IMPLEMENTASI PENGENDALI SISTEM BUKA TUTUP PINTU AIR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO R3 DAN WEBSITE

IMPLEMENTASI PENGENDALI SISTEM BUKA TUTUP PINTU AIR OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO R3 DAN WEBSITE

Khairul 1)_{, Bomo Wibowo Sanjaya}2)_{, Elang Derdian M}3)

1,2,3) _{Program Studi Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro}

Fakultas Teknik UniversitasTanjungpura

Email : khairulelektro14@gmail.com 1)_{, bomo.wibowo@ee.untan.ac.id}2)_{, elangdm@yahoo.co.id}3)

ABSTRAK

Banjir merupakan permasalahan yang sampai saat ini masih belum dapat diselesaikan. Banjir menyebabkan air pada sungai besar akan meluap ke anak sungai sehingga untuk mengantisipasi luapan tersebut diperlukan pintu air yang dipasang pada batas sungai besar dengan sungai kecil. Pada tugas akhir ini dirancanglah sebuah prototipe dengan tujuan merancang pintu air otomatis yang dapat terbuka ataupun tertutup tergantung dengan kondisi ketinggian air dengan menggunakan sensor ultrasonik yang dikontrol oleh Arduino Uno R3. Lingkup kerja prototipe ini terbatas pada dua kondisi, kondisi pertama pintu terbuka jika kedua sensor ultrasonik mengukur ketinggian air ≤ 4 cm maka kondisi pintu air dalam keadaan dibuka, motor DC akan aktif berputar searah jarum jam hingga pintu air menyentuh limit switch dan motor DC akan tidak aktif. Sebaliknya apabila hasil pengukuran kedua sensor ultrasonik mengukur ketinggian air ≥ 5 cm maka kondisi pintu air dalam keadaan ditutup, motor DC akan aktif berputar berlawanan arah jarum jam hingga pintu air menyentuh limit switch dan motor DC akan tidak aktif.Kondisi kedua Pompa DC akan aktif jika data pengukuran sensor ultrasonik sungai kecil ≥ 7 cm, pompa DC akan aktif dan memompa air dari sungai kecil ke sungai besar hingga data pengukuran sensor ultrasonik sungai kecil menjadi ≤ 5 cm dan kondisi pompa tidak aktif. Media untuk penampilan data ketinggian air dari hasil pengukuran kedua sensor ultrasonik yang data tersebut diproses oleh arduino untuk dikirim ke modul wifi ESP8266, modul wifi ESP8266 akan mengirimkan data yang didapat ke website menggunakan server ThingSpeak. Hasil pengujian pintu air dengan kondisi pertama pintu air memiliki waktu rata-rata 18,494 detik untuk terbuka dan memiliki waktu rata-rata 17,172 detik untuk menutup. Pengujian pompa DC didapatkan hasil waktu pompa DC untuk memompa air memiliki rata-rata 28,07 detik. Pengujian modul wifi ESP8266 memiliki jeda rata-rata pengiriman informasi data ketinggian air selama 16,4 detik. Kata kunci : pintu air, ketinggian air, Arduino Uno R3, sensor ultrasonik, modul wifi ESP8266.

I. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi yang semakin pesat telah membawa banyak pengaruh dalam berbagai aspek kehidupan terutama di bidang industri. Salah satu perkembangan teknologi yang berkembang pesat adalah sistem kendali otomatis. Seiring perkembangan teknologi tentang sistem kendali otomatis, dibutuhkan sistem kendali yang baik agar dapat menunjang dan meningkatkan efisiensi dalam proses menghasilkan inovasi baru yang lebih baik.

Banjir merupakan permasalahan yang sampai saat ini masih belum dapat diselesaikan. Permasalahan banjir hampir selalu terjadi di Indonesia khususnya di Kota Pontianak. Di Indonesia musim hujan dapat berlangsung selama empat sampai enam bulan dalam satu tahun. Selama periode waktu tersebut, wilayah Indonesia berpeluang turun hujan dengan curah hujan yang beragam (Sari, 2015). Apabila hujan turun dengan curah hujan tinggi dan sungai besar tidak mampu menampung curah hujan maka akan terjadi banjir. Hujan menyebabkan air sungai besar akan meluap ke anak sungai, sehingga untuk mengantisipasi luapan tersebut diperlukan pintu air sebagai batas sungai besar dengan sungai kecil.

