LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN PROTOTYPE SMART WATER MONITORING PELANGGAN AIR PDAM BERBASIS IOT
Diajukan Oleh:
GEOVANNY EDVAN MARCELINO NIM. 2105041036
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
2024
PERNYATAAN ORISINALITAS
Yang bertandatangan di bawah ini :
Nama : Geovanny Edvan Marcelino
NIM : 2105041036
Judul Laporan Akhir : Rancang Bangun Prototype Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Laporan Tugas Akhir ini secara keseluruhan merupakan karya orisinal saya sendiri, bukan plagiasi sebagian atau keseluruhan dari karya tulis orang lain kecuali pada bagian-bagian yang dirujuk sebagai sumber pustaka sesuai dengan aturan penulisan yang berlaku.
Demikian pernyataan ini dibuat tanpa adanya paksaan dari pihak manapun. Saya siap menanggung resiko / sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap kejujuran akademik atau etika keilmuan dalam karya ini, atau ditemukan bukti yang menunjukkan ketidakaslian karya ini.
Medan, 9 Juli 2024
Geovanny Edvan Marcelino NIM. 2105041036
LEMBAR PERSETUJUAN
RANCANG BANGUN PROTOTYPE SMART WATER MONITORING PELANGGAN AIR PDAM BERBASIS IOT
GEOVANNY EDVAN MARCELINO NIM. 2105041036
Telah disetujui untuk dapat melaksanakan Sidang Laporan Akhir
Menyetujui:
Pembimbing,
Samaria Chrisna HS. S.T., M.T.
NIP 19890506 201903 2 022
Medan, 15 Juli 2024
Mengetahui:
Ketua Jurusan, Koordinator Program Studi,
,
Dr. Ir. Afritha Amelia S.T., M.T., IPM. Yuvina S.T., M.T.
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN PROTOTYPE SMART WATER MONITORING PELANGGAN AIR PDAM BERBASIS IOT
GEOVANNY EDVAN MARCELINO NIM. 2105041036
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal 15 Juli 2024 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh gelar Ahli Madya
Dosen Pembimbing,
Samaria Chrisna HS. S.T., M.T.
NIP 19890506 201903 2 022 Tim Penguji:
Ketua Penguji
………. ( )
Penguji 1:
………. ( )
Penguji 2:
………. ( )
Medan, 15 Juli 2024 Mengetahui:
Ketua Jurusan, Koordinator Program Studi,
Dr. Ir. Afritha Amelia S.T., M.T., IPM. Yuvina S.T., M.T.
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus karena atas berkat rahmat dan karunianya mulai dari awal hingga akhir penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. Halaman persembahan ini penulis tujukan secara khusus kepada dua orang hebat yaitu Ibunda dan Ayahanda Tercinta Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga penulis persembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat penulis balas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dalam kata persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ibu dan Ayah bahagia karna penulis sadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Terima kasih atas segala pengorbanan, nasihat dan doa baik yang tidak pernah berhenti dari Ayah dan Ibu berikan kepada Penulis. Dan juga terima kasih banyak kepada Ikhsan Zulfani dan Agnesia Dwitania Sitinjak yang telah selalu memberikan support serta dukungan dalam menyelesaikan laporan akhir ini.
“Jangan Takut dalam Berproses, Setidaknya Kau Sudah Mencobanya kan”
ABSTRAK
Laporan Tugas Akhir yang akan dilakukan bertujuan untuk mendapatkan alat yang dapat memantau air secara otomatis, yang dapat digunakan untuk menghitung limpasan air serta tarif pemakaiannya sesuai standarisasi PDAM Tirtanadi, juga memantau salinitas dan kejernihan air. Fitur pemantauan air otomatis ini nantinya dipantau oleh Firebase menggunakan sensor deteksi untuk mengetahui level, kejernihan, dan volume drainase air yang digunakan. Penelitian ini mengadopsi metode untuk merancang dan menguji hardware dan software untuk mewujudkan pemantauan air otomatis berbasis IoT. Hardware yang akan dirancang meliputi pengontrol utama dengan ESP32, dengan sensor Waterflow sebagai pengukur aliran air yang keluar, sensor TDS untuk mengukur salinitas air, sensor Turbidity sebagai pemantau kejernihan air. Nilai sensor akan diperlihatkan pada LCD dan Firebase Server. Software yang digunakan pada setiap bagiannya menggunakan program Arduino IDE dan Firebase sebagai pemantauannya.
Kata kunci: Volume Air, TDS, Turbidity, Firebase
ABSTRACT
The Final Project Report that will be carried out aims to obtain a tool that can automatically monitor water, which can be used to calculate water runoff and its usage rates according to the standardization of PDAM Tirtanadi, as well as monitor the salinity and clarity of water. This automatic water monitoring feature will later be monitored by Firebase using detection sensors to determine the level, clarity, and volume of water drainage used. This study adopts a method to design and test hardware and software to realize IoT-based automatic water monitoring.
The hardware to be designed includes a main controller with ESP32, with a Waterflow sensor as a meter of outgoing water flow, a TDS sensor to measure water salinity, and a Turbidity sensor as a water clarity monitor. The sensor value will be displayed on the LCD and Firebase Server. The software used in each part uses the Arduino IDE and Firebase programs as monitoring.
Keywords: Volume of Water, TDS, Turbidity, Firebase
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan berkat dan Rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Rancang Bangun Prototype Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT”.
Laporan tugas akhir ini dibuat sebagai syarat guna memperoleh gelar Ahli Madya, Dalam laporan ini penulis membahas tentang sistem pemantau volume air, kualitas air, dan juga tarif biaya pemakaian air berdasar standarisasi PDAM Tirtanadi wilayah Medan Denai berbasis IoT dengan menggunakan sensor Waterflow, sensor TDS, dan sensor Turbidity. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah mendapat bantuan, saran dan kritik dari banyak pihak, sehingga tugas akhir ini dapat selesai. Pada kesempatan ini dengan kerendahan dan ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Idham Kamil, S.T., M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2. Ibu Dr. Ir. Afritha Amelia S.T., M.T., IPM. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.
3. Ibu Yuvina, S.T, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika.
4. Ibu Samaria Chrisna S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing dalam menyelesaikan Laporan tugas akhir yang telah memberikan arahan dan menuntun menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.
6. Ayah dan Ibu saya yang telah membantu baik secara moral dan material serta memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
7. Ikhsan Zulfani yang telah membantu dan memberi dukungan kepada penulis selama pengerjaan Laporan Tugas Akhir.
8. Agnes Dwitania Sitinjak yang telah membantu dan memberi dukungan kepada penulis selama pengerjaan Laporan Tugas Akhir.
