Pompa air submersible merupakan mesin pemompa air dengan kondisi mesin benar-benar tercelup oleh air dan biasanya diletakkan pada sumber mata air yang berada di dalam tanah yang telah melalui pengeboran. Pompa air submersible digunakan untuk memompa air dari dalam tanah ke daratan. Air yang dikeluarkan akan ditampung pada bak atau tandon. Tentunya kerja dari pompa air submersible ini diatur oleh panel yang berisikan komponen-komponen yang telah ditentukan agar dapat bekerja secara otomatis. Kerja otomatis yang dijalankan dengan memantau isi air pada bak atau tandon [1].
Panel otomatisasi sangat diperlukan agar mempermudah pekerjaan manusia dan memperpanjang usia mesin pompa air submersible. Komponen untuk monitoring isi air pada bak atau tandon dihubungkan dengan kabel sehingga memiliki kekurangan yaitu kabel putus dengan berbagai macam faktor penyebab. Maka dari itu perlu sebuah alat yang terhubung dengan panel dan bak atau tandon yang dapat mengirim dan menerima data tanpa kabel [2]. Sehingga menunjang kinerja panel agar lebih baik dan dapat bekerja dengan semestinya. Target perancangan ini adalah untuk membuat sistem komunikasi pengirim dan penerima data dari bak atau tandon ke panel berbasis mikrokontroler, LoRa dan dikendalikan melalui smartphone yaitu melalui SMS dan Telegram [3].
2. Metode
2.1. Perancangan Hardware
Bagian ini merupakan perancangan perangkat keras dari alat server dan alat client yang dibuat. Perancangan diagram kotak perangkat keras dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2. Perancangan realisasi perangkat keras alat server dan client dapat dilihat pada Gambar 3 hingga Gambar 8.
Gambar 1. Diagram Kotak Perangkat Keras Alat Server.
Otomatisasi Pompa Air Submersible dengan Monitoring Ketinggian Air pada Tandon dengan Komunikasi Client dan Server Gumilang Cahyana Mandiri, Iwan Setyawan, Andreas Ardian Febrianto
Gambar 2. Diagram Kotak Perangkat Keras Alat Client.
Gambar 3. Gambar Realisasi Perangkat Keras Alat Server Tampak Dalam.
Gambar 4. Gambar Realisasi Perangkat Keras Alat Server Tampak Luar.
Gambar 7. Gambar Realisasi Alat Server pada Panel
Gambar 8. Gambar Realisasi Alat Client pada Tandon
Perancangan hardware ini menggunakan dua mikrokontroler berbeda yaitu ESP32 DevKit V4 dan ATmega2560 dan menggunakan modul LoRa untuk menghubungkan kedua mikrokontroler agar berkomunikasi [4]. Pada rangakain alat client dan server ini menggunakan modul konverter AC to DC yang berperan mengubah tegangan 220V AC menjadi 12V DC sebagai sumber tegangan mikrokontroler ATmega2560 dan modul step down DC to DC untuk mengaktifkan modul sim800l pada rangkaian alat client, mengaktifkan mikrokontroler ESP32 dan LCD 16x2 I2C [5]. Sim800l berperan sebagai pembaca kartu perdana ponsel untuk menerima dan mengirim SMS untuk mikrokontroler ATmega2560 [6]. LCD 16x2 I2C pada alat client merupakan indikator tampilan status konektivitas kedua mikrokontroler, menampilkan hasil pengukuran sensor ultrasonic, menampilkan pesan SMS dan telegram. Mikrokontroler ESP32 dapat terhubung dengan internet sehingga dapat menerima perintah dan mengirim informasi pada smartphone melalui aplikasi telegram. Dan relay sebagai output mikrokontroler server yang dihubungkan dengan kontaktor panel pompa air submersible.
