PENGONTROLAN LEVEL AIR DAN PENDETEKSI KEKERUHAN KOLAM IKAN BERBASIS MIKROKONTROLLER

(1)

MIKROKONTROLLER

TUGAS AKHIR

DWIVO ARESTU YENDRIAL

BP. 1401041024

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI PADANG

(2)

MIKROKONTROLLER

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

DWIVO ARESTU YENDRIAL

1401041024

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI PADANG

(3)

i

MIKROKONTROLLER

Oleh

DWIVO ARESTU YENDRIAL

1401041024

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I Anton Hidayat,ST.,MT NIP. 19761025 200412 1 002 Pembimbing II Ir. Suryadi,MT NIP. 19600827 198803 1 002

(4)

iii

Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya penulis telah dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang

berjudul“ Pengontrollan Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroller”. Shalawat beserta

salam tidak lupa penulis doakan kepada Allah SWT agar selalu disampaikannya kepada rasulallah Muhammad SAW, yang telah merubah akhlak manusia ketempat terpuji yang disinari iman dan islam berdasarkan ilmu pengetahuan seperti yang sama-sama kita rasakan pada saat ini.

Laporan ini disusun dengan tujuan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan perkuliahan pada program studi teknik elektronika politeknik negeri padang. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak.Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Kedua Orang Tua tersayang terimakasih telah memberikan dukungan moril dan materil hingga terselesaikannya tugas akhir ini.

2. Bapak Aidil Zamri, ST,.MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang. 3. Bapak Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom selaku ketua jurusan teknik elektro

Politeknik Negeri Padang.

4. Bapak Herizon, SST.,ST.,MT selaku ketua program studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Padang.

5. Bapak Anton Hidayat,ST.,MT sebagai pembimbing I dan Bapak Ir. Suryadi,MT sebagai pembimbing II yang telah mengarahkan dan

(5)

iv

6. Untuk teman-teman 3C DIII Teknik Elektronika 2014 yang telah membantu dalam segala hal.

7. Semua teman-teman tanpa terkecuali yang telah membantu secara langsung maupun tidak langsung.

8. Untuk semua pihak yang telah membantu penulis sampai laporan ini tepat pada waktunya.

Penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya. Sekiranya ada kesalahan dalam penulisan laporan ini penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penulisan selanjutnya.

Padang, 29 September 2017

(6)

v

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR... iii

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... vii

DAFTAR TABEL ... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 2 1.3 Perumusan Masalah... 2 1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metode Penyelesaian Tugas Akhir ... 3

1.6 Sistematika Penulisan Laporan... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengenalan Kolam Ikan... 6

2.2 Catu Daya (Powersuply)... 6

2.3 Sensor Photodioda ... 8 2.4 Keypad ... 9 2.5 Lmit Switch ... 13 2.6 Sensor Ultrasonik ... 14 2.7 LCD dengan I2C... 15 2.8 Driver Motor L298N ... 18 2.9 Motor DC... 20 2.10 Arduino Uno ... 22

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Perancangan Alat... 27

(7)

vi

3.2 Perancangan Hardware ... 30

3.2.1 Perancangan Catu Daya ... 30

3.2.2 Perancangan Rangkaian Sensor Photodioda... 30

3.2.3 Perancangan Rangkaian LCD dengan I2C ... 31

3.2.4 Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik ... 33

3.2.5 Perancangan Rangkaian Keypad ... 34

3.2.6 Peracangan Rangkaian Driver Motor DC... 35

3.2.7 Perancangan Rangkaian Shield Arduino ... 36

3.3 Perancangan Software ... 36

3.3.1 Diagram Alir(Flow Chart)... 36

3.3.2 Perancangan Program ... 38

3.4 Spesifikasi Alat... 38

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1.Pengujian pada Catu Daya... 40

4.2.Pengujian pada Sensor Ultrasonik... 43

4.3 Pengujian pada Sensor Photodioda ... 45

4.4 Pengujian pada Pintu Air Kolam ... 46

BAB V PENUTUP 5.1.Kesimpulan... 49

5.2.Saran ... 49

DAFTAR PUSTAKA ... 50 LAMPIRAN

(8)

vii

Gambar 1. Blok Diagram Catu Daya ... 7

Gambar 2. Sensor Photodioda... 8

Gambar 3. Konstruksi Matrix Keypad 4 x 4 ... 10

Gambar 4. Struktur dan Bentuk Limit Switch ... 13

Gambar 5. Kontruksi dan Simbol Limit Switch ... 14

Gambar 6. Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 14

Gambar 7. Diagram Waktu HC-SR04 ... 15

Gambar 8. LCD 16x2 dengan I2C ... 16

Gambar 9. Driver Motor L298N ... 19

Gambar 10. Bagian-bagian Motor DC... 21

Gambar 11. Board Arduino Uno... 23

Gambar 12. Mekanik Tampak Keseluruhan ... 27

Gambar 13. Blok Diagram Secara Keseluruhan ... 28

Gambar 14. Rangkaian Power Supply ... 30

Gambar 15. Rangkaian Sensor Photodioda ... 31

Gambar 16. Rangkaian Sensor Photodioda ke Arduino ... 31

(9)

viii

Gambar 19.Rangkaian Keypad ke Arduino ... 35

Gambar 20. Rangkaian Driver motor ke Arduino ... 35

Gambar 21. Rangkaian Shield Arduino ... 36

Gambar 22. Flow Chart ... 37

Gambar 23. Proses Perancangan Perangkat Lunak... 38

Gambar 24. Titik Pengukuran pada Catu Daya ... 41

Gambar 25. Titik pengukuran TP1 ... 42

(10)

ix

Tabel 1. Nama dan Fungsi Masing-Masing pin LCD... 16

Tabel 2. Keterangan Pin ICSP pada Arduino Uno ... 24

Tabel 3. Spesifikasi Arduino Uno... 26

Tabel 4. Hasil Pengukuran Catu Daya menggunakan Osiloskop ... 41

Tabel 5. Hasil Pengukuran Catu Daya menggunakan Multimeter... 41

Tabel 6. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic ... 43

Tabel 7. Hasil Pengujian Sensor Photodioda... 45

Tabel 8. Hasil Pengujian Sensor Photodioda untuk Jenis Ikan... 45

Tabel 9. Hasil Pengujian Motor untuk membuka pintu... 46

(11)

1

1.1 Latar Belakang

Tambak ikan air deras banyak terdapat di daerah limau Manis kecamatan Pauh Kota Padang dimana banyak petani menjadikan tambak ikan merupakan mata pencaharian hidup. Banyaknya tambak ikan air tawar dengan air mengalir pada daerah limau manis ini disebabkan adanya bendungan air yang dibuat pemerintah untuk pengairan sawah sehingga dimanfaatkan oleh masyarakat untuk berkolam ikan air tawar baik didepan rumah maupun diladang yang tidak produktif, karena sumber air melimpah sehingga kebutuhan akan air bagi petani tambak dilimau manis tidaklah menjadi masalah.

Namun permasalahan akan terjadi bila hujan turun dimana air pada bendungan akan meningkat sehingga ini akan meningkatkan jumlah debet air yang masuk pada kolam ikan dan juga akan menumpuknya sampah pada kolam, ini menjadi permasalahan bagi petani tambak karena ikan akan mudah mati, ikan akan keluar dan juga ikan akan berpenyakit disebabkan banyaknya debet air dalam kolam oleh karena itu bagi petani bila hujan turun para petani tambak ikan akan segera munutup pintu air yang masuk kedalam kolam agar ikan tidak mati dan debet air yang banyak tidak masuk kedalam kolam dengan menyebabkan ikan akan mudah keluar.