9. Tulus Halomoan Tampubolon, selaku teman seperjuangan yang telah setia dan berjuang dalam Laporan Tugas Akhir ini.
10. Andika Saputra Doloksaribu, selaku teman seperjuangan yang telah setia dan berjuang dalam Laporan Tugas Akhir ini.
11. Geovanny Edvan Marcelino, selaku penulis laporan akhir yang telah setia dan berjuang dalam pengerjaan Laporan Tugas Akhir ini
Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam isi maupun sistematika penulisan. Karena itu penulis menerima saran dan kritik yang membangun dari semua pihak Laporan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan bagi penulis sendiri
Medan, 15 Juli 2024
Geovanny Edvan Marcelino NIM. 2105041036
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN ORISINALITAS 1 LEMBAR PENGESAHAN ii
LEMBAR PERSEMBAHAN iii
ABSTRAK iv
ABSTRACT v
KATA PENGANTAR vi
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR LAMPIRAN xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 1 1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Laporan Tugas Akhir 2 1.5 Manfaat Laporan Tugas Akhir 2 1.6 Sistematika Laporan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 Penelitian Terdahulu 4 2.2 Landasan Teori 5
2.2.1 Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM)...5
2.2.2 Firebase...5
2.2.3 Internet of Things (IoT)...6
2.2.4 Arduino IDE...6
2.2.5 NodeMCU ESP32...6
2.2.6 Waterflow Sensor YFB6...7
2.2.7 TDS Sensor...8
2.2.8 Turbidity Sensor SEN-0189...10
BAB 3 METODE PENELITIAN 13
3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Rancangan / Alat 13
3.1.1 Alat...13
3.1.2 Bahan...13
3.2 Metode Pengumpulan Data 14 3.3 Langkah Perancangan 14 3.3.1 Perancangan Blok Diagram...14
3.3.2 Perancangan Flowchart Sistem...15
3.3.3 Perancangan Desain Alat...16
3.3.4 Perancangan Perangkat Keras...17
3.3.5 Perancangan Perangkat Lunak...20
3.4 Metode Pengujian Rancangan / Alat 20 3.5 Metode Pengolahan / Analisa Hasil Pengujian Alat 21 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 22 4.1 Hasil 22 4.1.1 Pengujian Pada Blok Input...22
4.1.2 Pengujian pada Blok Proses...24
4.1.3 Pengujian Pada Blok Output...24
4.1.4 Hasil Rancangan Alat...Error! Bookmark not defined. 4.1.5 Hasil Perbandingan Pengukuran...26
4.1.6 Hasil Pengukuran Sistem...26
4.2 Pembahasan 28 4.2.1 Sensor Waterflow...28
4.2.2 Sensor TDS...28
4.2.3 Sensor Turbidity...28
4.2.4 Firebase...29
4.2.5 Sistem Kerja Smart Water Monitoring...29 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 30
5.1 Simpulan 30 5.2 Saran 30
DAFTAR PUSTAKA 32 LAMPIRAN 34
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2. 1 Penelitian Terdahulu...4
Tabel 2. 2 Spesifikasi ESP32...7
Tabel 2. 3 Spesifikasi Waterflow Sensor YFB6...8
Tabel 2. 4 Spesifikasi TDS Sensor...9
Tabel 2. 5 Spesifikasi Turbidity Sensor...11
Tabel 3. 1 Alat Tugas Akhir...13
Tabel 3. 2 Bahan Tugas Akhir...13
Tabel 4. 1 Pengukuran Sensor TDS V1.0...22
Tabel 4. 2 Pengukuran Sensor Turbidity SEN0189...23
Tabel 4. 3 Pengukuran Sensor Waterflow YFB6...23
Tabel 4. 4 Pengukuran ESP32 pin...24
Tabel 4. 5 Pengukuran pada LCD 16x2 I2C...25
Tabel 4. 6 Hasil Perbandingan Pengkuran...26
Tabel 4. 7 Hasil Pengukuran Kualitas Air...27
Tabel 4. 8 Hasil Pengukuran Volume Air dengan Biaya Pemakaian...28
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2. 1 Logo Firebase...5
Gambar 2. 2 ESP32 dan bagian pin nya...6
Gambar 2. 3 Waterflow Sensor YFB6...7
Gambar 2. 4 TDS Sensor...9
Gambar 2. 5 Turbidity Sensor...10
Gambar 2. 6 LCD 16x2 dan I2C...12
Gambar 3. 1 Blok Diagram...14
Gambar 3. 2 Flowchart Sistem...15
Gambar 3. 3 Desain Alat...16
Gambar 3. 4 Rangkaian Blok Input...18
Gambar 3. 5 Rangkaian Blok Proses...18
Gambar 3. 6 Rangkaian Blok Output...19
Gambar 3. 7 Skema Rangkaian Keseluruhan...19
Gambar 4. 1 Pengukuran Sensor TDS V1.0...22
Gambar 4. 2 Pengukuran Sensor Turbidity SEN0189...23
Gambar 4. 3 Pengukuran Sensor Waterflow YFB6...23
Gambar 4. 4 Pengukuran ESP32 pin...24
Gambar 4. 5 Pengukuran pada LCD 16x2 I2C...25
Gambar 4. 6 Hasil Rancangan Alat...25
Gambar 4. 7 Hasil Rancangan Sistem...26
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Listing Program...34
Lampiran 2 datasheet TDS V1.0...39
Lampiran 3 datasheet Turbidity SEN0189...40
Lampiran 4 datasheet Waterflow YFB6...41
Lampiran 5 Dokumentasi Kalibrasi Sensor...42
Lampiran 6 Biodata Penulis...43
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu unsur penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup, khususnya manusia. Air mempunyai berbagai macam fungsi, antara lain tidak hanya air minum tetapi juga toilet (mandi, cuci, WC). Air bersih sangat penting bagi kehidupan manusia. Penggunaan air bersih dari PDAM harus terus diawasi karena berdampak pada kehidupan banyak orang (Diharja, Setiawan, & Handini, 2021). Pemakaian air di musim mudik ini secara langsung berpengaruh bagi pelangggan PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum). Meskipun jumlah pemakaian air menurun secara drastis, tagihan air dari PDAM tidak mengalami penurunan yang proporsional. Bahkan, dalam beberapa kasus, tagihan air malah bertambah, meskipun penggunaan air sebenarnya tidak sebanyak sebelumnya.
Fenomena ini menunjukkan ketidaksesuaian antara penggunaan air dengan jumlah pemakaian yang sebenarnya. Mengenai kualitas air yang masuk, meteran air PDAM tidak dapat menampilkan kualitas air yang masuk, sehingga air yang berkualitas buruk juga mengalir ke tangki penyimpanan air rumah Anda.
Pelanggan PDAM perlu mengatasi masalah ini. Mengembangkan sistem pemantauan air cerdas menggunakan IoT untuk pelanggan air PDAM dalam memantau biaya penggunaan dan perlu memantau kualitas air PDAM untuk dapat dipergunakan secara layak untuk keperluan harian.
1.2 Rumusan Masalah
a. Bagaimana cara merancang alat pemantauan air otomatis berbasis IoT untuk pelanggan Air PDAM?
b. Bagaimana cara kerja alat pemantauan air otomatis berbasis IoT untuk pelanggan Air PDAM?
c. Bagaimana cara melihat data volume air, tagihan air, kejernihan air, dan salinitas air yang dikumpulkan oleh database Firebase?
1.3 Batasan Masalah
Agar tidak terjadinya perluasan pembahasan, maka dalam tugas akhir ini dibutuhkan batasan masalah sebagai berikut.
a. Sistem dirancang menggunakan modul WIFI ESP32 untuk mengirimkan data ke Firebase, dan tidak berfokus pada bahasa pemogramannya.
b. Tugas Akhir ini akan berfokus pada alat menghitung volume air, pendeteksi kejernihan air, dan kadar garam air yang penggunaanya pada pelanggan air PDAM, sehingga akan membahas juga data perhitungan tagihan pemakaian volume air sesuai standarisasi PDAM.
c. Data yang ditampilkan hanya menggunakan LCD dan Firebase.
1.4 Tujuan Laporan Tugas Akhir
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
a. Merancang alat Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT.
b. Mengetahui cara kerja alat Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT.
c. Mengetahui dan menampilkan data volume air, kejernihan air, dan kadar garam air, serta jumlah tagihan air yang terdeteksi dari alat pendeteksi ke Firebase.
