KONTROL KUALITAS AIR PENETASAN TELUR IKAN MAS BERBASIS ATmega328 SKRIPSI NURAFNI DAMANIK

KONTROL KUALITAS AIR PENETASAN TELUR IKAN MAS BERBASIS ATmega328

SKRIPSI

NURAFNI DAMANIK 150801001

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N 2019

KONTROL KUALITAS AIR PENETASAN TELUR IKAN MAS BERBASIS ATmega 328

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

NURAFNI DAMANIK 150801001

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

PERNYATAAN

Kontrol kualitas air penetasan telur ikan Mas Berbasis Atmega328

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2019

Nurafni Damanik 150801001

PENGHARGAAN

Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama penulis melaksanakan studi hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.

Selama kuliah sampai penyelesaian skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dalam Doa, moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya:

1. Orang tua saya yang tercinta Bapak Romelson Damanik dan Ibu Hotma Fransiska Haloho, adik-adik saya yang terkasih Redi, Sintia, Wandi, dan Yentri, yang menjadi penyemangat, mendoakan, memotivasi, membiayai penulis selama menempuh pendidikan dan menyelesaiakan skripsi ini.

Terima kasih untuk pengorbanan dan kasih sayangnya.

2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan seluruh staf bagian pengurusan Departemen Fisika.

3. Junedi Ginting, S.Si, M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.

4. Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc dan Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku dosen penguji yang memberikan saran dan masukan selama proses ujian skripsi saya.

5. Dosen-dosen dan juga staff di Departemen Fisika yang telah memberikan ilmu selama penulis mengenyam perkuliahan.

6. Abang saya Berkat Simanjuntak yang menjadi penyemangat, memotivasi, dan meluangkan waktu untuk membantu dalam hal penyelesaian pengerjaan skripsi. Dan Asisten laboratorium Teknik Digital yang telah membantu dalam hal fasilitas selama pengerjaan skripsi.

7. Teman-teman saya Agustiani, Tresy, Helena, elyana, Monawit, Berto,

Samuel, Vio, seluruh anggota GOD IS GOOD dan teman-teman perkulihan Fisika 2015 yang sama-sama berjuang juga orang-orang yang membantu menyelesaiakan penulisan skripsi ini.

8. Sahabat saya Kelvyn, Lamhot, Ayu, Matta, Rita, Vivi, Delvina, Natalia, Josepri, Falen, Nova, Lily, Yanti, Coky, andre, Odi. Adik-adik saya dari LOG, Trisha Kallaso. Abang saya Likben Malau, Ukris Saragih. Orang- orang terkasih dari Tim 6 dan Cucmey bala-bala yang menjadi penyemangat, mendoakan dan memotivasi penulis selama menempuh masa study hingga pengerjaan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membutuhkannya.

Medan, Agustus 2019

Nurafni Damanik

Abstrak

Telah dirancang suatu alat untuk mengkondisikan kualitas air pada kolam penetasan telur Ikan Mas berbentuk prototype. Alat ini berfungsi untuk mengkondisikan kualitas suhu air, kekeruhan air, kadar gas ammonia, dan batas ketinggian air. Alat ini menggunakan ATmega328 sebagai pengendali pada keseluruhan rangkaian, DS18B20 sebagai pendeteksi suhu, sensor kekeruhan, sensor MQ-135 untuk mendeteksi kadar gas ammonia, dan HC-SR04 mendeteksi batas ketinggian air, dan relay sebagai saklar untuk menggerakkan pompa, kipas, dan heater. Cara kerja alat ini secara umum dengan sistem minimum terhubung ke sumber tegangan, setelah system diaktifkan sensor akan aktif untuk mendeteksi parameter yang telah ditentukan lalu akan diolah di mikrokontroler, dengan batasan-batasan nilai yang telah dibuat pada sistem yang dideteksi sensor, mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menggerakkan komponen-komponen pengontrol dan akan ditampilkan hasilnya di LCD.

Kata kunci: Mikrokontroler Atmega328, ds18b20, kekeruhan, MQ-135, HC-SR04, modul Relay

Abstract

A tool has been designed to condition the quality of water in a prototype Goldfish egg hatching pool. This tool serves to condition the quality of water temperature, turbidity of water, ammonia gas levels, and water level limits. This tool uses ATmega328 as a controller in the entire circuit, DS18B20 as a temperature detector, turbidity sensor, MQ-135 sensor to detect ammonia gas levels, and HC- SR04 detects water level limits, and relays as a switch to move pumps, fans, and heaters. The workings of this tool in general with a minimum system connected to a voltage source, after the system is activated the sensor will be active to detect predetermined parameters and will be processed in the microcontroller, with the limits of values that have been made on the system detected by the sensor, the microcontroller activates the relay to move the controller components and the results will be displayed on the LCD.

Keywords: Atmega328 microcontroller, ds18b20, turbidity, MQ-135, HC-SR04, Relay module

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 2 1.5 Manfaat Penelitian 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kualitas air kolam penetasan telur 4 2.2 Sensor suhu DS18B20 5 2.3 Sensor kekeruhan air 7 2.4 Sensor MQ-135 9 2.5 Sensor HC-SR04 11

2.6 Liquid Crystal Display 13

2.7 Relay 14

2.8 Mikrokontroler ATmega328 15

BAB III Metodologi Penelitian 3.1 Tempat dan waktu penelitian 17

3.2 Diagram Blok 18

3.2.1 Fungsi-fungsi Diagram Blok 18

3.3 Rangkaian LCD dengan I2C 19

3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATmega328 20

3.5 Rangkaian sensor 21

3.6 Rangkaian Relay 22

3.7 Flowchart sistem 24

BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian LCD 25

4.2 Pengujian DS18B20 27

4.3 Pengujian HC-SR04 28

4.4 Pengujian MQ-135 30

4.5 Pengujian sensor kekeruhan 31

4.6 Pengujian modul relay 33

4.7 Pengujian sistem keseluruhan 33

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 41

5.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA 43

LAMPIRAN 44

Rangkaian Keseluruhan 44

Rangkaian pengujian LCD 45

Rangkaian Pengujian suhu 45

Rangkaian pengujian HC-SR04 46

Rangkaian Pengujian sensor kekeruhan 46

Rangkaian pengujian mq-135 47

Ragkaian Relay 47

Rangkaian sistem keseluruhan 48

Grafik Tegangan vs Kekeruhan 48

Datasheet sensor 49

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Parameter listrik HC-SR04 12