Menurut (Rayza, Martia, dkk, Umrah, 2017) telah membuat pengontrolan tinggi kolam ikan menggunakan Raspberry Pi dan menggunakan pengontrolan melakukan komputer.

(12)

Menurut (Tegar, Assyidiqi, dkk, UB, 2017) telah membuat pengontrolan tinggi kolam ikan menggunakan LDR sebagai kekeruhan air untuk mengatur pintu air.

Berdasarkan permasalahan tersebut saya mencoba membuat sebuah alat “Pengontrolan Level Air dan Pendeteksi Kekeruhan Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroller”, dengan alat ini dapat dan mengontrol level air menggunakan Aruino uno, photodioda sebagai pengganti LDR ,dan menampilkan di LCD pada permasalahan yang terjadi di atas tanpa menggunakan komputer untuk mengontrol pintu air kolam. Pintu air kolam secara otomatis dapat digunakan oleh petani tambak ikan air deras untuk mengatur ketinggian air yang akan masuk kedalam kolam dari guna meningkatkan hasil panen ikan dan juga mencegah kematian ikan akibat kondisi air yang tidak baik.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini sebagai berikut :

1. Membuat alat pengaturan tinggi air secara otomatis pada kolam ikan air tawar.

2. Mendeteksi kekeruhan air pada kolam ikan air tawar.

1.3 Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang diangkat dalam pembuatan tugas akhir ini sebagai berikut :

(13)

1. Bagaimana membuat alat yang berguna untuk mengatur ketinggian air kolam ikan ?

2. Bagaimana cara membuat program Arduino Uno dengan input keypad sebagai setting point ?

3. Bagaimana cara membuka dan menutup pintu air kolam secara otomatis menggunakan mikrokontroller?

1.4 Batasan Masalah

Adapun masalah yang tidak dibahas yaitu :

1. Jumlah maksimal ikan yang berada di dalam kolam ikan dibatasi agar mengurangi penyebab kematian ikan akibat populasi yang terlalu banyak.

2. Tinggi air yang berada dalam kolam dibatasi ketinggian maksimum dan minimum sesuai dengan pintu keluar air.

1.5 Metode Penyelesaian Tugas Akhir

Dalam perakitan membuat alat, terlebih dahulu dilakukan perancangan sehingga menghasilkan sutau sistem ataupun alat yang bisa digunakan dengan baik. Adapun metode-metode yang digunakan sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Dilakukan dengan cara mencari dan mempelajari referensi yang berhubungan teori-teori yang digunakan.

(14)

2. Konsultasi / Diskusi

Melakukan konsultasi dengan pembimbing I dan pembimbing II serta pihak-pihak yang mendukung.

3. Perancangan dan Pembuatan alat

 Membuat dan menguji rangkaian mikrokontroler  Membuat dan menguji rangkaian sensor Ultrasonik

 Membuat dan menguji rangkaian motor DC sebagai pengontrol

pintu

1.6 Sistematika Penulisan Laporan

Untuk memberi gambaran yang jelas tentang susunan materi yang dibahas dalam penulisan laporan tugas akhir ini, sistematika yang digunakan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini membahas mengenai Latar Belakang, Batasan Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan, Metodologi dan Sistem Penulisan Laporan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini membahas mengenai dasar teori dari masing-masing bagian yang menjadi panduan atau dasar pembuatan Tugas Akhir, diantaranya : Arduino, sensor Photodioda, motor DC, sensor Ultrasonik, dan LCD.

BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Bab ini akan diuraikan tahap-tahap perencanaan dan proses pembuatan keseluruhan pengontrolan kolam ikan.

(15)

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini akan ditemui langkah-langkah pengujian dan mengandung keseluruhan analisa serta hasil yang diperoleh dari pembuatan alat.

BAB V : PENUTUP

Bab ini merupakan bagian penutup yang berisikan tentang kesimpulan dari proses keseluruhan pembuatan alat dan saran.

DAFTAR PUSTAKA

Bagian ini berisi sumber-sumber yang digunakan dalam penyelesaian penulisan Tugas Akhir.

(16)

6 2.1 Pengenalan Kolam Ikan

Kolam ikan adalah perairan terkendali, danau buatan, atau reservoir air yang digunakan untuk memelihara sejumlah ikan untuk aktivitas budi daya ikan, pemancingan rekreasi, atau hiasan. Kolam ikan untuk tujuan budi daya merupakan hal yang umum berada dibiara, pesantren, istana, dan komunitas lainnya yang mampu menghidupi orang-orang di dalamnya secara subsisten.

Proses terbentuknya kolam bisa terbentuk dari kegiatan yang tidak sengaja mengakibatkan adanya cekungan di suatu tempat, dari tidak adanya pintu pemasukan dan pembuangan air yang mengalami banjir pada musim hujan dan kering, kolam yang sengaja dibentuk dan dibuat sesuai keinginan. Kolam ikan bisa digunakan untuk semua jenis ikan tetapi tingkat kekeruhan harus sesuai dengan jenis ikan yang dipeliraha, seperti: ikan lele pada kolam yang airnya keruh, ikan kalai pada kolam yang airnya keruh, ikan mas raya pada kolam yang airnya jernih, ikan patin pada kolam yang airnkolam yang airnya keruh, ikan mas raya pada kolam yang airnya jernih, ikan patin pada kolam yang airnya jernih.

(17)

2.2 Catu Daya (Powersupply)

Gambar 1. Blok Diagram Catu Daya

Catu daya adalah sebuah perangkat yang memasok energi listrik untuk satu atau lebih beban listrik atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Istilah ini paling sering diterapkan ke perangkat yang mengkonversi salah satu bentuk energi listrik yang lain, meskipun mungkin juga merujuk ke perangkat yang mengkonversi energi bentuk lain (misalnya, mekanis, kimia, surya) menjadi energi listrik. Sebuah catu daya diatur adalah salah satu yang mengontrol tegangan keluaran atau saat ini untuk nilai tertentu, nilai dikendalikan mengadakan hampir konstan, meskipun variasi baik dalam beban arus atau tegangan yang diberikan oleh sumber energi catu daya. Secara prinsip rangkaian catu daya adalah menurunkan tegangan AC , menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC ,menstabilkan tegangan DC.

(18)

2.3 Sensor Photodioda

Gambar 2. Sensor Photodioda beserta simbol

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubah-ubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir. Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika photodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut.

Prinsip dari photodioda yaitu ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. Cara tersebut didalam sebuah photodioda digunakan untuk mengumpulkan photon menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Saat photodioda terkena cahaya, maka akan bersifat

(19)

sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil dan saat photodioda tidak terkena cahaya maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

2.4 Keypad

Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simpel dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut.

(20)

 Konstruksi Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler

Gambar 3. Konstruksi Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler

Konstruksi matrix keypad 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolom dengan keypad berupa saklar push button yang diletakan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push button dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi masukan atau keluaran dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagai masukan dan baris sebagai keluaran atau sebaliknya tergantung pembuat program.

 Proses Scaning Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler

Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama. Misal kita asumsikan keypad aktif LOW (semua line kolom dan baris

(21)

dipasang resistor pull-up) dan dihubungkan ke port mikrokontroler dengan jalur kolom adalah jalur input dan jalur baris adalah jalur output maka proses scaning matrix keypad 4×4 diatas dapat dituliskan sebagai berikut.