1.5 Manfaat Laporan Tugas Akhir
Adapun manfaat dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
a. Mengembangkan kemampuan dalam merancang dan membangun prototype alat Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT.
b. Mendapatkan pengalaman tentang cara kerja alat Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT.
c. Menambah pemahaman dalam menampilkan data volume air, kejernihan air, kadar garam air dan jumlah tagihan air yang terdeteksi dari alat pendeteksi ke Firebase.
1.6 Sistematika Laporan
Adapun sistematika yang digunakan dalam penyusunan laporan akhir ini adalah : BAB 1 PENDAHULUAN:
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan laporan tugas akhir, manfaat laporan tugas akhir dan sistematika laporan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA :
Bab ini berisi kajian pustaka yang menerangkan tentang perkembangan terkini tentang topik laporan akhir, dan landasan teori dari ESP 32, Waterflow sensor, Turbidity sensor, TDS sensor, Firebase.
BAB 3 METODE PENELITIAN :
Bab ini berisikan alat dan bahan, metode pengumpulan data, langkah, metode pengujian alat.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN :
Bab ini membahas hasil yang telah diperoleh dari laporan tugas akhir.
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN :
Bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat Tugas Akhir penulis.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu Tabel 2. 1 Penelitian Terdahulu
Judul Nama Penelitian Tahun Metode
Rancang Bangun Perangkat
Monitoring Dan Pengaturan
Penggunaan Air PDAM
(Perusahaan
Daerah Air Minum) Berbasis Arduino Dengan Antarmuka Website
(Putra, Triyanto,
& Suhardi, 2017)
(2017) Penelitian ini membuat alat monitoring dan pengaturan penggunaan air PDAM dengan antarmuka website yang dibuat menggunakan arduino yang akan mengolah data yang di terima dari water flow sensor untuk mengetahui kapan selenoid terbuka dan tertutup sebagai sistem monitoring dari pelanggan dan rekapitulasi data untuk 3wpetugas PDAM agar tidak perlu lagi datang kerumah untuk mengakses meteran air.
Sistem Monitoring Penggunaan Air
PDAM pada
Rumah Tangga Menggunakan Mikrokontroler NodeMCU Berbasis Smartphone Android
(Hakim,
Budijanto, &
Widjanarko, 2018)
(2018) Metode ini menghasilkan alat
yang dapat memantau
penggunaan air secara digital dan online yang dapat diakses melalui smartphone secara realtime. Alat ini dirancang menggunakan sensor flowwater yang akan mengukur volume air yang mengalir ke pipa dan hasil pengukuran akan diolah oleh mikrokontroler NodeMCU. Data akan ditampilkan pada LCD serta dapat diakses juga melalui smartphone.
Rancang Bangun Sistem dan Kontrol Penggunaan Air
PDAM Secara
Realtime Berbasis Wemos dan IoT
(Diharja,
Setiawan, &
Handini, 2021)
(2021) Metode ini dibuat dengan tujuan mengetahui dan mengendalikan jumlah air bersih yang terpakai.
Pemantauan serta pengendalian penggunan air bersih dapat dilakukan dari jarak jauh karena sistem berbasis IoT. Perangkat IoT yang digunakan antara lain MIT App inventor untuk membu at aplikasi Android, Firebase dan WeMos D1
ESP8266. Terdapat dua sensor utama pada sistem yaitu sensor pH dan flowmeter.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM)
Perusahaan Daerah Air Minum adalah usaha lokal yang masuk dalam kategori penyedia layanan komersial dan mempunyai misi menyediakan air bersih bagi warga di komunitasnya. Biaya penggunaan air bervariasi tergantung pada tarif dan volume air yang digunakan. Golongan tarif air PDAM biasanya dibedakan berdasarkan beberapa faktor seperti jumlah konsumsi, ukuran rumah, atau tingkat ekonomi pengguna (Cosham & Hopkins, 2004).
Berikut adalah perbedaan umum antara golongan RT1, RT2, dan RT3:
Golongan Rumah Tangga:
RT1: Rp 26,-/m³ RT2: Rp 60,-/m³ RT3: Rp 1.000,-/m³
Perhitungan biaya pemakaian air ditunjukkan dibawah ini :
2.2.2 Firebase
Gambar 2. 1 Logo Firebase
Terlihat di gambar 1, Firebase adalah platform yang membantu membuat aplikasi berkualitas tinggi yang berfokus pada penggunaan cepat. Firebase terdiri dari fitur tambahan yang dapat digabungkan sesuai kebutuhan (Google). Firebase mendukung pengembangan dan pengelolaan aplikasi seperti database real-time,
autentikasi pengguna, penyimpanan file, hosting web, dan analitik (Payara &
Tanone, 2018).
2.2.3 Internet of Things (IoT)
Istilah Internet of Things (IoT) diperkenalkan pada presentasi tahun 1999 oleh Kevin Ashton, salah satu pendiri dan direktur eksekutif Center for Automated ID di Massachusetts Institute of Technology (MIT). Internet of Things (IoT) merupakan tren baru dalam dunia teknologi dan akan menjadi salah satu berita besar di masa depan. IoT adalah sebuah konsep yang dirancang untuk memperluas manfaat konektivitas internet yang selalu aktif (Meutia, 2015). IoT memungkinkan objek fisik dunia nyata untuk berkomunikasi satu sama lain menggunakan kemampuan pengumpulan data. Hal ini memungkinkan IoT digunakan untuk tujuan lain, seperti mengumpulkan data menggunakan sensor yang dapat diakses dari jarak jauh atau mengendalikan objek lain di suatu lokasi (Haras & Skotnicki, 2018).
2.2.4 Arduino IDE
Arduino IDE merupakan software pemrograman yang digunakan untuk membuat sketch program dan menguploadnya ke board mikrontroler. Dengan Arduino IDE kita dapat mengedit, membuat dan mengupload program. Untuk bahasa pemrogramannya sendiri, Arduino IDE berbasis pada bahasa pemrograman C/C+
+ (Pratomo & Perdana, 2017).
2.2.5 NodeMCU ESP32
Gambar 2. 2 ESP32 dan bagian pin nya
Mikroprosesor ESP32 yang diperkenalkan oleh struktur espressif merupakan pengganti mikrokontroler ESP32. Mikrokontroler ini sudah memiliki modul Wi- Fi yang terpasang di dalamnya, sehingga sangat membantu untuk mengembangkan arsitektur perangkat lunak Internet of Things.
Terlihat pada gambar 2 yang ditandai lingkaran merah, terdapat pin dari ESP32.
Pin ini dapat digunakan sebagai input atau output untuk menjalankan motor DC, perlengkapan penerangan, atau layar kristal cair. Mikrokontroler SoC (device on chip) terintegrasi, ESP32 dilengkapi dengan Wi-Fi 802.11 b/g/n, Bluetooth 4.2.
ESP32 merupakan chip yang berfungsi penuh yang dapat menggantikan Arduino karena memiliki GPIO (General Purpose Input/Output) dan prosesor (Setiawan, Jaya, Nurarif, Syahputra, & Syahril, 2022). Berikut spesifikasi ESP32 dalam tabel 1.
Tabel 2. 2 Spesifikasi ESP32
Spesifikasi Detail
CPU Tensilica Xtensa LX6 32bit Dual Core
160/240MHz
SRAM 520kb
Flash 2mb-64mb
Tegangan 2.2V-3.6V
Arus Kerja Rata-rata 80mA
Dapat diprogram Phyton, C++, Arduino IDE
Open Source Ya
Wifi 802.11 b/g/n
Bluetooth 4.2BR/EDR+BLE
UART 3
GPIO 32
SPI 4
I2C 2
PWM 8
ADC 18 (12-bit)
DAC 2 (8-bit)
2.2.6 Waterflow Sensor YFB6
Gambar 2. 3 Waterflow Sensor YFB6
Waterflow sensor seperti terlihat pada gambar 3, Waterflow sensor adalah sensor yang mempunyai fungsi sebagai penghitung volume aliran air yang dimana terjadi pergerakan rotor/turbin yang akan dikonversi dalam nilai satuan meter kubik.