Tabel 4.1 Pengujian pin LCD 25

Tabel 4.2 Pengujian sensor DS18B20 27

Tabel 4.3 Pengujian sensor HC-SR04 28

Tabel 4.4 Pengujian sensor MQ-135 30

Tabel 4.5 Pengujian sensor kekeruhan 32

Tabel 4.6 Pengujian Relay 33

Tabel 4.7 Hasil pengujian sistem keseluruhan 35

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram blok sensor DS18B20 6

Gambar 2.2 Sensor suhu DS18B20 7

Gambar 2.3 Sensor MQ-135 9

Gambar 2.4 HC-SR04 13

Gambar 2.5 Datasheet LCD 14

Gambar 2.6 Rangkaian relay 16

Gambar 2.7 Mikrokontroler ATmega328 17

Gambar 3.1 Skematik rangkaian LCD dengan I2C 21

Gambar 3.2 Skematik rangkaian ATmega328 22

Gambar 3.3 Skematik rangkaian sensor 23

Gambar 3.4 Gambar skematik rangkaian Relay 24

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang

Ikan mas adalah jenis ikan air tawar yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan dan dipacu pertumbuhan produksinya, guna pemenuhan gizi masyarakat. Ikan ini menjadi salah satu komoditas dalam dunia perikanan air tawar, kebutuhannya tidak pernah surut setiaap tahunnya, bahkan cenderung selalu meningkat dan merupakan salah satu jenis ikan konsumsi air tawar yang paling banyak dicari.Ikan mas dapat dibudidayakan di kolam tanah liat, kolam terpal, maupun kolam semen atau beton.Ikan mas tidak memiliki naluri untuk merawat benih-benihnya sehingga diperlukan kolam khusus untuk memelihara benih-benih tersebut. Ikan mas memiliki telur yang merekat (adhesif). Sifat merekat telur ikan mas ini disebabkan oleh lapisan globuline. Telur ikan mas yang sudah melekat pada ijuk tidak akan jatuh meskipun tertimpaaliran air yang agak kencang. Untuk keberhasilan pemijahan ikan mas, ada beberapa syarat penting yang harus dipenuhi sesuai dengan kebiasaan pemijahannya. Selain itu harus selalu disediakan alat penempel telur karena sifat telurnya yang menempel. Telur-telur kemudian ditetaskan dalam hapa, yaitu kantong berbentuk balok berukuran 1m x 1m x 2m yang terbuat dari kain trilin. Hapa direntangkan dalam kolam pemijahan atau kolam lain dengan patok bambu pada bagian tengah dan menempel pada pematang dibagian pinggirnya. Banyaknya hapa disesuaikan dengan jumlah kakaban yang ada.

Pada saat penetasan telur, aliran air dijaga tetap stabil dan jangan sampai berhenti karena telur-telur membutuhkan air yang kaya oksigen dan stabil suhunya.

Agar menetas dengan baik, telur harus selalu terendam dan suhu air harus selalu konstan. Jika suhu air terlalu dingin, penetasan akan berlangsung lama. Jika suhu air terlalu tinggi, telur bisa mati dan membusuk. Dan kejernihan air juga sangat mempengaruhi pertumbuhan telr, karena jika air keruh dapat menghambat pernafasan pada telur dan menghambat metabolisme tubuh telur. Dari telur ikan yang membusuk juga dapat menghasilkan kadar gas ammonia sehingga mempengaruhi pertumbuhan telur yang lain. Untuk menjaga, memperbaiki, dan mempertahankan kualitas air agar tetap prima petani ikan harus membersihkan

kolam ikan secara rutin, memfilter air, dan membubuhkan obat-eobatan untuk meningkatkaan kualitas air. Dan hal ini pastinya membutuhkaan tenaga dan waktu yang cukup banyak untuk memperhatikan kolam penetasan telur ikan, dan juga obat- obatan yang digunakan dapat menambahkan zat-zat lain dikolam yang menghambat pertumbuhan telur.

Berdasarkan kondisi-kondisi tersebut diadakanlah penelitian khusus oleh penulis, yaitu untuk membantu para pengusaha budidaya ikan mas dalam hal perawatan penetasan telur ikan mas tanpa mengeluarkan tenaga dan waktu yang banyak. Penulis merancang “ KONTROL KUALITAS AIR PADA PENETASAN TELUR IKAN MAS BERBASIS ATmega 328”

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut maka perlu dibuat suatu sistem untuk mengontrol kualiatas air (suhu, dan tingkat kebersihan air) secara real time.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penulisan skripsi ini adapun batasan masalah adalah:

1.Sistem ini hanya dapat mengontrol suhu, kejernihan air, gas beracun berupa ammonia dan batas ketinggian air.

2. Pembahasan sensor yang digunakan untuk dapat mengukur suhu,tingkat kejernihan air, gas ammonia dan ketinggian air.

3. Pembahasan tentang cara kerja dari sistem pengontrol kualitas air.

4. Tidak membahas lebih lanjut tentang komponen yang ada didalam sensor.

5. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega328 6. Tampilan sistem menggunakan LCD 16 x 2

7. Kolam yang dibuat berupa prototype yang dibentuk dengan bahan kaca dengan tinggi 20 cm, panjang 50 cm, lebar 25 cm.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah:

1. Membuat suatu alat pengontrol kualitas air yaitu suhu, kejernihan air, dan gas beracun berupa amonia berbentuk prototype.

2. Mengetahui cara kerja dari sistem pengontrolan kualitas air.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk mengontrol kualitas air kolam, baik itu dalam mengontrol suhu, dan kejernihan air, dan gas beracun supaya tetap dalam keadaan stabil. Karena kualitas air kolam sangat mempengaruhi proses metabolisme dalam telur ikan mas, sehingga dengan alat ini diharapkan kondisi dari air kolam penetasan telur ikan Mas tetap stabil, jernih dan terhindar dari gas berbahaya seperti ammonia sehingga baik untuk pertumbuhan telur ikan Mas.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Kualitas air kolam untuk penetasan telur.

Dikolam pemijahan ikan akan mengalami proses fertilisasi pada jam 16.00 hingga pagi hari. Mereka akan meletakkan telur-telurnya pada akar tanaman atau kakaban. Frekuensi pemijahan dikabarkan sebulan sekali.Frekuensi pemijahan dikabarkan sebulan sekali.Pembuahan terjadi diluar tubuh induk betina.Telur bersifat menempel dan bulat bentuknya.Ukuran dan banyaknya telur tergantung dari induknya. Diameter telur berkisar antara 2,1-2,6 milimeter. Ketika pertama kali keluar, telur berwarna kuning cerah.Namun kemudian, warnanya berubah menjadi bening.Sekali memijah, seekor betina menghasilkan telur 200.000 sampai 400.000 butir. (Deden, 2001)

Suhu air mempengaruhi cepat lambatnya penetasan telur. Semakin tinggi suhunya akan semakin cepat telur menetas. Jika suhu air terlalu dingin biasanya telur tidak menetas, atau karena terlalu lama dikolam telur bisa terserang jamur. Pada suhu sekitar 25⁰C telur akan menetas dalam tempo 48-60 jam, sedangkn pada suhu 20⁰ C telur akan menetas setelah 4 hari, dan suhu yang baik untuk penetasan telur ikan adalah antara 26⁰ sampai 28⁰ C.

Sumber utama ammonia didalam kolam atau tambak adalah ekskresi ikan.