 Mengirimkan logika Low untuk kolom 1 (Col1) dan logika HIGH untuk kolom yang lain kemudian membaca data baris, misal tombol SW1 ditekan maka data baris pertama (Row1) akan LOW sehingga data baris yang dibaca adalah 0111, atau tombol yang ditekan tombol SW5 maka data pada baris ke 2 akan LOW sehingga data yang terbaca 1011, atau tombol SW9 yang ditekan sehingga data yang terbaca 1101, atau tombol SW13 yang ditekan maka data yang dibaca adalah 1110 dan atau tidak ada tombol pada kolom pertama yang di tekan maka data pembacaan baris akan 1111.

 Mengirimkan logika Low untuk kolom 3 (Col3) dan logika HIGH untuk kolom yang lain kemudian membaca data baris, misal tombol SW1 ditekan maka data baris pertama (Row1) akan LOW sehingga data baris yang dibaca adalah 0111, atau tombol yang ditekan tombol SW5 maka data pada baris ke 2 akan LOW sehingga data yang terbaca 1011, atau tombol SW9 yang

(22)

ditekan sehingga data yang terbaca 1101, atau tombol SW13 yang ditekan maka data yang dibaca adalah 1110 dan atau tidak ada tombol pada kolom pertama yang di tekan maka data pembacaan baris akan 1111.

Kemudian data pembacaan baris ini diolah sebagai pembacaan data penekanan tombol keypad. Sehingga tiap tombol pada matrix keypad 4×4 diatas dengan teknik scaning tersebut akan menghasilkan data penekanan tiap-tiap tombol sebagai berikut.

SW1 = 0111 0111 SW9 = 0111 1101 SW2 = 1011 0111 SW10 = 1011 1101 SW3 = 1101 0111 SW11 = 1101 1101 SW4 = 1110 0111 SW12 = 1110 1101 SW5 = 0111 1011 SW13 = 0111 1110 SW6 = 1011 1011 SW14 = 1011 1110 SW7 = 1101 1011 SW15 = 1101 1110 SW8 = 1110 1011 SW16 = 1110 1110

(23)

Data port mikrokontroler, misalkan pada SW2 = 1011 0111 tersebut terbagi dalam label atas dan label bawah dimana data label atas (1011) merupakan data yang kita kirimkan sedangkan data label bawah (0111) adalah data hasil pembacaan penekanan tombol keypad SW2 pada proses scaning matrix keypad 4×4 diatas.

2.5 Limit Switch

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar berikut.

Gambar 4. Struktur dan Bentuk Limit Switch Limit switch umumnya digunakan untuk :

 Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain.

(24)

 Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar di bawah.

Gambar 5. Kontruksi dan Simbol Limit Switch

2.6 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sensor 40 KHz produksi parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas untuk mendeteksi jarak suatu objek.

(25)

Sensor HC-SR04 mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik ( 40 KHz ) selama t = 200 us kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor HC-SR04 memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali ( pulsa trigger dengan timeout minimal 2 us ). Spesifikasi sensor ini :

a. Kisaran pengukuran 3cm-3m.

b. Input trigger –positive TTL pulse, 2uS minimal., 5uS tipikal. c. Echo hold off 750uS dari fall of trigger pulse.

d. Delay sebelum pengukuran selanjutnya 200uS. e. Burst indikator LED menampilkan aktifitas sensor.

Gambar 7. Diagram waktu sensor HC-SR04

2.7 LCD 16x2 dengan I2C

LCD 16x2 dengan I2C adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya menggunakan sistem dot matriks. LCD 16x2 dihubungkan dengan I2C agar menghemat pemakaian pin pada arduino sehingga pin yang digunakan yaitu pin SDA (A4) dan SCL (A5). Gambar dapat dilihat pada gambar 8.

(26)

Gambar 8. LCD 16x2 dengan I2C

LCD dipergunakan antara lain untuk menampilkan pesan atau informasi kepada pengguna (misal display microwave atau jam digital) dan untuk menampilkan menu input untuk perubahan setting (misal pada mesin fotokopi).

Terdapatnya banyak macam kontroler yang dipergunakan pada LCD, namun yang paling luas penggunaannya adalah Hitachi HD44780 dan kompatibelnya. Hampir semua LCD dapat diatur tingkat kontrasnya, sebagian besar mempunyai backlight. LCD yang kompatibel dengan HD44780 pada umumnya mempunyai 16 dengan fungsi seperti tertera pada tabel 1.

Tabel 1. Nama dan fungsi masing-masing pin pada LCD Pin Nama Pin Input/Output Fungsi

1 VSS Power Catu daya, ground

2 VDD Power Catu daya, 5 V

3 V0 Power Tegangan referensi untuk pengatur

kontras

4 R/S Input Pemilihan register

(27)

1 = register data

5 R/W Input Mode baca/tulis

0 = tulis ke LCD (write mode) 1 = baca dari LCD (read mode)

6 E Input Enable

0 = mulai latch data 1 = enable

7-14 DB0-DB7 Input/Output Data

DB0 = LSB, DB7 = MSB

Mode 8 bit digunakan DB0-DB7 Mode 4 bit digunakan DB4-DB7

15 BPL Power Catu daya backlight, positif

16 GND Power Catu daya backlight, negatif

Display karakteristik pada LCD diatur oleh pin EN, RS, dan RW. Jalur E dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.

Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika “0”, data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor, dan lain-lain). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim

(28)

adalah data teks yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk

menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”.

Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low “0”. LCD hanya akan dipergunakan pada mode tulis, sehingga pin R/W dihubungkan dengan ground.

Terakhir, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (tergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user). Pada mode data 8 bit, jalur yang dipergunakan adalah DB0-DB7, sedangkan untuk mode data 4 bit, jalur yang dipergunakan adalah DB4-DB7.

2.8 Driver Motor L298N

Ada beberapa macam driver motor DC yang biasa kita pakai seperti menggunakan relai yang diaktifkan dengan transistor sebagai saklar, namun yang demikian dianggap tidak efisien dan terlalu ribet dalam pengerjaan hardwarenya. Dengan berkembangnya dunia IC, sekarang sudah ada H-Bridge yang dikemas dalam satu IC dimana memudahkan kita dalam pelaksanaan hardware dan kendalinya apalagi jika menggunakan mikrokontroller, saya rasa akan lebih mudah lagi penggunaannya. IC umumnya seperti IC L298. IC ini memiliki kelebihan dan kekurangan masinng-masing. Modul yang menggunakan IC driver L298 yang memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan

(29)

tegangan maksimum 46 Volt DC untuk satu kanalnnya. Rangkaian driver motor DC dengan IC L298 diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 9. Driver Motor L298N Ket:

1.DC motor 1 "+" atau motor stepper A+

2. DC motor 1 "-" atau motor stepper

A-3. 12V jumper - remove this if using a supply voltage greater than 12V DC.

This enables power to the onboard 5V regulator

4. Connect your motor supply voltage, maximum of 35V DC. Remove 12V

jumper if >12V DC

5. Ground

6. 5V output if 12V jumper in place, ideal for powering your Arduino (etc) 7. DC motor 1 enable jumper. Leave this in place when using a stepper motor. Connect to PWM output for DC motor speed control.

8. IN1 9. IN2

(30)

10. IN3 11. IN4

12. DC motor 2 enable jumper. Leave this in place when using a stepper motor. Connect to PWM output for DC motor speed control.