Pintu air pada aliran sungai yang berada di perkotaan memegang peranan vital karena menjadi salah satu pengendali air sungai, dan menjadi salah satu

elemen kontrol banjir (Gunawan, 2010). Proses ini dilakukan dengan memanfaatkan sensor ultrasonik untuk mendeteksi perubahan ketinggian air pada pintu air. Data ketinggian permukaan air yang terpantau oleh sensor ultrasonik akan dikirimkan ke Arduino Uno R3, kemudian pada mikrokontroler tersebut akan mengirimkan sinyal ke motor DC untuk mengendalikan kondisi pintu air dibuka maupun ditutup secara otomatis dan menampilkan ketinggian air berbasis website.

Untuk mengendalikan kondisi tersebut dibutuhkan metode dan alat yang sesuai untuk mengendalikan pintu air, sehingga tugas akhir ini dibuat dengan tujuan agar pengendalian pintu air bisa melakukan keputusan yang pengkodisian. Tugas akhir ini dibuat dengan sistem pengkondisian secara otomatis yang akan dibuat dalam bentuk prototipe dan pengendalian pintu air berbasis arduino dan menampilkan ketinggian air berbasis website.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Adapun beberapa jurnal/makalah sejenis yang telah ada sebelumnya yang menjadi bahan penyusunan penelitian tugas akhir ini adalah :

Dzulfikar Akhmaludin dkk (2010) dengan tugas akhir yang berjudul “Perancangan Prototipe Sistem

Pengendali Kanal Air dengan Menggunakan

sistem otomatisasi kanal air yang menitik beratkan pada pintu kanal air dengan pengukuran ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroler ATmega8535, implementasi pada otomatisasi alat pengukuran ketinggian debit air yang hasilnya ditampilkan dalam format display.

Muhammad Rosyid Alfatah (2016) dengan tugas akhir yang berjudul “Prototype Sistem Buka Tutup

Otomatis Pada Pintu Air Bendungan Untuk Mengatur Ketinggian Air Berbasis Arduino” yang bertujuan

memberikan solusi dengan adanya sistem otomatis pada pintu air bendungan atau waduk, sehingga ketika kondisi level air pada ketinggian tertentu pintu air dapat terbuka secara otomatis dengan memanfaatkan penggunaan sensor ultrasonik dan dengan kontrol Arduino. Adapun untuk menentukan terbuka atau tertutupnya pintu air ada beberapa kondisi atau ukuran pembacaan sensor yang dijadikan acuan untuk proses ini. 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

transmitter dan diterima oleh receiver di pusat kontrol.

Dimas Pramudita (2017) dengan tugas akhir yang berjudul “Prototype Sistem Buka Tutup Pintu Air

Otomatis Pada Persawahan Berbasis Arduino Uno”

yang bertujuan untuk membantu para petani biar lebih efisien dalam irigasi air dan mencegah terjadi banjir. Sistem kontrol menggunakan Arduino ini diterapkan untuk mengoptimalkan manajemen aliran air dan untuk menimalkan banjir bila meluap. Manajemen dapat dilakukan berdasarkan ketinggian muka iar pada bendungan sebagai input data dan mengontrol pintu air di aliran sungai yang mengarah ke pertanian berdasarkan data tersebut.

Pico Saputra (2014) dengan tugas akhir yang berjudul “Prototype Sistem Pengaturan Pintu Air

Otomatis Pada Bendungan Sebagai Pengendali Banjir”

yang bertujuan untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan sesuai dengan keadaan volume air yang ada pada bentungan tersebut. Hal tersebut dirancang dengan sistem pengaturan pintu air otomatis pada bendungan sebagai pengendali banjir. Perancangan menggunakan sensor

water level untuk mengukur ketinggian air dan

mikrokontroler ATMega 8535 sebagai sistem pengendali dan motor DC sebagai pembuka dan penutup pintu air.

Safrudin Budi Utomo Dwi Hartanto (2012) dengan tugas akhir yang berjudul “Prototipe Pintu

Bendungan Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega 16” yang bertujuan untuk membangun prototipe sistem

yang mengendalikan proses buka-tutup pintu bendungan secara otomatis. Pembuatan alat ini juga untuk memberikan informasi ketinggian air di dalam bendungan. Prototipe pintu bendungan otomatis berbasis ATMega 16 merupakan alat yang dirancang khusus sebagai simulasi pintu bendungan otomatis. Alat ini bekerja sesuai dengan kondisi level air. Saat level air naik maka pintu bendungan akan membuka secara

otomatis dan pintu akan menutup saat ketinggian air turun.