Ikan mengeluarkan ammonia secara langsung berkaitan dengan kuantitas dan kualitas protein dalam pakan. Ammonia didalam kolam atau tambak juga berasal dari difusi dan sedimen.yang berdifusi dari sedimen ke kolam air. Bahan oganik yang diproduksi oleh alga kemudian masuk ke kolam. Padatan feses hasil ekskresi ikan dan bagan organik tersebut, ganggang yang mati, akan membusuk. Dekomposisi bahan organik ini menghasilkan ammonia. Ammonia dapat mengakibatkan luka bakar kimia pada jaringan ikan, termasuk luka pada insang, ikan juga akan menyerapnya ke dalam tubuh. Hal inilah yang akan menimbulkan kerusakan dari dalam tubuh ikan. Akan sangat berpengaruh bagi ikan apabila kadar ammonia lebih dari 1,5 ppm.

Tempat dan budidaya penetasan telur ikan juga harus tetap bersih, dan membutuhkan oksigen yang stabil, karena itu dapat membantu proses metabolisme

tubuh ikan. Ikan berisiko terkena dampak buruk apabila menetap pada air keruh yang terekspos partikel halus. Peningkatan kekeruhan dapat berdampak pada penurunan tingkat harapan hidup embrio telur ikan. Penelitian di laboratorium dan di lapangan menunjukkan penurunan survival rate embrio telur ikan ketika terjadi kenaikan partikel halus penyebab kekeruhan (ukuran kurang dari 6 mm) sebesar 5 - 10 % pada tempat bertelur ikan (spawning nest). Kekeruhan tersebut menyebabkan kematian telur ikan karena menghalangi pertukaran gas, dan pembuangan sisa metabolisme.

Ikan dikelompokkan berdasarkan habitat air dingin (dibawah 20⁰C), dan air hangat (diatas 20⁰C). Toleransi ikan air hangat terhadap kekeruhan lebih tinggi (25 NTU) dibandingkan ikan habitat air dingin (10 NTU) . (Rival, 2018)

Beberapa parameter kulitas air yang sering diukur dan berpengaruh pada pertumbuhan udang dan ikan yaitu oksigen terlarut (DO), suhu, pH, salinitas, amonia, dan alkalinitas (Nugroho,2018).

2.2. Sensor Suhu DS18B20

Sensor suhu DS18B20 merupakan suatu komponen elektronika yang dapat menangkap perubahan temperatur lingkungan lalu kemudian mengkonversinya menjadi besaran listrik.Sensor ini merupakan sensor digital yang menggunakan 1 wire untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. DS18B20 menyediakan 9 bit hingga 12 bit yang dapat dikonfigurasi data. DS18B20 berkomunikasi melalui 1 bus wire yang menurut defenisi hanya membutuhkan satu baris data (dan ground) untukkomunikasi dengan mikroprosesor.

Sensor ini memiliki rentang suhu operasi -55°C hingga +125°C dengan tingkat akurasi hingga ±0.5°C selama rentang -10°C hingga + 85°C . Selain itu, DS18B20 dapat memperoleh sumber tegangan dari jalur data sehingga tidak memerlukan catu daya eksternal.DS18B20 mempunyai ROM 64-bit, menyimpan kode serial unik perangkat. Memori lapisan alas berisi 2-byte register suhu yang menyimpan keluaran digital dari sensor suhu. Selain itu, lapisan alas menyediakan akses ke 1-byte atas dan bawah dari alarm register pemicu (TH dan TL) dan 1-byte register konfigurasi. Konfigurasi daftar memungkinkan pengguna untuk mengatur resolusi dari suhu ke digital konversi ke 9, 10, 11, atau 12 bit. TH, TL, dan konfigurasi register adalah nonvolatile (EPROM), sehingga mereka akan menyimpan data saat perangkat dimatikan ( Kelvyn, 2018)

Gambar 2.1 Diagram blok sensor DS18S20

Sensor DS18S20 menggunakan sebuah kabel protokol bus eksklusif maxim yang menerapkan komunikasi bus menggunakan satu sinyal kontrol. Garis kontrol memerlukan resistor pull up lemah karena semua perangkat yang terhubung ke bus melalui 3 bagian atau open-drain port (pin DQ pada sensor DS18S20).Dalam sistem bus ini, mikroprosesor (perangkat master) mengidentifikasi dan mengalamatkan perangkat pada bus menggunakan kode unik 64-bit dari masing-masing perangkat.

Karena masing-masing perangkat memiliki kode unik, jumlah perangkat yang dapat diatasi pada satu DS18S20 bus hampir tak terbatas.Sebuah kabel protokol bus, termasuk penjelasan rinci tentang perintah dan slot waktu, tertutup di bagian kabel sistem bus. Spesifikasi sensor suhu DS18B20:

1. Menggunakan 1 kabel antar muka (interface) dan hanya memerlukan satu pin port untuk komunikasi

2. Setiap perangkat memiliki kode serial 64-bit yang disimpan dalam sebuah ROM onboard

3. Tidak memerlukan ada komponen tambahan 4. Bekerja pada kisaran tegangan 3 sampai 5,5V

5. Dapat mengukur suhu pada kisaran -55 sampai 125 °C 6. Akurasi ± 0,5°C akurasi dari suhu -10 sampai 85 °C

7. Resolusi dapat dipilih oleh pengguna antara 9 sampai 12 bit 8. Kecepatan mengkonversi suhu maksimal 750 ms

9. Kompatibel dengan software Codevision AVR

Gambar 2.2 Sensor Suhu DS18B20

2.3 Sensor Kejernihan Air (Turbidity Sensor)

Turbidimeter yang memanfaatkan pengukuran pelemahan intensitas cahaya berhubungan dengan prinsip hukum Lambert-Beer. Hukum Lambert-Beer menjelaskan hubungan pelemahan dari intensitas cahaya terhadap sifat-sifat material yang dilewati oleh berkas cahaya. Bila suatu sumber cahaya monokromatik melewati medium transparan, maka intensitas cahaya yang diteruskan berkurang dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorpsi. Selain itu intensitas cahaya yang diteruskan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesimen yang menyerap cahaya tersebut. Fenomena ini dinyatakan oleh hukum Lambert- Beer seperti dirumuskan pada Persamaan berikut:

I= I₀ exp (- ) atau A=

………..……….(2.1)

Dengan I merupakan intensitas cahaya yang diteruskan (mW/cm2 ), Io merupakan intensitas cahaya yang dipancarkan (mW/cm2 ), ɛ absorpsitivitas (M-1cm-1), l merupakan ketebalan medium penyerap (cm), c merupakan konsentrasi zat penyerap (Molar) dan A merupakan absorbansi (serapan). Besar nilai absorbansi jika dihubungkan dengan nilai intensitas cahaya datang dengan cahaya yang diteruskan merupakan sebuah fungsi logaritma seperti pada persamaan berikut:

A= log ………...

(2.2)

Nilai absorbansi ini kemudian dijadikan sebagai analisis sinyal untuk menentukan tingkat kekeruhan air (turbiditi) yang merupakan kebalikan dari absorpsi seperti pada persamaan berikut:

Turbiditi= - log ( ………(2.3) Kekeruhan adalah ukuran kurangnya kejernihan air dan merupakan indikator penting kualitas air. Air dengan kekeruhan tinggi berawan, sedangkan air dengan kekeruhan rendah jelas. Kekeruhan dihasilkan oleh cahaya yang memantulkan partikel di dalam air; oleh karena itu, semakin banyak partikel dalam air, semakin tinggi kekeruhannya. Tinggi kekeruhan dapat merusak kualitas air karena lebih banyak sinar matahari diserap, menyebabkan peningkatan suhu air. Menurut USGS, kekeruhan air permukaan adalah biasanya antara 0 dan 50 NTU. Kekeruhan seringkali lebih tinggi dari ini, terutama setelah hujan lebat ketika level air tinggi.

