31
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi atau tahapan pengerjaan merupakan hal yang sangat diperlukan untuk melakukan suatu penelitian, sehingga pada alur pengerjaan penelitian teratur, terarah, dan sistematis. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi studi literatur, analisa permasalahan, perancangan hardware dan aplikasi, pengujian, hasil dan pembahasan, kesimpulan, pembuatan laporan.
Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian
32 3.1 Analisa Permasalahan
Karena baanyaknya pengguna yang masih mengalami kenaikan pembayaran yang signifikan, lonjakan ini terjadi karena beberapa hal diantaranya penggunaan yang belum terkontrol dengan baik karena tagihan bulanan dilakukan setelah pemakaian, sehingga kesulitan memperkirakan anggaran pembatasan perbulan yang berdampak kepada anggaran rumah tangga lainya.
3.2 Studi Literatur
Proses studi literatur meliputi pencarian penelitian terdahulu yang mencakup tema yang hampir sama beserta dasar-dasar teori yang dibutuhkan dalam penelitian ini. Teori-teori yang terkait dengan permasalahan penelitian seperti dasar rangkaian elektronik, komponen-komponen pendukung, bahasa pemrograman Arduino dan teori pendukung lain yang terkait dengan penelitian. Studi literatur dilakukan dengan membaca langsung dari beberapa jurnal terdahulu dan artikel di internet, kemudian merangkumnya dan menulisnya kembali sesuai dengan kebutuhan penelitian.
Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi mengenai segala sesuatu yang berkaitan dengan penelitian ini, adalah sebagai berikut :
1. Arduino Uno.
2. Waterflow.
3. Solenoid.
4. Keypad 4x4.
5. Lcd 16x2.
33 6. Relay.
7. Arduino Uno R3.
8. I2C
3.3 Perancangan
Pada tahap ini dilakukan beberapa tahapan-tahapan mengenai perancangan purwarupa sebuah alat pengendali pemakaian air saluran PDAM, mulai dari blok diagram, desain rancangan hardware yang didalamnya adalah tentang kebutuhan hardware sehingga alat dapat bekerja dengan baik. Terdapat juga perancangan alat program meliputi flowchart program penelitian.
3.3.1 Blok Diagram
Pada sistem alat pengendali pemakaian air saluran PDAM terdapat 3 blok yang ada di dalam sistem ini diantaranya blok input, blok proses dan blok output.
Gambar 3.2 Blok Diagram alat pengendali pemakaian air saluran PDAM
34 A. Blok Input
Pada blok input ini terdapat Keypad dan Waterflow, Keypad berfungsi untuk menginputkan nominal yang akan diproses Arduino kemudian akan dihitung debit airnya oleh Waterflow.
B. Blok Proses
Pada blok proses terdapat Arduino Uno. Arduino Uno berfungsi sebagai pusat procesing data yang akan dikonvert dari Rupiah ke satuan Liter.
C. Blok Output
Blok output terdapat Relay, Solenoid, Buzzer dan LED. Jika jumlah debit yang mengalir telah sesuai maka Arduino akan memberi perintah ke Relay untuk memutus aliran Solenoid, Buzzer dan LED befungsi memberi peringatan Bahwa pengguna sudah mencapai batas penggunaan yang telah ditetapkan, dan LCD menampilkan inputan serta proses.
3.3.2 Flowchart Sistem
Berikut flowchart perancangan program penelitian yang menjelaskan alur perancangan prototype alat pengendali pemakaian air saluran PDAM. Flowchart ini berguna untuk menjelaskan alur sistem secara urut dan memudahkan kita dalam memahami cara kerja dari peneitin ini.
35
Gambar 3.3 merupakan urutan proses cara kerja program penelitian.
Langkah pertama adalah user menginputkan nominal rupiah pada Keypad 4x4 dan akan ditampilkan pada layar LCD 2x16 I2C, selanjutnya nilai Rupiah akan dikonfrensi menjadi satuan Liter oleh Arduino, setelah itu Solenoid akan terbuka
Gambar 3.3 Flowchart alat pengendali pemakaian air saluran PDAM
36
dan mengalirkan air, aliran tersebut akan dihitung debitnya oleh Waterflow hinga pemakaian kurang dari 10% dari jumlah pemakaian yang dianggarkan, maka user akan mendapatkan peringatan, dan bunyi Buzer, Aliran air akan tetap mengalir hingga mencapai batas maka Solenoid akan tertutup dan memberikan sebuah tanda berupa Alarm/Buzzer untuk peringatan bahwa penggunaan sudah mencapai anggaran yang diinginkan, sehingga target bulanan jika sudah terpakai maka pengguna bisa melakukan peminimalisiran penggunaan air PDAM.
