Perancangan dan Realisasi Sistem Pengendali Penyaringan Air Berdasarkan Tingkat Kekeruhan Air.

(1)

Universitas Kristen Maranatha i

PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM PENGENDALI PENYARINGAN AIR BERDASARKAN TINGKAT KEKERUHAN AIR

Disusun Oleh : Nama : Rico Teja Nrp : 0422070

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : ricoteja@yahoo.com

ABSTRAK

Air merupakan kebutuhan utama dalam kehidupan manusia. Pada saat ini, masalah yang sering dihadapi adalah masalah kesulitan untuk mendapatkan air bersih. Salah satu hal yang menunjukkan bahwa air itu bersih adalah dari tingkat kekeruhan air.

Pada tugas akhir ini telah direalisasikan sistem pengendali penyaringan air berdasarkan tingkat kekeruhan air dengan menggunakan mikrokontroler ATmega16. Sensor kekeruhan air digunakan untuk mengetahui tingkat kekeruhan air dan kemudian digunakan untuk mengatur aliran air masuk ke sistem penyaringan atau langsung ke penampungan air bersih.

Berdasarkan percobaan, didapatkan batasan nilai jernih untuk menentukan tingkat kekeruhan air. Sistem pengendali penyaringan air ini dapat bekerja dengan baik karena dapat mengubah air yang keruh menjadi jernih. Tingkat keberhasilan sistem pengendali penyaringan air berdasarkan tingkat kekeruhannya mencapai 100%.

(2)

Universitas Kristen Maranatha ii

DESIGN AND REALIZATION OF CONTROL SYSTEM FOR WATER FILTRATION BASED ON WATER TURBIDITY LEVEL

Composed by : Name : Rico Teja

Nrp : 0422070

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia. Email : ricoteja@yahoo.com

ABSTRACT

Water is the main need in human life. At this moment, the problem that often encountered is the difficulty to get clean water. One thing to point out that the water is clean is of its turbidity.

At this final task has been realized control system for water filtration based on water turbidity levels using ATmega16 microcontroller. Water turbidity sensors are used to determine the water turbidity level and then used to regulate the water flow into the filtration system or directly into clean water reservoirs.

Based on the experiment, clear value limit to determine the water turbidity levels can be obtained. This control system for water filter can work well because it can transform turbid water into clear water. The success rate of control system for water filter based on turbidity levels reached 100%.

(3)

Universitas Kristen Maranatha

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

(4)

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem ... 25

III.2 Perancangan dan Realisasi Sistem Penyaringan Air ... 29

III.3 Perancangan dan Realisasi Rangkaian Sensor dan Pengontrol ... 32

III.3.1 Sensor ... 32

III.3.1.1 Sensor Ketinggian Air ... 32

III.3.1.2 Sensor Kekeruhan Air ... 34

III.4 Pengontrol ... 37

III.4.1 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 ... 37

III.5 Algoritma Pemrograman Sistem Penyaringan Air ... 38

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA IV.1 Pengujian Sensor ... 42

IV.1.1 Sensor Ketinggian Air ... 42

IV.1.2 Sensor Kekeruhan Air ... 43

IV.2 Pengujian Sistem ... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 50

V.2 Saran ... 50

(5)

Universitas Kristen Maranatha vii

LAMPIRAN A FOTO SISTEM PENYARINGAN AIR

(6)

Universitas Kristen Maranatha viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ... 7

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ... 7

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ... 8

Tabel 2.4 Konfigurasi Port Atmega16 ... 11

Tabel 4.1 Pengujian Limit Switch ... 42

Tabel 4.2 Pengujian Sensor Kekeruhan Air 1 ... 44

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Valve ... 48

(7)

Gambar 2.6 Diagram Blok Motor DC Servo dengan Kontrol Kecepatan ... 13

Gambar 2.7 Rangkaian Motor DC Servo dengan Kontrol Kecepatan ... 13

Gambar 2.8 Pensinyalan Motor Servo ... 14

Gambar 3.7 Pemasangan Motor Servo Sebagai Pengontrol Valve ... 31

Gambar 3.8 Sensor Ketinggian Air ... 33

Gambar 3.9 Diagram Alir Penggunaan Sensor Ketinggian Air ... 33

Gambar 3.10 Rangkaian Pemancar Infrared ... 34

Gambar 3.11 Rangkaian Reciver Photodioda ... 35

Gambar 3.12 Skema Pemasangan Sensor ... 35

Gambar 3.13 Pemasangan Sensor Pada Sistem Penyaringan Air ... 36

Gambar 3.14 Diagram Alir Penggunaan Sensor Kekeruhan Air ... 36

(8)

Universitas Kristen Maranatha x

Gambar 3.16 Diagram Alir Algoritma Pemograman

(9)

LAMPIRAN A

(10)

A-1

(11)

(12)

A-3

(13)

(14)

LAMPIRAN B

PROGRAM PADA PENGONTROL MIKRO

(15)

B-1

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Standard

Automatic Program Generator

http://www.hpinfotech.com

Project :

