i
LAPORAN SKRIPSI
PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU
OTOMATIS PADA BENDUNGAN UNTUK MENGATUR
KETINGGIAN LEVEL AIR BERBASIS ARDUINO UNO
MUH. SUKO BUDI UTOMO
NIM. 201454037
DOSEN PEMBIMBING
Rianto Wibowo, ST.,M.Eng.
Qomaruddin,ST.,MT.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
v
PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU
OTOMATIS PADA BENDUNGAN UNTUK
MENGATUR KETINGGIAN LEVEL AIR BERBASIS
ARDUINO UNO
Nama : Muh. Suko budi utomo
NIM : 201454037
Pembimbing : 1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng. 2. Qomaruddin,ST.,MT.
RINGKASAN
Pintu air merupakan bangunan penunjang pada suatu bendungan irigasi dan bendungan pengendali banjir. Pintu air sudah ada sejak jaman dahulu, dimana zaman dahulu pintu air sangatlah sederhana. Dengan terjadinya revolusi industri pada waktu itu maka merupakan awal perkembangan pintu air pada khususnya dan pada teknologi pada umumnya. Hal ini terlihat dari berbagai macam pintu airyang digunakan dari pintu air dengan sistem manual sampai dengan pintu air dengan sistem full otomatis. Buka tutup pintu air otomatis merupakan bangunan beserta instalasinya yang berfungsi membuka, mengatur dan menutup aliran air yang masuk kebendungan atau waduk, berdasarkan level ketinggian air pada hulu bendungan.
vi
Dalam hal ini tidak hanya pendeteksian ketinggian air pada suatu lokasi, namun pada beberapa daerah aliran sungai yang mana data hasil pembacaan sensor akan dikirim melalui tansmiter dan di terima oleh receiver di pusat kontrol. Hal ini di peruntunkan sebagai media informasi mengenai kondisi sungai dan bendungan. Sistem kontrol otomatis ini dapat mempermudah dalam hal pemantauan kendali ketinggian air di bendungan dan sungai yang menerapkan sistem ini. Adanya sistem ini diharapkan dapat memperkecil respon lambat yang disebabkan oleh kesalahan manusia, dan juga mempermudah pekerjaan bagi petugas yang sedang berjaga dalam pemantauan.
vii
PROTOTYPE OF THE SYSTEM OPEN TO CLOSE THE
AUTOMATIC DOOR ON THE DAM TO SET THE
LEVEL OF WATER LEVEL BASED ON ARDUINO UNO
Student Name : Muh. Suko Budi Utomo
Student Identity Number : 201454037
Supervisor : 1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng.
2. Qomaruddin,ST.,MT.
ABSTRACT
The sluice gate is a supporting building in an irrigation dam and flood
control dam. The sluice gate has existed since time immemorial, where ancient
times the sluice gate was very simple. With the onset of the industrial revolution at
that time it was the beginning of the development of sluice gates in particular and
in technology in general. This can be seen from various types of sluice gates used
from sluice gates with manual systems up to sluice gates with full automatic
systems. Open the automatic sluice lid is a building and installation that functions
to open, regulate and close the flow of water entering the reservoir or reservoir,
based on the water level at the head of the dam.
In this study, the author provides a solution with an automatic system on
the dam or reservoir water sluice, so that when the water level condition sat a
certain height this sluice can open automatically by utilizing the use of ultrasonic
sensors and with Arduino UNO controls. As for determining the open or closed
sluice gate there are several conditions or sizes of sensor readings that are used
as a reference for this process. In this case it is not only the detection of water
level at a location, but in some watersheds where the data from sensor readings
will be sent via tansmiter and received by the receiver in the control center. This
viii
This automatic control system can facilitate the monitoring of water level control
in dam san drivers tha timplement this system. The existence of this system is
expected to reduce the slow response caused by human error, and also facilitate
the work for officers who are on guard in monitoring.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan dan sembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikanS1 pada program studi Teknik Mesin, Universitas Muria Kudus. Pada tugas akhir Secripsi ini, penulis mengambil judul :
“PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU OTOMATIS PADA
BENDUNGAN UNTUK MENGATUR KETINGGIAN LEVEL AIR
BERBASIS ARDUINO UNO”
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini, sehingga memerlukan bantuan berbagai pihak dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Untuk itu, izinkanlah penulis menyampaikan penghargaan yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa, atas berkah dan rahmat-Nya yang telah Iacurahkan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.