3.3.3 Perancangan Hardware
Pada sebuah penelitian diperlukan sebuah rancangan awal seperti layaknya sebuah desain atau gambar ilustrasi yang menerangkan alur sistem penelitian.
Komponen Input Komponen Proses Komponen Output
Tabel 3.1 Rancangan alat pengendali pemakaian air saluran PDAM
Terdapat sebuah kondisi dalam penelitian ini yakni ketika keypad diberi inputan maka sensor mendeteksi aliran air sesuai jumlah yang telah dikalkulasi oleh prosesor. Berikut penjelasan secara runtut tentang sebuah kondisi tersebut:
37
Jika keypad diberi inputan nominal Rupiah → data akan dikirim ke Arduino Uno → Data dikonvert dari Rupiah ke satuan Liter → Solenoid akan terbuka → Waterflow menghitung debit air yang mengalir → Jumlah debit yang mengalir telah sesuai → Solenoid tertutup → Smartphone menerima pemberitahuan.
3.3.4 Komponen yang dibutuhn
Berikut hardware yang dibutuhkan untuk membangun atau merancang sebuah prototype alat pengendali pemakaian air saluran PDAM.
1. Arduino Uno
Mikrokontroler Arduino Uno digunakan sebagai penghantar daya pada Waterflow, Relay, dan LCD 16X2 I2C, serta sebagai prosesor pengolah nominal rupiah yang akan diubah menjadi satuan liter dari inputan Keypad dan ditampilkan pada layar LCD, fungsi Arduino selanjutnya untuk mengakses Relay
Gambar 3.4 Arduino Uno
38 2. Water Flow
Dalam rangkaian Waterflow terdapat sensor yang mempunyai fungsi sebagai penghitung debit air yang mengalir, bila terjadi pergerakan motor selanjutnya dikonversi kedalam nilai satuan Liter. Pada Waterflow terdiri dari 2 bagian kabel yaitu VCC (5V), GND sebagai input arus dan 1 kabel output terhubung ke pin 12 untuk mengirimkan Signal guna diproses Arduino
3. Solenoid
Solenoid merupakan salah satu alat yang paling sering di pakai untuk projek bertemakan fluida. Pada perancangan ini Solenoid digunakan sebagai alat penutup dan pembuka aliran pada PDAM yang akan dialirkan pada flowmeter, cara kerjanya adalah katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya, ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet
Gambar 3.5 Water Flow
Gambar 3.6 Solenoid
39
sehingga menggerakan piston pada bagian dalam, ketika piston berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari supply.Solenoid digunakan difungsikan ketika mendapatkan perintah inputan nominal rupiah dari user maka Relay akan menghubungkan daya dan aliran terbuka, dan Solenoid akan tertutup ketika batas inputan telah tercapai.
4. Keypad 4X4
Pada penelitian ini, keypad 4x4 berfungsi sebagai alat untuk memasukkan nilai dalam satuan rupiah, setelah itu arduino akan memproses angka tersebut ke dalam satuan liter, dan akan di kelolah pada sensor flowmater. Keypad 4x4 terdiri dari 8 pin. Pin 1 sampai 4 untuk pengaturan baris, dan pin 5 sampai 8 untuk pengaturan kolom.
Gambar 3.7 Keypad 4 x 4
40 5. LCD 16x2 I2C
Liquid crystal display ( LCD ) 16x2 I2C adalah salah satu alat keluaran display yang mempunyai susunan keluaran dengan 16 digit kolom dan 2 digit baris.
Penggunakan I2C pada perangkat ini bertujuan agar lebih sederhana dalam pengkabelan. LCD 16x2 dengan I2C terdiri dari 4 pin. Pin pertama terhubung dengan VCC ( 5v), pin kerdua terhubung dengan GND ( Ground ), pin ketiga disebut pin SCL , pin ini terhubung dengan pin 5 pada arduino, dan terakhir disebut dengan pin SDA, pin ini terhubung dengan pin 4 pada arduino uno.
6. Relay
Gambar 3.8 LCD 16 X 2 I2 C
Gambar 3.9 Relay
41
Relay digunakan sebagai kontrol atau penghubung untuk mengkoneksikan Arduno pada Solenoid. Pada pin 5V dan GND digunakan untuk supply, dan pin 13 pada Arduno untuk input perintah penyambungan arus. Relay sendiri membutuhkan daya sebesar 5-9V agar bisa beroperasi.