Sensor ini terdiri dari beberapa bagian yaitu katup plastik, rotor air, dan sensor hall efek. Rotor yang ada pada Waterflow sensor akan bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah sesuai dengan kecepatan aliran air yang mengalir. Sedangkan pada sensor hall efek yang terdapat pada Waterflow sensor akan membaca sinyal yang berupa tegangan yang diubah menjadi pulse dan dikirim ke mikrokontroller (ESP32) dan diolah sebagai data laju akan volume air yang mengalir. Prinsip kerja dari Waterflow sensor ialah air yang mengalir akan melewati katup dan akan membuat rotor magnet berputar dengan kecepatan tertentu sesuai dengan tingkat aliran yang mengalir. Medan magnet yang terdapat pada rotor akan memberikan efek pada sensor efek hall dan hal tersebut akan menghasilkan sebuah sinyal pulsa yang berupa tegangan (Pulse Width Modulator). Output dari pulsa tegangan yang sama dengan input frekuensi laju aliran air. Sinyal tersebut dapat diolah menjadi data digital melalui mikrokontroller (Alqisyan & Nirmala, 2022). Berikut spesifikasi dari Waterflow sensor dalam tabel 2.
Tabel 2. 3 Spesifikasi Waterflow Sensor YFB6
Spesifikasi Nilai
Tegangan Kerja Minimum DC 4.5V
Arus Kerja Maksimum 15mA (DC 5V)
Tegangan Kerja DC 5V~15V
Rentang Laju Aliran 1~30L/menit
Tipe Konektor 3-pin JST
Kapasitas Beban ≤10mA (DC 5V)
Suhu Operasional ≤80℃
Suhu Cairan ≤120℃
Kelembaban Operasional 35%～90%RH
Tekanan Air ≤1.75MPa
2.2.7 TDS Sensor
TDS Sensor/Meter seperti di gambar 4 adalah Kit TDS Meter yang kompatibel untuk mengukur nilai TDS air, untuk mencerminkan kebersihan air. TDS sensor menggunakan prinsip elektroda. Elektroda merupakan suatu konduktor yang digunakan untuk membuat kontak listrik dengan nonkonduktor (seperti elektrolit, vakum, udara, atau semikonduktor) dalam rangka mentransfer elektron atau ion.
TDS meter dapat diterapkan untuk air domestik, hidroponik dan bidang pengujian kualitas air lainnya. TDS (Total Dissolved Solids) menunjukkan bahwa berapa miligram padatan terlarut yang terlarut dalam satu liter air (Alqisyan & Nirmala, 2022).
Gambar 2. 4 TDS Sensor
Nilai Total Dissolved Solids (TDS) dalam air menunjukkan jumlah zat terlarut.
Air dengan TDS kurang dari 50 ppm cocok untuk konsumsi manusia. Kisaran 50- 150 ppm dianggap baik, sedangkan 150-300 ppm masih aman namun mungkin
terasa keras. Antara 300-600 ppm, air dapat terasa sangat keras dengan rasa mineral yang kuat. Nilai TDS lebih dari 600 ppm umumnya tidak cocok untuk konsumsi langsung karena dapat memiliki rasa yang sangat kuat atau bahkan tidak sehat dalam jangka panjang.Pada tugas akhir ini, sensor TDS digunakan untuk mengukur kadar garam pada air. Keluaran yang dihasilkan dari sensor ini adalah ppm (Part Per Million). Berikut spesifikasi dari TDS sensor dalam tabel 3.
Tabel 2. 4 Spesifikasi TDS Sensor
Spesifikasi Nilai
Tegangan Kerja DC 3.3V - 5V
Rentang Pengukuran 0 - 1000 ppm (parts per million)
Akurasi ±10% F.S. (25°C)
Suhu Operasi 0°C hingga +60°C
Ukuran Sinyal Output
Analog
Respon Waktu ≤ 500 ms
Kalibrasi Diperlukan (biasanya dengan larutan TDS standar)
Tipe Konektor 3-pin JST
Panjang Kabel 1 meter
Bahan Material Probe: Stainless steel
Dimensi Probe: 13mm diameter, 83mm panjang
2.2.8 Turbidity Sensor SEN-0189
Gambar 2. 5 Turbidity Sensor
Seperti pada gambar 5, sensor ini dapat mendeteksi kekeruhan air dengan membaca sifat optik air akibat sinar dan sebagai perbandingan cahaya untuk dipantulkan dengan cahaya yang datang. Kekeruhan merupakan kondisi air yang tidak jernih dan diakibatkan oleh partikel (suspended solids) yang umumnya tidak terlihat. Sensor turbiditas bekerja dengan menggunakan sumber cahaya, biasanya berupa LED, yang memancarkan cahaya melalui sampel air yang diuji. Partikel- partikel padat yang tersuspensi dalam air menyebabkan cahaya tersebut tersebar ke berbagai arah. Detektor cahaya, seperti fotodioda atau fototransistor, ditempatkan pada sudut tertentu dari sumber cahaya untuk mengukur intensitas cahaya yang tersebar. Intensitas cahaya yang diterima oleh detektor diubah menjadi sinyal listrik berupa tegangan, yang sebanding dengan intensitas cahaya yang tersebar. Tegangan output dari detektor ini akan berubah sesuai dengan jumlah cahaya yang tersebar: semakin tinggi tingkat kekeruhan air, semakin tinggi tegangan output yang dihasilkan oleh sensor, dan sebaliknya, jika air lebih jernih, tegangan output akan lebih rendah. Tegangan ini kemudian dibaca dan dikalibrasi untuk memberikan nilai turbiditas dalam satuan NTU (Nephelometric Turbidity Unit) atau FTU (Formazin Turbidity Unit). Nilai output sensor Turbidity ialah berdasarkan satuan NTU (Nephelometric Turbidity Unit) (Alqisyan & Nirmala, 2022). Berikut spesifikasi dari Turbidity sensor dalam tabel 4.
Tabel 2. 5 Spesifikasi Turbidity Sensor
Spesifikasi Nilai
Tegangan Kerja 5V DC
Tegangan Output 0 hingga 4.5V (analog)
Arus Operasi 40mA (maks)
Rentang Pengukuran 0 hingga 4000 NTU (Nephelometric Turbidity Units)
Respon Waktu ≤ 500 ms
Suhu Operasi -30°C hingga +80°C
Tipe Konektor 3-pin JST
Panjang Kabel 30 cm
Bahan Material ABS dan kaca
Dimensi Diameter: 18mm, Panjang: 50mm
2.2.9 LCD 16X2
Seperti di gambar 6, LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
- Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
- Mempunyai 192 karakter tersimpan.
- Terdapat karakter generator terprogram.
- Dapat diamati dengan mode 4 – bit dan 8 – bit.
- Di lengkapi dengan back light.
Proses inisialisasi pin arduino yang terhubung ke pin LCD RS, Enable, D4, D5, D6, dan D7, dilakukan dalam baris Liquid Crystal (2, 3, 4, 5, 6, 127), dimana lcd merupakan variable yang dipanggil setiap kali intruksi terkait LCD akan digunakan. Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang di desain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start, 17 mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock.