Realisasi alat client menggunakan sumber arus listrik aki motor dengan tegangan 12 V dan arus 7 A dikarenakan tidak tersedia sumber listrik yang menjangkau tempat peletakan tandon
Otomatisasi Pompa Air Submersible dengan Monitoring Ketinggian Air pada Tandon dengan Komunikasi Client dan Server Gumilang Cahyana Mandiri, Iwan Setyawan, Andreas Ardian Febrianto
2.2. Perancangan Sistem
Gambar 9. Gaftar Alir Cara Kerja Alat.
Sistem kerja alat ini dimulai dari alat server menghubungkan ke internet dan telegram. Kemudian alat client dan server melakukan konektivitas menggunakan LoRa [7]. Proses konektivitas ditampilkan oleh LCD, apabila alat tidak terkoneksi maka otomatis mengulang proses koneksi hingga terkoneksi.
Setelah terkoneksi sensor ultrasonik melakukan pengukuran ketinggian air.
Saat pengukuran dapat dilakukan pengecekan hasil pengukuran melalui smartphone dengan SMS dan telegram [8]. Hasil pengukuran ditampilkan pada LCD. Pada saat pengukuran, mikrokontroler Atmega 2560 melakukan
2.3. Tampilan Software
Gambar 10. Kontrol Alat Melalui SMS.
Gambar 11. Kontrol Alat Melalui Telegram.
Gambar 12. Kontrol Alat Melalui Telegram.
Gambar 7 adalah kontrol alat melalui aplikasi SMS. Gambar tersebut berisikan perintah dan balasan SMS pada alat client. Inputan SMS yang terdaftar pada alat adalah sebagai berikut : *m# (untuk perintah sistem manual dan mendapat balasan sistem berjalan manual), *o# (untuk perintah sistem otomatis dan mendapat balasan sistem berjalan otomatis), *f# (untuk perintah off relay dan mendapat balasan berhasil mematikan pompa), *n# (untuk on relay dan mendapat balasan berhasil menyalakan pompa), *c# (untuk perintah cek tinggi air dari sensor dan mendapat balasan ketinggian air : …. cm).
Gambar 8 dan Gambar 9 adalah kontrol alat melalui aplikasi telegram.
Gambar tersebut berisikan perintah dan balasan dari alat server. Inputan telegram yang terdaftar pada alat adalah sebagai berikut : menyalakan pompa (mengaktifkan relay dan mendapatkan balasan pompa berhasil dinyalakan), matikan pompa (menonaktifkan relay dan mendapatkan balasan pompa berhasil dimatikan), Otomatis (menjalankan sistem otomatis dan mendapatkan balasan sistem berjalan dalam mode otomatis), Manual (menjalankan sistem manual dan mendapatkan sistem berjalan dalam mode manual), cek data (inputan perintah untuk mengecek tinggi air dan kondisi pompa dan mendapatkan balasan pesan tinggi air = … dan kondisi pompa on atau off), cek mode (inputan perintah untuk mengecek sistem berjalan otomatis atau manual dan mendapatkan balasan sistem berjalan otomatis atau manual), cek air (inputan perintah untuk mengecek ketinggian air ke sensor dan mendapatkan balasan tinggi air saat ini : ….).
Otomatisasi Pompa Air Submersible dengan Monitoring Ketinggian Air pada Tandon dengan Komunikasi Client dan Server Gumilang Cahyana Mandiri, Iwan Setyawan, Andreas Ardian Febrianto
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Pengujian Jarak dan Pengiriman Data pada Alat Client dan Server
Pengujian alat ini dilakukan di Kota Salatiga, Jateng dan bertitikan pusat di kampus UKSW dan bertujuan tempat-tempat disekitarnya. Hasil pengujian dapat dilihat dari Tabel 1
Tabel 1. Pengujian Jarak Koneksi dan Pengiriman Data.
Titik Uji dari Perpustakaan O.
