PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH TAMPILAN SMARTPHONE SKRIPSI

(1)

PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH

TAMPILAN SMARTPHONE

SKRIPSI

ARYANTI AGUSTINA BR SITEPU 160801014

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2020

(2)

PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH

TAMPILAN SMARTPHONE

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

ARYANTI AGUSTINA BR SITEPU 160801014

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2020

(3)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH

TAMPILAN SMARTPHONE

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2020

Aryanti Agustina Br Sitepu 160801014

(4)

(5)

PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH

TAMPILAN SMARTPHONE

ABSTRAK

Kebocoran jaringan pipa air dapat menyebabkan kerugian finansial yang besar bagi pihak pengguna sistem perpipaan. PDAM umumnya menggunakan metode manual untuk mendeteksi letak kebocoran pipa, seperti dengan melihat secara kasat mata jika terjadi genangan air yang berada diatas jaringan pipa.

Penelitian bertujuan untuk menghasilkan metode guna merancang alat yang dapat mendeteksi letak kebocoran pipa secara cepat dan akurat. Metode dilakukan dengan menggunakan dua buah sensor flowmeter yang ditempatkan sebelum dan sesudah titik kebocoran pipa untuk merekam data selisih debit air masuk dan keluar (ΔQ).

Data hasil ditransmisikan ke komputer menggunakan jaringan berbasis TCP/IP. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin kecil nilai selisih debit air masuk dan keluar (ΔQ) maka akan semakin jauh letak kebocoran pipa (X). Penurunan besar diameter lubang bocor (D) sebesar 43% mengakibatkan penurunan nilai selisih debit air masuk dan keluar (ΔQ) sebesar 21%. Berdasarkan hasil tersebut disimpulkan bahwa alat deteksi letak kebocoran pipa menggunakan teknologi sensor flowmeter dapat membedakan letak titik kebocoran pada pipa air secara akurat dan efektif.

Telah dirancang alat PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE TRANSMITER DENGAN JARAK JAUH TAMPILAN SMARTPHONE.

Kata kunci : Mikrokontroler ATmega 8535, IOT, Sensor Pressure Transmiter.

(6)

WATER PIPE LEAK DETECTOR USING PRESSURE TRANSMITER SENSOR WITH SMARTPHONE DISPLAY

DISTANCE

ABSTRAC

Pipeline leaks can cause major financial losses for the users of pipeline system. PDAM generally uses manual methods to detect leak location, such as by looking puddle above the pipeline. The research proposed to produce a method to design device that can detect pipeline leak location quickly and accurately. The method use water flow sensors that are placed before and after the leak. The water flow sensors are used to record data of the difference between incoming and outgoing water flow (ΔQ). The data are transmitted to a computer using a network based on TCP/IP. The results showed that the smaller value of the difference between incoming and outgoing water flow (ΔQ), the farther distance leak location (X). If diameter hole (D) had decreased by 43%, the value of the difference between incoming and outgoing water flow (ΔQ) would have decreased by 21%. Based on these results, the device for detecting pipeline leak location with technology water flow sensor can distinguish pipeline leak location accurately and effectively. water pipe leakage detector has been designed using a pressture transmiter sensor with a distance SMARTPHONE. Consists of the ATmega 8535 microcontroller circuit which is used as a leak detector for a water pipe and with the help of an application we can find out the position of the leak remotely which will then be sent to our smartphone. In the design of this tool we will use a comparison of the pressure at two points with a distance that has been predetermined, with the difference in pressure that occurs we can find out that there has been a leak in the water pipe. It aims to reduce the losses experienced by PDAMs in Indonesia.

(7)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Menggunakan Sensor Pressure Transmiter Dengan Jarak Jauh Tampilan Smartpohe”. Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program strata satu (S1) Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini, banyak mendapat masukan maupun motivasi dari berbagai pihak. Dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar- besarnya atas segala bantuan, dukungan, semangat yang telah diberikan. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :

 Terimakasih Kepada Tuhan Yesus Kristus sebagai sumber dari segala yang penulis miliki.

 Bapak Dr. Krista Sebayang, MS sebagai dekan FMIPA USU.

 Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU.

 Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng,Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan kritik dan saran, masukan, serta ide-ide selama penulis mengerjakan skripsi ini.

 Seluruh Bapak/Ibu dosen Fisika Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik dan mengajar selama kurang lebih 4 Tahun sehingga penulis mampu mencapai gelar Sarjana.

 Terutama buat orang tua tercinta Ganin Sitepu yang sudah banyak memberikan motivasi, semangat, doa-doa, bahkan hal-hal yang tidak dapat kusebutkan, sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya.

(8)

 Kepada abang dan adik saya Roy Syahputra Sitepu dan Muhammad Alfin Sitepu yang sudah membantu dan memberi semangat kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.

 Kepada teman satu stambuk saya, Fisika 2016 terkhususnya Physics Reform, yang paling saya sayangi, terimakasih karena sudah mau berjuang bersama dalam menyelesaikan masa kuliah bersama.

 Terimakasih kepada Asisten Labolatorium Elektronika Lanjutan yang menemani dan mendengar setiap perjuangan penulis.

 Terimakasih kepada Teman Hidup Mangara Tua Sitanggang S.Si yang selalu menemani dan mau berjuang untuk mendengar setiap keluh dan kesal dan yang telah meluangkan waktu dan tenaga kepada sang penulis.

Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk mereka sebagai ungkapan penghargaan atas keikhlasan, kesabaran, kebaikan dan kasih sayang yang teramat dalam dan hanya Tuhan yang Maha Esa yang dapat membalasnya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata Penulis mengucapkan terimakasih dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi orang yang membutuhkan.