Version :

Date : 15/07/2011

Author : F4CG

Company : F4CG

Comments:

Chip type : ATmega16

Program type : Application

Clock frequency : 11,059200 MHz

Memory model : Small

External SRAM size : 0

Data Stack size : 256

(16)

B-2 #include <mega16.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

tegangan_sensor_kekeruhan_air_1_180,

tegangan_sensor_kekeruhan_air_3_180;

unsigned char text[32];

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

#endasm

(17)

B-3 #define ADC_VREF_TYPE 0x40

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

}

// Declare your global variables here

(18)

B-4

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In

Func0=In

// State7=P State6=P State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0xC0;

(19)

B-5 // Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out

Func0=Out

// State7=P State6=P State5=T State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0

PORTB=0xC0;

DDRB=0x1F;

// Port C initialization

Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=FFh

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

(20)

B-6 // Timer/Counter 1 initialization

// Mode: Normal top=FFFFh

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer 1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization

// Mode: Normal top=FFh

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

(21)

B-7 // External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691,200 kHz

// ADC Voltage Reference: AREF pin

// ADC Auto Trigger Source: None

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;

// LCD module initialization

(22)

B-8 // Place your code here

sensor_kekeruhan_air_1_90=read_adc(0); //sensor 1 90

delay_ms(10);

sensor_kekeruhan_air_2_180=read_adc(3);//sensor 2 180

delay_ms(10);

sensor_kekeruhan_air_3_90=read_adc(4);//sensor 3 90

delay_ms(10);

lcd_clear();

//ubah nilai adc menjadi tegangan

tegangan_sensor_kekeruhan_air_1_90=(sensor_kekeruhan_air_1_90*5)/1024;

sprintf(text,"%4d %4d %4d %4d %4d %4d",

tegangan_sensor_kekeruhan_air_3_180); //tampilin nilai tegangan di

lcd dari tiap sensor....

(23)

B-9

//*****************************************************************

******************************************************************

if(sensor_kekeruhan_air_1_90<=984&&sensor_kekeruhan_air_1_180>=473)

//cek kotor

//selama bersih buka keran terus---

while(sensor_kekeruhan_air_2_90<=953&&sensor_kekeruhan_air_2_180>=479)

{

sensor_kekeruhan_air_2_90=read_adc(2); // sensor kekeruhan air 2 90

delay_ms(10);

sensor_kekeruhan_air_2_180=read_adc(3);// sensor kekeruhan air 2 180

(24)

(25)

B-11

//selama bersih buka keran terus...

while(sensor_kekeruhan_air_3_90<=973&&sensor_kekeruhan_air_3_180>=465)

{

sensor_kekeruhan_air_3_90=read_adc(4);// sensor kekeruhan air 3 90

delay_ms(10);

sensor_kekeruhan_air_3_180=read_adc(5); // sensor kekeruhan air 3 180

delay_ms(10);

lcd_clear();

sprintf(text,"%d %d ",sensor_kekeruhan_air_3_90,sensor_kekeruhan_air_3_180);

(26)

B-12

sprintf(text,"SEMUA SARINGAN KOTOR");

(27)

B-13 else

{

valve=1;

buka();

valve=2;

tutup();

valve=4;

tutup();

valve=3;

tutup();

valve=5;

tutup();

}

};

}

(28)

LAMPIRAN C

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah,

perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika

penulisan laporan Tugas Akhir.

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan utama dalam kehidupan manusia. Pada saat ini,

masalah yang sering dihadapi adalah masalah kesulitan untuk mendapatkan air

bersih. Parameter – parameter yang menentukan kualitas suatu air itu baik atau

tidak, dapat dilihat dari segi : konduktivitas listrik, pH, oksigen terlarut, suhu,

potensial reduksi oksidasi, dan kekeruhan.

Sumber air bersih pada umummya didapatkan melalui sumber mata air yang

terdapat didalam tanah. Pengambilan air dari dalam tanah pada umumnya

menggunakan pipa-pipa yang ditancapkan kedalam tanah hingga mencapai

sumber air tersebut.

Untuk menarik air tersebut dari dalam tanah kepermukaan digunakan pompa

air agar dapat digunakan. Pada proses penyaluran air melalui pipa ada

kemungkinan terjadinya kebocoran sehingga air yang disalurkan menjadi

tercampur dengan kotoran seperti tanah. Oleh karena itu diperlukannya suatu

sistem penyaringan untuk memperoleh air jernih yang dapat digunakan.

I. 2 Identifikasi Masalah

Pada proses penyaringan, terdapat kemungkinan air yang dihasilkan tetap

keruh. Hal ini dapat disebabkan oleh saringan yang digunakan telah kotor. Oleh

karena itu dibutuhkan suatu sistem pengendali yang dapat digunakan untuk proses

penyaringan untuk memastikan air yang diperoleh dalam tangki penampungan

(36)

BAB I PENDAHULUAN

Universitas Kristen Maranatha 2

I.3 Perumusan Masalah

1. Bagaimana membuat sistem pengendali penyaringan air untuk

mendapatkan air yang tidak keruh.

