4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pintu Bendung
Pintu bendung adalah bangunan bendung yang dibangun menyusuri sungai dengan membelokkan air menuju irigasi. Pintu bendung akan membentuk tempat genangan pada hulu yang juga dapat berfungsi sebagai penghalang banjir.
Bangunan bendung dapat disebut sebagai bagian aliran sungai atau waduk yang direncanakan dalam jaringan saluran irigasi agar dapat dipakai dalam mengatasi keadaan banjir. Sehingga bahan yang digunakan dengan lumpur agar mampu meminimalisir zait air yang meebihi batas dengan jumlah besar dan dapat diukur dari air yang masuk.
Pintu bangunan bendung yang melintasi aliran sungai akan mengubah genangan aliran yang dapat mengakibatkan pengendapan dan penggerusan dari dasar atau tepi sungai. Dasar dari tepi sungai dapat menimbulkan kualitas bangunan bendung diperlukan keamanan terhadap gerusan di hulu dasar tepi bendung dengan melakukan pembuatan pada pemasangan batu dan lantai beton di depan pintu beangunan bendung.
2.2. Sistem Kendali
Sistem kendali merupakan sistem pengendalian yang memiliki salah satu atau beberapa alat-alat kontrol dengan suatu rangkuman tertentu dan banyak proses kinerja sistem membuat proses berjalan lancar dalam pembuatan produk pengendali sesuai standarisasi, sehingga dari ukuran yang harus dikontrol atau dikendalikan dengan terjadinya pressure, flow, temperature, ketinggian, dan intensity. Proses produksi dari alat-alat elektronik dinamakan process control system. Sedangkan dalam sistem kendali dinamakan process control instrumentation. Menurut dalam ilmu sistem kendali, dalam hal keduanya punya persamaan, namun sangat berbeda proses kerjanya. Dalam kedua ilmu untuk instrumentation process pemahaman dari kinerja instrumentasi, sedangkan pada Process Control System mengenai kinerja proses produksi. Sistem kendali proses terdiri dari beberapa alat-alat dalam menangani stabil, akurasi, dan transisi dari terjadinya problem dari proses produksi.
Sehingga alat-alat dalam sistem kendali melakukan proses tersebut yang memegang peran masing-masing pada proses kerjanya.[3].
2.3. Komponen-komponen Hardware 2.3.1 Sensor HC-SR04
Sensor HC-sr04 ialah perangkat sensor yang bekerja berdasarkan target gelombang sinyal, dimana perangkat tersebut mendapatkan hasil gelombang sinyal dengan suatu media atau benda yang sebaliknya kembali dengan perbedaaan waktu sebagai dasar indra dari sensor tersebut. Waktu berbeda dengan sinyal yang diterima kembali ialah sebanding tegak lurus dengan jarak benda mendekati indra sensor.
Adapun objek sinyal yang dapat tangkap sensor ialah benda padat, cair, dan pasir.
HC-sr04 sangat terhubung dengan aliran arus mikrokontroler melalui satu pin Input dan Output [4].
Sensor HC-sr04 mempunyai jangkauan pendeteksi benda yang sangat luas.
Sehingga dengan jarak pendeteksi tersebut didapat tanpa menggunakan pengolahan lanjutan pada proses kerja sensor. Pada perangkat ini menggunakan sensor yang dapat kerja dalam pembacaan ketinggian benda yang uji di pintu bangunan bendung dan juga pintu otomatis rumah. Sensor HC-sr04 terdiri dari beberapa bagian tegangan arus yang meliputi; echo, trigger, VCC, GND. Trigger berfungsi untuk menerima sebuah sinyal untuk penanda sinyal ultrasonik yang ditransisikan dari kebisingan ultrasonik sekitar.[5].
Sinyal yang terpancar oleh laser pemancar sensor sinyal frekuensi terbatas dengan memiliki waktu yang tertentu. Frekuensi ini berada sampai 20kHz.