Medan, September 2020

Aryanti Agustina Br Sitepu

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNAYATAAN ii

ABSTRAK iii

ABSTRACK iv

PENGHARGAAN v

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x DAFTAR SINGKATAN xi

Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika penulisan 3 Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Sensor Transmiter 5 2.1.1 Untuk Mengukur Tekanan Positif 7 2.3.2 Untuk Mengukur Tekanan Vakum 7 2.3.3 Untuk Mengukur Tekanan Absolute 8 2.3.3 Untuk Mengukur Level 9 2.2 Liquid Cristal Display ( LCD ) 9

2.3 Mikrokontroler 10

2.3.1 Mikrokontroler ATmega 8538 10

2.3.2 Fitur Mikrokontroler ATmega 8538 11

(10)

2.3.3 Arsitektur Mikrokontroler ATmega 8538 11

2.3.4 Arsitektur Mikrokontroler ATmega 8538 12

2.4 Dioda 13

2.5 Sensor Tegangan 14

2.6 Efisiensi Daya 15

2.7 Kapasitor 15

2.8 Internet Of Thinks

Bab 3. Perancangan Sistem

3.1 Diagram Blok 17

3.2 Diagram Alir (Flowchart) 18

Daftar Pustaka

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Judul Halaman

Tabel 4.1 Hasil pengujian mikrokontroler Atmega 8538 34

Tabel 4.2 Pengujian Catu Daya 35

Tabel 4.3 Percobaan Tanpa Kebocoran 36

Tabel 4.4 Percobaan Dengan kebocoran 36

(12)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar Judul Halaman

Gambar 2.1 Instrument Loop Drawing 5

Gambar 2.2 Sensor Transmiter 6

Gambar 2.3 Gauge Presture 7

Gamabr 2.4 Tekanan Vakum 8

Gambar 2.5 Tekanan Absolute 8

Gambar 2.6 Mikrokontroler ATmega 8535 11

Gambar 2.7 Konvigurasi Pin ATmega 8535 13

Gambar 2.8 Susunan dan Simbol Dioda 13

Gambar 2.9 Sensor Tekanan 14

Gambar 3.1 Diagram Blok 17

Gambar 3.2 Flowchart 18

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar percobaan tanpa kebocoran Gambar percobaan tanpa percobaan Gambar data seed

(14)

DAFTAR SINGKATAN

LCD = Liquid Cristal Display

PDAM = Perusahaan Daerah Air Minum MMC = Multi Media Card

AVR = Alf and Vegard’s Risc

RISC = Reduce Instruction Set Computer

EEPROM = Electrical Erasable Programmable Read Only Memory SPI = Serial Peripheral Interface

IC = Integrated Circuit

(15)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan dasar manusia. Dalam kehidupan manusia air digunakan untuk minum, mengolah makanan, mandi, energi, transportasi, pertanian, industri, dan rekreasi. Berbagai masalah dapat muncul seiring dengan perkembangan zaman, tidak terkecuali dalam kehidupan sehari-hari mengenai air. Salah satu masalah yang timbul adalah kebocoran air pada konsumen. Perusahaan Daerah Air Minum ( PDAM ), hal ini disebabkan karena meter air yang terus berputar meskipun hanya beberapa air yang menetes dari saluran PDAM yang pada dasarnya kita kehendaki dan mungkin tanpa kita ketahui. Air yang tetap menetes itu diakibatkan karena pemakaian keran pengaman pada saluran PDAM yang mudah rusak ataupun karena kelalaian penghuni rumah yang lupa mematikan keran kurang rapat, sehingga air tetap mengalir meskipun cuman sedikit.

Menurut Kandisa ( 2008 ) kebocoran air biasanya disebabkan oleh beberapa faktor yaitu faktor teknis dan faktor non tenis. Kebocoran yang disebabkan oleh faktor teknis adalah : pecahnya pipa karena gangguan alam maupun gangguan manusia, rusaknya pipa karena korosi, masa pakai pipa sudah habis, pemasangan pipa yang kurang sempurna terutama pada sambungan, rendahnya akurasi water meter serta water meter dalam kondisi rusak. Kemudian kebocoran yang disebabkan oleh faktor non teknis diantaranya disebabkan oleh adanya sambungan liar, kesalahan pembaca meter, kesalahan pencatatan angka meter, pemakaian yang tidak tercatat, misalnya untuk pengurasan dan pemadaman kebakaran.

Rata – rata kebocoran air pipa pada PDAM di Indonesia terbilang masih tinggi, sekitar 33%. Data Kementrian Pekerjaan Umum menyebutkan sejumlaah PDAM bahkan memiliki tingkat kebocoran lebih tinggi dari 50%. Menurut Naimah dan Agus ( 2008 ) tingkat kebocoran pipa PDAM dapat diturunkan dengan beberapa cara diantaranya membuat peta jaringan perpipaan yang akurat sesuai dengan lapangan, melakukan penzoningan perpipaan agar mudah mendeteksi kebocoran pada pipa dan mengadakan meter air. Pengembangan metode pendeteksian kebocoran pipa air pada

(16)

jaringan pipa yang kontinu menjadi salah satu penelitian yang aktif untuk saat ini dibebarapa pihak perusaan air minum di dunia.

Menurut Khesin ( 2004 ) ada beberapa metode geofisika yang dapat digunakan untuk mengetahui gambaran bawah permukaan yaitu metode geolistrik, metode magnetik, metode gtavitasi dan seismik. Metode geolistrik tahanan jenis merupakan salah satu metode geofisika untuk menyelidiki kondisi bawah permukaan dengan mempelajari sifat aliran listrik pada batuan dibawah permukaan bumi. Metode ini mempunyai prinsip dasar yaitu mengirimkan arus kebawah permukaan melalui dua elektroda arus ( C₁ dan C₂ ), dan mengukur kembali besar tegangan diantara dua elektroda potensial ( P₁ Dan P₂ ) yang diterima di permukaan. Metode ini dapat dipakai untuk mendeteksi intruksi air laut, pencemaran air tanah dan mendeteksi kebocoran waduk serta pipa, hal ini didasarkan pada harga resistivitas yang diperoleh pada saat pengukuran.

Berdasarkan latar belakang tersebut penulis melakukan penelitian dengan judul, yaitu “Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Menggunakan Sensor Pressure Transmiter Dengan Jarak Jauh Tampilan Smartphone “. Alat ini dirancang untuk mengatasi masalah pemborosan biaya rekening air akibat meteran air tetap berputar meskipun hanya terjadi kebocoran kecil.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana cara mendeteksi kebocoran pada pipa air dengan jarak jauh ? 2. Bagaimana cara sensor pressure transmiter bisa bekerja ?

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Alat ini hanya mengukur tekanan .

2. Prancangan alat dibuat dalam sekala kecil.

3. Pengolahan data dari sensor menggunakan Mikrokontroler ATmega 8535.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

(17)

1. Merancang suatu alat untuk mendeteksi kebocoran pada pipa air.

2. Untuk mengetahui hubungan persamaan Bernoullie terhadap rancang alat pendeteksi kebocoran pipa air.

3. Untuk mengetahui sistem kerja dari sensor Pressure Transmiter.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Membantu meringankan pekerjaan PDAM dalam mengetahui ada kebocoran.

2. Untuk menghemat biaya air yang didistribusikan ke pelanggan yang hilang percuma akibat kebocoran.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematikan pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat “Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Menggunakan Sensor Pressure Transmiter Dengan Jarak Jauh Tampilan Smartphone “. Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung dalam penelitian.