Slave adalah piranti yang dialamati master. Sinyal Start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan 14 tegangan SDA dari
“1” menjadi “0” pada saat SCL “1”. Sinyal Stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari
“0” menjadi “1” pada saat SCL “1”. Sinyal dasar yang lain dalam I2C Bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan dengan ACK Setelah transfer data oleh master berhasil diterima slave, slave akan menjawabnya dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi “0” selama siklus clock ke 9.
Ini menunjukkan bahwa Slave telah menerima 8 bit data dari Master (Soni &
Suchdeo, 2012).
Gambar 2. 6 LCD 16x2 dan I2C
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Rancangan / Alat
Sebelum memulai merancang alat ini, perangkat keras dan perangkat lunak yang dibutuhkan yaitu adalah komponen elektronika dan sebuah aplikasi tambahan.
Adapun komponen elektronika yang dibutuhkan adalah.
3.1.1 Alat
Alat yang digunakan pada pembuatan tugas akhir ini diperlihatkan pada tabel 5.
Tabel 3. 1 Alat Tugas Akhir
3.1.2 Bahan
Adapun bahan-bahan yang dipergunakan dalam proses pembuatan dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 3. 2 Bahan Tugas Akhir
Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas
Sensor Waterflow Pendeteksi 1 unit
Sensor TDS Pendeteksi 1 unit
Sensor Turbidity Pendeteksi 1 unit
I2C LCD Pendukung LCD 1 unit
ESP32 Mikrokontroller alat 1 unit
PCB Tempat menghubungkan komponen alat 1 unit
Adaptor usb type-mikro Kabel upload ESP32 dan daya 1 unit
Pipa PVC 3/4 Saluran air melewati alat 2 meter
Drat kran PVC 3/4 Penghubung pipa dengan alat 2 unit
Kabel pelangi Kabel rangkaian 1 meter
LCD 16X2 Penampil data sensor 1 unit
Adaptor 12v Kabel daya alat 1 unit
Casing Casing alat 1 unit
Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas
Solder Memanaskan timah 1 unit
Penyedot Timah Menghilangkan timah yang cacat 1 unit Laptop Simulasi, pembuatan koding, dan
penyimpanan data 1 unit
Multimeter Mengkalibrasi input tegangan 1 unit
Tang Potong Memotong kabel 1 unit
Lem Pipa Sebagai perekat sensor ke pipa 1 pcs
3.2 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data pembuatan alat smart water monitoring pelanggan air PDAM berbasis IoT adalah sebagai berikut :
1. Melakukan studi kepustakaan(literature).
2. Mempelajari fungsi dan prinsip kerja komponen.
3. Konsultasi dengan dosen pembimbing.
4. Konsultasi dengan kakak tingkat (kating).
5. Perancangan Alat.
6. Pembuatan Alat.
7. Pengujian Alat
3.3 Langkah Perancangan 3.3.1 Perancangan Blok Diagram
Terlihat pada gambar 3.1, pembuatan blok diagram merupakan suatu langkah awal untuk mempermudah rancangan, dan dapat mendeskripsikan proses sistem secara keseluruhan. Dengan blok diagram dapat dianalisa cara kerja rangkaian dan konfigurasi perangkat keras maupun lunak. Blok diagram menyatakan hubungan yang berurutan antar komponen yang terdapat dalam sistem. Berikut adalah blok diagram tugas akhir ini.
Gambar 3. 1 Blok Diagram
Adapun fungsi dari masing-masing diagram blok tersebut adalah : a. Input
Input adalah bagian masukan yang akan diproses. Input yang digunakan adalah Waterflow sensor, sensor TDS, dan sensor tubidity dengan ESP32 sebagai mikrokontroler.
b. Proses
Proses adalah bagian yang mengelola data input menjadi output. Untuk melakukan pemrosesan tersebut dikelola oleh ESP32 yang mengelola input Waterflow sensor, sensor TDS, dan sensor tubidity. Pemrosesan output oleh ESP32 berupa menampilkan data sensor pada LCD 16x2 I2Cdan mengupload data pada database Firebase lalu data tersebut akan di kirimkan pada aplikasi yang telah dibuat menggunakan shortcut Firebase di android.
c. Output
Output pada alat ini menampilkan data sensor ke LCD 16x2 I2C.
3.3.2 Perancangan Flowchart Sistem
Flowchart merupakan alur kerja atau proses dari suatu alat, flowchart pada alat ini diperlihatkan pada gambar 3.2.
Gambar 3. 2 Flowchart Sistem Adapun penjelasan dari flowchart tersebut sebagai berikut.
1. Saat rangkaian dihubungkan dengan arus listrik maka semua komponen dalam kondisi aktif.
2. Sistem melakukan inisialisasi awal. Pada tahap ini, NodeMCU ESP32 dan semua sensor (flow meter, kekeruhan, dan TDS) diaktifkan dan siap untuk mengumpulkan data.
3. Sensor-sensor yang terhubung ke NodeMCU ESP32 mulai mengukur parameter yang diperlukan: aliran air, kekeruhan air, dan jumlah padatan terlarut (TDS). Jika data berhasil dideteksi dan dikumpulkan oleh sensor, proses berlanjut ke langkah berikutnya.
4. Jika sensor berhasil mendeteksi parameter air, data tersebut dikirimkan ke LCD I2C untuk ditampilkan. Informasi yang ditampilkan mencakup jumlah air yang digunakan, tingkat kekeruhan, dan nilai TDS.
5. Data yang telah dikumpulkan oleh sensor juga dikirimkan ke server Firebase.
Firebase berfungsi sebagai database cloud yang menyimpan data secara real- time dan memungkinkan akses dari aplikasi shortcut android.
3.3.3 Perancangan Desain Alat
Gambar 3. 3 Desain Alat
Pada gambar 3.3, konsep desain alat tugas akhir ini mempunyai ukuran kotak sebagai casing dengan Panjang 17.5 cm, lebar 11cm, dan tinggi 16.5cm. sebagai susunan sensor, disusun secara acak, dikarenakan tidak mengaruhi system alat tugas akhir ini. Ketiga sensor di sambungkan dan ditempel ke pipa yang bewarna biru. Modul A, B, C, dan ESP32 diletak dibawah dan LCD 16x2 diatas agar memudahkan pengguna dalam membaca hasil sensor. Kotak mempunyai 4 baut di tiap sudut bawah tepat disisi modul, sebagai pembuka penutup untuk memudahkan pengguna dalam melakukan pemeliharaan system.
3.3.4 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan hardware merupakan bagian penting dalam perancangan sistem alat ini. Adapun perancangan hardware sebagai berikut.
1. Blok Input
Pada alat ini memiliki input berupa 3 buah sensor yaitu waterflow sensor untuk menghitung volume aliran air, TDS sensor mendeteksi kadar garam air, dan Turbidity sensor mendeteksi kekeruhan air.
Sensor Waterflow terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor Waterflow dijumper terhadap pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor Waterflow dijumper terhubung ke pin VIN pada ESP32, dan pin PO pada sensor Waterflow terhubung ke pin D25 pada ESP32.
Sensor TDS terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor TDS dijumper terhubung dengan pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor TDS dijumper terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin out pada sensor TDS terhubung dengan pin D34 pada ESP32.
Sensor Turbidity terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor Turbidity dijumper terhubung dengan pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor Turbidity dijumper terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin out pada sensor Turbidity terhubung dengan pin D35 pada ESP32.