13. DC motor 2 "+" atau motor stepper B+ 14. DC motor 2 "-" atau motor stepper

B-2.9 Motor DC

 Pengertian Motor DC

Sebuah motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kebanyakan motor listrik beroperasi melalui interaksi medan magnet dan konduktor pembawa arus untuk menghasilkan kekuatan, meskipun motor elektrostatik menggunakan gaya elektrostatik. Motor listrik DC (arus searah) merupakan salah satu dari motor DC.

Pada motor DC kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika tejadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip dari arus searah adalah membalik phasa negatif dari gelombang sinusoidal menjadi gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet, dihasilkan tegangan bolak-balik.

(31)

 Bagian-bagian yang penting dari motor DC

Gambar 10. Bagian-bagian Motor DC 1. Badan Mesin

Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik. Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan mesin. 3. Sikat-sikat

Sikat - sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi. 4. Komutator

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

(32)

5. Jangkar

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetic dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6. Belitan jangkar

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.

2.10 Arduino Uno

Berikut ini akan dijelaskan mengenai board arduino uno. Board arduino uno menggunakan mikrokontroler ATmega328. Secara umum posisi/ letak pin-pin terminal I/O pada berbagai board arduino posisinya sama dengan posisi/ letak pin-pin terminal I/O dari arduino uno yang mempunyai 14 pin digital yang dapat di set sebagai input/output (beberapa diantaranya mempunyai fungsi ganda), 6 pin input analog.

Pada bagian ini akan dijelaskan fungsi dari pin dan terminal pada board arduino uno dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(33)

Gambar 11. Board Arduino Uno

 USB ke Komputer

Digunakan untuk koneksi ke komputer atau alat lain menggunakan komunikasi serial RS-232 standar. Bekerja ketika JP0 dalam posisi 2-3.

 DC 1, 2.1 mm power jack

Digunakan sebagai sumber tegangan (catu daya) dari luar, sudah terdapat regulator tegangan yang dapat meregulasi masukan tegangan antara +7V sampai +18V (masukkan tegangan yang disarankan antara +9V s/d +12V). Pin 9V dan 5V dapat digunakan sebagai sumber ketika diberi sumber tegangan dari luar.

 ICSP, 2x3 pinheader

Untuk memprogram bootloader ATmega atau memprogram arduino dengan software lain, berikut ini keterangan fungsi setiap pin:

(34)

Tabel 2. Keterangan Pin ICSP pada Arduino Uno

1 MISO +5V 2

3 SCK MOSI 4

5 RST GND 6

 JP0, 3 pin jumper

Ketika posisi 2-3, board pada keadaan serial enabled (X1 connector dapat digunakan). Ketika posisi 1-2 board pada keadaan serial disabled (X1 connector tidak berfungsi) dan eksternal pull-down resistor pada pin0 (RX) dan pin1 (TX) dalam keadaan aktif, resistor pull-down untuk mencegah noise dari RX.

 JP4

Ketika pada posisi 1-2, board dapat mengaktifkan fungsi auto-reset, yang berfungsi ketika meng-upload program pada board tanpa perlu menekan tombol reset S1.

 S1

Adalah push button yang berfungsi sebagai tombol reset.

 LED

Power LED : menyala ketika arduino dinyalakan dengan diberi tegangan dari DC1.

RX LED : berkedip ketika menerima data melalui komputer lewat komunikasi serial.

(35)

L LED : terhubung dengan digital pin13. Berkedip ketika bootloading.

 Digital pinout in/out

8 digital pin inputs/ outputs: pin 0-7 (terhubung pada port D dari ATmega). Pin-0 (RX) dan pin-1 (TX) dapat digunakan sebagai pin komunikasi. Untuk ATmega168/ 328 pin 3,5 dan 6 dapat digunakan sebagai output PWM. Enam (6) pin inputs/ outputs digital: pin 8-13 (terhubung pada port B). Pin10 (SS), pin11 (MOSI), pin12 (MISO), pin13 (SCK), yang biasa digunakan sebagai SPI (serial peripheral interface). Pin9,10, dan 11 dapat digunakan sebagai output PWM untuk ATmega8 dan ATmega168/ 328.

 Analog pinout input

Enam (6) analog input analog: pin 0-5 (A0-A5) (terhubung pada port C). Pin4 (SDA) dan pin5 (SCL) yang dapat digunakan sebagai 12C (two-wire serial bus). Pin analog ini dapat digunakan sebagai pin digital14 (A0) sampai pin digital pin19 (A5).

(36)

Tabel 3. Spesifikasi Arduino Uno Microcontroller ATmega328 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V

Input Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6

DC Current per I/O Pin 40 Ma DC Current for 3.3V Pin 50 Ma

Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz Length 68.6 mm Width 53.4 mm Weight 25 g

(37)

27 3.1 Perancangan Alat

Pada perancangan ini akan dijelaskan tentang cara kerja sistem yang terdapat dalam garis besar perancangan sistem dan diikuti dengan penjelasan tentang perangkat keras (hardware) yang terdiri dari beberapa bagian yang berfungsi untuk mengelola data. Kemudian diikuti dengan perancangan dan pembuatan perangkat lunak (software) untuk mengatur setpoint dan putaran motor DC.

Gambar 12. Mekanik Tampak Keseluruhan

Pengontrolan Kolam Ikan ini dibangun dengan ukurannya panjang 40 cm, lebar 30 cm, dan tinggi 30 cm

40 cm 30 cm 30 cm Sensor Photodioda Sensor Ultrasonik Motor DC Besi Ulir Pintu Air Kolam

(38)

3.1.1 Blok Diagram

Dalam perancangan rangkaian harus diperhitungkan nilai ekonomis dari penggunaan komponen. Sebelum membuat rangkaian dan sistem, terlebih dahulu direncanakan blok diagram yang nantinya mempunyai satu tujuan agar rangkaian yang dibuat mengarah pada tujuan yang diinginkan.

Diagram blok menggambarkan secara umum bagaimana cara kerja rangkaian secara keseluruhan.

Gambar 13. Blok Diagram Secara Keseluruhan

Alat pengontrolan kolam ikan ini menggunakan mikrokontroller Arduino Uno sebagai pengontrol utama dari rangkaian-rangkaian elektronika yang digunakan, Arduino Uno ini memiliki input sebagai masukan dan output sebagai keluaran yang dapat mengendalikan komponen-komponen dan peralatan elektronika.

Dalam pembuatan tugas akhir ini, digunakan keypad sebagai masukan setting point, sensor ultrasonik untuk pengukur ketinggian, dan sensor photodioda untuk pengukur kekeruhan air pada kolam serta untuk output motor DC untuk memutar ulir guna membuka dan menutup pintu air kolam, kemudian output LCD untuk menampilkan nilai setting point, nilai kekeruhan, dan ketinggian kolam.

Sensor HC-SR04 Keypad Driver Motor Powersupply Mikrokontroller Sensor Photodioda Keypad Sensor Ultrasonik Catu Daya Driver Motor Motor DC LCD

(39)

Fungsi bagian-bagian blok diagram:

1. Catu daya berfungsi untuk memberikan supply tegangan DC ke seluruh rangkaian.

2. Keypad berfungsi sebagai nilai masukan set point sehingga nilai tersebut di masukan ke mikrokontroller.

3. Sensor Photodioda berfungsi sebagai pembaca nilai kekeruhan pada air kolam.

4. Sensor Ultrasonik berfungsi untuk membaca ketinggian air pada kolam.

5. Mikrokontroller berfungsi untuk pengontrol kerja seluruh sistem.

6. Driver Motor berfungsi untuk menggerakkan motor DC.

7. Motor DC berfungsi untuk menggerakkan ulir untuk membuka dan menutup pintu air kolam.

3.1.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja pada Pengontrolan Kolam Ikan Otomatis ini yaitu Air yang berada di dalam kolam akan dideteksi kejernihannya menggunakan sensor photodioda. Kemudian air di dalam kolam akan diatur ketinggiannya sesuai keinginan menggunakan sensor ultrasonik sebagai pengatur level air. Selanjutnya air tersebut diatur buka tutup pintu air keluar sehingga air tersebut sesuai berdasarkan ketinggian yang diinginkan tersebut dengan gabungan sistem dari

(40)

sensor ultrasonik dan motor DC yang dirakit untuk membuka dan menutup pintu air keluar.