Adapun teori yaitu tentang teori dasar ATmega 8535 dan sensor pressture transmiter, dan lcd.

BAB 3 METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang perancangan alat, diagram blok, diagram alir, skematik serta sistem kerja dari masing-masing rangkaian.

(18)

BAB 4 HASIL DAN ANALISIS

Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis penelitian yang telah dibuat.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.

(19)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sensor Transmiter

Differential Pressure transmitter adalah salah satu jenis peralatan instrument yang paling banyak digunakan sebagai alat ukur dalam industri, karena transmitter model ini bisa difungsikan dalam banyak aplikasi seperti untuk mengukur tekanan positip, untuk mengukur tekanan vakum, untuk mengukur perbedaan tekanan, untuk mengukur ketinggian permukaan isi tangki (Level) dan untuk pengukuran laju alir (Flow). Sesuai dengan namanya, prinsif kerja differential pressure transmitter (transmitter perbedaan tekanan) yaitu mengukur tekanan pada dua titik, membandingkan besarnya kedua tekanan tersebut lalu menghasilkan output, teknik pengukuran yang banyak digunakan differential pressure transmitter adalah technology strain gauge, kapasitansi dan vibrating wire atau mechanical resonansi. Output dari sensor secara elektronik dikonversi ke sinyal standar 4-20 mA untuk kemudian dikirimkan ke perangkat monitor atau alat kontrol yang terletak di lokasi aman seperti di ruang kontrol ( control room). Lihat gambar dibawah ini menunjukkan interkoneksi dari differential pressure transmitter ke peranti monitor di ruang control, gambar hubungan signal seperti inilah yang disebut Instrument Loop Drawing atau disingkat ILD.

Gambar 2.1 Instrument Loop Drawing

Differential pressure transmitter secara umum terbagi atas dua bagian yaitu bagian sensor atau diapraghma dan bagian elektronik yaitu bagian yang memproses signal dan mampu mengeluarkan sebuah output yang dapat dipastikan telah memiliki keakuratan. Bagian sensor adalah bagian yang kontak langsung dengan proses yang

(20)

di ukur, koneksi antara transmitter dengan proses yang diukur kebanyakan menggunakan tubing yaitu pipa dengan ukuran tertentu yang dapat di bengkokkan sesuai dengan kebutuhan. Selain dengan menggunakan tubing ada juga differential pressure transmitter yang desainnya menggunakan pipa kapiler dan diaprahma pada ujungnya, pipa kapiler ini sudah dipasang dari pabriknya dan diisi dengan cairan tertentu agar tekanan bisa sampai ke sensor, cairan yang dipakai untuk mengisi pipa kapiler biasanya silikon, glycol, atau glycerine. Karena pengisian cairan kedalam pipa kapiler itu dilakukan dipabrik berdasarkan perhitungan teknis, maka antara transmitter dan pipa kapiler tidak bisa dipisahkan, demikian pula kebocoran yang mungkin terjadi pada diapragma harus dihindari, kalau tidak maka transmitter tidak akan bisa digunakan. Gambar dibawah ini memperlihatkan contoh transmitter yang menggunakan pipa kapiler (B) dengan transmitter yang harus dipasang dengan menggunakan tubing (A).

Gambar 2.2 Sensor Transmiter

Bagian sensor selalu memiliki dua sisi yang berlawanan yang disebut sisi tekanan tinggi yang ditandai dengan label H ( High) dan sisi tekanan rendah yang dtandai dengan label L ( Low), dalam pemakaiannya tidak berarti sisi H harus dihubungkan ke bagian proses yang memiliki tekanan tinggi, demikian pula kedua nya tidak berarti harus disambungkan ke bagian proses, tetapi bisa saja salah satu sisinya dibiarkan terbuka ke atmosphere. Berikut ini adalah contoh contoh cara pemasangan differential pressure transmitter pada pengukuran besaran proses yang berbeda-beda:

(21)

2.1.1 Untik mengukur Tekanan Positif

Differential pressure transmitter dapat digunakan sebagai pengukur tekanan positip (gauge pressure). Caranya yaitu dengan menghubungkan bagian sensor berlabel H ke bagian proses yang akan diukur misalnya ke tangki, ke pipa, ke reaktor, ke bak penampungan, ke boiler, ke storage, dan media proses lainnya, sementara bagian yang berlabel L dibiarkan terbuka ke atmosphere. Besarnya tekanan ynag diukur oleh sensor akan di konversikan ke dalam signal standard sesuai dengan hasil kalibrasi transmitter.

Gambar 2.3 gauge pressure

2.1.2 Untuk mengukur tekanan vakum.

Kita dapat menggunakan cara yang sama yaitu menghubungkan satu port dari pada transmitter ke bagian proses yang akan diukur , hanya kali ini koneksinya di balik, jadi sisi yang berlabel L dari transmitter adalah sisi yang terhubung ke equipment proses, sedang sisi H dibiarkan terbuka ke atmosphere, bila terjadi penurunan tekanan maka nilainya akan terdekteksi oleh transmitter , output transmitter yang telah dikonfigurasi untu k keperluan pengukuran vakum akan menunjukkan perubahan nilai ke arah negatip.

Gambar 2.4 tekanan vakum

(22)

2.1.3 Untuk mengukur tekanan absolute

Differential Pressure Transmitter juga bisa diaplikasikan untuk mengukur tekanan absolut. Tekanan absolute didefinisikan sebagai tekanan dibawah atmosphere yang dimulai dari skala 0 mmHg, dimana 1 Atmosphere setara dengan 760mmHg, cara pemasangan transmitter nya port berlabel L dihubungkan ke sisi vakum sedang port berlabel H dihubungkan ke proses bertekanan normal, dengan cara ini perubahan tekanan disisi vakum baik semakin vakum ataupun sebaliknya akan menunjukkan nilai positip, karena range transmitter diseting untuk unit pressure absolute yaitu mmHg, misalnya range transmitter 360mmHg sampai dengan 760mmHg equivalen dengan output 4-20mA.

Gambar 2.5 tekanan absolute

2.1.4 Untuk mengukur Level

Kegunaan lain dari differntial pressure transmitter adalah sebagai perangkat untuk mengukur ketinggian isi tangki ( Level) caranya dengan menggunakan perhitungan matematik, yaitu konversi besaran tekanan ke besaran Level, dibawah ini adalah formula yang dapat digunakan sebagai perhitungan pada level tersebut. P

= ρgh dari formula tersebut diketahui bahwa dengan mengetahui parameter tekanan dan density cairan maka ketinggian cairan dalam tangki (Level) dapat diketahui. Ada beberapa metode pemasangan differential pressure transmitter untuk pengukuran level, salah satu contohnya yaitu yang dipakai untuk mengukur tangki terbuka seperti diperihatkan pada gambar di bawah ini, port H dari transmitter adalah port yang terhubung ke tapping point dari tangki sedang port berlabel L dibiarkan terbuka ke atmosphere, penjelasan tentang cara-cara pemasangan differential pressure transmitter untuk mengukur Level akan diterangkan lebih detail pada artikel lain.

