperhatikan
1. Hasil dari pengolahan air akan lebih maksimal dengan waktu yang lebih
cepat lebih baikmenggunakan booster pump dengan tegangan yang lebih besar.
2. Perlu dilakukan kajian lebih lanjut tentang kandungan air laut pada setiap
daerah untuk mengetahui sumber air laut yang lebih berpotensi untuk
dilakukan proses pengolahan sehingga dapat menghasilkan kualitas air
MENJADI AIR MINUM DENGAN SISTEM MONITORING
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan menempuh pendidikan program Sarjana di program studi Teknik Elektro
Oleh:
Yuda Rismanto 1.31.09.005
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
vi
1.2 Identifikasi Masalah ... 2
1.3 Rumusan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
1.6 Metode Penelitian ... 3
1.7 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1. Osmosis ... 6
2.2 Reverse Osmosis ... 7
2.3 Filter Air ... 8
vii
2.4 Sensor ... 11
2.4.1 Sensor pH (Power of Hydrogen) ... 11
2.4.2 Sensor Ketinggian Air ... 13
2.5 MikrokontrolerATMEGA8535 ... 13
2.5.1 Konfigurasi PIN ATMega 8535 ... 14
2.5.2 Peta Memori ATMega ... 15
2.5.3 Program Memori ... 15
2.5.4 Data Memory ... 16
2.5.5 EEPROM Data Memory ... 17
2.5.6 Status Register (SREG) ... 17
2.6 Pompa Air ... 18
2.7 Booster Pump ... 19
2.8 Solenoid Valve Pneumatik ... 19
2.9 LCD 16X4 ... 20
BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Sistem ... 22
3.1.1 Fungsi Masing–masing Blok ... 23
3.1.2 Cara Kerja Sistem ... 24
viii
3.3 Perancangan Alat ... 29
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 29
3.3.1.1 Rangkaian Indikator Sensor Level Control Switch ... 29
3.3.1.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMEGA 8535 ... 30
3.3.1.3 Rangkaian Relay Pompa Air ... 31
3.3.1.4 Rangkaian Relay Booster Pump ... 32
3.3.1.5 Rangkaian Relay Valve ... 33
3.3.1.6 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) ... 34
3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 34
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA 4.1 Pengujian dan Analisis Bagian Masukan ... 37
4.1.1 Pengujian Sensor Level Control Switch ... 37
4.1.2 Sensor pH ... 39
4.2 Pengujian Dan Analisis Bagian Keluaran ... 40
4.2.1 Relay ... 40
4.2.2 Solenoid Valve ... 40
4.3 Pengujian Alat ... 41
4.4 Perhitungan Daya ... 41
ix
DAFTAR PUSTAKA ... 45 LAMPIRAN
x
Gambar 2.2 Filter 1 Mikron ... 8
Gambar 2.3 Greensand Filter ... 9
Gambar 2.3 Membrane Reverse Osmosis ... 10
Gambar 2.5 Post Carbon ... 11
Gambar 2.6 Sensor pH ... 12
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMEGA 8535 ... 15
Gambar 2.8 Peta Memori Program ... 16
Gambar 2.9 Peta Memori Data... 16
Gambar 2.10 EEPROM Data Memory ... 17
Gambar 2.11 Pompa Air ... 19
Gambar 2.12 Pompa Tekanan Tinggi ... 19
Gambar 2.13 Valve Pneumatic ... 19
Gambar 2.14 LCD 16X14 ... 21
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ... 22
Gambar 3.2 Blok Diagram Alur Air ... 26
Gambar 3.3 Rangkaian Indikator Sensor Level Control Switch ... 29
Gambar 3.4 Rangkaian Sistem Minimum ATMEGA8535 ... 29
Gambar 3.5 Rangkaian Relay Pompa Air ... 30
Gambar 3.6 Rangkaian Relay Valve... 30
xi
Gambar 3.11 Rangkaian Relay Valve ... 33
Gambar 3.12 Rangkaian Relay Valve 2... 33
Gambar 3.13 Rangkaian Relay Valve 3... 33
Gambar 3.14 Rangkaian LCD 16x4 ... 34
Gambar 3.15 Diagram Alir Sistem Rancang Bangun Alat Pengolah Air Laut ... 35
Gambar 4.1 Penempatan Level Switch PadaLevel Maksimum ... 38
Gambar 4.2 Penempatan Level Switch Pada Level Minimum ... 38
xii
Tabel 3.1 perbandingan sensor pH ... 27
Tabel 3.2 Perbandingan Mikrokontroler ... 28
Tabel 3.3 Uraian Perbandingan Jenis LCD ... 28
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Level Control Switch ... 39
Tabel 4.2 Pengujian Sensor pH ... 40
Tabel 4.3 Pengujian Indikator Sensor Level Control Switch ... 37
Tabel 4.4 Pengujian Solenoid Valve... 41
45
DAFTAR PUSTAKA
[1] Antara News, “Daerah pesisir pantai utara Cirebon setiap tahun
memasuki kemarau kesulitan air bersih, mereka mengandalkan bantuan air bersih tersebut dari pemerintah setempat, namun tidakmampu memenuhi kebutuhan masyarakat desa Dukuh, sementara warga di tepi
laut airnya asin” 2013
[2] Anne Ahira “Pencemaran air laut bisa melanda sumur, sungai, danau,
dan laut diseluruh dunia. Sumber air bersih akan berkurang. Air bersih
akan enjadi sesuatu yang sulit untuk diperoleh”,
[3] Asmuniv, “Rangkaian Elektronika Analog”.pdf,2013
[4] Lingga Wardhana,”Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega
8535”,2005
[5] Idaman Said, “Teknologi Reverse osmosis”,BAB 10.pdf
iv
atas berkat, rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan
laporan kerja tugas akhir ini dengan judul “Rancang Bangun Alat Pengolah Air
Laut Menjadi Air Minum Dengan Sistem Monitoring Mikrokontroler ATMEGA8535” Ilmu serta pengalaman baru yang berharga penulis peroleh dari tugas akhir ini. Serta penyelesaian laporan tugas akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak. Atas terselesaikannya laporan
ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Jana Utama, M.T, sebagai Pembimbing Tugas Akhir Program
Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas
Komputer Indonesia.
2. Kedua Orang Tua atas semua dukungan yang telah diberikan serta atas
doa, cinta dan kasih sayang yang senantiasa tercurah kepada penulis.
3. Bapak Dr. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc, sebagai Rektor UNIKOM
Bandung.
4. Bapak Prof. Dr. Denny Kurniadie, M.Sc., sebagai Dekan Fakultas Teknik
dan Ilmu Komputer UNIKOM Bandung.
5. Bapak Muhammad Aria, M.T, sebagai Ketua Program Studi Teknik
Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer
v
7. Ibu Tri Rahajoeningroem, M.T, sebagai Koordinator Tugas Akhir Program
Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas
Komputer Indonesia.
8. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro 2009 UNIKOM,
okta, rusdi, raya, ikbal, rey, dani, pahri, aris, dede, ferry dan erita yang
telah memberikan semangat dan motivasinya selama ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini
masih banyak kekurangan, sehingga penulisan laporan Tugas Akhir ini masih jauh
dari sempurna, namun demikian penulis berharap semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak. Amin.
Bandung, 5 Maret 2015
