PROTOTYPE APLIKASI PENDETEKSI KEKERUHAN AIR
BERBASIS ARDUINO PADA PERUSAHAAN DAERAH AIR
MINUM MAKASSAR
Komang Aryasa1, Riska Veraninda2
1,2STMIK Dipanegara Makassat; Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 09, telp/fax 1,2Prog. Studi Teknik Infotmatika, STMIK Dipanegara Makassar
e-mail: 1[email protected], 2[email protected]
Abstrak
Desain prototype alat ukur kekeruhan air menggunakan sensor cahaya photodiode berbasis arduino. Tingkat kekeruhan air dikonversi ke dalam besaran tegangan listrik. Sensor ini dapat digunakan untuk merancang alat pendeteksi kekeruhan air yang secara otomatis dapat mendaur ulang air yang kotor menjadi air yang layak pakai. Standar kekeruhan air didasarkan pada peraturan menteri kesehatan sebesar 5 NTU. Pemilihan sumber cahaya berupa LED putih didasarkan pada perbandingan tegangan yang dihasilkan oleh masing-masing LED pada air dengan NTU tertentu. Selanjutnya dilakukan analisa terhadap beberapa sampel air, juga terhadap larutan sejenis dengan tingkat konsentrasi zat terlarut yang berbeda. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa alat ukur ini dapat membedakan air jernih dan air keruh, dimana batas maksimum tegangan untuk air jernih adalah 0,074 Volt atau sekitar 5 NTU.
Kata kunci: kekeruhan air, LED, ardduino, NTU, photodiode.
Abstract
Design turbidity measuring instrument prototype was created using arduino-based photodiode light sensor. Water turbidity level is converted into electrical voltage magnitude. This sensor can be used to design water turbidity detector can automatically recycle the dirty water into water that is unfit for use. Water turbidity standard is based on regulation of health minister by 5 NTU. Selection of light sources such as white LEDs are based on a comparison of the voltage generated by each LED in the water with certain NTU. Furthermore, the analysis of several samples of water, also against similar solution with solute concentration levels are different. The results obtained indicate that this measure can distinguish the clear water and turbid water, which limits the maximum voltage for the crystal clear water is 0,074 volts, or about 5 NTU.
Keywords: water turbidity, LED, ardduino, NTU, photodiode.
1. PENDAHULUAN
Air menjadi kebutuhan primer yang diperlukan untuk kebutuhan sehari-hari seperti minum, masak, mandi sampai kebutuhan pengolahan industri. Sebagaimana kita ketahui, air keruh merupakan salah satu ciri air yang tidak bersih dan tidak sehat karena memiliki Partikel - partikel yang menyebar tersebut dapat berupa zat-zat organik yang terurai secara halus, jasad - jasad renik, lumpur, tanah liat dan zat koloid yang serupa atau benda melayang yang tidak mengendap dengan segera. Pengkonsumsian air keruh dapat mengakibatkan timbulnya berbagai jenis penyakit seperti cacingan, diare dan penyakit kulit.[1]
Air bersih sangat dibutuhkan khususnya daerah perkotaan yang menggunakan fasilitas PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum) untuk sumber air bersih. Tidak terkecuali Kota Makassar, sekitar 50% akan kebutuhan air bersih dipasok dari PDAM. PDAM Kota Makassar