3.2 Perancangan Hardware

3.2.1 Perancangan Catu Daya

Power supply berfungsi sebagai sumber tegangan utama dari semua rangkaian 2 tingkat. Transformator yang digunakan pada power supply ini adalah 2 Ampere dan output tegangannya dibuat sebanyak 2 buah yaitu +9V DC dan +12 V DC. Output ini telah teregulasi dengan menggunakan IC 7809 dan 7812. Rangkaian power supply tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Gambar 14. Rangkaian Power Supply 3.2.2 Perancangan Rangkaian Sensor Photodioda

Pada rancangan ini sensor photodioda digunakan untuk mendeteksi warna. Sensor ini mendeteksi kejernihan air yang ada didalam kolam kemudian ditampilkan di LCD. Pada JP1 terdapat 3 buah pin yaitu pin1 adalah input sumber tegangan +5V DC, pin 2 adalah output nilai yang terbaca pada photodioda, dan pin 3 adalah Ground. Konfigurasi pin-pin sensor yang terhubung ke mikrokontroler adalah sebagai berikut:

(41)

Gambar 15. Rangkaian Sensor Photodioda

Gambar 16. Rangkaian Sensor Photodioda ke Arduino

3.2.3 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) dengan I2C

LCD atau kepanjangan dari Liquid Crystal Display berfungsi sebagai tampilan Setting Point, nilai kekeruhan air, dan ketinggian air. LCD tersebut akan dihubungkan ke I2C terlebih dahulu kemudian ke Arduino Atmega 328. Sehingga rangkaian LCD dapat dilihat pada Gambar 17. Pemasangan ke arduino yaitu pada pin A4(SDA), A5(SCL), +5V DC dan ke

(42)

Ground . Konfigurasi pin-pin LCD yang terhubung ke mikrokontroler adalah sebagai berikut:

Gambar 17. Rangkaian LCD dengan I2C ke Arduino

Perancangan untuk tampilan pada LCD sebagai berikut:

Jika kondisi setelah nilai setpoint telah ditekan 10 dan tampil pada SP: 10, nilai kekeruhan air akan tampil pada K: 543 , ketinggian air yang terbaca oleh sensor dan tampil pada LCD 20 cm , dan jika tinggi air melebihi setpoint maka tampilan pada LCD seperti berikut:

Baris 1 SP: 10 K: 543

Baris 2 20 cm > SETPOINT

(43)

Baris 1 SP: 20 K: 543

Baris 2 10 cm < SETPOINT

Baris 1 SP: 20 K: 543

Baris 2 20 cm = SETPOINT

3.2.4 Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik

Rangkaian Ultrasonik berfungsi sebagai pembaca jarak. Pada kolam ikan berfungsi untuk membaca ketinggian air di dalam kolam dengan menggunakan paralon yang diberi pelampung agar pembacaan sensor lebih akurat. Pemasangan ke Arduino yaitu trigger ke pin digital 13, echo ke pin digital 12, +5V DC, dan Ground. Konfigurasi pin-pin sensor yang terhubung ke mikrokontroler adalah sebagai berikut:

(44)

Gambar 18. Rangkaian Sensor Ultrasonik ke Arduino

3.2.5 Perancangan Rangkaian Keypad

Rangkaian Keypad berfungsi sebagai memasukkan nilai input ke Arduino. Pada Pengontrolan Kolam Ikan digunakan sebagai setting point untuk menentukan ketinggian air yang diinginkan. Pemasangan ke Arduino yaitu dipasang di pin digital yaitu pin 2, pin 3, pin 4, pin 5, pin 6, pin 7, pin 8, dan pin 9. Konfigurasi pin-pin Keypad yang terhubung ke mikrokontroler adalah sebagai berikut:

(45)

Gambar 19. Rangkaian Keypad ke Arduino

3.2.6 Rangkaian Driver Motor DC

Rangkaian Driver Motor berfungsi sebagai pengatur putaran motor DC untuk membuka dan menutup pintu air kolam. Pemasangan ke Arduino yaitu dipasang di pin digital 10, 11 dan +12V DC, Ground. Konfigurasi pin-pin driver motor yang terhubung ke mikrokontroler adalah sebagai berikut:

(46)

3.2.7 Perancangan Rangkaian Shield Arduino

Rangkaian Shield arduino ini berfungsi untuk mempermudah penghubungan input maupun output yang digunakan pada mikrokontroler Arduino Atmega 328. Pada shield yang akan dibuat yaitu hubungan antara mikrokontroler ke Keypad, Sensor Ultrasonik, Sensor Photodioda, Driver Motor dan LCD sesuai dengan Pin Arduino yang telah dirancang. Sebagaimana bentuk shield pada pengontrollan kolam ikan otomatis adalah sebagai berikut :

Gambar 21. Rangkaian Shield Arduino

3.3 Perancangan Software

(47)

Gambar 22. Flow Chart Y

T

Limit Switch = HIGH

STOP

START

If Keypad setpoint = X

Input: Keypad, Ultrasonik, Photodioda Output: LCD, Motor DC

Ultrasonik membaca ketinggian air Kolam

Y Y Y T T Y Y

Limit Switch = HIGH LCD, Keruh air tampil

di LCD, Motor DC berputar membuka

pintu air

LCD, Keruh air tampil di LCD,Motor DC berputar menutup pintu air X > ketinggian air kolam X < ketinggian air kolam X = ketinggian air kolam

LCD, Keruh air tampil di LCD, Motor DC berhenti berputar T T Y Y Motor DC berhenti T

(48)

3.3.2 Perancangan Program

Pembuatan program

Bahasa yang digunakan untuk pembuatan program pada mikrokontroler arduino yaitu bahasa C.

Gambar 23. Proses Perancangan Perangkat Lunak

Listing program yang telah diketik pada software arduino akan tersimpan dalam format *.ino. Program yang telah diketik kemudian di-compile dan menghasilkan sebuah file dengan ekstensi *.ino untuk didowload ke mikrokontroler. Proses download dilakukan dengan mengklik download pada software.

3.3.3 Spesifikasi Alat

Rancang bangun pengendali peralatan elektronik otomatis berbasis mikrokontroler ini memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Tegangan :

a. Catu Daya +9 VDC dan +12 VDC b. Mikrokontroler +9 VDC c. Sensor Ultrasonik +5 VDC Arduino Compile File*.ino Download

(49)

d. Sensor Photodioda +5 VDC e. Modul LCD dengan I2C +5 VDC f. Driver Motor +12 VDC

g. Motor DC +12 VDC

2. Mikrokontroler : Arduino Uno (Atmega 328) 3. Input : a. Keypad b. Ultrasonik c. Photodioda 4. Output : a. LCD b. Motor DC 5. Dimensi Alat : a. Panjang: 40 cm b. Lebar: 30 cm c. Tinggi: 30 cm

(50)

40

PENGUJIAN DAN ANALISA

Pengujian merupakan suatu hal penting yang harus dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah sesuai dengan yang direncanakan, hal itu dapat dilihat dari hasil-hasil yang diperoleh pada pengujian sistem. Selain itu juga bertujuan untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari sistem yang telah dibuat.