Sensor kekeruhan mendeteksi kualitas air dengan mengukur tingkat kekeruhan. Menggunakan cahaya untuk mendeteksi partikel tersuspensi dalam air dengan mengukur transmisi cahaya dan tingkat hamburan, yang berubah dengan jumlah total padatan tersuspensi (TSS) dalam air. Dengan meningkatnya TTS, cairan tingkat kekeruhan meningkat.Sensor kekeruhan digunakan untuk mengukur kualitas air di sungai dan aliran, air limbah dan limbah pengukuran, instrumentasi kontrol untuk kolam pengendapan, penelitian transportasi sedimen dan pengukuran laboratorium. Sensor ini menyediakan mode keluaran sinyal analog dan digital.

Ambang disesuaikan ketika di mode sinyal digital. Anda dapat memilih mode sesuai dengan MCU Anda. (Turbidity sensor,2017)

Spesifikasi turbidity sensor:

 Tegangan Pengoperasian: 5V DC. Operasi Saat Ini: 40mA (MAX)

 Waktu Respon: <500ms

 Resistansi Isolasi: 100M (Min)

 Metode Output

 Output analog: 0-4.5V

 Output Digital: Sinyal level Tinggi / Rendah (Anda dapat menyesuaikan nilai ambang dengan menyesuaikan potensiometer)

 Suhu Operasional: 5⁰C ~ 90⁰C

 Suhu Penyimpanan: -10⁰C~ 90⁰C

 Berat: 30g

 Dimensi Adaptor: 38mm * 28mm * 10mm / 1.5 inci * 1.1 inci * 0.4 inci

2.4 Sensor MQ-135

Sensor gas MQ-135 adalah alat deteksi gas berbahaya untuk keluarga, lingkungan, cocok untuk amonia, senyawa aromatik, belerang, uap benzena, asap dan gas lainnya, deteksi gas berbahaya, konsentrasi uji elemen peka gas. Sensor kualitas udara untuk mendeteksi berbagai gas, termasuk NH3, NOx, alkohol, benzena, asap, dan CO2. Ideal untuk digunakan di kantor atau pabrik, drive sederhana dan sirkuit pemantauan.

Gambar 2.3 Sensor MQ-135

Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistensi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin 6 ADC (analog-to-digital converter) di mikrokontroler / pin analog input Arduino dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider). Spesifikasi Sensor MQ-135 :

1. Sumber catu daya menggunakan tegangan 5 Volt.

2. Menggunakan ADC dengan resolusi 10 bit.

3. Tersedia 1 jalur output kendali ON/OFF.

4. Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.

5. Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.

6. Signal instruksi indikator output;

7. Output Ganda sinyal (output analog, dan output tingkat TTL);

8. TTL output sinyal yang valid rendah; (output sinyal cahaya rendah, yang

dapat diakses mikrokontroler IO port)

9. Analog Output dengan meningkatnya konsentrasi, semakin tinggi konsentrasi, semakin tinggi tegangan;

10. Memiliki umur panjang dan stabilitas handal;

11. karakteristik pemulihan respon cepat.

2.3.1 Prinsip Kerja Sensor Gas MQ-135

Pada modul sensor gas MQ-135 terdapat 2 buah LED indikator yaitu LED indikator merah dan LED indikator hijau. Pada saat power-up, LED merah akan berkedip sesuai dengan alamat I2C modul. Jika alamat I 2C adalah 0xE0 maka LED indikator akan berkedip 1 kali. Jika alamat I 2C adalah 0xE2 maka LED indikator akan berkedip 2 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE4 maka LED indikator akan berkedip 3 kali dan demikian seterusnya sampai alamat I 2C 0xEE maka LED indikator akan berkedip 8 kali.(Nugroho, 2018)

Pada saat power-up, LED hijau akan berkedip dengan cepat sampai kondisi pemanasan sensor dan hasil pembacaan sensor sudah stabil. Waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi stabil berbeda-beda untuk tiap sensor yang digunakan tergantung pada kecepatan respon sensor dan kondisi heater pada sensor. Jika kondisi stabil sudah tercapai, maka LED hijau akan menyala tanpa berkedip. Pada kondisi operasi normal (setelah kondisi power-up), LED merah akan menyala atau padam sesuai dengan hasil pembacaan sensor dan mode operasi yang dipilih. Sedangkan selama hasil pembacaan sensor stabil, LED hijau akan tetap menyala dan hanya berkedip pelan (tiap 1 detik) jika ada perubahan konsentrasi gas. Modul sensor juga memiliki 1 pin output open collector yang status logikanya akan berubah-ubah, sesuai dengan hasil pembacaan sensor gas dan batas atas serta batas bawah yang telah ditentukan. Pin output ini dapat dihubungkan dengan aktuator (exhaust atau alarm) sehingga modul ini dapat berfungsi sebagai pemonitor konsentrasi gas secara mandiri. Modul ini akan membaca nilai konsentrasi gas secara otomatis, membandingkan dengan batas-batas nilai yang telah diatur dan kemudian mengubah status logika pin output kendali ON/OFF sesuai dengan mode operasi yang digunakan

Ada 2 mode operasi yang dapat tersedia, yaitu mode operasi Hysterisis :

1. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih kecil dari pada batas bawah, maka pin output akan Off (Transistor Open Collector berada pada keadaan Cut-off dan LED indikator merah tidak menyala).

2. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih besar dari pada batas atas, maka pin output akan On (Transistor Open Collector berada pada keadaan Saturasi dan LED indikator merah menyala). 3. Jika nilai sensor hasil konversi ADC sama dengan atau berada di antara batas atas dan batas bawah, maka logika pin output tidak berubah (jika sebelumnya Off, maka akan tetap Off atau jika sebelumnya On akan tetap On).

2.5. Sensor HC-SR04

Sensor jarak ultrasonic HC-SR04 adalah sensor 40 KHz. HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mengukur jarak antara penghalang dan sensor. HC-SR04 memiliki 2 komponen utama sebagai penyusunnya yaitu ultrasonic transmitter dan ultrasonic receiver. Fungsi dari ultrasonic transmitter adalah memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian ultrasonic receiver menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yang mengenai suatu objek. Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari pemancar hingga sampai ke penerima sebanding dengan 2 kali jarak antara sensor dan bidang pantul.

Prinsip pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 adalah, ketika pulsa trigger diberikan pada sensor, transmitter akan mulai memancarkan gelombang ultrasonik, pada saat yang sama sensor akan menghasilkan output TTL transisi naik menandakan sensor mulai menghitung waktu pengukuran, setelah receiver menerima pantulan yang dihasilkan oleh suatu objek maka pengukuran waktu akan dihentikan dengan menghasilkan output TTL transisi turun. Jika waktu pengukuran adalah t dan kecepatan suara adalah 340 m/s, maka jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:

s = 𝑡𝑥 340 𝑚/𝑠 2

Dimana : s = Jarak antara sensor dengan objek (m) t = Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari transmitter ke receiver (s) Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada penelitian ini karena memiliki fitur sebagai berikut;

kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm,

pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL.

Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut ; awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 µs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi.Modul ultrasonik HC - SR04 menyediakan 2cm - 400cm non-kontak fungsi pengukuran, akurasi mulai bisa mencapai 3mm. Modul termasukpemancar ultrasonik, penerima dan rangkaian kontrol. (Ultrasonic-Elecfreaks)

Karakteristik HC-SR04:

Tegangan DC 5V

Kuat arus 15 Ma

Frekuensi Kerja 40 Hz

Kisaran Maksimum 4 cm

Rentang minimum 2 cm

Sudut pengukuran 15 derajat

sinyal input pemicu 10µS TTL dan kisaran waktu

sinyal output echo Input sinyal tuas TTL dan kisarandiproporsi

Dimensi 45 * 20* 25 mm

Tabel 2.1 Parameter Listrik HC-SR04

Diagram waktu ditunjukkan di bawah ini. Anda hanya perlu menyediakan 10µS singkat pulsa ke input pemicu untuk memulai rentang, dan kemudian modul akan mengirimkan ledakan 8 siklus ultrasound pada 40 kHz dan meningkatkan gema.

Echo adalah objek jarak yang lebar pulsa dan kisaran dalam proporsi.

HCSR04memiliki empat pin, VCC, GND, TRIG dan ECHO, semua pin ini memilikifungsi yang berbeda. Pin VCC dan GND adalah yang paling sederhananyalakan HCSR04.Pin ini harus dipasang masing-masing ke sumber +5 volt.

Gambar 2.4 HC-SR04 2.5. Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display (LCD) merupakan perangkat display yang palingumum dipasangkan ke mikrokontroller, mengingat ukurannya yang kecil dankemampuan menampilkan karakter atau grafik yang lebih baik dibandingkan display7segment ataupun alphanumeric.Pada pengembangan sistem embedded, LCD mutlak diperlukan sebagaisumber pemberi informasi utama, misalnya alat pengukur kadar gula darah, penampiljam, penampil counter putaran motor industri dan lainnya.LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyakdigunakan karena tampilannya menarik.LCD yang paling banyak digunakan saat iniadalah LCD M1632 karena harganya cukup murah.LCD M1632 merupakan modulLCD dengan tampilan (2baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.

(Nugroho, 2008)

Gambar 2.5 Datasheet LCD

2.6. Relay

Relay merupakan salah satu jenis komponen elektronika yang banyak diaplikasi di berbagai macam rangkaian elektronika mulai dari yang sederhana sampai dengan yang rumit. Perlu diketahui bahwa relay sebenarnya adalah sebuah saklar elektrik yang digerakkan oleh listrik. Cara kerja relay sebenarnya tak berbeda dibanding dengan saklar biasa. Perlu diketahui bahwa relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar. Jadi tanpa listrik komponen relay tidak dapat digunakan. Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay juga biasa disebut sebagai komponen electromechanical atau elektromekanikal yang terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal.

Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang yang memiliki tegangan lebih tinggi. Berikut adalah gambar relay. Seperti yang telah dikatakan tadi bahwa relay memiliki fungsi sebagai saklar elektrik. Namun jika diaplikasikan ke dalam rangkaian elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut adalah beberapa fungsi komponen relay saat diaplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika. 1.

Mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah 2. Menjalankan fungsi logika alias logic function 3. Memberikan fungsi penundaan waktu alias time delay function 4. Melindungi motor atau komponen lainnya dari kelebihan tegangan atau korsleting Setelah mengetahui pengertian dan fungsi relay, berikut adalah cara kerja atau prinsip kerja relay yang juga harus anda ketahui. Namun sebelumnya anda perlu tahu bahwa dalam sebuah relay terdapat 4 buah bagian penting yakni Electromagnet (Coil), Armature, Switch Contact Point (Saklar), dan Spring. Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh kumparan Coil, berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil dialiri arus listrik, maka akan muncul gaya elektromagnetik yang dapat menarik Armature sehingga dapat berpindah dari posisi sebelumnya tertutup (NC) menjadi posisi baru yakni terbuka (NO). (http://belajarelektronika.net/pengertian-fungsi-dan- cara-kerja-relay/)

Gambar 2.6 Rangkaian Relay 2.8. Mikrokontroler ATMega 328

Mikrokontroler adalah komputer yang ekonomis yang dikemas dalam satu chip tetapi sudah mempunyai pengolah mikro, memori, dan system I/O. Dengan demikian mikrokontroler dapat melakukan berbagai tugas sesuai perintah dan data yang diisikan pada memorinya (Situmorang, 2011).

ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non- volatile memory) sebesar 1024 bytes. Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz.Rancangan khusus dari keluarga prosesor ini memungkinkan tercapainya kecepatan eksekusi hingga 1 cycle per instruksi untuk sebagian besar instruksinya, sehingga dapat dicapai kecepatan mendekati 20 juta instruksi per detik.

Gambar 2.7 Mikrokontroler ATMega328

ATmega328 adalah prosesor yang kaya fitur. Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog to digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation).

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1 Tempat Penelitian

Penelitian “Sistem otomasi pengkondisi kualitas air kolam pada penetasan telur ikan mas berbasis atmega 328P”dalam penelitian ini dilakukan dalam dua bagian kajian yaitu kajian secara teori dan kajian secara eksperimen. Kajian secara teoritis merupakan kegiatan pencarian dan pengumpulan referensi berupa jurnal-jurnal internasional yang bersumber dari situs penyedia jurnal Elec freaks,HOWARD lighting product, Portal Garuda (Kumpulan Jurnal Indonesia) dan buku maupun textbook . Sedangkan kajian secara eksperimen dibagi menjadi tiga bagian kegiatan yaitu preparasi,pembuatan alat, dan pengujian alat. Kajian eksperimen pada penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Digital Universitas Sumatera Utara.

3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian“Sistem otomasi pengkondisi kualitas air kolam pada penetasan telur ikan mas berbasis atmega 328P” dilakukan selama delapan bulan yaitu mulai dari bulan Januari 2019 sampai Agustus 2019.

3.2. Diagram Blok

3.2.1. Fungsi-Fungsi Diagram Blok

1. Blok DS18B20 sebagai sensor pendeteksi suhu air.

2. Blok kejernihan air sebagai sensor pendeteksi kejernihan air.

3. Blok sensor HC-SR04 untuk mendeteksi ketinggian air. Sensor ini akan bekerja jika adanya proses mengisi dan proses menguras dari pompa air.