khususnya menyuplai air dari sungai atau menggunakan air permukaan yang tingkat kebersihan airnya tergantung pada keadaan air sungai.[2] .Berdasarkan survei yang telah dilakukan, operator PDAM tersebut mendeteksi kekeruhan pada instalasi pengolahan air masih menggunakan metode konvensional (visual) dan mencatat nilai perubahan kekeruhan yang terjadi secara manual, seperti mengambil dan menguji sampel secara berulang setiap 2 jam sekali petugas melakukannya dan mencatat hasilnya di buku agenda penelitian milik PDAM [3]. Dengan mempertimbangkan kondisi tersebut maka dapat dilakukan penelitian dengan cara dibuatnya alat pengukuran kekeruhan air digital dan disertai sistem data yang dapat digunakan untuk menyimpan data pada periode tertentu sesuai yang diinginkan. Pada alat ukur kekeruhan ini sensor yang digunakan untuk medeteksi kekeruhan adalah tubirdity sebagai sensor untuk mengetahui tingkat kekeruhan air. Jika keadaan air semakin keruh maka akan mempengaruhi transpransi suatu zat cair sehingga akan mempengaruhi intesitas cahaya[4,5]. Nilai dari sensor yang masih berupa data analog akan diolah oleh arduino menjadi data digital. Bagian penyimpanan data pengukuran terdiri atas input berupa sensor intensitas cahaya yang digunakan untuk mengukur nilai kekeruhan air. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang model desain sistem sensor pedeteksi kekeruhan air yang dapat membantu operator PDAM berbasis arduino dengan menggunakan sensor turbidity.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Alat dan Bahan Penelitian
Dalam melakukan perancangan Prototype aplikasi pendeteksi kekeruhan air berbasis arduino pada perusahaan daerah Air minum makassar dibutuhkan alat dan bahan sebagai berikut:
Tabel 1 Alat Penelitian
No. Alat Satuan
1. Solder 1 buah
2. Avometer (Multimeter) 1 buah
3. Obeng 1 buah
4. Tang Runcing 1 buah
5. Software Pemrograman Arduino dan Android Aplikasi
6. Bor Listrik 1 buah
7. Satu Unit Komputer 1 buah
8. Gergaji 1 buah
9. Gunting 1 buah
10. FlowChart
Tabel 2 Bahan Penelitian
No. Bahan Satuan
1. Acrylic 30 cm x 30 cm
2. Timah 1 gulung
3. Pin Header 1 buah
4. Kabel Pelangi 3 Urat
5. Baut 6 Buah
6. Power Bank 1 buah
7. Arduino Uno R3 1 buah
8. Turbidity 1 Buah
.
2. 2 Analisis Permasalahan
Identifikasi masalah adalah langkah awal dari analisis. Langkah ini diperlukan untuk mengetahui permasalahan apa saja yang terjadi pada sistem. Oleh karena itu langkah pertama adalah menganalisis masalah yang muncul dan identifikasi masalah yang dimaksud disini adalah bagimana cara meningkatkan kualitas air minum terhadap pelanggan. Karena dilihat dari
cara penentuan tingkat kekeruhan air masih menggunakan metode konvesional (visual) serta membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mengukur tingkat kekeruhan air dan mencatat nilai perubahan kekeruhan air yang terjadi secara manual dalam sebuah buku laporan sehingga tidak efektif dan memerlukan waktu cukup lama untuk melakukan tindakan pada tingkat kekeruhan air sebagaimana yang kita liat pada table 3 yang menunjukkan hasil tingkat kekeruhan pada 3 sampel yang di ukur setiap 2 jam sekali. Sebagai alternatif untuk masalah ini, perlu adanya suatu nilai tambahan dalam proses penentuan kekeruhan air tersebut.
Tabel 3 Data pengukuran NTU
NO JAM NTU
BAKU SEDIMEN BERSIH(PDAM)
1 08.00 – 10.00 40.9 20.0 0.6
2 10.00 – 12.00 31.5 21.5 0.5
3 12.00 – 14.00 60.15 25.10 1.4
4 14.00 – 16.00 54.5 27.7 1.5
5 16.00 – 18.00 30.10 14.27 0.2
2.3 Analisis kebutuhan sistem
Dalam perancangan sistem aplikasi pengukur kekeruhan air, membutuhkan beberapa
alat tambahan untuk menunjang kinerja aplikasi prototype ini dengan baik. Dengan menambahkan sensor turbidity untuk mengukur tingkat kekeruhan air, pompa untuk memompa air ke penyaringan apabila air kotor atau memompa air ke penampungan air bersih, arduino untuk mengkonversi nilai sensor sebelum ditamplkan ke aplikasi serta menambahkan bahan kimia sebagai bahan untuk menjernihkan air yang tingkat kekeruhannya sangat tinggi dan meminimalisir waktu dari 2 jam/pengukuran menjadi 10 menit/pengukuran .