Berikut langkah-langkah dan pokok pembahasan yang akan dilakukan dalam pengujian sebagai berikut :

4.1. Pengujian pada Catu Daya

Pengujian Catu daya dilakukan pada titik-titik pengukuran pada rangkaian power supply. Pengujian dilakukan dengan menggunakan osiloskop dan multimeter Pengukuran ini bertujuan agar tegangan keluaran (Vout) sesuai dengan rangkaian yang telah dibuat dengan menggunakan IC regulator 7809 dan 7812 yang akan menghasilkan tegangan output stabil sebesar 9 V DC dan 12 V DC.

(51)

Gambar 24. Titik Pengukuran pada Catu Daya

Tabel 4. Hasil Pengukuran Catu daya menggunakan Osiloskop

Tabel 5. Hasil Pengukuran Catu daya menggunakan Multimeter

Titik Pengukuran TP 1 TP 2 TP 3 TP 4 Tegangan yang Terukur 11,8 V AC 11,9 V DC 11,6 V DC 8,45 V DC Titik Pengukuran TP 1 TP 2 TP 3 TP 4 Tegangan yang Terukur 12 V AC 11,9 V DC 11,7 V DC 8,6 V DC TP1 TP2 TP3 TP4

(52)

Gambar 25. Titik pengukuran TP1

(53)

4.2. Pengujian pada Sensor Ultrasonik Hasil Pengujian:

Setelah diukur, maka didapat hasil pengukuran seperti yang terlihat pada Tabel 6 berikut ini:

Tabel 6. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic

No.

Jarak Menggunakan Meteran

Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik Error 1. 5 cm 5, 28 cm 0,28 cm 2. 10 cm 10,29 cm 0,29 cm 3. 20 cm 19,48 cm 0,52 cm 4. 30 cm 30,82 cm 0,82 cm 5. 40 cm 39,81 cm 0,19 cm

(54)

6. 50 cm 49,94 cm 0,06 cm 7. 60 cm 59,70 cm 0,30 cm 8. 70 cm 68,63 cm 1,37 cm 9. 80 cm 78,43 cm 1,57 cm 10. 90 cm 88,13 cm 1,87 cm 11. 100 cm 97,88 cm 2,12 cm 12. 110 cm 107,07 cm 2,93 cm 13. 120 cm 117 cm 3 cm 14. 130 cm 126 cm 4 cm 15. 140 cm 136,62 cm 3,38 cm 16. 150 cm 145,96 cm 4,04 cm Analisa:

Dari hasil pengukuran yang dilakukan diperoleh hasil dari tabel di atas diketahui bahwa Sensor Ultrasonik sebagai pengukuran jarak memiliki error 0,28 cm sampai 4,04 cm dibandingkan dengan alat ukur. Rata-rata error yang dihasilkan oleh perbandingan tersebut yaitu 26,74 / 16 = 1,67 cm dan bisa mempengaruhi ketinggian kolam yang diinginkan karena semakin jauh jarak yang dibaca maka semakin besar juga nilai error yang dihasilkan oleh perbandingan tersebut.

(55)

4.3. Pengujian pada Sensor Photodioda Hasil Pengujian:

Tabel 7. Hasil Pengujian Sensor Photodioda

Tabel 8. Hasil Pengujian Sensor Photodioda untuk Jenis Ikan Air Uji (Air Kolam) Nilai ADC

Murni 543 Tanah Liat 1 546 Tanah Liat 2 550 Tanah Liat 3 557 Tanah Liat 4 563 Tanah Liat 5 571 Tanah Liat 6 577 Tanah Liat 7 581 Tanah Liat 8 585 Tanah Liat 9 589

Air untuk jenis ikan Nilai ADC

Ikan Kalai 585

Ikan Mas 543

Ikan Lele 583

(56)

Analisa:

Dari hasil pengujian nilai ADC sensor Photodioda didapatkan nilai ADC untuk air kolam yang diambil dari kolam sipil didapatkan nilai ADC yaitu 543 dan kemudian untuk selanjutnya diberikan tanah liat sedikit demi sedikit sampai pada titik keruh air didapatkan nilai ADC yaitu 589. Rumus yang digunakan untuk menguji dengan nilai ADC yaitu ADC = Vin / ( Vref/1023).

Untuk pengujian berdasarkan jenis ikan saya melakukan pengujian pada peternakan ikan yang berlokasi di Jalan Sawah Laing Balaibaru Kecamatan Kuranji Kota Padang Sumatera Barat. Berdasarkan dari pengujian yang dilakukan didapatkan tingkat kekeruhan tertinggi pada kolam ikan patin dengan nilai ADC yaitu 633, Sedangkan tingkat kekeruhan terendah pada kolam ikan mas dengan nilai ADC 543.

4.4 Pengujian pada pintu air kolam Hasil Pengujian motor untuk membuka pintu

Tabel 9. Hasil pengujian motor untuk membuka pintu No. Pergerakan pintu air Waktu yang dibutuhkan

1 0,5 cm 10 detik 2 1 cm 20 detik 3 1,5 cm 30 detik 4 2 cm 40 detik 5 2,5 cm 50 detik 6 3 cm 60 detik

(57)

Hasil Pengujian kontrol pintu air kolam:

Tabel 10. Hasil pengujian kontrol pintu air kolam

Analisa:

Dari data diatas didapatkan analisa bahwa motor membutuhkan waktu yang berkisar 10 detik setiap 0,5 cm. Dan dengan pengujian kontrol pintu air

7 3,5 cm 70 detik

8 4 cm 80 detik

9 4,5 cm 90 detik

10 5 cm 100 detik

No. SP Air yang diberikan Waktu

1 24 cm 25 cm 2 detik 2 22 cm 3 detik 3 20 cm 4 detik 4 18 cm 5 detik 5 16 cm 5,5 detik 6 12 cm 6,5 detik 7 18 cm 20 cm 2 detik 8 16 cm 3 detik 9 14 cm 4 detik 10 12 cm 5 detik 11 11 cm 5,5 detik

(58)

kolam untuk mencapai tinggi yang diinginkan tidak terlalu lama sehingga pengujian pada motor untuk membuka pintu sangat efisien karena dengan waktu yang dibutuhkan untuk membuka pintu lebih mudah mengontrol air yang ada di dalam kolam. Jika motor membuka pintu terlalu cepat maka air yang didalam kolam akan cepat berkurang sehingga air yang ada didalam kolam bisa kurang dari nilai SP yang diberikan.

(59)

49 5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan pengambilan data dan percobaan alat secara langsung dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Jarak jangkauan sensor ultrasonik memiliki rata-rata error 1,67 cm.

2. Hasil uji nilai ADC sensor photodioda yaitu pada air jernih 543 sampai pada titik keruh tertinggi pada 589.

3. Motor pembuka pintu membutuhkan waktu 10 detik untuk membuka pintu setiap 0,5 cm agar air yang dikontrol sehingga air tersebut bisa mencapai nilai yang diinginkan dengan tepat.