Sedangkan ukuran jarak benda yang du uji berfrekuensi berada 40kHz hingga 400 KHKH. Sinyal sensor akan meluas lebar dengan sinyal bunyi yang menangkap dengan batasan kecepatan sampai 340 m/s di dekat media yang di uji. Ketika sinyal pantulan disuatu media atau benda, maka gelombang sinyal tersebut akan dikembalikan lagi oleh benda ke ultrasonic[6].
Kemudian gelombang sinyal menerima pantulan dari sensor, Sehingga pantulan gelombang ini melakukan diproses perhitungan jarak benda. Pada
media/benda yang akan menggunakan dasar perumusan sensor HC-sr04 ialah S = 340.t/2 dimana satuan S adalah jarak antara sensor HC-sr04 dengan benda atau media (bidang pantul), dan t ialah waktu pemancaran gelombang sinyal oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul tersebut diterima receiver. berikut prinsip kinerja sensor ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 2.1
(Sumber: https://fahmizaleeits.wordpress.com) Dalam perhitungan ini menggunakan persamaan sebagai berikut.
𝑠 =𝑉 × 𝑡 2 Dimana:
V: kecepatan suara sensor ultrasonic 344 m/s
t: waktu yang ditempuh jarak transmitter dan reciver ke benda (s) s: jarak ultrasonic ke benda (m)
2.3.2 Motor SG90
Motor sg90 merupakan alat penggerak pada putaran motor yang rangkai menggunakan pengontrol penggerak umpan balik close loop, kemudian motor di set-up dan di kontrol dalam penentuan pada jarum sudut putaran output motor.
Motor sg90 sendiri adalah komponen yang terdiri dari motor Direct Current (Arus Searah), rangkaian berbentuk gear, rangkaian sistem pengendali, dan
Gambar 2. 1 Sensor Ultrasonic HCSR-04
potensiometer. Berbeda dari motor stepper yang beroperasi secara close loop.
Serangkaian gear pada motor sg90 memiliki poros motor Direct Current yang bisa meminimalkan kinerja putaran sg90 dan meningkatkan kecepatan putaran torsi.
Sehingga posisi sudut dari terjadinya motor kendalikan tingkat luas pulse yang mengirimkan sinyal ke kabel motor.
(programarduino-untuk-menentukan-posisi)
2.3.3 Module HC-05
Modul HC-05 ialah perangkat nirkabel via konetivitas yang mana beroperasi saat pengaplikasi komponen dapat berfungsi sebagai proses kerja master dan slave. Modul tersebut terdapat dua type kinerja yaitu type AT Command dan type Data. HC-05 ialah protokol sambungan yang bekerja pada sinyal frekuensi 2.4 GHz yang dapat terhubung pada, laptop, dan smartphone. Sehingga satu pengguna umum module tersebut banyak dipakai adalah tipe HC-05[7].
Bluetooth HC-05 memiliki notifikasi untuk melakukan konektivitas keperangkat lain sebaliknya bisa pairing kembali ke bluetooth. Untuk mereset perangkat yang dibutuhkan beberapa perintah mode type AT Command yang nantinya akan di respon oleh perangkat HC-05, apabila modul HC-05 tidak terhubung dengan perangkat lain. Berikut gambar module HC-05 beserta kabel dan rumah pin outnya[8].
Gambar 2. 2 Servo SG90
AT Command. Pada mode ini instruksi yang menggunakan berupa perintah.
Sehingga diperlukan untuk mengatur susunan HC-05 yang nantinya menggunakan program dalam bentuk alpabet dan diakhiri dengan program karakter CRLF.
Data. Ialah perangkat modul yang terkoneksi dengan perangkat lain dan mengirim atau menerima sinyal dalam bentuk data terhadap perangkat TX atau RX.
Susunan konektivitas serial mode ini memakai 9600 bps, 8 bit, dan 1 bit.
EN. Berguna untuk mengaktifkan perangkat AT Command dalam modul, apabila pin yang ditekan dan ditahan dapat memberikan tegangan konektivitas ke modul HC-05, kemudian modul dapat aktif secara default.
