RANCANG BANGUN MINIATUR SISTEM SANITASI AIR

(1)

RANCANG BANGUN MINIATUR SISTEM SANITASI AIR

DENGAN KRAN, PENGATUR SUHU, DAN

DAUR ULANG OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER

(BAGIAN TANGKI UTAMA, PEMANAS, DAN PENGADUK)

PROYEK AKHIR

Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III

Oleh

ARDYA MERZY F. H NIM : 091311004

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

(2)

(3)

ABSTRAK

Air merupakan salah satu kebutuhan pokok yang tidak dapat lepas dari kehidupan semua makhluk hidup. Bagi kehidupan manusia sendiri, air sangat berperan dalam kelangsungan hidup. Tidak hanya untuk dikonsumsi, tapi juga digunakan untuk mandi, mencuci, dll. Akhir-akhir ini, sering diberitakan bahwa banyak daerah yang kekurangan air bersih sehingga menggunakan air seadanya untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari.

Dari tinjauan tersebut, maka Penulis merancang dan merealisasikan “Rancang Bangun Miniatur Sistem Sanitasi Air Dengan Kran, Pengatur Suhu, dan Daur Ulang Otomatis Berbasis Mikrokontroler”. Alat ini merupakan rancang bangun dari sistem sanitasi air rumah tangga yang diharapkan dapat mengefisiensikan penggunaan air di rumah tangga.

Alat ini dirancang menggunakan sirkuit elektronik yang terdiri dari rangkaian sistem minimum, rangkaian sensor suhu, dan rangkaian sensor-sensor (photodioda dan level air). Alat ini mengefisiensikan konsumsi air dengan kran otomatis yang hanya akan ON jika terdeteksi benda dibawahnya, dan penyaringan air yang akan memperbaiki kualitas air sehingga layak untuk digunakan kembali. Kualitas air hasil penyaringan,level air, dan suhu air akan ditampilkan di LCD.

Kata kunci : air, sanitasi air, mikrokontroler, kualitas air, sensor, kran elektrik, penyaringan.

(4)

ABSTRACT

Water is one of the basic needs that can not be separated from the lives of all living things. For human life itself, water plays an important role in survival. Not just for consumption, but also used for bathing, washing, etc.. Lately, it is often reported that many areas that lack clean water, so use a makeshift water to meet daily needs.

Of the review, the authors design and realization of "Design Miniature of Water Sanitation Systems With Tap, Conditioning, and Auto Recycling-Based Microcontroller". This tool is the design and construction of sanitary domestic water systems are expected to streamline the use of water in the household.

The tool is designed to use an electronic circuit consisting of a series of minimum system, a series of temperature sensors, and sensor-sensor circuit (photodiode and water level). These tools streamline water consumption with automatic valve that will only be ON if the detected objects underneath, and water filtration that will improve water quality so it is worth to be reused. Filtered water quality, water level and water temperature will be displayed on the LCD.

Key words: water, sanitation water, microcontroller, the quality of water, sensor, electric valves, filtration.

(5)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi robbil ‘alamiin, segala puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada Penulis sehingga Tugas Akhir yang bejudul “Rancang Bangun System Sanitasi Air Dengan Kran, Pengatur Suhu, dan Daur Ulang Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT-Mega 16” dapat diselesaikan dengan baik.

Dengan selesainya Tugas Akhir ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik secara materil maupun moril kepada Penulis di antaranya :

1. Ir. Hari Purnama, M.Eng., sebagai ketua Jurusan Elektro.

2. Ervin Marsita, sebagai ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika. 3. Ir. Noor Cholis Basjaruddin, MT., sebagai pembimbing I.

4. Tjan Swi Hong, B.Sc., M.Sc., sebagai pembimbing II.

5. Ir. Dida Suhadi Yana Sudarsa ,BSEE., MT., Drs. Suyanto, sebagai penguji.

6. Tjan Swi Hong, B.Sc., M.Sc., sebagai panitia Proyek Akhir 2011.

7. Yth. seluruh karyawan dan Staf Dosen Program Studi Teknik Elektronika. 8. yang selama ini telah memberikan ilmu pengetahuan dan ketrampilan

kepada Penulis.