(23)

2.1.5 Teknik Gradien Tekanan

Persamaan fundamental dalam mekanika fluida adalah persamaan bernoulli yang hanya berlaku untuk aliran stabil media cair dan mampat.

P + + gy) = const,

Di mana p adalah tekanan dalam tabung aliran, g = 9.80665 m / s² = 32.174 ft / s² adalah konstanta gravitasi, dan y adalah tinggi perpindahan sedang. Persamaan Bernoulli memungkinkan kita menemukan kecepatan fluida dengan mengukur tekanan di sepanjang aliran.

Teknik gradien tekanan (pengukuran aliran) pada dasarnya membutuhkan pengenalan hambatan aliran. Mengukur gradien tekanan melintasi resistor yang diketahui memungkinkan untuk menghitung laju aliran. , Konsep ini analog dengan hukum Ohm: tegangan (tekanan) di resistor tetap sebanding dengan arus (aliran).

Dalam prakteknya elemen pembatas yang menyebabkan hambatan aliran adalah orifisium, sumbat berpori, dan tabung venturi (pipa profil meruncing). Gambar 10.3 menunjukkan dua jenis resistor aliran. Dalam kasus pertama adalah saluran sempit, sedangkan dalam kasus lain ada sumbat berpori yang agak membatasi aliran medium. Sebuah sensor tekanan diferensial diposisikan di seberang resistor. Ketika massa bergerak memasuki area resistansi yang lebih tinggi, kecepatannya meningkat sebanding dengan peningkatan resistansi.

= R

Persamaan Bernoulli mendefinisikan tekanan diferensial sebagai :

∆p = p1 –p2 = ( - ) = k ( 1- R²) (10.9) Di mana k adalah koefisien koreksi yang diperlukan karena tekanan aktual p2 sedikit lebih rendah daripada yang dihitung secara teoritis. Dari Persamaan. (10.9) kecepatan rata-rata dapat dihitung sebagai

= _√ √ (10.10)

(24)

Untuk menentukan laju aliran massa per satuan waktu, untuk media mampat, Persamaan. (10.10) disederhanakan menjadi

q = 2 √ , (10.11)

Di mana £ adalah koefisien yang ditentukan melalui kalibrasi. Kalibrasi harus dilakukan dengan cairan atau gas tertentu pada seluruh rentang suhu operasi, sehingga nilai £ mungkin berbeda pada suhu yang berbeda. Berdasarkan penjelasan di atas bahwa teknik gradien tekanan pada dasarnya memerlukan penggunaan salah satu dari satu sensor tekanan diferensial atau dua sensor absolut. Jika representasi garis dari sinyal keluaran diperlukan, ekstraksi akar kuadrat harus digunakan Akar.

2.2 LCD

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan 8 sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

2.3 Microkontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuahchip.

Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Mikrokontroler merupakan keluarga mikroprosesor yaitu sebuah chips yang dapat melakukan

(25)

pemrosesan data secara digital sesuai dengan perintah bahasa assembly yang diberikan perusahaan pembuatnya. Banyak aplikasi yang dapat dibangun berbasis Mikrokontroler, hal dikarenakan bentuknya yang compaq dan kesederhanaannya untuk membangun suatu sistem berbasis Mikrokontroler.Selain memiliki banyak kelebihan, mikrokontroler juga memiliki kekurangan, diantaranya adalah kurangnya ruang memori data.Bila digunakan untuk aplikasi –aplikasi tertentu yang membutuhkan kapasitas memori yang besar, perlu dilakukan penambahan memori berupa memori eksternal.Salah satu media yang dapat digunakan sabagai media penyimpanan atau memori tambahan adalah Multi Media Card (MMC). Berdasarkan uraian diatas maka perlu dibangun suatu sistem antarmuka yang dapat mengkoneksikan antara mikrokontroler dan MMC sebagai media penyimpanan data.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan system minimum.

Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan system clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.

2.3.1 Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi sebuah chip di mana di dalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O, Memori bahkan ADC, berbeda dengan Mikroprosesor yang berfungsi sebagai pemroses data (Heryanto, dkk, 2008:1).Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat

(26)

dikelompokan ke dalam 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing adalah kapasitas memori, peripheral dan fungsinya (Heryanto, dkk, 2008:1). Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Berikut ini gambar Mikrokontroler Atmega8535.

Gambar 2.6 Mikrokontroler ATMega8535

2.3.2 Fitur Mikrokontroler ATMega8535

Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut : 1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte,

dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.3.3 Arsitektur ATMega8535

ATMega8535 memiliki bagian-bagian sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D.

2. ADC 8 channel 10 bit.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.

8. Interrupt internal dan eksternal

(27)

9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial

2.3.4 Konfigurasi Pin ATMega 8535

Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. VCC Input sumber tegangan (+) 2. GND Ground (-)

3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan.

4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

7. RESET Input reset.

8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock internal.

9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.

10. AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.

11. AREF Tegangan referensi untuk ADC.

(28)

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMega8535

2.4 Dioda

Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anoda sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katoda. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, dioda bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anoda mendapatkan tegangan positif sedangkan katodanya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada dioda faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk dioda yang terbuat dari bahan silikon) pada anoda terhadap katoda agar dioda dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Dioda yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V. (Choirul Anam, 2008)

Gamabr 2.8 Susunan dan symbol diode

(29)

2.5 Sensor Tegangan

Komponen sensor tegangan adalah 2 buah resistor yang dipasangkan secara seri. Sensor tegangan ini berupa pembagi tegangan. Tegangan yang dihasilkan masih harus berada pada range 0 – 5volt agar dapat terbaca pada pin analog microcontroler.