2.4 Perancangan Sistem
Air dimasukkan ke dalam wadah yang terdapat sensor, ketika Pengukuran intensitas cahaya yang diterima oleh detektor akan dipengaruhi ada tidaknya penghalang atau partikel yang terlarut di dalam air. Kekeruhan yang berbeda akan menghasilkan nilai resistensi yang berbeda pada sensor, sehingga nilai yang didapatkan pada sensor dikirim ke arduino untuk mengkonversikan nilai dan menampilkan ke laptop dan tersimpan ke database. Operator PDAM bisa lebih mudah melihat hasil dari tingkat kekeruhan air.
Gambar 1 Deskripsi Sistem
2.4.1 Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik dalam Prototype Aplikasi Pendeteksi Kekeruhan Air Berbasis Arduino ini tentunya sangat penting, dengan adanya alat ini dapat bermanfaat bagi masyarakat yang ingin mengkomsumsi air minum. Jadi bagaimana kita membuat suatu sistem yang baik untuk mengatasi kekeruhan air. Berikut gambar Prototype Aplikasi Pendeteksi Kekeruhan Air Berbasis Arduino:
Gambar 2 Prototype 1
Gambar 3 Prototype 2
Keterangan :
1. Arduino berfungsi sebagai microkontroler untuk mengatur kinerja alat dan mengkonversi nilai dari sensor.
2. Modul Turbidity berfungsi sebagai menghubungkan sensor dengan arduino. 3. Relay berfungsi sebagai saklar terhadap pompa air.
4. Pompa Air berfungsi untuk memompa air.
5. Penampungan Kedua / Bersih untuk menyimpan air bersih. 6. Penampungan Pertama untuk menyimpan dan mengolah air kotor 7. Penyaring Air untuk menyaring air kotor.
8. Sensor Turbidity berfungsi sebagai alat pengukur kekeruhan air.
Untuk lebih menjelaskan cara kerja alat pendeteksi kekeruhan air, maka kami menampilkan gambar pemakaian Prototype Aplikasi Pendeteksi Kekeruhan Air Berbasis Arduino seperti gambar diatas.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Interface Program
Pada proses pembuatan program, penulis menggunakan Program Delphi untuk interface yang digunakan sebagai media untuk melihat hasil pengukuran dari tingkat kekeruhan air yang akan di jalankan oleh arduino.
Gambar 7 Interface Monitoring Turbidity
3 2 1 4 5 6 7 8
Gambar di atas merupakan interface Monitoring Turbidity. Dalam tampilan tersebut terdapat tombol-tombol perintah untuk mengeksekusi perintah. Seperti tombol ,label hasil nilai, dan database, dsb.
3.2 Pengujian Alat Terhadap Air Kotor
Pada bagian ini peneliti menggunakan air bersih yang dicampurkan dengan 3 jenis tanah yaitu tanah merah, tanah yang ber lumpur dan tanah yg bercampur dengan pasir dan batu-batuan. Dengan ini peneliti memberikan penjelasan sedikit tentang 3 tanah tersebut yaitu : 1. Tanah pasir merupakan pelapukan dari batuan pasir.
2. Tanah yang berlumpur adalah jenis tanah yang terdiri dari campuran dari aluminium serta silikat yang memiliki diameter tidak lebih dari 4 mikrometer.
3. Tanah merah adalah tanah yang kaya akan zat besi dan alumunium oksida. Tanah jenis ini juga sering kita temui di daerah tropis di Indonesia dari daerah desa hingga perkotaan.