Agar lebih jelas rangkaian blok input dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3. 4 Rangkaian Blok Input 2. Blok Proses
Blok proses terdiri dari NodeMCU ESP32 yang berfungsi untuk memproses dan mengolah data input dan output. dimana pin D34 terhubung ke pin out TDS sensor, pin D35 terhubung ke pin out Turbidity sensor, pin D25 terhubung ke pin out waterflow sensor. Pin GND dari ketiga sensor dijumper terhubung pada pin GND ESP32. Agar lebih jelas rangkaian blok proses dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3. 5 Rangkaian Blok Proses 3. Blok Output
Blok output terdiri dari LCD 16x2 I2C digunakan untuk menampilkan data hasil pembacaan. LCD I2C terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada modul I2C dijumper terhubung dengan GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada modul I2C dijumper terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin SDA dan pin SCL pada modul I2C terhubung dengan pin D21 dan pin D22 pada ESP32.
Agar lebih jeasnya, dapat dilihat pada gambar.
Gambar 3. 6 Rangkaian Blok Output Keterangan :
A : Pin D34 terhubung pada pin out TDS sensor B : Pin D35 terhubung pada pin out Turbidity sensor C : Pin D25 terhubung pada pin out Waterflow sensor 4. Skema Rangkaian Keseluruhan
Gambar 3. 7 Skema Rangkaian Keseluruhan Keterangan :
1. Power dari PLN terhubung ke adaptor USB mikro, dengan output tegangan bernilai 5VDC
2. Tegangan output adaptor USB mikro terhubung ke ESP32, berfungsi untuk
memberikan daya ke ESP32 dan perangkat sensor.
3. Sensor Waterflow terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor Waterflow dijumper terhadap pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor Waterflow dijumper terhubung ke pin VIN pada ESP32, dan pin PO pada sensor Waterflow terhubung ke pin D25 pada ESP32.
4. Sensor TDS terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor TDS dijumper terhubung dengan pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor TDS terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin out pada sensor TDS terhubung dengan pin D34 pada ESP32.
5. Sensor Turbidity terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada sensor Turbidity dijumper terhubung dengan pin GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada sensor Turbidity dijumper terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin out pada sensor Turbidity terhubung dengan pin D35 pada ESP32.
6. LCD I2C terhubung dengan ESP32, dimana pin GND pada modul I2C dijumper terhubung dengan GND pada ESP32, kemudian pin VCC pada modul I2C dijumper terhubung dengan pin VIN pada ESP32, dan pin SDA dan pin SCL pada modul I2C terhubung dengan pin D21 dan pin D22 pada ESP32.
3.3.5 Perancangan Perangkat Lunak
Pada Perancangan ini, perangkat Lunak yang digunakan ialah Arduino IDE dan Firebase. Penulis tidak membahas detail terkait penginstalan perangkat lunak dan listing pemogramannya dilampirkan dalam lembar lampiran.
3.4 Metode Pengujian Rancangan / Alat
Dilakukannya pengujian hardware untuk mengetahui apakah masing masing bagian yang dirancang bekerja dengan baik. Pengujian ini dilakukan dengan mengukur tegangan pada bagian blok menggunakan multimeter dan memastikan hasil keluaran seperti yang diharapkan.
3.5 Metode Pengolahan / Analisa Hasil Pengujian Alat
Penulis terlebih dulu melakukan pengujian metode pengolahan terhadap sensor TDS dan sensor Turbidity menggunakan sampel air betadine dan membandingkan hasil pengujiannya dengan penelitian melalui jurnal terpercaya.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Pada bab ini merupakan bagian hasil dari Rancang Bangun Prototype Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT. Berdasarkan pada rancangan alat dan pengujian alat yang sudah direncanakan.
4.1.1 Pengujian Pada Blok Input
Pada pengujian blok input terdapat tiga sensor, dilakukan pengukuran untuk memastikan sensor dengan keadaan baik yang ditandai dengan adanya tegangan kerja pada masing masing sensor. Berikut hasil pengukuran tegangan pada blok input.
1. Sensor TDS dilakukan pengujian dengan menghubungkan kabel merah (+) ke Pin VCC dan kabel hitam (-) ke GND, diperlihatkan pada gambar 4.1 yang hasil pengukurannya diperlihatkan pada tabel 4.1. Hasil pengujian menunjukkan sensor bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sebagai mana mestinya.
Gambar 4. 1 Pengukuran Sensor TDS V1.0 Tabel 4. 1 Pengukuran Sensor TDS V1.0
Kondisi Pengukuran Tegangan (Volt)
ON 3.83
OFF 0
2. Sensor Turbidity dilakukan pengujian dengan menghubungkan kabel merah (+) ke Pin VCC dan kabel hitam (-) ke GND, diperlihatkan pada gambar 4.1 yang hasil pengukurannya diperlihatkan pada tabel 4.2. Hasil pengujian menunjukkan sensor bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sebagai mana mestinya.
Gambar 4. 2 Pengukuran Sensor Turbidity SEN0189 Tabel 4. 2 Pengukuran Sensor Turbidity SEN0189
Kondisi Pengukuran Tegangan (Volt)
ON 4.92
OFF 0
3. Sensor Waterflow dilakukan pengujian dengan menghubungkan kabel merah (+) ke Pin VCC dan kabel hitam (-) ke GND, diperlihatkan pada gambar 4.1 yang hasil pengukurannya diperlihatkan pada tabel 4.3. Hasil pengujian menunjukkan sensor bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sebagai mana mestinya.
Gambar 4. 3 Pengukuran Sensor Waterflow YFB6 Tabel 4. 3 Pengukuran Sensor Waterflow YFB6
Kondisi Pengukuran Tegangan (Volt)
ON 4.87
OFF 0
4.1.2 Pengujian pada Blok Proses
Pengujian pada NodeMCU ESP32 dilakukan dengan mengukur pin D25, D34, D35. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan kabel merah (+) ke Pin D25, D34, D35 dan kabel hitam (-) ke GND, diperlihatkan pada gambar 4.4 yang hasil pengukurannya diperlihatkan pada tabel 4.4. Pada pin D25, D34, D35.
menandakan bahwa NodeMCU ESP32 memberi inputan ke tiga sensor. Hasil pengujian menunjukkan modul bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sebagai mana mestinya.
Gambar 4. 4 Pengukuran ESP32 pin Tabel 4. 4 Pengukuran ESP32 pin
Pin Pengukuran Tegangan (Volt)
D25 3.66
D34 3.84
D35 4.73
4.1.3 Pengujian Pada Blok Output
Pada pengujian blok output terdapat LCD, dilakukan pengukuran untuk memastikan LCD dengan keadaan baik yang ditandai dengan adanya tegangan kerja pada LCD. Berikut hasil pengukuran tegangan pada blok output. LCD 16x2 dilakukan pengujian dengan cara menghubungkan kabel merah (+) ke Pin VCC dan kabel hitam (-) ke GND, diperlihatkan pada gambar 4.3 yang hasil pengukurannya diperlihatkan pada tabel 4.3. Hasil pengujian menunjukkan LCD bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sebagai mana mestinya.
Gambar 4. 5 Pengukuran pada LCD 16x2 I2C Tabel 4. 5 Pengukuran pada LCD 16x2 I2C
Kondisi Pengukuran Tegangan (Volt)
ON 4.77
OFF 0
4.1.4 Hasil Rancangan Alat
Akhir dari perancangan Rancang Bangun Prototype Smart Water Monitoring Pelanggan Air PDAM Berbasis IoT diperlihatkan pada gambar 11.