4. Blok MQ-135 sebagai sensor pendeteksi kadar ammonia pada air.

5. Blok RELAY, Relay berfungsi sebagai switch atau driver untuk pompa, heater, dan cooler.

6. Blok Pompa yaitu: pompa 1 sebagai pengisi air dan pompa 2 sebagai penguras air.

7. Blok heater berfungsi sebagai penghangat ketika suhu air mengalami penurunan

SENSOR MQ-135

Atmega 328

RELAY

RELAY

RELAY

RELAY

POMPA I

POMPA II

HEATER coil

COOLER

LCD Turbidity

Sensor

SENSOR HC- SR04 SENSOR DS18B20

Adaptor 12 V

8. Blok cooler memakai 4 kipas yang akan diletakkan di 4 sisi, dan bekerja ketika suhu mengalami kenaikan, dan berfungsi untuk menstabilkan suhu kembali.

9. Blok LCD sebagai tempat menampilkan hasil pengukuran.

10. Blok ATMega328 sebagai pusat pengendali dari bagian input dan output serta pengolahan data.

11. Blok adaptor sebagai sumber tegangan.

3.3 Rangkaian lcd dengan I2C

Pada umumnya LCD karakter di kendalikan dengan metode paralel, metode ini banyak menggunakan pin Mikrokontroler, biasanya menggunakan 6 sampai 7 Pin, dengan jumlah Pin mikrokontroler Atmega 328 yg terbatas sering terjadi pin nya kurang. Mikrokontroler sudah mendukung komunikasi I2C dengan module I2C lcd, kita dapat mengkontrol LCD Karakter 16x2 hanya menggunakan 2 Pin yaitu Analog Input Pin 4(SDA) dan Analog Input Pin 5 (SCL). Module ini memiliki 4 pin, 2 pin untuk power dan 2 pin untuk komunikasi I2C, Untuk mengontrol kontras ada potensio trimpot di belakang lcd.,m

Gambar 3.1 Skematik rangkaian LCD dengan I2C

3.4 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA328

Rangkaian mikrokontroler merupakan pusat pengendali dari input dan output serta pengolahan data. Mikrokontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non-volatile memory) sebesar 1024 bytes. Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz.

Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog to digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation).

Gambar 3.2 Skematik rangkaian ATmega328

3.5 Rangkaian sensor

Dalam rangkaian ini digunakan 3 sensor untuk mengetahui kualitas air yaitu sensor suhu (ds18b20), sensor gas ammonia (mq-135), dan sensor kekeruhan. Dan 1 sensor untuk mendeteksi ketinggian air ( HC-SR04) ketika dalam proses pengisian dan pembuangan air.

Sensor suhu ds18b20 pada PIN 1 dihubungkan ke VCC, pin 2 (DQ) pada sensor suhu (ds18b20) dihubungkan pada pin d2 mikrokontroler dan pin 3 ke GND .Sensor suhu berkomunikasi menggunakan 1 wire pada mikrokontroler dan sensor ini memiliki ketelitian 0.5 derajat celcius.

Sensor kekeruhan memiliki mode keluaran sinyal analog yang dapat disesuaikan nilai batas pembacaan sensor karena terdapat variabel resistor/potensiometer. Turbidity sensor pada pin 1 dihubungkan ke VCC, pin 2 dihubungkan ke GND, lalu pinout pada turbidity dihubungkan dengan pin A1 pada mikrokontroler.

Sensor HC-SR04 pada pin 1 dihubungkan dngan VCC, pin 2 ( trigger pin) dihubungkan dengan pin data 3, pin 3 (echo pin) dihubungkan dengan pin data 4, dan pin 4 dihubungkan dengan GND pada mikrokontroler.

Sensor mq-135 memiliki mode keluaran sinyal analog. Sensor mq-135 pada pin vcc dihubungkan ke VCC Pada mikrokontroler, Gnd dihubungkan pada GND mikrokontroler, dan pin out dihubungkan pada A2 pada mikrokontroler.

Gambar 3.3 Skematik rangkaian Sensor-sensor

3.6 Rangkaian Relay

Pada relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), armature, switch contact point (saklar), dan spring. Kontak point relay terdiri dari Normaly Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup). Dan kontak point kedua yaitu Normaly open yaitu kondisi awal

sebelum diaktifkan akan selalu berada diposisi. Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi open atau tidak terhubung.

Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali pada posisi awal (NC).

Pada rangkaian ini, digunakan modul relay dengan 4 channel yaitu relay satu terhubung ke pin data 1, relay dua terhubung ke pin data 5, relay tiga terhubung ke pin data 6, relay empat terhubung ke pin data 7.

Gambar 3.4 Skematik rangkaian Relay

3.7 Flowchart Sistem

YH T

T Y T

Y

T L Y

T

Y Mulai

Sensor DS18B20 mendeteksi

Turbidity on

Pompa 2 ON HC-SR04 nyala

Pompa 1 OFF Pompa 2 OFF

Pompa 1 ON Suhu <26⁰

Heater ON

Suhu >28⁰

Cooler ON

Kekeruhan air >25 %

Ammonia

>1,5 PPM

Tinggi air

= 16 cm Tinggi air

< 10 cm Pompa 2 ON HC-SR04 nyala

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL

4.1 Pengujian LCD

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan.

LCD dihubungkan langsung ke Port B dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 ).

Tabel 4.1 Pengujian Pin Display LCD

Pin Tegangan Keluaran (V)

1 0,001

2 4,98

3 0,69

4 4,93

5 0,7

6 0,52

7 0

8 0

9 0

10 0

11 4,97

12 0,65

13 4,94

14 0,003

15 4,94

16 0,003

17 4,97

18 0,009

Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada display LCD, pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

#include <ftd2xx.h>

#include <LiquidCrystal.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// initialize the library by associating any needed LCD interface pin // with the arduino pin number it is connected to

const int rs = 8, en = 6, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {

// set up the LCD's number of columns and rows:

lcd.begin(16, 2);

// Print a message to the LCD.

lcd.print("NURAFNI DAMANIK");

}

void loop() {

// set the cursor to column 0, line 1

// (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):

lcd.setCursor(0, 1);

// print the number of seconds since reset:

lcd.print(millis() / 1000);

}

4.2 Pengujian Sensor Suhu DS18B20

Sensor DS18B20 digunakan untuk mendeteksi suhu, sensor ini merupakan sensor digital . Pengujian sensor ds18b20 dilakukan dengan memprogram agar sensor dapat membaca hasil pengukuran juga membandingkan hasil pengukuran sensor suhu dengan hasil pengukuran standar.

Tabel 4.2 Pengujian Sensor Suhu

Alat Ukur Standar Suhu (°C) Sensor Suhu DS18B20 (°C)

28,52 28,50

28,62 28,56

28,70 28,62 28,78 28, 69 28,89 28,81

Perhitungan ralat = x 100%

= x 100 %

= 0,229 %

Pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sensor bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan pengukuran sensor dengan alat ukur

standard. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk mendeteksi suhu adalah sebagai berikut:

#include <ftd2xx.h>

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

#include <DallasTemperature.h>

#include <OneWire.h>

#define ONE_WIRE_BUS 12

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

4.3 Pengujian sensor HC-SR04

Sensor HC-SR04 digunakan untuk M, sensor ini mengukur ketinggian air. HCSR-04 merupakan sensor digital . Pengujian sensor HC-SR04 dilakukan dengan memprogram agar sensor dapat membaca hasil pengukuran juga membandingkan hasil pengukuran sensor HC-SR04 dengan hasil pengukuran standar.