III. METODOLOGI PENELITIAN A. Perancangan Sistem

Sistem prototipe ini menggunakan kendali close

loop, karena output mempengaruhi input. Diagram blok

sistem prototipe dijelaskan pada Gambar 3.1.

+ -Arduino Uno R3 Pompa DC & Modul Wifi Ultrasonik Level/Ketinggian Level/Ketinggian Motor DC

Pengendali Aktuator Plant

Sensor Level/Ketinggian

Penambahan Air/Hujan

+

Error

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

B. Desain Prototipe

Dalam penelitian ini, penulis membuat propotipe yang menggunakan dua buah sensor ultrasonik yang diletakan pada pintu air dan satu buah motor DC yang digunakan untuk membuka ataupun menutup pintu air. Desain protitipe dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Desain Prototipe C. Desain Pintu Air

Pada saat implementasi pada pintu air, prototipe ini akan ditempatkan dinding batas antara sungai besar dan sungai kecil. Pintu air yang akan dibuat ada satu buah dengan penggerakan buka tutup dengan gerakan vertikal atau naik turun. Pintu air dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Pintu Air

D. Perancangan Alat

Pada prototipe akan dirangkai dalam bentuk aliran sungai yang memiliki dua sungai dan dibuat dalam skala kecil untuk memudahkan pengujian. Komponen yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Arduino Uno R3, sensor ultrasonik, pompa air DC, motor DC, driver L298N, modem + wifi router dan komponen pendukung lainnya. Rangkaian pemasangan komponen dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.5 Rangkaian Pemasangan Komponen E. Perancangan Software

perancangan software menjelaskan bagaimana sistem kerja dari prototipe pintu air sehingga sesuai dengan yang dikehendaki penulis dan sesuai dengan target yang dirancang. Setelah rancangan alat dan proses kerja sistem alat selesai, berikutnya pemrograman mikrokontroler yaitu menggunakan software Arduino IDE.

F. Diagram Alir Proses

Berikut ini adalah diagram alir yang menjelaskan proses kerja keseluruhan dari prototipe dapat dilihat pada Gambar 3.6.

mulai

Baca Sensor A dan Sensor B

Upload Data

Pintu buka & pompa mati

Upload Data Jika A & B 4 cm

Pintu Tutup dan pompa mati

Baca sensor A

Jika B 7 cm

Pintu Tutup dan pompa hidup

Upload Data Y

T

Sensor A = sensor yang dipasang di Sungai Kecil Sensor B = sensor yang dipasang di Sungai Besar

sensor A = 5 cm

Pintu Tutup dan pompa mati Y

T

Selesai

Gambar 3.6 Diagram alir proses

IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS A. Umum

Pengujian dan analisis prototipe yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui kinerja rancangan prototipe, apakah rancangan software dan hardware sudah dapat bekerja dengan optimal atau belum. Setelah pengujian prototipe dilanjutkan dengan pengujian media alat pengendali.

B. Pengujian Sensor Ultrasonik

Prototipe ini menggunakan dua buah sensor ultrasonik yang dipasang di setiap sungai, dimana setiap sungai terdapat satu sensor ultrasonik. Pengujian sensor ultrasonik difungsikan untuk mendeteksi ketinggian air. Ketinggian yang dapat terdeteksi oleh sensor ultrasonik maksimal 16cm dan posisi sensor tidak bergerak.

Gambar 4.1 Pemasangan Posisi Sensor Ultrasonik Keterangan Gambar:

1. Sensor Ultrasonik A 2. Sensor Ultrasonik B

Tabel 4.1 Hasil pengukuran sensor ultrasonik A Percobaan ke- Ketinggian Air

(cm) Nilai ultrasonik (cm) 1 2 2 2 4 4 3 6 6 4 8 8 5 10 10

Tabel 4.2 Hasil pengukuran sensor ultrasonik B Percobaan ke- Ketinggian Air

(cm) Nilai ultrasonik (cm) 1 2 2 2 4 4 3 6 6 4 8 8 5 10 10

C. Pengujian Output Driver Motor L298N

Pengujian output dari driver motor L298N ini bertujuan untuk mengukur tegangan yang diterima oleh motor DC berdasarkan perintah yang diberikan dalam bentuk ketinggian air. Dalam pengukuran ini yang diukur nilai tegangan yang masuk ke driver untuk menyuplai tegangan motor DC serta tegangan yang dterima motor DC yang sesuai dengan data ketinggian air yang diatur. Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan Motor DC dan Pompa DC kondisi aktif