Gambar 4. 6 Hasil Rancangan Alat
Gambar 4. 7 Hasil Rancangan Sistem Keterangan :
A : TDS Module B : Turbidity Module C : ESP32
D : TDS Sensor E : Waterflow Sensor
F : Turbidity Sensor G : LCD 16x2 I2C
4.1.5 Hasil Perbandingan Pengukuran Tabel 4. 6 Hasil Perbandingan Pengkuran
No Sensor Alat Ukur Nilai Keterangan
1 TDSRobot Alat tugas akhir 182.03
300.9 Penelitian Jurnal 482.93
2 Turbidity Alat tugas akhir 10
Penelitian Jurnal 15.6 5.6
4.1.6 Hasil Pengukuran Sistem
Bagian ini merupakan hasil uji coba alat yang meliputi hasil pengukuran pada sensor Waterflow, TDS, Turbidity dan tarif harga pada 6 sampel serta tampilan pada LCD 16x2 I2C dan Firebase aplikasi.
Hasil Pengukuran Sistem diperlihatkan pada tabel 4. 8 dan tabel 4. 9.
Tabel 4. 7 Hasil Pengukuran Kualitas Air
No Gambar Uji Jenis Air TDS
(ppm)
Turbidity
(NTU) Kualitas Air
1 Air Bersih 3.05 10.00
Turbidity : Sangat baik TDS : Sangat
Baik
2 Air Keruh 3.05 73.00
Turbidity : Sangat baik TDS : Sangat
Baik
3 Air Garam 315.12 10.00
Turbidity : Sangat baik TDS : Sangat
Buruk
4 Air Sabun 69.62 137
Turbidity : Sangat Kotor TDS : Sangat
Baik
5 Air 182.03 10.00
Turbidity : Sangat baik TDS : Baik
6 Air Kopi 92.31 250
Turbidity : Sangat buruk TDS : Sangat
Baik
Tabel 4. 8 Hasil Pengukuran Volume Air dengan Biaya Pemakaian
No Aliran Air Waktu (s) Waterflow (m^3) Biaya
Pemakaian
1 Deras 30 3.97 Rp.103
2 Sedang 30 3.19 Rp.82
3 Kecil 30 2.98 Rp.77
4.2 Pembahasan
4.2.1 Sensor Waterflow
Pada alat pemantau air otomatis ini menggunakan sensor Waterflow yang bekerja pada tegangan 5V, sensor ini memiliki 3 pin VCC, GND, PO. Alat ini akan membaca berapa nilai volume air kemudiaan akan ditampilkan pada LCD 16 x 2.
Adapun pengujian yang telah dilakukan adalah penulis menggunakan aliran air kecil, sedang, dan besar sebagai penghitung volume dalam menentukan biaya pemakaian. Fungsi dari sensor Waterflow ini yaitu untuk mengetahui jumlah volume air yang dipakai. Hasil yang ditunjukkan dari Sensor Waterflow bekerja dengan baik dapat menghitung volume aliran air dan sesuai seperti diharapkan.
4.2.2 Sensor TDS
Pada alat pemantau kualitas air ini menggunakan sensor TDS. Sensor TDS bekerja pada tegangan 3,3V sampai 5,5V, sensor ini memiliki 3 pin VCC, GND, dan A (Analog sinyal output). Dimana alat ini akan membaca berapa nilai TDS air kemudiaan akan ditampilkan pada LCD 16x2. Adapun pengujian yang telah dilakukan adalah penulis menggunakan air betadine sebagai objek yang mengaliri sensor didalam pipa. Fungsi dari sensor TDS yaitu untuk mengetahui tingkat zat atau partikel terlarut pada air. Hasil yang ditunjukkan dari Sensor Waterflow bekerja dengan baik dapat melihat kadar garam terlarut dalam air dan sesuai seperti diharapkan.
4.2.3 Sensor Turbidity
Pada alat pemantau kualitas air ini menggunakan sensor Turbidity. Sensor Turbidity bekerja pada tegangan 5V, sensor ini memiliki 3 pin VCC, GND, Output Sensor. Pada sistem ini, alat ini membaca berapa nilai kekeruhan pada air kemudiaan akan ditampilkan pada LCD 16x2. Adapun pengujian yang telah dilakukan adalah penulis menggunakan air betadine sebagai objek yang mengaliri sensor didalam pipa. Fungsi dari sensor Turbidity yaitu untuk mengetahui tingkat
kekeruhan pada air. Hasil yang ditunjukkan dari Sensor Waterflow bekerja dengan baik dapat melihat kekekruhan air dan sesuai seperti diharapkan.
4.2.4 Firebase
Firebase adalah platform pengembangan aplikasi yang dibuat oleh Google yang menyediakan berbagai layanan dan alat untuk memudahkan pengembangan aplikasi web dan seluler. Cara melihat data volume air, tagihan air, kejernihan air, dan salinitas air yang dikumpulkan oleh database Firebase dengan membuat akun Firebase, kemudian masuk ke file project monitoring, lalu masuk ke fitur
“realtime database”, dari fitur ini, hasil data sensor dapat dilihat secara realtime.
Penulis menggunakan Firebase sebagai database untuk menampilkan output bacaan sensor di fitur “realtime database” seperti volume air, nilai kualitas air dan status kualitas air, serta tarif harga pemakaian. Cara system IoT ini hanya dengan mengkonfigurasi kan API Key serta URL Adress kedalam listing pemograman, dan perangakat harus tersambung melalui Wifi.
4.2.5 Sistem Kerja Smart Water Monitoring
Sistem kerja pada alat pemantau air otomatis ini yaitu sensor Waterflow, sensor TDS, dan sensor Turbidity melakukan pendeteksian terhadap sampel aliran air.
Data hasil pendeteksian tersebut dikirimkan ke ESP32 sebagai mikrokontroler dan dilakukan pengolahan data yang setelah itu di tampilkan pada LCD 16x2 I2C.
Lalu untuk sistem IoT pada alat pemantau kualitas air ini yaitu menggunakan aplikasi Firebase sebagai tampilan data dari hasil Sensor.
BAB 5
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan yang telah dibuat, maka penulis mengambil beberapa simpulan sebegai berikut :
1. Cara merancang alat pemantauan air otomatis berbasis IoT untuk pelanggan Air PDAM dilakukan dengan merancang blok digaram, merancang flowchart sistem, merancang desain alat, merancang skema rangkaian, dan merancang perangkat lunak, seperti pada sub bab 3.3 Langkah Perancangan.
2. Cara kerja alat pemantauan air otomatis berbasis IoT untuk pelanggan Air PDAM dilakukan dengan menyalakan alat dengan daya PLN, alat pemantauan air dan perangkat Firebase harus terkoneksi dengan Wifi yang sama, lalu air mengalir melewati pipa yang sudah dihubungkan ketiga sensor didalam alat, Sensor Waterflow, TDS, dan Turbidity, maka sensor membaca volume air yang mengalir, dan membaca kejernihan dan salinitas air, lalu menampilkan hasil bacaan sensor ke Lcd 16x2, lalu melalui sistem IoT, Firebase menampilkan juga bacaan sensor dan juga tarif harga pemakaian berdasarkan volume air secara realtime.
3. Cara melihat data volume air, tagihan air, kejernihan air, dan salinitas air yang dikumpulkan oleh database Firebase dengan membuat akun Firebase, kemudian masuk ke file project monitoring, lalu masuk ke fitur realtime database, dari fitur ini, hasil data sensor dapat dilihat secara realtime.
5.2 Saran
Adapun saran dari penulis terhadap rancangan alat tugas akhir sebagai berikut : 1. Sistem ini masih merupakan prototype dan diharapkan kedepannya agar
dilanjutkan untuk ke tingkat yang lebih luas dan lebih kompleks, serta memiliki
kran buka tutup otomatis.