2. Bagaimana mensimulasikan sistem ini yang dituangkan dalam bentuk

sistem penyaringan yang memiliki sensor pada tahap penyaringannya

dan menentukan apakah air harus melalui proses penyaringan dulu

atau tidak.

I. 4 Tujuan

Tujuan yang akan dicapai dalam tugas akhir ini adalah membuat sistem

pengendali penyaringan air agar diperoleh air yang tidak keruh.

I. 5 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada tugas akhir ini, yaitu:

1. Memonitor tingkat kekeruhan air setelah melalui proses penyaringan.

2. Pada keluaran dari sistem penyaringan akan ditempatkan sensor yang

berfungsi untuk mendeteksi tingkat kekeruhan air dan valve yang

berguna untuk mengatur aliran air untuk masuk ke penyaringan atau

tidak.

3. Hasil pembacaan sensor kemudian akan ditampilan pada LCD untuk

menunjukkan tingkat kekeruhan hasil penyaringan.

4. Kekeruhan air diperoleh dengan mencampurkan air bersih dengan

tanah.

(37)

BAB I PENDAHULUAN

Universitas Kristen Maranatha 3

I. 6 Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat adalah sebagai berikut :

Sistem penyaringan air.

1. Sensor yang digunakan berupa LED infrared sebagai transmiter

dan photodioda sebagai receiver untuk mengetahui tingkat

kekeruhan air.

2. Sensor ketinggian air digunakan untuk mengetahui level air pada

sistem penyaringan.

3. Valve sebagai pengatur aliran air

4. LCD untuk menampiljan tingkat kekeruhan air pada sistem

penyaringan.

I. 7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini dibagi secara garis besar

dalam lima bab, yang meliputi :

• BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan,

pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan sistematika penulisan.

• BAB II TEORI PENUNJANG

Bab ini akan membahas mengenai teori-teori penunjang yang diperlukan dalam

merancang dan merealisasikan sistem penyaringan air berdasarkan kekeruhan air.

• BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi sistem

penyaringan, sensor kekeruhan, sensor ketinggian , dan rangkaian pengontrol

mikrokontroler.

• BAB IV ANALISIS DAN DATA PENGAMATAN

Pada bab ini akan dibahas hasil pembacaan sensor kekeruhan, pengujian sistem

agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan.

• BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai kesimpulan dan

(38)

50

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang

perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.

V.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian sistem pengendalian penyaringan air, dapat

disimpulkan bebarapa hal seperti berikut :

1. Realisasi sistem penyaringan secara otomatis menggunakan pengontrol mikro

ATmega16 dan sensor kekeruhan air telah berhasil direalisasikan dan dapat

bekerja dengan baik sesuai dengan tujuan.

2. Sensor ketinggian air penuh tidak terlalu berguna karena pada saat bukaan

valve menjadi setengah ketinggian air akan langsung turun.

3. Untuk photodioda yang dipasang pada posisi 90o akan memiliki nilai tegangan

yang semakin kecil seiring dengan meningkatnya kadar kekeruhan air yang

digunakan, sedangkan untuk photodioda yang dipasang pada posisi 180o akan

memiliki nilai tegangan yang semakin besar seiring dengan meningkatnya

kadar kekeruhan air yang digunakan.

V.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan

Tugas Akhir ini di masa mendatang adalah :

1. Penempatan sensor harus ditutup dengan benda yang gelap agar tidak

dipengaruhi oleh sinar matahari.

2. Penggunaan alat ukur kekeruhan air yang sudah ada diperlukan untuk

(39)

51

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, H., Buku Panduan : Pelatihan Mikrokontroler AVR ATmega16,

2008.

2. Pitowarno, E., Robotika Disain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan, Edisi ke-1,

Yogyakarta:Andi, 2006

3. Saba Mylvaganam, Torgeir Jakibsen, Turbidity Sensor for Underwater

Application Sensor Design and System Performance with Calibration Results.

4. Sigit, Riyanto. Robotika, Sensor, Dan Aktuator, Edisi ke-1, Yogyakarta:Graha

Ilmu, 2007.

5. “___”, Turbidity Minnesota River Bain Data center, Minnesota State

University,Mankato.

6. http://www.atmel.com, diakses pada tanggal 18 September 2011

7.

http://www.aimyaya.com/id/lingkungan-hidup/kumpulan-teknik-penyaringan-air-sederhana, diakses pada tanggal 18 September 2011

8. http://www.courses.cit.cornell.edu/ee476/FinalProjects/s2005/jsa25_jyh25/Tur

bidityMeter, diakses pada tanggal 18 September 2011

9. http://www.elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/downloadData

byId/8959, diakses pada tanggal 18 September 2011

10.http://en.wikipedia.org/ , diakses pada tanggal 18 September 2011

11.http://www.repository.usu.ac.id, diakses pada tanggal 18 September 2011