2. Bapak. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng. selaku dosen pembimbing pertama kami yang telah membimbing selama masa perkuliahan dan tugas akhir ini .
3. Bapak. Qomaruddin,ST.,MT. selaku dosen koordinator secripsi dan sekaligus pembimbing ke dua kami yang senantiasa menasehati dan memberi saran dan ide untuk lebih baik.
4. Bapak. Bachtiar Satya Nugraha, ST.,MT. selaku dosen penguji utama kami yang telah memberikan refisi mengenai diagram alir pada tugas kami agar lebih baik lagi.
5. Bapak. Rochmad Winarso. ST.,MT. dan Ir, Masruki Kabib.,M.T. Selaku dosen penguji pertama kami yang telah memberikan refisinya yang membuat tugas akhir ini makin bagus dan lebih jelas untuk di mengerti.
x
7. Dan tidak lupa terimakasih kepada teman-teman Teknik Mesin , terkhusus untuk angkatan 2014 yang telahmemberikan dukungan maupun saran dan kritiknya.
8. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari, masih banyak kekurangan dalam laporan tugas akhir scripsiini.Untuk itu penulis membutuhkan kritik serta saran yang membangun untukmenyempurnakan laporan ini.Semoga laporan ini berguna baik sebagai referensimaupun bahan panduan dan akhirnya penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca. Amin
Kudus, 17 Agustus 2018 Hormat saya,
xi
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... xix
BAB I. PENDAHULUAN
2.2. Sensor Ultrasonik HC-SR04… ...………..5
2.2.1. Cara kerja sensor ultrasonik… ...………..6
2.2.2. Konfigurasi PIN Sensor Ultrasonik HC-SR04………7
2.2.3. Software Ultrasonik HC-SR04……… ...…8
2.3. Motor DC……… ...……..9
xii
2.4. Modul Rellay ( MR )………...……….12
2.4.1. Prinsip kerja modul rellay………… ...………..12
2.5. LCD M1632 ( Liquid Crystal Display M1632 )… ...………13
2.6. Lampu LED dan Alarm……… ...15
2.7. Arduino UNO R3……… ...………16
2.7.1. Bagian Arduino UNO R3………...……….18
2.7.2. Mikrokontroller……… ...…21
2.8. Saklar……… ...….22
2.9. Limit Switch……… ... ….22
2.10. Power Supply……… ...……….23
2.11. Kabel USB……… ...………….24
2.12. Kabel jumper male dan famale………… ...………..25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alur penelitian……… ...…………26
3.2. Study Literatur……… ...…………..30
3.3. Gambar Mesin……… ...………31
3.4. Komponen-komponen sistem buka tutup pintu otomatis………….32 3.5. Perancangan Sistem kontrol……… ...……35
3.6. Perancangan Hardware……… ...………37
3.7. Perancangan Software……… ...…………39
3.8. Cara kerja Alat……… ...………..40
3.9. Perhitungan jarak dan kecepatan air terhadap sensor ultrasonik… .41 3.9.1. Pengukuran tinggi muka air dengan sensor ultrasonik…. 41 3.9.2. Pengukuran Debit Air……… ...…..42
3.10. Alat dan bahan……… ...….43
3.11. Tempat pelaksana………...…….43 3.12. Variabel yang di ukur……… ...……….44
3.13. Pengambilan data……… ...…………..44 BAB IV. HASIL DAN KEBUTUHAN
xiii
4.2. Perancangan rangkaian Sensor Ultrasonik…………...…………47
4.3. Perancangan LCD ( Liquid Crystal Display ) ...48
4.4. Perancangan rangkaian Alarm ...50
4.5. Perancangan rangkaian Lampu LED ...52
4.6. Perancangan rangkaian Motor DC ...53
4.7. Perancangan Pompa ...55
4.8. Pengujian seluruh sistem...57
4.9. Analisis kegagalan ...59
BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...61
5.2. Saran ...62 DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Bentuk Sensor Ultrasonik HC-SR04...6
Gambar 1.2. Cara kerja Sensor Ultrasonik ...6
Gambar 1.3.Contoh Layout Software IDE Sensor Ultrasonik untuk mendeteksi level ketinggian air ...9