Tabel 4.3 Pengujian Sensor HC-SR04

Pengukuran sensor HC-SR04 (cm) Pengukuran mistar(cm)

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

Pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sensor bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan pengukuran sensor dengan alat ukur standard. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menjalankan sensor HC-SR04 adalah sebagai berikut:

#include <ftd2xx.h>

#include<UltraDistSensor.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

const int trigPin = 10;

const int echoPin = 7;

long duration;

float Cm, distanceInch;

const int rs = 8, en = 6, d4 =5 ,d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup(void) {

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

pinMode(9, OUTPUT);

pinMode(10, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);

Serial.begin(9600);

}

4.6 Pengujian Sensor MQ-135

Parameter pengujian adalah mengetahui besarnya pengukuran tegangan keluaran rangkaian sensor MQ-135 yang dikonversi pada satuan ppm dan

membandingkannya dengan pengukuran alat standar dengan satuan ppm. Dalam mengkonversi nilai ADC ke PPM yaitu menggunakan tegangan referensi sebesar 5 Volt dengan menggunakan rumus dibawah ini:

X= Range/total bit

PPM= X * konversi ADC =X [( Vin/Vref) * 1024)]

Tabel 4.4 Pengujian Sensor MQ-135

Kadar ammonia dengan alat standar (ppm)

Kadar ammonia dengan sensor MQ-135

(ppm)

Tegangan keluaran sensor (V)

190 183 3,15

Pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sensor bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan pengukuran kadar ammonia dengan alat ukur standard dan sensor MQ-135 Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menjalankan sensor MQ-135 adalah sebagai berikut:

#include <ftd2xx.h>

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void loop(void){

int sensormq135 = analogRead(A1); { Serial.print("AirQua=");

Serial.print(sensormq135, DEC); // prints the value read Serial.println(" PPM");

Serial.print("ArQ=");

Serial.print(sensormq135,DEC);

Serial.print(" PPM");

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Kadar Amonia = ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(sensormq135, DEC);

lcd.setCursor(13, 1);

lcd.print("PPM");

delay(1000); }}

4.5 Pengujian Sensor Kekeruhan

Pengujian sensor kekeruhan SKU SEN0189 dilakukan untuk mengetahui karakteristik sensor, melakukan kalibrasi, dan mencari rentang nilai output sensor yang akan diakuisisi oleh ADC. Pengujian ini meliputi air kolam sebagai objek untuk diuji tingkat kekeruhannya, dengan melakuan sekali pengujian. Pengujian dilakukan dengan membandingkan alat ukur standar dengan pengukuran sensor kekeruhan.

Untuk pengukuran sensor kekeruhan dengan sensor SKU SEN0189 tidak bisa dikonversi ke satuan NTU sehingga yang diperhatikan adalah keluaran ADC sensor dan tegangan keluarannya yang di konversikan ke dalam %. Dari tegangan keluaran dapat dibuat untuk melihat besar kekeruhan dari air.

4.5 Pengujian Sensor Kekeruhan Pengukuran

Kekeruhan dengan Turbidimetri

(NTU)

Tegangan (Volt)

Keluaran ADC

22,4 0,46 94,208

Dari hasil pengukuran diatas dapat dilihat Pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sensor bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menjalankan sensor Kekeruhan adalah sebagai berikut:

#include <ftd2xx.h>

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void loop(void){

float sensorValue = analogRead(A2);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorValue);

float kekeruan =( (((sensorValue - 615)/ 610)*100) * -1);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Kekeruan Air = ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(kekeruan);

lcd.setCursor(13, 1);

lcd.print(");{

delay(1000); }}

4.6 Pengujian modul Relay

Tujuan pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui reaksi modul relay bila diberi tegangan Vcc 12 volt, dan diberi tegangan 0 volt. Ketika driver relay aktif, relay ini akan mengaktifkan keluaran. Satu modul relay digunakan untuk mengaktifkan satu keluaran, dimana dalam sistem ini ada 3 keluaran, yaitu pompa 1, pompa 2, heater dan kipas. Hasil pengujian ditunjukkan dalam tabel berikut:

Tabel 4.6 n

No

Vin

(volt)

Modul Relay 1

1

5 ON

2 2

0 OFF

4.7 Pengujian Sistem secara keseluruhan

Pengujian keseluruhan sistem dilakukan dengan memprogram rangkaian mikrokontroler secard;a keseluruhan yaitu deteksi sensor suhu, sensor kekeruhan air, gas ammonia, dan ketinggian air. Relay sebagai saklar untuk mengaktifkan pompa air, kipas, heater, dan hasilnya akan ditampilkan pada LCD. Setelah program selesai dan di compile kedalam mikrokontroler dan dijalankan pada rangkaian akan bekerja sebagfai berikut:

Dari tabel dibawah didapatkan prinsip kerja alat tersebut yaitu ketika sensor suhu mendeteksi suhu dengan diberikan batas atas dan batas bawah, ketika suhu >

28⁰ maka relay akan mengaktifkan kipas untuk menurunkan suhu, dan ketika suhu <

26⁰ maka relay akan mengaktifkan heater untuk menaikkan suhu. Ketika sensor kekeruhan mendeteksi persentasi kekeruhan air lebih dari 50 % maka relay akan menggerakkan pompa 2 untuk membuang air, dan dengan sekaligus sensor HC- SR04 mendeteksi ketinggian air, ketika proses pembuangan dan dengan batas tinggi air 16 cm maka relay akan menggerakkan pompa 1 untuk mengadakan proses

pengisian air. Dan ketika sensor MQ 135 mendeteksi adanya kadar ammonia pada air maka relay aan menggerakkan pompa untuk proses pembuangan dan pengisian. Dan seluruh hasil akan ditampilkan pada LCD. Untuk hasil pengukuran sensor kekeruhan dibuat dalam bentuk % kekeruhan, yaitu dengan mengkonversi keluaran ADC ke bentuk % dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

persentasi kekeruhan = sensorValue - 615)/ 610)*100) * -1 Tabel 4.7 Pengujian Sistem Keseluruhan

Suhu air (⁰)

Kondisi Pengontrol

Persen Kekeruhan air (%)

Kondisi

Pengontrol Amonia (ppm)