5.2. Saran

Berdasarkan perancangan dan pembuatan alat pengontrollan kolam ikan otomatis ini, terdapat beberapa kekurangan pada alat. Untuk itu penulis memberikan beberapa saran dan masukan agar alat ini kedepannya dapat lebih baik lagi, beberapa saran diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Untuk pengembangan selanjutnya alat ini agar memakai sensor turbidity untuk kekeruhan air sehingga nilai yang terbaca sensor lebih akurat.

(60)

[1].Jurnal Ilmiah Widya Teknik

http://journal.wima.ac.id/index.php/teknik/article/download/913/886 [2]. Teori Tentang Kolam Ikan

http://seputarpengertian.blogspot.co.id/2015/11/pengertian-kolam.html [3].Azzahratunnisa.2009.MOTOR DC (online)

(https://azzahratunnisa.worpress.com/2009/04/27/motor-dc/, diakses 22 Agustus 2017) [4].Elektronika Dasar. Cara Kerja Motor DC. 2015 (Online) Tersedia di : (

http://www.robotics-university.com/2015/01/driver-motor-dcmp-menggunakan-ic-l298.html, diakses Pada Tanggal 10 September 2017).

[5].Elektroika Dasar. Driver Motor. 2017 (Online) Tersedia di : (http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-h-bridge-transistor/, diakses Pada Tanggal 8 Agustus 2017).

[6].Elektronika Dasar. (LCD) Liquid Cristal Display. 2014 (Online) Tersedia di :

(http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/, diakses PadaTanggal : 1 Juli 2017).

[7].Elektronika Dasar. Prinsip Kerja Motor DC. 2013 (Online) Tersedia di :

(https://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211005billalmaydikaaslam/2013/04/29/mesin-dc-teori-dasar-dan-prinsip/, diakses Pada Tanggal 10 September 2017).

[8].DataSheet

https://arduino-info.wikispaces.com/L298N-DataSheet

http://aiaaocrocketry.org/AIAAOCRocketryDocs/SPARC2014/Arduino%20Uno%20Ov erview.pdf

(61)

version-1.pdf

(62)

#include <Keypad.h> #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); #define PIN_TRIG 13 #define PIN_ECHO 12 #define m1 10 #define m2 11 int TK2,TK,TK1; int Latas = 0; int Lbawah = 1; int sensorPin = A0; int sensorValue = 0;

long duration, distance; long first = 0;

long second = 0; double total = 0;

char customKey; const byte ROWS = 4; const byte COLS = 4;

char keys[ROWS][COLS] = { {'1','2','3','A'}, {'4','5','6','B'}, {'7','8','9','C'}, {'*','0','=','D'} };

byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6}; //connect to the row pinouts of the keypad

byte colPins[COLS] = {5, 4, 3, 2};//connect to the column pinouts of the keypad

//initialize an instance of class NewKeypad Keypad customKeypad = Keypad(

makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

void(* reseet) (void) = 0;

void setup() {

lcd.init(); // initialize the lcd lcd.backlight();

Serial.begin (9600);

pinMode(PIN_TRIG, OUTPUT); pinMode(PIN_ECHO, INPUT); TK=31; //jarak ke dasar kolam pinMode(m1, OUTPUT); pinMode(m2, OUTPUT); pinMode(sensorPin, INPUT); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" TUGAS "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" AKHIR "); delay(2000); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);

(63)

lcd.print(" YENDRIAL "); delay(2000); lcd.clear(); } void loop() { customKey = customKeypad.getKey(); switch(customKey) { case '0' ... '9': lcd.setCursor(0,0);

first = first * 10 + (customKey - '0'); lcd.print(first); break; case '*': total = 0; lcd.clear(); first =0; break; case '=': lcd.clear(); delay(100); lcd.print("SP:"); lcd.print(first); while (1) { digitalWrite(PIN_TRIG, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(PIN_TRIG, HIGH);

duration = pulseIn(PIN_ECHO, HIGH); distance = duration/58.2; TK2=TK-distance; lcd.setCursor(0,1); lcd.print(TK2); lcd.print(" cm"); { if (TK2 > first){lcd.setCursor(7,1); lcd.print(" > SETPOINT"); digitalWrite (m1, HIGH); delay (1000);digitalWrite (m1, LOW); delay (100); }

else if (TK2 < first) {lcd.setCursor(7,1); lcd.print(" < SETPOINT"); digitalWrite (m2, HIGH); delay (1000); digitalWrite (m2, LOW); delay (100);}

else if (TK2 = first) {lcd.setCursor(7,1); lcd.print(" = SETPOINT"); digitalWrite (m1, LOW); delay (100); digitalWrite (m2, LOW); delay (100);} } {sensorValue = analogRead(sensorPin); ADC = 5 / (sensorValue/1023); lcd.setCursor(8,0); lcd.print("K: "); lcd.print(ADC); delay(500);} } break; } } long SecondNumber() { while( 1 )

(64)

if(customKey >= '0' && customKey <= '9') {

second = second * 10 + (customKey - '0'); lcd.setCursor(0,2);

if(customKey == '=') break; }

(65)

I

II II

Jumlah Nama Bagian No. Bab Bahan Ukuran Keterangan

Skematik Power Supply

Nama Praktikan : Dwivo Arestu Yendrial No. BP : 1401041024

POLITEKNIK NEGERI PADANG

Pembimbing 1 : Anton Hidayat,ST.,MT Pembimbing 2 : Ir. Suryadi,MT

(66)

I II II

Layout Power Supply

(67)

I II II

Rangkaian LCD dengan I2C ke Arduino

(68)

I II II

Rangkaian dari Sensor Ultrasonik ke Arduino

(69)

I II II

Rangkaian dari Sensor Photodioda ke Arduino

(70)

I II II

Rangkaian dari Keypad ke Arduino

(71)

I II II

Rangkaian dari Driver Motor L298N ke Arduino

(72)

I II II

Rangkaian Keseluruhan

(73)

I II II

Rangkaian Shield Arduino

(74)

I II II

Rangkaian Keseluruhan

(75)

I II II

Gambar Alat Keseluruhan Nama Praktikan : Dwivo Arestu Yendrial

No. BP : 1401041024 POLITEKNIK

NEGERI PADANG

(76)

I II II

Skematik Shield Arduino

(77)

I II II

Layout Shield Arduino

(78)

(79)

ii

Pauh Kota Padang ini disebabkan adanya bendungan air yang dibuat pemerintah untuk pengairan sawah sehingga dimanfaatkan oleh masyarakat untuk berkolam ikan air tawar baik didepan rumah maupun diladang yang tidak produktif, karena sumber air berlimpah sehingga kebutuhan akan air bagi petani tambak ikan di limau manis kecamatan Pauh Kota Padang tidaklah menjadi masalah. Namun permasalahan akan terjadi bila hujan turun dimana air pada bendungan akan meningkat sehingga ini akan meningkatkan jumlah debet air yang masuk pada kolam ikan, ini menjadi permasalahan bagi petani tambak karena ikan akan mudah mati, ikan akan keluar dan juga ikan akan berpenyakit disebabkan banyaknya debet air dalam kolam di karenakan air keruh. Berdasarkan permasalahan tersebut saya mencoba membuat sebuah alat menggunakan mikrokontroler yang dapat diatur menggunakan keypad dan mengontrol level air menggunakan sensor ultrasonik serta tingkat kekeruhan air pada kolam air deras ditampilkan pada LCD secara otomatis dengan cara mengatur buka tutup pintu keluar air kolam sehingga tinggi level air kolam dapat diatur sesuai kebutuhan. Cara mengatur posisi motor DC dapat dimanfaatkan dengan menggunaakan mikrokontroler agar petani tambak ikan air deras dapat memantau kondisi air pada kolam dan juga dapat mengatur ketinggian air yang akan masuk keluar kolam secara otomatis, guna meningkatkan hasil panen ikan serta mencegah kematian ikan akibat kondisi air yang tidak baik.