9. Kepada Rijal Purnama sebagai rekan kerja dalam menyelesaikan Proyek Akhir 2012 ini.

10. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Elektronika khususnya teman teman 3A-EC yang selalu mendukung dan membantu Penulis.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, sangat diharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun guna perbaikan dan pengembangan di masa yang akan datang. Mudah-mudahan laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi Penulis sendiri pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

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

1.5 Metodologi Yang Digunakan ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Sistem Kontrol ... 6

2.1.1 Prinsip Pengontrolan Proses ... 7

2.1.2 Sistem Kontrol Otomatis ... 7

2.2 Mikrokontroler ... 8 2.2.1 Mikrokontroler AT-Mega 16 ... 9 2.3 LCD ... 15 2.4 Driver ... 16 2.5 Relay ... 17 2.5.1 Jenis-Jenis Relay ... 18 2.6 Kran Elektrik ... 18

(7)

2.6.1 Solenoid Valve ... 19 2.7 Motor ... 20 2.7.1 Pompa Sentrifugal ... 21 2.8 Sensor ... 21 2.8.1 Infra Red ... 22 2.8.2 Photodioda ... 22 2.8.3 Sensor Suhu Lm35dz ... 23 2.9 Penyaring Air ... 24

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ... 25

3.1 Tahapan Perancangan Dan Realisasi ... 25

3.2 Fungsi Dan Cara Kerja Alat ... 25

3.3 Spesifikasi Perancangan Alat ... 26

3.4 Diagram Blok ... 27

3.5 Diagram Alih Sistem ... 28

3.6 Perancangan Dan Realisasi Perangkat Keras ... 29

3.7 Rangkaian Sistem Minimum AT-Mega 16 ... 29

3.7.1 Tujuan ... 29

3.7.2 Pengujian Rangkaian ... 30

3.7.3 Analisa dan Kesimpulan ... 30

3.8 Rangkaian Driver LCD ... 31

3.81 Tujuan ... 31

3.8.2 Pengujian Rangkaian dan Data Hasil Pengujian ... 32

3.9 Rangkaian Driver Relay ... 33

3.9.1 Tujuan ... 33

3.10 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Photodida dan Infra Merah ... 34

(8)

3.10.1 Tujuan ... 36

3.11 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Suhu LM35DZ ... 37

3.11.1 Tujuan ... 37

3.12 Rangkaian Sensor Level ... 38

3.12.1 Tujuan ... 39

3.13 Rangkaian Timer ... 40

3.13.1 Tujuan ... 41

3.14 Perancangan dan Realisasi Mekanik ... 41

3.15. Perancangan Dan Realisasi Perangkat Lunak ... 46

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ... 50

4.1 Metode Pengujian ... 50

4.2 Pengujian Sistem Minimum ... 50

4.2.1 Alat dan Bahan ... 50

4.2.2 Pengujian ... 51

4.2.3 Data Hasil Pengujian ... 51

4.3 Pengujian Driver LCD ... 52

4.3.1 Alat Dan Bahan ... 52

4.3.3 Data Hasil Pengukuran ... 53

(9)

4.4 Pengujian Driver Relay ... 53

4.5 Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal Photodioda ... 54

4.6 Pengujian Pengendali Sinyal Sensor Suhu LM35DZ ... 54

4.6.1 Alat dan Bahan ... 54

4.7 Pengujian Rangkaian Sensor Level... 56

4.8 Pengujian Rangkaian Timer ... 57

4.9 Pengujian Sistem Keseluruhan ... 57

4.10 Analisa ... 59 BAB V PENUTUP ... 60 DAFTAR PUSTAKA ... 61 LAMPIRAN ... 62

(10)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A RINCIAN RANGKAIAN ... 62

LAMPIRAN B RANGKAIAN KESELURUHAN ... 77

LAMPIRAN C RINCIAN PROGRAM ... 78

LAMPIRAN D DATASHEET ... 82

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka ... 8

Gambar 2.2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup ... 8

Gambar 2.3. Konfigurasi kaki mikrokontroler AT-Mega 16 ... 10

Gambar 2.4. Diagram Blok ADC pada Mikrokontroler AT-Mega 16 ... 12

Gambar 2.5. Tampilan dan Konfigurasi Kaki LCD 16x2 ... 16

Gambar 2.6. Bagian-Bagian dari Relay ... 17

Gambar 2.7. Tampilan Kran Elektrik ... 19

Gambar 2.8. Struktur Fungsi Solenoid valve ... 20

Gambar 2.9. Struktur Fungsi Pompa Sentrifugal ... 21

Gambar 2.10. Fisik dan Simbol Infra Merah ... 22

Gambar 2.11. Simbol dan Fisik Photodioda ... 23

Gambar 2.12. Konfigurasi Kaki IC LM35DZ... 24

Gambar 2.13. Tangki Penyaring Air ... 24

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 27

Gambar 3.3. Diagram Alih Pembacaan Suhu ... 28

Gambar 3.4. Diagram Alih Kontrol Kran Elektrik ... 28

Gambar 3.5. Diagram Alih Kontrol Level Air ... 28

Gambar 3.5. Skematik Rangkaian Sistem Minimum AT-Mega 16 ... 29

Gambar 3.6. Diagram Alir Program Pengujian Rangkaian Sismin ... 30

Gambar 3.7. Skematik Driver LCD ... 31

Gambar 3.8. Tampilan Layar LCD ... 32

Gambar 3.9. Skematik RangkaianDriver Relay ... 33

Gambar 3.10. Skematik Rangkaian Sensor Photodioda dan Infra Merah ... 36

Gambar 3.11. Skematik Rangkaian Sensor Suhu LM35DZ ... 37

(12)