Vcc. Ialah pin yang mempunyai tegangan positif (+) dengan sebesar 5V pada modul HC-05.
GND. Merupakan ground yang berfungsi sebagai tegangan negatif (-) pada modul.
TX. Berfungsi sebagai tegangan sinyal sebesar 3.3V yang bersamaan dengan pin RX pada mikrokontroller.
RX. Berguna dalam menerima data dari HC-05. Sinyal TX yang menjadi konektivitas keamanan sebesar 3.3V menjadi keamanan bagi modul. Kemudian pembagi tegangan yang terhubung ke ardino menggunakan 2 buah resistor sebesar 1K ohm dan 2K ohm.
STATE. Ialah pemberi informasi kepada modul HC-05 apakah terjadi konektivitas maupun tidak terkonektivitas diperangkat lain.
Gambar 2. 3 Module Bluetooth HC-05
2.3.4 Arduino Uno R3
Arduino ialah mikrokontroller type ATmega328P. Sehingga dinamakan papan pengembangan karena Arduino Uno R3 berfungsi dalam memudahkan pengguna dalam melakukan prototypin dan memprogram suatu ala-alat canggih berbasis mikrokontroller. Tujuan pemasangan program dalam mikrokontroler yaitu agar rangkaian dari elektronik mampu menerima perintah, memprosesnya dan dapat memberikan hasil yang sesuai dengan pemrograman. Jadi mikrokontroller bertugas sebagai pengendali pusat yang mengontrol motor stepper. Sensor ultrasonik, module bluetooth HC-05, dan LCD 16x2. Berikut adalah gambaran Mikontroller Arduino Uno[9].
(https://aldyrazor.blogspot.com/- gambar-arduino-beserta-penjelasannya.jpg)
Hardware yang ada pada arduino uno memiliki pin power sebagai berikut:
• GND merupakan pin pada mikrokontroller yang memiliki tegangan bersifat ground yang artinya negatif (-).
• Vin merupakan pin yang berada pada papan arduino dengan tegangan 5V bersifat (+) mengirimkan power secara langsung menuju papan pengembang sebesar 7V - 12V. Pin 5V Ini merupakan pin keluar yang mana pin tersebut memiliki tegangan sebesar 5V melalui regulator.
Gambar 2. 4 Arduino Uno R3
• 3V3 merupakan pin keluar yang mana pin ini menyediakan sebesar 3.3V yang terhubung dengan papan arduino.
a. 14 pin Input/Ouput Digital terdiri dari (0–13 pin) merupakan pin yang dapat menjadi input ataupun output yang diubah menggunakan program dalam Arduino IDE.
b. 6 pin masuk Analog terdiri dari (0 sampai 5 pin) merupakan pin analog yang dapat membaca nilai dari input dalam nilai analog lalu dapat merubahnya menjadi angka diantara 0 sampai 1023.
c. 6 pin Output Analog terdiri dari (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11) merupakan analog pin digital dengan jumlah pin-nya bisa diprogram ulang menjadi pin output analog dengan membuatkan program da lamIDE.
2.3.5 Liquid Crystal Display
LCD ialah alat elektronik yang berguna sebagai komponen yang menampilkan data, karakter, huruf maupun grafik. LCD merupakan display elektronik yang dibuat dengan menggunakan teknologi CMOS logic yang bekerja tanpa menghasilkan cahaya akan tetapi menimbulkan pantulan cahaya di sekelilingnya menuju front-lit atau hanya mentransmisikan cahaya yang berasal dari back-lit. Seperti salah satu komponen alat berjenis LCD 16x2 yang mempunyai dua kolom baris yang mana dalam tiap baris terbentuk atas enam belas huruf.
Liquid Crystal Display (LCD) memiliki 16 pin input/output dengan fungsi pin sendiri sendiri seperti pada table 2.5 dibawah.