2. Sensor-sensor yang digunakan untuk rancangan alat ini diharapkan untuk dikalibrasi secara berkala agar pembacaan sensor semakin akurat. Khususnya untuk sensor TDS agar mendekati hasil alat ukur TDS di jurnal penelitian.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar bisa dikembangkan dalam penggunaan media selain air, misalnya minyak.
4. Pada saat menyalakan alat diharapkan untuk memperhatikan kondisi sekitar agar menghindari kejadian yang tidak diinginkan karena media yang digunakan berupa air agar lebih berhati-hati terhadapa alat elektronik sekitar.
DAFTAR PUSTAKA
Alqisyan, N., & Nirmala, I. (2022). RANCANG BANGUN PROTOTYPE SMART WATER METER PELANGGAN AIR PDAM BERBASIS IOT DAN ANDROID. Coding Jurnal Komputer dan Aplikasi, 10(02), 227- 236.
Cosham, A., & Hopkins, P. (2004). An overview of the pipeline defect assessment manual (PDAM). Paper presented at the 4th international pipeline technology conference.
Diharja, R., Setiawan, B., & Handini, W. (2021). Rancang Bangun Sistem dan Kontrol Penggunaan Air PDAM Secara RealtimeBerbasis Wemos dan IoT. Jurnal Teknik Komputer AMIK BSI, 7(1), 11-18.
Hakim, D. P. A. R., Budijanto, A., & Widjanarko, B. (2018). Sistem Monitoring Penggunaan Air PDAM pada Rumah Tangga Menggunakan Mikrokontroler NODEMCU Berbasis Smartphone ANDROID. Jurnal Iptek, 22(2), 9-18.
Haras, M., & Skotnicki, T. (2018). Thermoelectricity for IoT–A review. Nano Energy, 54, 461-476.
Payara, G. R., & Tanone, R. (2018). Penerapan Firebase Realtime Database Pada Prototype Aplikasi Pemesanan Makanan Berbasis Android. Jurnal Teknik Informatika dan Sistem Informasi, 4(3), 397–406-397–406.
Pratomo, A. B., & Perdana, R. S. (2017). Arduviz, a visual programming IDE for arduino. Paper presented at the 2017 International Conference on Data and Software Engineering (ICoDSE).
Putra, Y. R., Triyanto, D., & Suhardi, S. (2017). Rancang Bangun Perangkat Monitoring Dan Pengaturan Penggunaan Air Pdam (Perusahaan Daerah Air Minum) Berbasis Arduino Dengan Antarmuka Website. Coding Jurnal Komputer dan Aplikasi, 5(1).
Setiawan, D., Jaya, H., Nurarif, S., Syahputra, T., & Syahril, M. (2022).
Implementasi Esp32-Cam Dan Blynk Pada Wifi Door Lock System Menggunakanteknik Duplex. Journal of Science and Social Research, 5(1), 159-164.
Soni, P., & Suchdeo, K. (2012). Exploring the serial capabilities for 16x2 lcd interface. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2(11), 109-112.
LAMPIRAN Lampiran 1 Listing Program
#include <WiFi.h>
#include <FirebaseESP32.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// Firebase configuration
#define FIREBASE_HOST "morflowindobot-65d9e-default-rtdb.asia- southeast1.firebasedatabase.app"
#define FIREBASE_API_KEY "AIzaSyC-Xa8vEF1lPe4E67WEWap72H7CEdxM-w4"
volatile int NumPulses;
int PinSensor = 34;
float factor_conversion = 7.5;
float calibration_factor_waterflow = 1.0;
float volume = 0;
long dt = 0;
long t0 = 0;
void IRAM_ATTR PulseCount() {
NumPulses++; // increment the pulse variable }
int GetFrequency() {
int frequency;
NumPulses = 0; // We set the number of pulses to 0 noInterrupts(); // We disable the interruptions delay(1000); // sample for 1 second
interrupts(); // We enable the interruptions
frequency = NumPulses; // Hz (pulses per second) return frequency;
}
FirebaseConfig config;
FirebaseAuth auth;
FirebaseData firebaseData;
// LCD configuration
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#define RELAY_PIN 16 // Turbidity sensor settings
#define TURBIDITY_SENSOR_PIN 39 int read_ADC;
int ntu;
// TDS sensor settings
#define TDS_SENSOR_PIN A0
#define VREF 5.0
#define SCOUNT 1
int analogBuffer[SCOUNT];
int analogBufferTemp[SCOUNT];
int analogBufferIndex = 0;
int copyIndex = 0;
float calibrationFactor_tds = 6.4;
// Function prototypes
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen);
void setup() {
// Initialize Serial Monitor Serial.begin(115200);
pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
// Initialize LCD lcd.begin();
lcd.backlight();
lcd.clear();
// WiFi connection
WiFi.begin("YOUR_SSID", "YOUR_PASSWORD");// ganti, sesuaikan dengna nama wifi dan paswordnya
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000);
Serial.println("Connecting to WiFi...");
}
Serial.println("Connected to WiFi");
// Firebase configuration
config.api_key = FIREBASE_API_KEY;
config.database_url = FIREBASE_HOST;
Firebase.begin(&config, &auth);
Firebase.reconnectWiFi(true);
// Check Firebase connection
if (Firebase.signUp(&config, &auth, "", "")) { Serial.println("Sign up successful");
} else {
Serial.printf("Sign up failed: %s\n", config.signer.signupError.message.c_str());
} }
void loop() {
Firebase.getString(firebaseData, "/value/button");
String Status = firebaseData.stringData(); // Menggunakan stringData() untuk mendapatkan nilai string dari FirebaseData
Serial.println(Status);
if (Status == "ON") {
Serial.println("Nyalakan Air");
digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // Menggunakan RELAY_PIN yang sudah didefinisikan sebelumnya
} else if (Status == "OFF") { Serial.println("Matikan Air");
digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // Menggunakan RELAY_PIN yang sudah didefinisikan sebelumnya
} else {
Serial.println("Silahkan hanya isi dengan ON atau OFF");
}
unsigned long t0 = millis(); // Deklarasi t0 di dalam loop float volume = 0; // Deklarasi volume di dalam loop if (Serial.available())
{
if (Serial.read() == 'r')
volume = 0; // reset the volume if we receive 'r' }
float frequency = GetFrequency(); // we obtain the frequency of the pulses in Hz
float flow_L_m = frequency / factor_conversion * calibration_factor_waterflow; //
calculate the flow in L/m with calibration factor
unsigned long dt = millis() - t0; // calculate the time variation t0 = millis();
volume = volume + (flow_L_m / 60) * (dt / 1000); // volume(L)=flow(L/s)*time(s) lcd.clear();
Serial.print("Flow: ");
Serial.print(flow_L_m, 3);
Serial.print("L/min\tVolume: ");
Serial.print(volume, 3);
Serial.println("L");
Firebase.setString(firebaseData, "/value/debit", String(volume)); // Tidak mencoba mengirim ke Firebase
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" DBT : " + String(volume) + "L");
delay(2000);
// Turbidity sensor reading
read_ADC = analogRead(TURBIDITY_SENSOR_PIN);
if (read_ADC > 4094) read_ADC = 4094;
ntu = map(read_ADC, 0, 4094, 300, 0);
Serial.print("Turbidity: ");
Serial.print(ntu);
Serial.println(" NTU");
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Turbidity: ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(String(ntu) + " NTU");
// Update Firebase
Firebase.setString(firebaseData, "/value/turbidity", String(ntu));
delay(2000);
// TDS sensor reading float averageVoltage = 0;
float temperature = 25.0;
float tdsValue = 0;
static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();