Gambar 1.4. Simbol Motor DC dan Bentuk Motot DC ...10
Gambar 1.5. Prinsip kerja Motor DC ...11
Gambar 1.6. Simbol Rellay dan contoh Modul Rellay ...12
Gambar 1.7. Prinsip Kerja Rellay ...13
Gambar 1.8. Tampilan LCD M1632 ...14
Gambar 1.9. Konfigurasi PIN LCD M1632...14
Gambar 2.1. Contoh bentuk lampu LED dan Alarm ...16
Gambar 2.2. Bentuk dari Arduino UNO R3 ...16
Gambar 2.3. Bagian-bagian papan Arduino UNO R3 ...18
Gambar 2.4. Bentuk Chip Mikrokontroller ...22
Gambar 2.5. Contoh Saklar ...22
Gambar 2.6. Kontruksi simbol dan bentuk Limit Swicht ...23
Gambar 2.7. Bentuk dari Puwer Supply ...24
Gambar 2.8. Bentuk dari USB ...24
Gambar 2.9. Bentuk dari kabel jumper male to famele ...25
Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Prototipe sistem buka tutup pintu otomatis 27 Gambar 3.2. Arsitektur Sistem...29
Gambar 3.3. Desain Prototip buka tutup pintu otomatis ...31
Gambar 3.4. Diagram alir perancangan sistem kontrol ...36
Gambar 3.5. Desain rangkaian Hardware ...38
Gambar 3.6. Diagram Software alir cara kerja prototipe sistem...40
Gambar 3.7. Metode Enchosounder untuk mengatur level tinggi permukaan air ....42
xv
Gambar 3.9. Penempatan komponen sistem kontrol pada prototipe ...46
Gambar 4.1. Perancangan software Sensor Ultrasonik ...48
Gambar 4.2. Perancangan Hardware Sensor Ultrasonik ...48
Gambar 4.3. Perancangan Software LCD ...49
Gambar 4.4. Perancangan Hardware LCD ...50
Gambar 4.5. Perancangan Software pada Alarm ...51
Gambar 4.6. Perancangan Hardware pada Alarm ...51
Gambar 4.7. Perancangan Software pada LED ...52
Gambar 4.8. Perancangan Hardware pada LED ...53
Gambar 4.9. Perancangan Software pada motor DC ...54
Gambar 5.1. Perancangan Hardware pada motor DC 1, 2 dan 3 ...55
Gambar 5.2. Perancangan Software pada Pompa ...56
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.2. Konfigurasi PIN Sensor Ultrasonik HC-SR04 ...8
Tabel 1.3. Fungsi masing-masing PIN LCD M1632 ...15
Tabel 1.4. Spesifikasi Arduino UNO R3 ...17
Tabel 1.5. Pemasukan komponen ke Arduino UNO ...39
Tabel 1.6. Spesifikasi Pompa ...56
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Satuan
Q Debir Air m³/s
V
Volume
m²T Waktu S
S Jarak sensor M
V Laju bunyi m/s
P Panjang Cm
L Lebar Cm
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 : DESAIN ALAT
LAMPIRAN 2 : BENTUK HASIL DARI ALAT
LAMPIRAN 3 : RANGKAIN HARDWARE KOMPONEN
LAMPIRAN 4 : REVISI
LAMPIRAN 5 : BUKU KONSULASI
LAMPIRAN 6 : TUNITIN
LAMPIRAN 7 : LEMBAR PENGESAHAN
xix
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
Transmitter : Alat untuk mengubah perubahan sensing elemen dari
sebuah sensor menjadi sinyal yang mampu di terjemahkan oleh contoller. Receiver : Penangkapan sinyal dari isyarat yang diberikan transmitter.
Piezoelektrik : Suatu kemampuan untuk menghasilkan arus listrik jika mendapat tekanan. Stall Current : Arus yang di ukur saat proses motor berhenti bergerak karena mengalami
beban maks.
Mikrokontroller : Chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik.
Breadboard : Alat untuk membuat rangkaian sementara dengan tujuan uji coba atau prototipe tanpa menyolder.
Echosounder : Pemancar bunyi
Accessible : Udara dan partikel lain bebas untuk berkeliaran IDE : Integrated Development Environment
RPM : Revolution per minute
LCD M1632 : Liquid Crystal Display MZ1632
LED : Light Emetting Dioda
IC : Intergrated Circuit
NO/NO : Normally Open/Normally Close
PSU : Power Supply
AC : Alternating Current