Gambar 2. 5 LCD 16x2
Tabel 2. 1 Fungsi Pin LCD
(Liquid Crystal Display) memiliki penggabungan elektronik dengan komponen yang disebut I2C (Inter Intregated Circuit). I2C adalah komponen yang berfungsi sebagai mikrokontroller yang mengontrol cahaya dalam perangkat LCD pada lampu warna putih di bagian belakang baut akan memperjelas penampilan data, karakter, huruf dan grafik. Berikut gambar LCD 16x2 dan I2C tampak depan dan belakang.
(Sumber:https://www.sainsmart.com/products/16x2-iic-i2c-twi-serial-lcd- display
No. Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 Ground Power ground bersifat
tegangan (-)
2 VSS Power Catu daya positif (+)
3 V0 Power Pengatur kontras yang
menghubungkan antara vss ke mikrokontroller sebesar 5v.
4 Regrister Select Input Mengirimkan data ke
RS dalam bentuk intruksi.
5 Read/Write Input Mode yang digunakan
untuk membaca data pada LCD
Gambar 2. 6 Liquid Crystal Display dan Inter Intregated Circuit
2.3.6 Board (Project Board)
Project Board atau BreadBoard merupakan papan konstruksi dari elektronika yang terbuat dari papan propotype sebuah serangkaian elektronik. Pada saat ini beardboard merujuk pada jenis tertentu dari papan sebagai tempat untuk merangkai komponen, serta beardboard tidak membutuhkan proses perakitan menggunakan solder (langsung tancap). Keuntungan memakai bread board ialah meminimalisir terjadinya kerusakan. Komponen tersebut dapat dirangkai Kembali Kembali untuk membentuk rangkaian lainnya. Selain itu bread board dibagi menjadi tida ukuran mini board, medium board, large board. Gambar beardboard dapat seperti gambar 2.7.
a. 2 jalur bawah dan atas terhubung satu dengan yang lain secara horisontal hingga bagian tengah dari breadboard. Yang mana jalur ini bertujuan untuk jalur power dan jalur sinyal yg umumnya dipakai sebagaimana clock dari komunikasi.
b. Ada 2 saluran yang terhubung menjadi bagian sebuah komponen-komponen lainnya dengan mikrontroller pada papan beardboard yaitu tegangan positif (+) dan negatif (-).
2.3.7 LED (Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) yaitu komponen dalam elektronik yang dapat memancarkan cahaya apabila terhubung ke suatu komponen yang memiliki tegangan. Lampu LED ialah salah satu dari jenis penerangan sebagaimana telah kita diketahui dalam komponen yang dapat mengalirkan arus listrik dalam satu arah. LED pada lampu senter merupakan arus maju. Yang mana didalam merangkai lampu LED dari lampu senter harus menggunakan resistor untuk pembatas dari
Gambar 2. 7 BreadBroad
arus supaya arus tidak sampai lebih dari batas maksimal dari arus diode. Standart dari arus maju maksimal dari sebuah LED adalah 25mA-30mA. Gambar 2.8 lampu LED[10].
2.4. Software 2.4.1 Arduino IDE
Arduino berjenis IDE merupakan salah satu software aplikasi pemograman yang sudah canggih serta menggunakan java software untuk mengembangkan software mikrokontroler dari dasar penuliskan source code program, kompilasi, upload kompilasi dan pengujian kompilasi program secara kondusif [9].
1. Editor program, merupakan fitur yang berguna untuk programer agar dapat menulis dan merubah program kedalam bahasa program processing.
2. Compiler, merupakan fitur agar bisa mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Sehingga microcontroller yang tidak bisa memahami bahasa Processing karena yang dapat dipahami oleh microcontroller adalah kode biner.
3. Uploader, merupakan suatu modul yang berfungsi untuk memuat suatu kode biner dari komputer menuju memory mikrokontroller arduino.
Tampilan aplikasi Arduino jenis IDE dapat dillihat pada gambar 2.9.