Gambar 2.9 Sensor Tegangan

2.6 Efisiensi Daya

Daya adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Sumber Energi seperti Tegangan listrik akan menghasilkan daya listrik sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut. Dengan kata lain, Daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik. Kita mengambil contoh Lampu Pijar dan Heater (Pemanas), Lampu pijar menyerap daya listrik yang diterimanya dan mengubahnya menjadi cahaya sedangkan Heater mengubah serapan daya listrik tersebut menjadi panas. Semakin tinggi nilai Watt-nya semakin tinggi pula daya listrik yang dikonsumsinya. Dalam rumus perhitungan, Daya Listrik biasanya dilambangkan dengan huruf “P” yang merupakan singkatan dari Power. Sedangkan Satuan Internasional (SI) Daya Listrik adalah Watt yang disingkat dengan W. Watt adalah sama dengan satu joule per detik (Watt = Joule / detik). Dalam penggunaan perlalatan elektronika pasti ditemukan kehilangan daya. Kehilangan daya diakibatkan karena dilepaskan dalam bentuk lain yaitu panas, cahaya dan lain lain. Perbandingan antara daya yang masuk dengan daya yang keluar disebut dengan efisensi daya.

Adapaun persamaan efisensi daya adalah sebagai berikut.

(30)

diamana : = Daya output (Watt) = Daya Input (Watt) = Efisiensi (%)

2.7 Kapasitor

Kapasitor adalah alat yang mampu menyimpan muatan listrik yang besar untuk sementara waktu. Kapasitor terdiri dari atas keping-keping logam yang disekat satu sama lain dengan isolator. Isolator penyekat tersebut disebut dengan zat dielektrik. Beberapa kegunaan kapasitor adalah sebagai berikut :

a) Menyimpan muatan listrik b) Memilih gelombang radio c) Perata arus pada rectifier

d) Komponen rangkaian starter kendaraan bermotor e) Memadamkan bunga api pada sistem pengapian model

2.8 Internet of Things

Secara umum, Internet of Things dapat diartikan sebagai terhubungnya berbagai benda di sekitar dengan sebuah jaringan internet. Untuk menerapkannya, Internet of Things membutuhkan suatu jalur komunikasi yang sesuai dengan kebutuhan sistem. Salah satu protokol yang sesuai dengan penerapan konsep Internet of Things adalah protokol Message Queue Telemetry Transport (MQTT). Protokol MQTT sering digunakan dalam berbagai sistem yang menggunakan konsep Internet of Things, salah satunya adalah sistem monitoring. Dalam implementasinya, IoT membutuhkan suatu protokol dalam proses peredaran datanya. Pada penelitian

“Sistem Monitoring Suhu Jarak Jauh Berbasis Internet of Things menggunakan Protokol MQTT” yang dilakukan oleh Budioko (2016), konsep Internet of Things diterapkan pada suatu sistem monitoring dengan sensor suhu menggunakan MQTT sebagai protokol. Sistem monitoring adalah suatu sistem yang melakukan proses pemantauan secara terus menerus (Mudjahidin et al., 2010). Sistem monitoring dibutuhkan dalam proses pemantauan keadaan suatu objek yang diamati guna mendapatkan informasi yang tepat waktu. Berbagai contoh penerapan sistem

(31)

monitoring yaitu Sistem Monitoring dan Pengendalian Suhu dan Kelembaban Ruang pada Rumah Walet Berbasis Android, Web. Dalam era teknologi informasi dimana informasi dapat disebarkan secara cepat, tentu diperlukan suatu sistem yang dapat menyebarkan informasi mengenai banjir dan ketinggian air di berbagai tempat secara cepat dan mudah diakses. Penulis berpendapat bahwa konsep Internet of Things menggunakan protokol MQTT dapat diterapkan dalam sebuah system. Protokol Message Queue Telemetry Protocol (MQTT) adalah protokol yang sering digunakan dalam penerapan konsep IoT.

Protokol MQTT merupakan protokol yang ringan, karena mengirim pesan dengan header berukuran kecil yaitu 2 bytes. Protokol MQTT bekerja menggunakan konsep publish/subscribe. Perangkat yang melakukan proses publish disebut publisher, sedangkan perangkat yang melakukan proses subscribe disebut subscriber.

MQTT berbasis publish/subscribe dengan message-broker sebagai jembatan antara publisher dan subscriber. Pesan yang melalui proses publish/subscribe berupa topik.

Subscriber dapat memilih topik mana yang ingin dikirim oleh publisher melalui broker. Protokol MQTT disebutkan memiliki response time paling kecil ketika dibandingkan dengan DPWS dan CoAP pada 100 request (Fysarakis et al., 2016).

Protokol MQTT juga terbukti tepat dalam implementasi konsep IoT, seperti yang dilakukan oleh Kim et al. (2015) dalam penelitian “IoT Home Gateway for Auto- Configuration and Management of MQTT devices”. Dalam penelitian “Sistem Monitoring Suhu Jarak Jauh Berbasis Internet of Things menggunakan Protokol MQTT”, protokol MQTT disebutkan paling tepat dalam mengalirkan data dari perangkat sensor menuju sebuah jaringan dalam suatu sistem monitoring. Dalam penelitian Implementasi Konsep Internet of Things pada Sistem Monitoring menggunakan Protokol MQTT dibutuhkan sistem yang memadai, yaitu:

a) MQTT Publisher mampu mengirimkan pesan ke MQTT Broker melalui wireless network dengan jaringan wi-fi.

b) MQTT Broker mampu menerima pesan yang dikirmkan oleh MQTT Publisher melalui wireless network dengan jaringan wi-fi.

c) MQTT Subscriber mampu melakukan proses subscribe pada topik yang diinginkan ke MQTT Broker.

(32)

BAB 3 METODOLOGI

3.1 Tempat dan waktu penelitian 3.1.1 Tempat penelitian

Lab Elektronika Industri 3.1.2 Waktu penelitian

-

3.2 Peralatan dan bahan pendukung 3.2.1 Peralatan

 Komputer/Laptop

 Digital voltmeter

 Toolset/perkakas listrik

 Server Thinkspeak

 Software pendukung lainnya 3.2.2 Bahan:

 Modul node mcu V3

 IC mikrokontroler atmega 8535

 Display LCD M1632

 Regulator an 7805

 Komponen pasif (Kapasitor ,Resistor, Dioda)

 Pompa air

 Sensor pressture transmitter 1/4G

 Catudaya 12V

 Pipa pvc ½ inch

 Soket pvc

 Kran air

 Smartphone Android

 PCB rangkaian dan casis

(33)

3.3 Diagram Blok

Diagram Blok merupakan konfigurasi dasar sistem rangkaian yang menggambarkan input-output sistem beserta bagian-bagiannya. Berikut ini adalah diagram blok sistem yang telah dirancang :

Gambar 3.1 Diagram blok sistem

Cara kerja diagram blok :

Air Mengalir pada pipa dan akan menghasilkan sebuah tekanan, kemudian tekanan akan dibaca oleh sensor pressture transmiter. ketika terjadi kebocoran maka tekanan yang diterima diawal akan lebih tertinggal daripada sensor kedua yang posisinya berada dijarak tertentu. Dengan menggunakan aplikasi tertentu kita dapat mengetahui adanya kebocoran pipa air yang kemudian akan ditampilkan pada display LCD dan smartphone telah terjadi kebocoran.