Kata Kunci: Mikrokontroler ATMega328, Sensor Ultrasonik, Sensor Photodioda, LCD, Keypad, Motor DC

(80)

(b) Nama Orang Tua : Masrial S.H (c) Perguruan Tinggi : Politeknik

(d) Jurusan : Teknik Elektro / DIII Teknik Elektronika

(e) No. BP : 1401041024

(f) Tanggal Lulus : 2 Oktober 2017

(g) Predikat Lulus : Sangat Memuaskan

(h) IPK : 3,21

(i) Lama Studi : 3 Tahun

(j) Alamat Orang Tua : Jl. DR.M.Hatta RT 03 RW 04 Kec. Pauh Padang

Pengontrolan Level Air dan Pendeteksi Kekeruhan Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroller Tugas Akhir DIII Oleh : Dwivo Arestu Yendrial

Pembimbing 1.Anton Hidayat,ST.,MT2.Ir. Suryadi,MT ABSTRAK

Banyaknya tambak ikan air tawar yang terdapat di daerah limau Manis Kecamatan Pauh Kota Padang ini disebabkan adanya bendungan air yang dibuat pemerintah untuk pengairan sawah sehingga dimanfaatkan oleh masyarakat untuk berkolam ikan air tawar baik didepan rumah maupun diladang yang tidak produktif, karena sumber air berlimpah sehingga kebutuhan akan air bagi petani tambak ikan di limau manis kecamatan Pauh Kota Padang tidaklah menjadi masalah. Namun permasalahan akan terjadi bila hujan turun dimana air pada bendungan akan meningkat sehingga ini akan meningkatkan jumlah debet air yang masuk pada kolam ikan, ini menjadi permasalahan bagi petani tambak karena ikan akan mudah mati, ikan akan keluar dan juga ikan akan berpenyakit disebabkan banyaknya debet air dalam kolam di karenakan air keruh. Berdasarkan permasalahan tersebut saya mencoba membuat sebuah alat menggunakan mikrokontroler yang dapat diatur menggunakan keypad dan mengontrol level air menggunakan sensor ultrasonik serta tingkat kekeruhan air pada kolam air deras ditampilkan pada LCD secara otomatis dengan cara mengatur buka tutup pintu keluar air kolam sehingga tinggi level air kolam dapat diatur sesuai kebutuhan. Cara mengatur posisi motor DC dapat dimanfaatkan dengan menggunaakan mikrokontroler agar petani tambak ikan air deras dapat memantau kondisi air pada kolam dan juga dapat mengatur ketinggian air yang akan masuk keluar kolam secara otomatis, guna meningkatkan hasil panen ikan serta mencegah kematian ikan akibat kondisi air yang tidak baik.

Kata Kunci: Mikrokontroler ATMega328, Sensor Ultrasonik, Sensor Photodioda, LCD, Keypad, Motor DC

Tugas akhir ini telah dipertahankan di depan sidang penguji dan dinyatakan lulus pada tanggal 2 Oktober 2017. Abstrak telah disetujui penguji :

Tanda Tangan

Penguji I Penguji II Penguji III Pembimbing I

Nama Drs. Albar,M.Kom Andrizal,ST.,MT Junaldi,ST.,M.Kom Anton Hidayat,ST.,MT

Mengetahui :

Ketua Jurusan Teknik Elektro :

Afrizal Yuhanef,ST,M.KOM NIP.19640429 199003 1 001

Alumni telah mendaftar ke Perguruan Tinggi dan mendapat nomor alumni :

Petugas Fakultas / Universitas

(81)

Kampus Politeknik Negeri Padang Limau Manis, Padang, Sumatera Barat Telepon : (0751) 72590, Faks. (0751) 72576

Laman :http://www.polinpdg.ac.id, E- mail :[email protected]

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa data pribadi yang akan dicantumkan dalam ijazah yang saya terima adalah:

Nama : Dwivo Arestu Yendrial

Nomor Buku Pokok (BP) : 14010401024

Tempat/Tanggal Lahir : Padang, 20 Oktober 1996

Jurusan/Prog. Studi : Teknik Elektro/DIII Teknik Elektronika Tanggal Lulus Sidang : 2 Oktober 2017

Demikianlah pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya, dan jika ada kekeliruan dari pernyataan ini adalah tanggung jawab saya sendiri.

Mengetahui, Padang,

Wakil Direktur I, Yang Bersangkutan,

Drs. ALBAR, M. Kom Dwivo Arestu Yendrial

(82)

Kampus Politeknik Negeri Padang Limau Manis, Padang, Sumatera Barat Telepon : (0751) 72590, Faks. (0751) 72576

Laman :http://www.polinpdg.ac.id, E- mail :[email protected]

Nomor Lulus Alumni : DATA ALUMNI UNTUK WISUDA KE ...

TANGGAL WISUDA ... TAHUN AKADEMIK ... / ...

1. Nama : Dwivo Arestu Yendrial

2. Nomor Buku Pokok (BP) : 1401041024

3. Jenis Kelamin : Laki-Laki

4. Tempat/Tanggal Lahir : Padang/ 20 Oktober 1996 5. Status Perkawinan : Belum Kawin

6. Jurusan/Prog. Studi : Teknik elektro / DIII Teknik Elektronika 7. Tahun Pendaftaran Pertama di PNP : 2014

8. Tanggal Lulus Sidang : 2 Oktober 2017

9. Lama Studi : 3 tahun 0 bulan

10. Indeks Prestasi Komulatif (IPK) : 3,21

11. Predikat Lulus : Sangat Memuaskan

Judul Skripsi / Tugas Akhir : Pengontrolan Level Air dan Pendeteksi Kekeruhan Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroller

12. Dosen Pembimbing : Pembimbing 1 : Anton Hidayat,ST.,MT Pembimbing 2 : Ir.Suryadi,MT

13. Asal SLTA : SMA N 9 Padang

14. No. Telp/HP dan email : 082174504405/ [email protected]

15. Nama Orang Tua : Masrial, SH

16. Pekerjaan Orang Tua : PNS

17. Alamat/No. Telp. di daerah : JL.DR.M.Hatta RT 03 RW 04 Kel. Binuang Kampung Dalam Kec. Pauh Padang

19. Instansi Pengutus :

(bagi Mhs Kerjasama)

20. Alamat/No. Telp. Instansi :

Padang,

Yang Bersangkutan,

Dwivo Arestu Yendrial No. BP. 1401041024

Tempel pas foto 3x4

(83)

i

Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroller ini telah disidangkan atau dipertanggungjawabkan di depan tim penguji sebagai berikut, pada hari Senin 2 Oktober 2017 di Program Studi DIII Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang.

No. Nama Jabatan Tanda Tangan

1. Drs. Albar, M.Kom Nip.19580917 198603 1 002 Ketua 2. Andrizal,ST.,MT Nip.19681005 199303 1 001 Sekretaris 3. Junaldi,ST.,M.Kom Nip.19660114 199903 1 001 Anggota 4. Anton Hidayat,ST.,MT Nip.19761025 200412 1 002 Anggota Mengetahui: Ketua Jurusan Teknik Elektro Afrizal Yuhanef,ST.,M.Kom NIP. 19640429 199003 1 001

Ketua Program Studi Teknik Elektronika

Herizon,ST.,SST.,MT Nip. 19690927 199903 1 001