Gambar 2. 8 Lampu LED
a. Tombol verify bergambar ceklis fungsinya adalah memeriksa terjadinya benar atau salah pada program yang dibuat.
b. Tombol upload berfungsi memuat program yang telah dirancang dari software arduino ke dalam hardware arduino.
c. Tombol New berfungsi untuk membuat halaman yang baru.
d. Tombol Open berfungsi untuk membuka program yang telah tersimpan atau dapat membuka kembali program yang telah dirancang oleh software arduino.
e. Tombol Save berfungsi untuk menyimpan program yang dibuat atau telah diuji.
f. Tombol Serial Monitor berfungsi menampilkan serial komunikasi data pada hardware arduino.
2.4.2 Aplikasi Arduino Bluetooth Controller
Arduino Bluetooth Controller adalah aplikasi bluetooth yang mengontrol dengan jarak jauh terhubung dengan module bluetooth sehingga konfigurasi perintah yang telah di kodekan pada perangkat Arduino. Aplikasi tersedia pada aplikasi Playstore yang bersifat open/source. Gambar aplikasi Arduino Bluetooth Controller bisa kita lihat digambar 2.10.
Gambar 2. 9 Program IDE
➢ REMOTE untuk mengendalikan sebuah perangkat ke perangkat lain.
➢ TERMINAL digunakan untuk mengirim perintah apapun menggunakan keyboard ponsel/handphone.
➢ ON/OFF digunakan di Arduino untuk menguji perangkat modul bluetooth agar berfungsi sempurna dan terhubung.
➢ SUARA untuk memudahkan saat mengontrol aplikasi dengan suara pada apliasi controller.
➢ TIMER untuk mengatur waktu pada on/off dalam hitungan mundur.
2.5. Pintu Bendung
Pintu ini digunakan dengan cara mengangkat dan menurunkan pintu dengan menggunakan penggerak motor servo. Jenis pintu ini dipakai jika saluran air tidak terlalu melebar. Pada dasarnya pintu bendung otomatis dan manual memiliki desain yang sama. Berikut gambar 2.11 desain pintu bendung[11].
Gambar 2. 10 Aplikasi Bluetooth Controller
Untuk metode yang digunakan pada pintu bendung pada gambar diatas sebagai berikut:
τ = F × d = F × r × sin θ
Dimana:
T = Torsi putaran (Nmm) F = Gaya m kg x g m/s² (N) r = Panjang lengan (m)
Data yang digunakan pintu bendung pada gambar diatas menggunakan metode momen torsi atau gaya. Sistem kendali yang pertama menggunakan sensor ultrasonic (otomatis) dan kedua menggunakan sistem kendali smartphone yang terhubung dengan module bluetooth (manual).
2.6. Debit air
Debit air ialah volume yang air mengalir dalam satuan waktu melewati penampang air dari kran, dan, pompa. Aliran air ini memiliki sifat ideal yang artinya manakala air dapat dipergunakan serta perpindahan tanpa adanya pergesekan.
Sehingga gesekan air memiliki kecepatan stabil pada setiap titik dengan gerakan yang beraturan sebab pengaruh dari gravitasi bumi.
F=mxg F=0,025x9,8 m/s²
F=24,647 N M pintu=
25,15 gr >
0,02515 Kg Torsi
Gambar 2. 11 Desain Pintu Bendung
Dari beberapa metode pengukuran yang digunakan adalah metode Timed Grafimetric, sebab metode ini sangat akurat jika digunakan untuk pengujian yang diterapkan dengan menggunakan tempat persegi panjang yang sudah diketahui besar volumenya setelah itu dilakukan perhitungan waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan isi dari bak penampungan dengan stopwatch[12].
Dimana:
Q = Debit (liter/s) V = Volume (liter) t = Waktu (s) Untuk menentukan volume air pada bak menggunakan persamaan:
Dimana:
V : Volume air (liter)
P : Panjang wadah penampungan yang diuji L : Lebar wadah penampungan
h : Tinggi air (m)
Besar pembukaan pintu dibagi menjadi 2 pembukaan, pembukaan sedang dan, pembukaan yang besar. Untuk ketinggian air dalam pengujian ini menggunakan ketinggian 5cm dan 9cm. pada gambar
Gambar 2. 12 Tampak Samping