7. Design Rangkaian Hardware
Gambar 3.10 adalah contoh rangkaian hardware keseluruhan terdiri dari sensor dan Arduino UNO, langkah pertama adalah pemasangan sensor Waterflow yang terdiri dari 3 kabel yaitu VCC, GND dan kabel signal pada pin 12 semua terhubung pada port arduino, pemasangan kedua adalah relay, arus positif dari suplay daya 12V dihubungkan Normali Closed (NC) dan pada Normali Open (NO) dihubungkan pada bagian positif Solenoid, sedangkan arus negativ dilangsungkan dari pusat daya ke solenoid. Pengontrolan relay sendiri disuplay daya dari VCC dan GND aarduino serta pengontrolan arusnya terdapat pada kabel signal yang
Gambar 3.10 Design Rangkaian hardware
42
terhubung ke pin 13 Arduino, untuk penginputan nominal inputan dipasang keypad yang langsung terhubung pada pin 3,4,5,6,7,8,9,10, selanjutnya sebagai penampil inputan dipasang LCD 2x16 yang telah terpasang I2C, terdapat 4 kabel input pada I2C yaitu VCC, GND, SDA, dan SCR yang terhubung ke arduino. Setelah semua hardware sudah terpasang langkah terakhir adalah pengujian alat yang sudah dibuat dan mendokumentasikannya.
3.4 Perancangan Software
Perancangan perangkat lunak (software) meliputi perancangan cara kerja sistem agar dapat mengubah nilai rupiah yang diinputkan menjadi satuan Liter dan dapat dihitung oleh Waterflow serta perancangan perintah apabila debit air mencapai batas otomatis Solenoid akan tertutup kemudian buzzer dan led akan memberikan peringatan. Nilai yang dihasilkan oleh sensor berguna untuk menghasilkan keluaran output sebagai faktor utama yang akan diproses.
Program yang dibuat untuk menjalankan Prototype ini menggunakan bahasa yang hampir mirip dengan bahasa pemrograman C++ dengan menggunakan editor Arduino IDE. Di dalam software Arduino IDE ini terdapat rutin – rutin yang berguna untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler dengan cara mengatur port di Arduino IDE selain itu di dalam Arduino IDE terdapat jenis Arduino apa yang ingin dipakai. Untuk mengupload source code ke dalam board Arduino, file source code terlebih dahulu harus disave nantinya file akan berformat ekstensi .ino selanjutnya pilih port Arduino yang ingin dihubungkan dan Compile.
43
Dalam perancangan software juga dilakukan instalasi awal dengan menginstal software Arduino IDE yang dapat di download secara gratis melalui web resmi Arduino dengan alamat website http://www.arduino.cc, software akan memproses hasil coding yang akan di tanam di mikrokontroler Arduino. Setelah software Arduino IDE terinstal di komputer maka Arduino dapat dihubungkan menggunakan kabel data bawaan Arduino. Berikut adalah contoh kode untuk mengecek Arduino telah tersambung.
Pengujian antara software Arduino IDE dan Arduino sangat penting dilakukan guna menimalisir kesalahan seperti eror, khususnya chip Arduino sangat rentan rusak. Setelah kode tersebut di upload ke Arduino UNO dan muncul LED maka chip Arduino tersebut normal.
Gambar 3.11 Coding Pengecekan Arduino
44 3.5 Implementasi
Pada tahap implementasi dilakukan pengujian sistem alat. Pengujian yang pertama adalah pengujian semua komponen input terdiri dari Waterflow dan Keypad yang harus bisa bekerja sebagaimana mestinya dan bisa memberikan data input kepada mikrokontroller Arduino Uno. Kemudian Arduino dan Relay harus bisa memproses input-an yang diterima. Serta semua komponen output yaitu Solenoid dapat menerima dengan baik perintah yang telah diberikan oleh mikrokontroler Arduino Uno.
3.6 Dokumentasi
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan dokumen-dokumen dengan bukti yang konkrit. Tahap ini dilakukan setelah melalui beberapa proses pengujian dan pengelolaan terhadap sistem. Tujuannya adalah untuk mendapatkan dan memperlihatkan dokumen yang diperlukan sebagai bukti nyata atas suatu kegiatan yang telah dilakukan. Pendokumentasian berupa gambar atau foto alat yang digunakan dalam penelitian dan source code program yang telah diuji.