Fungsi masing-masing blok :

 Blok Sensor Pressture Transmiter adalah sensor yang mendeteksi tekanan air dalam pipa.

 Blok Microcontroler 8535 merupakan unit pengolah data input menjadi output dan mengendalikan display LCD.

 Blok LCD berfungsi menampilkan hasil pengolahan data yaitu tekanan kedua sensor dan kondisi pipa.

Sensor Pressture Transmiter 1

Transmiter Sensor Pressture

Transmiter 2

Microcontroler 8535

LCD 12 X 4

NODE MCU V3

Smart Phone

(34)

 Blok Node MCU V3 merupakan perangkat komunikasi jaringan internet dan WiFi yang berfungsi mengirim data ke server Thinkspeak.

 Blok smartphone berfungsi sebagai penerima data oleh user .

3.4 Perancangan hardware

3.4.1 Rangkaian Mikrokontroller

Rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar 3.2 dibawah ini :

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535

Mikrokontroler berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang dibuat. Adapun komponen dari rangkaian tersebut adalah IC Mikrokontroller ATMega 8535. Program atau perangkat lunak di isi pada memory flash IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan. Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu data memori dan memori program . Sebagai tambahan fitur dari ATMega 8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram pada saat opreasi. ATMega 8535 terdiri atas 8k byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk penyimpanan program Karena

PC6/TOSC1 28 PC5 27 PC4 26 PC3 25 PC2 24 PC1/SDA 23 PC0/SCL 22

PC7/TOSC2 29

PA6/ADC6 34 PA5/ADC5 35 PA4/ADC4 36 PA3/ADC3 37 PA2/ADC2 38 PA1/ADC1 39 PA0/ADC0 40

PA7/ADC7

33 PB2/AIN0/INT2PB3/AIN1/OC0PB0/T0/XCKPB6/MISOPB5/MOSIPB4/SSPB1/T1 7654321 PB7/SCK 8

PD6/ICP1 20 PD5/OC1A 19 PD4/OC1BPD3/INT1PD2/INT0PD0/RXDPD1/TXD 1817161514

PD7/OC2 21

RESET 9 XTAL1 13 XTAL2 12 30 AVCCAREF

32

U2

ATMEGA8535

11.0592Mhz

(35)

seluruh intruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 32 bit, maka Flash dirancang dengan komposisi 4k x 16.

Feature Mikrokontroler AVR ATMega 8535

 Mikrokontroler AVR dengan konsumsi daya rendah (2,7 Vdc – 5,5 Vdc)

 Arsitektur dasar RISC dengan 32 buah register 8 bit

 8 KB memori ISP dengan 10.000 siklus pemrograman

 EEPROM sebesar 512 byte

 SRAM sebesar 512 byte

 Program bisa dikunci/ di lock

 32 line I/O (Port A, Port B, Port C dan Port D) yang dapat di program

 3 buah timer denga 2 biauh timer 8 bit dan 1 buah timer 16 bit

 4 Chanel PWM

 Real time controler yang terpisah denga Oscilator

 8 Chanel Line analog dengan ADC 10 Bit (Port A)

 Komparator analag yang terintegrasi di dalam chip

 Two wire serial Interface

 Port antarmuka SPI

 Port USART untuk komunikasi serial

Pada rancangan ini, mikrokontroler atmega 8535 berfungsi membaca masukan dari sensor dan menolah data tersebut kemudian mengeluarkannya sebagai output. Data sensor pressture akan diubah menjadi data digital oleh ADC internal atmega 8535 kemudian dikalibrasi menjadi nilai tekanan sebenarnya. Terdapat 2 buah sensor yang dipasang pada awal dan akhir saluran pipa untuk mendeteksi kondisi pipa yang mendapat tekanan dari pompa air. Mikrokontroler akan mendeteksi ada tidak nya kebocoran pipa melalui penurunan tekanan secara drastis.

(36)

3.4.2 Sensor Pressture Transmiter

Gambar 3.3 Rangkaian pressture Transmiter pada Atmeg 8535

Pressure Transmitter adalah sensor tekanan yang dilengkapi rangkaian signal conditioning sehingga sinyal dari sensor tekanan dapat secara oangsung oleh mikrokontroler. Pressure Transmitter dipacking dan dikemas di dalam satu kapsul yang terbuat dari stainless steel. Sedangkan konektornya adalah konektor hirschmann dengan 4 pin. Housing dari Pressure Transmitter ini harus tertutup rapat agar didapatkan hasil stabil, linear dan nilai histeresis dapat diabaikan serta tahan tekanan dan goncangan. Sinyal output dari Sensor Transmitter masuk ke dalam rangkaian Interface Analog Input yaitu rangkaian konverter Analog to Digital (ADC) . Rangkaian Interface Analog ini berfungsi mengubah sinyal listrik analog dari sensor transmitter menjadi sinyal digital. Nilai data dari sensor kemudian dikalibrasi oleh mikrokontroler melalui program yang dibuat.

3.4.3 Rangkaian display LCD ( Liquid Crystal Display )

LCD ( Liquid Crystal Display ) yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini berfungsi sebagai output sistem yaitu bagian yang memberikan hasil olahan atau hasil proses sistem oleh mikrokontroler .

PC7/TOSC2 29

PA7/ADC7 33 PB3/AIN1/OC0PB2/AIN0/INT2PB0/T0/XCKPB6/MISOPB5/MOSIPB4/SSPB1/T1 7654321

PB7/SCK 8

PD7/OC2 21

32 U4

ATMEGA8535 5V

Analog output Vcc

ground Pressture Sensor 1

5V

Analog output Vcc

ground

Pressture Sensor 2

11.0592Mhz

(37)

Gambar 3.4 Rangkaian LCD pada Atmega 8535.

Dari gambar tersebut rangkaian LCD dapat dengan mudah dihubungkan dengan ATMega 8535 yaitu melalui port paralel. LCD yang digunakan dalam rancangan adalah tipe M1632 yaitu LCD 2 X16 dimana ukuran display 2 baris 16 kolom , yang mempunyai 16 pin konektor, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Pin – pin pada LCD terhubung langsung ke pin – pin atmega 8535 tanpa harus melalui interface.