No Motor DC Pompa DC Tegangan

1 Menyala Padam 10,5 V

2 Padam Menyala 8,15 V

D. Pengujian Motor DC

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui motor DC yang dikendalikan oleh Arduino sesuai dengan data pengukuran sensor ultrasonik. Motor DC akan bekerja sesuai dengan program yang telah diinputkan. Motor DC difungsikan untuk mengatur kondisi pintu air, pintu air memiliki dua kondisi yaitu membuka dan menutup. Tabel 4.4 Pengujian Motor DC

Pengujian

Ke Kondisi Pintu

Waktu motor aktif (detik) 1 Terbuka 12,02 Tertutup 11,42 2 Terbuka 12,38 Tertutup 11,35 3 Terbuka 11,53 Tertutup 11,60 4 Terbuka 10,89 Tertutup 11,71 5 Terbuka 12,15 Tertutup 11,63 Rata-rata Terbuka 11,74 Tertutup 11,54 E. Pengujian Pompa DC

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pompa DC yang dikendalikan oleh sensor ultrasonik bekerja dengan baik atau tidak. Pompa DC difungsikan untuk memompa air dari sungai kecil ke sungai besar.

Tabel 4.5 Pengujian pompa DC

Pengujian ke- Waktu pompa aktif (detik)

1 27,66 2 27,92 3 28,01 4 28,42 5 28,34 Rata-rata 28,07

F. Pengujian Modul WiFi ESP8266

Pengujian modul wifi ESP8266 bertujuan untuk mengetahui waktu yang diperlukan modul wifi ESP8266 dalam mengirim data ketinggian air ke website. Jangka waktu yang diperlukan modul wifi ESP8266 untuk mengirim data ketinggian air ke website

Tabel 4.6 Waktu Modul Wifi ESP8266 Mengirim Data Pengujian ke- Waktu Respon (detik)

1 16 2 17 3 16 4 17 5 16 Rata-rata 16,4

V. PENUTUP A. Kesimpulan

Dari hasil pengujian sistem keseluruhan Implementasi Pengendali Sistem Buka Tutup Pintu Air Otomatis Berbasis Arduino Uno R3 dan Website, maka dapat diberikan kesimpulan sebagai berikut:

1. Prototipe yang dirancang dapat berfungsi dengan baik yang mana apabila pada saat melakukan pengukuran ketinggian air maka hasil pengukuran sesuai dengan keadaan asli atau riilnya.

2. Pintu air bekerja dengan dua kondisi, yaitu terbuka dan tertutup. Pintu air bekerja dengan baik sesuai dengan kondisi ketinggian air pada kedua sungai yang dirancang yaitu ketika ketinggian air ≤ 4 cm kondisi pintu air dibuka dan ketika ketinggian air ≤ 5 cm kondisi pintu air ditutup. Lama waktu pintu air untuk pintu air dibuka memiliki waktu rata-rata 18,494 detik dan lama waktu pintu air untuk ditutup memiliki waktu rata-rata 17,172 detik.

3. Pompa DC bekerja dengan kondisi jika pengukuran sensor ultrasonik A ≥ 7 cm, pompa DC akan aktif dan memompa air dari sungai kecil ke sungai besar hingga pengukuran sensor ultrasonik A menjadi ≤ 5 cm maka kondisi pompa tidak aktif. Lama waktu pompa DC untuk memompa air dari sungai kecil ke sungai besar memiliki rata-rata 28,07 detik.

4. Website telah dapat memberikan informasi data ketinggian air pada sungai secara real time dengan jeda rata-rata pengiriman informasi data ketinggian air 16,4 detik.

B. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan untuk pengembangan Implementasi Pengendali Sistem Buka Tutup Pintu Air Otomatis Berbasis Arduino Uno R3 dan

Website adalah sebagai berikut:

1. Untuk pembuatan pintu air sebaiknya digunakan bahan yang tidak mudah bocor dan licin untuk pintu air melakukan kondisi terbuka ataupun tertutup. 2. Pada Modul Wifi ESP8266 sebaiknya digunakan

wifi khusus untuk memperkuat penerimaan dan pengiriman data dan mengakuratkan pengiriman data ketinggian air ke website.