Gambar 3.12. Diagram Alir Program Pembacaan Suhu ... 38

Gambar 3.13. Skematik Rangkaian Sensor Level ... 39

Gambar 3.14. Skematik Rangkaian Timer ... 40

Gambar 3.15. Desain Penyangga Tangki Utama dan Tangki Pemanas ... 41

Gambar 3.16. Desain Tangki Utama dan Tangki Pemanas ... 42

Gambar 3.17. Desain Mekanik Keseluruhan ... 42

Gambar 3.18. Realisasi Tangki Utama dan Tangki Pemanas ... 43

Gambar 3.19. Realisasi Penyangga Tangki Utama dan Tangki Pemanas ... 44

Gambar 3.20. Pompa-pompa yang Digunakan Memompa Air ... 44

Gambar 3.21. Realisasi Keseluruhan Sistem ... 45

Gambar 3.22. Diagram Alir Level Air Untuk Pengosongan Tangki Pengaduk ... 46

Gambar 3.23. Diagram Alir Pemilihan Kran di Tangki Utama ... 47

Gambar 3.24. Diagram Alir Keseluruhan Sistem ... 48

Gambar 4.1. Tampilan ADC Pada Layar LCD ... 56

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 2.1. Register ADMUX ... 12

Tabel 2.2 Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ... 13

Tabel 2.3. Format Data ADC dengan ADLAR=0 ... 13

Tabel 2.4. Format Data ADC dengan ADLAR=1 ... 13

Tabel 2.5 Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC... 14

Tabel 2.6. Register ADCSRA ... 15

Tabel 3.1 Hasil Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal Photodioda ... 36

Tabel 3.2 Hasil Pengukuran Sensor Level ... 39

Tabel 3.3 Spesifikasi pompa yang digunakan ... 45

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Rangkaian Sismin ... 51

Tabel 4.2 Nilai Tegangan Keluaran Pada Pengkondisi Sinyal Photodioda ... 58

Tabel 4.3 Nilai Tegangan Keluaran Pada Rangkaian Sensor Level ... 58

(14)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-dianmangir-27229, dikunjungi15 Januari 2012

Anonim.http://hamdi88.wordpress.com/2008/07/24/mengenal-ic-timer-555/, dikunjungi 1 Mei 2012

Anonim.http://www.kamusilmiah.com/tag/parameter-air-bersih/, dikunjungi 23 Maret 2012

Anonim.http://lionjogja.20m.com/relay.html, dikunjungi2 Mei 2012 (2-05-2012 ) Anonim.http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/solenoid-valve.html,dikunjungi1 Mei

2012 Anonim.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18172/.../Chapter%20II.pdf Anonim.http://telinks.wordpress.com/2010/04/09/rangkaian-sensor-suhu-lm35/, dikunjungi 8 Maret 2012 \ Anonim.http://training.umy.ac.id/.../... Anonim.http ://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/65-teori-dasar-pompa-sentrifugal.html?showall=1&limitstart=

Anonim.http://www.o-fish.com/Air/kualitas_air.php,dikunjungi 27 Maret 2012

Decyana, Mayang (2011). Detektor Kualitas Air Berdasarkan Perubahan Resistansi, POLBAN, Bandung.

Santoso, Teguh (2011). Daur Ulang Air Bekas Wudhu Dengan Proses Fisika Dan Kimia, POLBAN, Bandung.

(15)

RIWAYAT HIDUP

ARDYA MERZY FANTOGA HADI

DATA PRIBADI

Nama Ardya Merzy Fantoga Hadi Jenis Kelamin Pria

Tinggi 175 cm Berat Badan 73 kg

Status Belum Menikah

Tempat dan Tanggal Lahir Ponorogo, 23 Maret 1990 Agama Islam

Kewarganegaraan Indonesia

Alamat

Jalan Yuwono No. 15 Ds/Kec. Balong, Kab. Ponorogo, Jawa Timur

E-mail [email protected] PENDIDIKAN FORMAL

2009 - 2012 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung

Sekolah Menengah Atas (2006 - 2009) SMAN 1 Ponorogo Sekolah Menengah Pertama (2003 -

2006)

SMPN 1 Ponorogo

Sekolah Dasar (1997 - 2003) SDN Balong 1 PENGALAMAN ORGANISASI

2009 - Sekarang HME (Himpunan Mahasiswa Elektronika) 2010 - 2011 Ketua Divisi Olahraga HME

2009 - Sekarang Futsal HME

2009 - Sekarang Divisi Olahraga HME

2009 - Sekarang FKHMEB (Forum Komunikasi Himpunan

(16)

Mahasiswa Elektro se-Bandung) 2007-2008 Ketua OSIS SMA N 1 Ponorogo 2006-2009 PMR SMA N 1 Ponorogo