3.4.4 NODE MCU V3

Node MCU V3 adalah sebuah modul interface yang berfungsi sebagai perantara untuk mengirim dan menerima data dari jaringan internet. Dalam rancangan ini data akan dikirim ke server Thinkspeak agar dapat diakses oleh user dari mana saja. Node MCU diprogram untuk mengirim data kealamat thinkspeak tertentu. Node MCU menerima masukan dari atmega 8535 melalui port serial dan memproses data tersebut sesuai protokol internet kemudian mengirimnya ke hotspot melalui koneksi WiFi. Hotspot yang mendapat data dan alamat tersebut kemudian mengirim data ke server yang dituju. Dengan demikian user dapat mengakses data tekanan dengan mengunjungi alamat server yaitu Thinkspeak dan login ke akun user yang telah didaftar sebelumnya.

VSS VDD VEE RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

www.TheEngineeringProjects.com LCD2

LCD 16X2 5V

PC7/TOSC2 29

PA7/ADC7

33 PB3/AIN1/OC0PB2/AIN0/INT2PB0/T0/XCKPB6/MISOPB5/MOSIPB4/SSPB1/T1 7654321 PB7/SCK 8

PD7/OC2 21

32

U2

ATMEGA8535

11.0592Mhz

(38)

Gambar 3.5 Rangkaian NODE MCU pada Atmega 8535.

3.4.4 Rangkaian Keseluruhan

Cara kerja dari rangkaian keseluruhan adalah alir di mulai dengan menentukan parameter input – output dan nilai awal. Kemudian program akan mulai membaca masukan dari sensor. Sinyal analog kedua sensor diubah menjadi data digital oleh ADC internal dan dikalibrasi menjadi nilai tekanan sebenarnya. Kedua nilai tekanan dibandingkan , jika terdeteksi penurunan tekanan yang cepat maka program akan

PC7/TOSC2 29

PA7/ADC7

33 PB2/AIN0/INT2PB3/AIN1/OC0PB0/T0/XCKPB6/MISOPB5/MOSIPB4/SSPB1/T1 7654321 PB7/SCK 8

PD7/OC2 21

32

U2

ATMEGA8535

R2

10k

5V 11.0592Mhz

NODE MCU V3 TX

VCC GND

5 V

ESP8266

RX

1 VI VO 3

GND2

U2

7805

C1

10u

VSS VDD VEERS RWE D0 D1 D2 D3 D4D5 D6 D7

www.TheEngineeringProjects.com LCD2

LCD 16X2 5V

PC7/TOSC2 29

PA7/ADC7

33 PB3/AIN1/OC0PB2/AIN0/INT2PB0/T0/XCKPB6/MISOPB5/MOSIPB4/SSPB1/T1 7654321 PB7/SCK 8

PD7/OC2 21

32

U4

ATMEGA8535

5V

Analog output Vcc

ground

Pressture Sensor 1

5V

Analog output Vcc

ground

Pressture Sensor 2

R2

10k

5V 11.0592Mhz

NODE MCU V3 TX

VCC GND

5 V

ESP8266

RX RV2

5V

Vin 12V Adaptor

(39)

mengidentifikasinya sebagai kebocoran pada pipa. Program akan menampilkan status pipa dan nilai tekanan yang terbaca oleh sensor. Selain menampilkannya pada display ,data juga akan dikirim ke server thinkspeak melalui jaringan yang ada yaitu hotspot internet.

3.5 Perancangan perangkat lunak

3.5.1 Diagram Alir ( Flowchart )

Cara kerja sistem sesuai diagram alir di mulai dengan inisialisasi dan nilai awal yaitu menentukan parameter input – output dan nilai awal. Kemudian program akan mulai membaca masukan dari sensor tekanan melalui port analog. Sinyal analog kedua sensor diubah menjadi data digital oleh ADC internal dan dikalibrasi menjadi nilai tekanan sebenarnya. Kedua nilai tekanan dibandingkan dengan satuan waktu, jika terdeteksi penurunan tekanan yang cepat maka program akan Mengidentifikasinya sebagai kebocoran pada pipa. Program akan menampilkan status pipa dan nilai tekanan yang terbaca oleh sensor. Selain menampilkannya pada display ,data juga akan dikirim ke server thinkspeak melalui jaringan yang ada yaitu hotspot internet.

(40)

Flowchart

Mulai/Start

Baca masukan sensor pressture 1 dan 2

Inisialisasi dan nilai

awal

Penurunan tekanan drastis?

Kirim data ke server thinkspeak melalui jaringan

internet

Stop Ya Tidak

Konversi Analog ke Digital dan kalibrasi ke nilai tekanan

Tampilkan pada display LCD dan Bandingkan tekanan selama 5

detik

Tampilkan pesan kebocoran pada display Kirim data ke server

thinkspeak melalui jaringan internet

(41)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil penelitian alat sebuah miniatur simulasi kebocoran pipa dan alat monitoring tekanan pipa jarak jauh berbasis internet of things. Alat yang dibangun dengan beberapa komponen elektronik dan sensor dapat membaca tekanan air dalam pipa dan mengkalibrasikannya menjadi satuan tekanan kemudian mengirimkan data tersebut pada user. Alat juga menampilkan nilai hasil kalibrasi dan dapat mengetahui apakah terjadi kebocoran pada pipa dimana sensor terpasang. Prinsip dasar pendeteksi kebocoran adalah hilangnya tekanan pada salah satu sensor pada waktu yang cepat. Seperti diketahui tekanan zat alir menurut hukum Pascal adalah sama pada semua titik, maka jika terjadi perubahan tekanan akan dapat disimpulkan terdapat titik yang terbuka atau bocor. Dari perubahan tekanan tersebut alat dapat mendeteksi apakah terjadi kebocoran atau tidak pada saluran tersebut. Gambar 4.1 merupakan hasil rancangan yang dibangun dengan komponen elektronika berbasiskan sebuah kontroler AVR. Tampak pada sistem bagian-bagian seperti rangkaian kontroler ,pompa air, display , sensor dan lain-lain. Saat diaktifkan mikrokontroler akan standby menerima data. 2 buah sensor tekanan akan membaca tekanan air dalam pipa dan mengubahnya menjadi tegangan analog. Tegangan dibaca oleh mikrokontroler atmega 8535 dan dikalibrasi menjadi nilai tekanan. Nilai tersebut kemudian dikirim ke modul esp 8266 yaitu node mcu. Node mcu kemudian akan mengirim data ke server thinkspeak melalui koneksi wifi dan internet. Pada server thinkspeak user dapat memgakses data tekanan tersebut apakah normal atau tidak melalui komputer atau smartphone dari lokasi lain.

(42)

Gambar 4.1 Alat simulasi kebocoran pipa dan monitoring tekanan air.