Kondisi Pengontrolan

Kipas ^Heater Pompa

1

Pompa 2

Pompa 1

Pompa 2

30,440 ON - 37,78 ON ON 4, 42 ON ON

29,810 ON -

-

37,27 ON ON 4, 33 ON ON

29,370 ON -

-

36, 78 ON ON 4,29 ON ON

a29,110 ON -

-

36,27 ON ON 4, 14 ON ON

29.00 ON -

-

35, 78 ON ON 4,02 ON ON

28,870 ON -

-

35,27 ON ON 3, 91 ON ON

28,810 ON -

-

34,79 ON ON 3,82 ON ON

28,690 ON -

-

34,27 ON ON 3,73 ^{ON ON}

28,620 ON -

-

33, 78 ON ON 3,62 ON ON

28,560 ON -

-

33,27 ON ON 3,51 ON ON

28,500 ON -

-

32,78 ON ON 3,47 ON ON

28,440 ON -

-

32,27 ON ON 3,35 ON ON

28,370 ON -

-

31,79 ON ON 3,20 ON ON

28,310 ON -

-

31,28 ON ON 3,05 ON ON

28,250 ON -

-

30,78 ON ON 2,92 ON ON

28,190 ON -

-

30,27 ON ON 2,79 ON ON

28,120 ON -

-

29,78 ON ON 2,65 ON ON

28,060 ON -

-

29,28 ON ON 2,51 ^{ON ON}

28,00 -

-

- -

28,78 ON ON 2, 47 ON ON

27,970 -

-

- -

28,27 ON ON 2,32 ON ON

26,870 -

-

- -

27,78 ON ON 2,18 ON ON

Pengujian HC-SR04

Kondisi Pengontrolan

Pompa 1 Pompa 2

13,27 ON Sesuai dengan

keluaran sensor kekeruhan dan mq- 135

13,37 ON

13,27 ON

13,96 ON

13,10 ON

13,61 ON

13,78 ON

13,82 ON

13,20 ON

13,26 ON

13,33 ON

13,99 ON

14,02 ON

14,11 ON

14,27 ON

14,37 ON

14,27 ON

13,96 ON

14,10 ON

14,61 ON

14,78 ON

14,82 ON

15,20 ON

15,26 ON

15,33 ON

15,99 ON

16,00 OFF

Pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah keseluruhan sistem bekerja dengan baik. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menjalankan sistem keseluruhan adalah sebagai berikut:

#include<UltraDistSensor.h>

26, 810 -

-

- -

27,27 ON ON 2,04 ON ON

26,690 -

-

- -

26,78 ON ON 1, 92 ON ON

25,44 -

-

ON 26,28 ON ON 1,79 ON ON

25,57 -

-

ON 25,78 ON ON 1, 66 ON ON

25,60 -

-

ON 25,27 ON ON 1, 53 ON ON

26.00 -

-

- -

24, 78 ON - 1, 42 - -

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

UltraDistSensor mysensor;

float reading;

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 12

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {

m lcd.begin(); // initialize the lcd lcd.backlight();

Serial.begin(9600);

mysensor.attach(9,10);

sensors.begin();

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(6, OUTPUT);

pinMode(5, OUTPUT);

pinMode(4, OUTPUT);

}

void loop() {

k reading=(22 - mysensor.distanceInCm());

if (reading >= 16) { digitalWrite(8, HIGH);

} else {

digitalWrite(8, LOW);

}

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("S= ");

lcd.setCursor(3,0);

lcd.print(reading);

int sensormq135 = analogRead(0); { lcd.setCursor(10,0);

lcd.print("A=");

lcd.setCursor(13,0);

lcd.print(sensormq135);

}

{

float sensorValue = analogRead(A1);

float ke =((( adc*5/1023);

if (ke > 1,5) {

digitalWrite(6, LOW);

} else {

digitalWrite(6, HIGH);

}

{ sensors.requestTemperatures();

float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);

if (tempC >= 28) { digitalWrite(4, LOW);

} else {

digitalWrite(4, HIGH);

}

if (tempC <= 26) { digitalWrite(5, LOW);

} else {

digitalWrite(5, HIGH);

}

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("T=");

lcd.setCursor(3,1);

lcd.print(tempC);

} {

float sensorValue = analogRead(A1);

float ke =(((sensorValue - 615)/ 610)*100) * -1);

if (ke > 25) {

digitalWrite(6, LOW);

} else {

digitalWrite(6, HIGH);

}

lcd.setCursor(9,1);

lcd.print("K=");

lcd.setCursor(11,1);

lcd.print(ke);

Serial.print(ke);

Serial.print(sensorValue);

} {

delay(1000);

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pembuatan alat ini maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Alat pengontrol kualitas air dapat dibuat dengan parameter suhu, kejernihan air, dan kadar gas beracun berupa amonia. Alat ini menggunakan sensor DS18B20 untuk mendeteksi suhu , sensor kekeruhan untuk mendeteksi kejernihan air, sensor MQ-135 untuk mendeteksi kadar ammonia, sensor HC-SR04 untuk mengukur ketinggian air, Relay sebagai saklar untuk menggerakkan kipas, pompa, heater dalam proses pengontrolan kualitas air, dan mikrokontroler Atmega328 sebagai pengendali dan LCD sebagai display. Cara kerja alat ini diperhatikan selama kurang lebih 60 menit, dimana diperhatikan seberapa cepat cara kerja sensor dalam menangkap situasi yang diterima. Dari pengujian terlihat bahwa alat dapat bekerja dengan baik walaupun masih memiliki ralat. Dari sensor kekeruhan yang bisa mendeteksi persentasi kekeruhan air dan ketika kekeruhan air diatas 25

% maka relay akan menggerakkan pompa 2 untuk membuang air dan pompa 1 untuk mengisi air, pompa air 5V memiliki kecepatan tinggi sehingga dalam proses pengisian dan pembuangan dapat mengurangi tingkat kekeruhan 0,51

% per 10 detik. Sensor MQ-135 bisa dapat mendeteksi kadar amonia pada air dan ketika kadar amonia diatas 1,5 ppm maka maka relay akan menggerakkan pompa 2 untuk membuang air dan pompa 1 untuk mengisi air, proses pengisian dan pembuangan dapat mengurangi kadar amonia

2. sebanyak 0,11% per 10 detik. Sensor DS18B20 untuk mendeteksi suhu, ketika suhu diatas 28⁰ maka kipas akan menyala dan ketika suhu dibawah 25⁰ maka heater yang akan menyala. Ketika heater menyala dapat menaikkan suhu 0,3 % per 10 detik dan kipas dapat menurunkan suhu 0,6 % per 10 detik. Sensor HCSR-04 sebagai sensor untk mendeteksi batas atas dan batas bawah dari tinggi air dan sensor ini bekerja dengan baik. Dari hasil yang didapatkan dapat disimpukan bahwa rancang bangun alat ini belum 100%

dapat mengkondisikan kualitas air dengan parameter suhu, kekeruhan dan kadar amonia dengan ralat yang ada dan tingkat deteksi dan pekerjaan setiap komponen.

2. Cara kerja alat ini secara umum dengan sistim minimum terhubung ke sumber tegangan, setelah system diaktifkan sensor akan aktif untuk mendeteksi parameter yang telah ditentukan lalu akan diolah di mikrokontroler, dengan batasan-batasan nilai yang telah dibuat pada sistem yang dideteksi sensor, mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menggerakkan komponen-komponen pengontrol dan akan ditampilkan hasilnya di LCD.

5.2 Saran

Adapun saran yang ingin disampaikan penulis sebagai berikut:

1. Dengan beberapa pengembangan yaitu menambahkan sensor yang lain untuk mengukur dan mengontrol kualitas air.

2. Untuk pengembangan diharapkan memperhatikan tingkat ketelitian hasil pengukuran sehingga ralat yang dihasilkan semakin kecil.

3. Untuk pengembangan penelitian supaya lebih memperhatikan komponen- komponen alat dengan tingkat ralat yang kecil dan kualitas komponen yang terjamin.