3. Prototipe yang dirancang dalam pengembangannya dapat diaplikasikan pada pendeteksi ketinggian sungai didaerah pontianak untuk mengetahui ketinggian air yang berbasis IOT (Internet Of

Thing).

4.

Tambahkan tegangan aki atau baterai cadangan agar prototipe dapat berkerja meskipun keadaan listrik padam.

REFERENSI

Alfatah , Rosyid .Muhammad., 2016, Prototype Sistem

Buka Tutup Otomatis Pada Pintu Air Bendungan Untuk Mengatur Ketinggian Air

Berbasis Arduino; Yogyakarka; Sekolah

Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer Amikom Yogyakarta

Anonim, 2017, Mengenal Arduino. http://www.ssinauarduino.com/artikel/mengen al-arduino-software-ide.html

Arjianto, Agung. 2004. Rancang Bangun Model Mekanisme Buka Tutup Pintu Air Otomatis.

Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Aristo, Febrieyan N. 2017. Pengukuran Angkutan Sedimen Dasar pada Aliran Sungai Progo Menggunakan Alat Helley Smith. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Yogyakarta.

Dzulfikar, Akhmaludin., dkk. 2010, Perancangan

Prototipe Sistem Pengendali Kanal Air dengan Menggunakan Mikrokontroller ATMega8535;

Surakarta; Universitas Muhammadiyah Surakarta

Hartanto, Safrudin B.U.D., 2012, Prototipe Pintu

Bendungan Otomatis Berbasis

Miktrokontroler ATMega 16; Yogyakarta;

Universitas Negeri Yogyakarta

Nugroho, N., Agustina, S., 2015. Analisa Motor DC (Direct Current) Sebagai Penggerak Mobil Listrik. Mikrotiga. 2015: 2 (1): 28-34.

Putri, Dian Mustika., 2017, Mengenal Wemos D1 Mini

Dalam Dunia IoT. Dalam Publikasi: ilmuti.org

(http://ilmuti.org/wp- content/uploads/2017/02/dianmustikaptr-MENGENAL_WEMOS_D1_MINI_DALAM _DUNIA_IOT.pdf).

Pramudita, Dimas. 2017, Prototype Sistem Buka Tutup

Pintu Air Otomatis Pada Persawahan

Berbasis Arduino Uno; Surakarta; Universitas

Muhammadiyah Surakarta; 2017

Rafiuddin, S. Dasar-dasar Teknik Sensor. Makasar: Universitas Hasanuddin; 2013

Rahmat, Ajang, Belajar Pemrograman Dasar Arduino. Maret2017.http://www/.kelasrobot.com/2015/ 09/belajar-pemrograman-dasar-arduino.html Rinaldy., Christianti, Farid Risa, Supriyadi, Didi, 2014.

Pengendalian Motor Servo yang Terintegrasi dengan Webcam Berbasis Internet dan Arduino. Jurnal Infotel, 5(2)

Saputra, Pico. 2014, Prototype Sistem Pengaturan Pintu

Air Otomatis Pada Bendungan Sebagai Pengendali Banjir; Bengkulu; Universitas

Bengkulu; 2014.

Saputro, Hendra W. 2017, Pengertian Website dan

unsur-unsurnya.

http:www.balebengong.net/topik/teknologi/20 07/08/01/pengertian-website-dan-unsur-unsurnya.html

Sutarman, S.Kom. 2003. Membangun Aplikasi Web dengan PHP dan MySQL. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Syarifuddin, dkk. 2000. Sains Geografi Jakarta : Bumi Aksara

BIOGRAFI

Khairul, lahir di Sempalai, Kecamatan Tebas, Kabupaten Sambas, Kalimantan Barat, Indonesia, 10 Juni 1996. Menempuh pendidikan dasar di SD Negeri 15 Sempalai lulus tahun 2008 dan melanjutkan ke SMPN 1 Tebas lulus tahun 2011, kemudian melanjutkan ke SMKN 1 Singkawang lulus tahun 2014. Memperoleh gelar Sarjana dari Program Studi Teknik Elektro Universitas Tanjungpura Pontianak pada tahun 2019.

Mengetahui,

Pembimbing I

Dr. Bomo Wibowo Sanjaya, ST, MT NIP. 197404011999031003

Pembimbing II

Elang Derdian M, ST, MT NIP. 197203011998021001