Gambar 4.2 Pemasangan sensor P1/4G pada pipa air.

4.2. Pengujian

Tahap selanjutnya adalah membuktikan bahwa alat yang dibuat bekerja sesuai dengan yang diinginkan atau tidak . Untuk itu alat harus diuji dan diambil data hasil pengujiannya serta memperoleh beberapa kesimpulan. Pengujian dilakukan setelah semua komponen tersedia. Tahap awal adalah melakukan pengujian pada masing-masing komponen. Setelah itu baru diuji secara keseluruhan setelah semua komponen terhubung menjadi satu. Beberapa pengujian yang dilakukan meliputi pengujian Display, pengujian kontroler, pengujian pompa air dan sensor. Berikut ini adalah hasil pengujian yang dilakukan.

4.2.1. Pengujian display LCD M1608

Untuk menguji sebuah display LCD dibutuhkan program yang dibuat khusus untuk menampilkan pesan pada LCD tersebut. Program dapat dibuat dengan bahasa pemrograman C yang dijalankan pada mikrokontroler yang telah terhubung antara kontroler dengan LCD. Listing program yg dibuat untuk pengujian tersebut adalah sebagai berikut :

Init_lcd(16);

(43)

while(1)

{

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("DIGTAL PREASURE");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("SENSING BASE IoT ");

}

Setelah dijalankan pada rangkaian, dan diaktifkan ,display akan menampilkan pesan

“ DIGITAL PREASURE SENSING BASE IoT“.Dengan tampilan demikian maka pengujian ini dinyatakan berhasil dan bekerja dgn baik, sehingga dapat diterapkan pada sistem.

Gambar 4.3 Foto Pengujian dan pengukuran display LCD.

4.2.2 Pengujian kontroler atmega 8535.

Pengujian mikrokontroler dilakukan untuk menguji dan mengetahui apakah mikrokontroler yang digunakan telah bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan cara dilakukan perbandingan program yang dibuat dengan hasil pengukuran. Jika terdapat perbedaan logika output antara program dan pengukuran akan memberi indikasi kalau terdapat kesalahan . Susunan program untuk mengakses port I/O dalam bahasa C adalah :

(44)

DDRA = 0xFF; inisialisasi port A sebagai output PORTA = 0x22; nilai awal port A

DDRB = 0xFF;

PORTB = 0x55;

DDRC = 0xFF;

PORTC = 0x00;

DDRD = 0xE1;

PORTD = 0x0F;

Program dibuat dan diunduh ke kontroler Atmega 8535 kemudian dijalankan, maka hasil pengukuran tegangan masing-masing port adalah sebagai berikut:

Pin Vout(V) PORT B 1. 4,99 2. 0,01 3. 4,98 4. 0,01 5. 4,99 6. 0,01 7. 4,98 8. 0,02 PORT D 14. 4,99 15. 0,01 16. 0,00 17. 0,92

(45)

18. 0,01 19. 4,99 20. 4,98 21. 4,99 PORT C 22. 0,01 23. 0,02 24. 0,01 25. 0,01 26. 0,02 27. 0,01 28. 0,01 29. 0,01 PORT A 33. 0,01 34. 4,99 35. 0,01 36. 0,01 37. 0,02 38. 4,91 39. 0,01 40. 0,01

Tabel 4.1 Hasil pengujian mikrokontroler Atmega 8535 Data logik dari keluaran tiap port :

PORTA : 00100010 PORTB : 01010101 PORTC : 00000000 PORTD : 11100001

(46)

Analisa :

Setelah dibandingkan berdasarkan logika keluaran tiap port dengan data program maka dapat dilihat ada kesamaan antara program dan output pin. Hasil menunjukkan tidak terdapat perbedaan ,sehingga dapat dinyatakan rangkaian telah bekerja dengan baik .

Gambar 4.4 Proses pengukuran pada pin mikrokontroler atmega 8535.

4.3. Pengujian catu daya

Catu daya yang digunakan adalah trafo stepdown. Pengujian dilakukan dgn mengukur tegangan keluaran catu daya saat berbeban dan tanpa beban . Terdapat 2 testpoint output yaitu output setelah penyearah dan output setelah regulator 7805.

Berikut adalah data hasil pengukuran catu daya :

Output dc Output regulator Tanpa beban 12,67 V 5,01 V Dengan beban 12,13 V 4,99 V

4.2 Pengujian Catu Daya

(47)

Keterangan:

Dari pengukuran diatas dapat diambil kesimpulan bahwa tegangan yang dihasilkan telah memenuhi kebutuhan rangkaian yaitu 12V dan 5V.

Walaupun terjadi penurunan saat berbeban tidak akan mengganggu kinerja rangkaian. Sehingga dapat disimpulkan bahwa rangkaian catu daya dapat digunakan pada sistem.

Gambar 4.4 Pengukuran tegangan output catu daya 12V.

4.4 Pengujian sensor tekanan air /pressure transmitter 1/4G.

Sensor yang digunakan adalah sensor tekanan output analog. Menurut data sheet sensor tegangan keluaran sensor adalah mulai dari 0,5 hingga 4,5 V untuk tekanan 0 hingga 1,2 MPa. Sensor dikalibrasi oleh mikrokontroler dari tegangan menjadi tekanan dalam satuan kPa yang ditampilkan pada display LCD. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan tekanan air pada sensor secara bertahap kemudian mengukur tegangan dan mengamati tampilan display program mikrokontroler. Berikut adalah hasil pengujian yang dilakukan pada sensor preasure transmitter 1/4G.

4.4.1 Percobaan Tanpa Kebocoran

Sensor Percobaan I (Kpa) Percobaan II (Kpa) Percobaan III (Kpa)

Sensor 1 115 115 114

Sensor 2 114 115 113

(48)

Tabel 4.3 Percobaan tanpa kebocoran.

4.4.2 Percobaan Dengan Kebocoran

Jarak Kebocoran

Sensor I ( Kpa )

Sensor II ( Kpa )

50 cm

43 35

43 34

44 35

200 cm

41 35

41 34

42 37

400 cm

40 31

41 33

40 33

800 cm

40 31

40 30

41 33

1100 cm

40 31

41 32

40 30

Tabel 4.3 Percobaan Dengan kebocoran

Teknik Gradien Tekanan

Teknik gradien tekanan (pengukuran aliran) pada dasarnya membutuhkan pengenalan hambatan aliran. Mengukur gradien tekanan melintasi resistor yang diketahui memungkinkan untuk menghitung laju aliran. , Konsep ini analog dengan hukum Ohm: tegangan (tekanan) di resistor tetap sebanding dengan arus (aliran).