Peneliti menggunakan perbandingan dengan mencampurkan 1 liter air dengan 100 gram tanah. Peneliti juga memberikan tindakan terhadap air yang keruh dengan diberikan larutan kimia (PAC) PolyaluminiumChloride merupakan salah satu Koagulan – zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi – yang bisa membantu untuk menjernihkan air, seperti air sumur yang keruh. maka hasil pengukuran dapat diliat pada gambar berikutnya.
Gambar 8 Air yang tercampur dengan tanah yang berpasir
Gambar 9 Air yang tercampur dengan tanah merah
Gambar 10 Air yang tercampur dengan tanah berlumpur
Seperti yang kita lihat pada gambar 8, 9 dan 10 dapat kita simpulkan bahwa air yang dicampur dengan tanah memiliki nilai yang berbeda meskipun mendapatkan perlakuan yang sama pada saat diberi bahan kimia (PAC) yaitu 1 tetes setiap perpengukuran dalam waktu 10 detik setiap per pengukuran dan air mengalir ke penyaringan agar partikel yang ada di dalam air bisa tersaring dan menjadi bersih.
3.3 Pengujian Alat turbidity meter dan Alat yang dirancang
Pengujian ini dilakukan untuk memahami dan mengetahui perbandingan nilai kekeruhan air terhadap 2 alat yaitu alat turbidity meter dan alat yang dirancang agar nilai yang dihasil pada saat pengukuran sesuai dengan standar alat yang digunakan pada kementerian kesehatan dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4 Pengujian Alat turbidity meter dan alat yang dirancang
NO
Pengukuran NTU
Alat Turbidity Meter Alat yang dirancang Selisih
SEDIMEN PDAM SEDIMEN PDAM SENDIMEN PDAM
1 20.5 0.5 20.0 0.6 0.5 0.1 2 21.0 0.5 21.5 0.5 0.5 0 3 25.1 1.4 25.1 1.4 0 0 4 27.0 1.8 27.7 1.5 0.7 0.3 5 14.2 2.2 14.2 2.2 0 0 4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan pada perancangan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Arduino digunakan sebagai pengontrol rangkaian elektronik yang dapat menyimpan program yang dibuat dengan menggunakan bahasa C .
2. Metode pada alat ukur kekeruhan ini didasarkan pada perbandingan intensitas cahaya dengan meletakkan sensor sejajar dengan sumber cahaya dan sampel yang akan diukur kekeruhannya diletakkan diantara sumber cahaya dengan sensor cahaya, dimana cahaya yang tersebar oleh sampel, semakin tinggi intensitas cahaya tersebar, maka semakin tinggi kekeruhan.
3. Secara keseluruhan, prototype yang dibangun dapat bekerja dan berfungsi sebagaimana yang direncanakan.
4.. Sistem yang dibuat dapat bekerja dengan baik dan dapat digunakan dalam pengukuran tingkat kekeruhan dalam air.
5. SARAN
Berdasarkan hasil penenelitian tentang kekeruhan air, bahwa satuan yang didapat hanya kekeruhan air yaitu NTU (Nephelometric Turbidity Units). Untuk selanjutnya, mungkin dapat ditambahkan parameter lainnya misalnya PH, kekentalan dan rancangan untuk alat kekeruhannya lebih diperbaiki lagi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak terkait yang telah banyak membantu dalam penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sutrisno, Totok, dkk. 2006. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Rineka Cipta. Jakarta.
[2] Surhatini, dkk. 2012, Laporan Praktik Kerja Industri di PDAM IPA 1Ratulangi Kota
Makassar. Makassar.
[3] Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Makassar 2010. Company Profile. Makassar
.
[4] Linda Handayani, dkk. 2015, Desain Alat Ukur Kekeruhan Air menggunakan Sensor
Cahaya Photodiode Berbasis Mikrokontroler AT Mega 32, Publikasi Jurnal, Bandung :
SNIPS 2015.
[5] Syahrul. 2014, Pemrograman Mikrokontroler AVR Bahasa Assembly dan C. Bandung : Informatika.