Notohamidjojo UKSW ke
Hasil Pengujian Jarak dan Lama Waktu Data Terkirm Jarak (m) Kondisi Off
(detik)
Kondisi On (detik)
Gedung E FKIP UKKSW 107,5 3 3
Student Center UKSW 220,26 3 3
Gedung Pasca Sarjana UKSW 258,95 3 3
Gedung FPB UKSW 308,49 3 3
KOPTER Tarik Salatiga 341,33 5 5
Kost Sinoman Tempel 3 Salatiga 702,36 6 11
Alfamart Diponegoro 4 839,52 9 16
Fakultas Teologi UKSW 110,47 3 3
Kos Cungkup 446 193,51 3 3
Masjid Darul Istiqomah 322,15 4 5
Alfamart Domas 338,9 5 5
Equal Billiard & Cafe 365,25 7 6
Buryam”AA THEA” Nonstop Service 486,34 7 9
Helm Haris Sticker 4 822,21 10 7
Rata-rata 386,95 5,07 5,86
Gambar 15. Pengukuran Dari Titik Pusat Perpustakaan O.Notohamidjojo UKSW ke
Haris Helm Sticker 4.
Gambar 16. Perbesaran Titik Lokasi Tujuan Pengukuran Haris Helm Sticker 4.
Pengukuran jarak ini merupakan pengukuran jarak komuknikasi LoRa yang dilakukan penulis dengan menuju tempat-tempat yang terdaftar pada aplikasi google maps. Nilai jarak yang diambil berdasarkan hasil pengukuran melalui aplikasi google maps [10].
Pengetesan kondisi diatas merupakan delay dari komunikasi LoRa saat melakukan pengiriman data on dan off dari ATmega2560 ke ESP32 DevKit V4.
Delay yang didapat bukanlah delay murni hasil pengukuran alat. Namun terdapat campuran waktu untuk melakukan komunikasi melalui chatting whatsapp antara penulis dan pihak pembantu. Chatting whatsapp yang dimaksud adalah untuk memberi tahu bahwa sensor ultrasonik alat client telah ditutup dan dibuka oleh pihak pembantu dengan waktu selama masing-masing 20 detik dan sekaligus menyalakan dan mematikan stopwatch setelah penulis memberi kabar bahwa alat sudah menerima data dan melakukan on/off relay.
Terdapat perbedaan waktu pada hasil percobaan disebabkan oleh kondisi saat dilakukan percobaan hujan, bangunan, dan jarak.
Gambar 10 dan Gambar 12 merupakan gambar yang menunjukan bagaimana cara penulis mengukur dan mendapatkan hasil jarak dari tempat titik pusat perpustakaan O.Notohamidjojo UKSW ke tempat sekitar yang dituju
Gambar 11 dan Gambar 13 merupakan gambar yang memperjelas titik yang dituju oleh penulis dalam melakukan pengukuran jarak.
3.2. Pengujian pada SMS
Penulis melakukan pengujian pada SMS bertujuan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat dapat menerima perintah, membalas dan pengontrolan melalui SMS pada smartphone. Hasil dari percobaan pengujian dapat dilihat dari Tabel 2
Tabel 2. Pengujian SMS pada Smartphone.
Percobaan Kondisi Keberhasilan dengan Perintah
*c# *n# *f# *m# *o#
Otomatisasi Pompa Air Submersible dengan Monitoring Ketinggian Air pada Tandon dengan Komunikasi Client dan Server Gumilang Cahyana Mandiri, Iwan Setyawan, Andreas Ardian Febrianto
3
4 X
5
6
7
8
9 X
10
Pada hasil pengujian didapatkan hasil tingkat keberhasilan 97% dan hasil kegagalan 3%. Adapun faktor kegagalan disebabkan oleh alat gagal mengeksekusi perintah SMS yang terkirim dan terdapat SMS dari layanan pusat kartu perdana
3.3. Pengujian pada Telegram
Penulis melakukan pengujian pada telegram bertujuan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat dapat menerima perintah, membalas dan pengontrolan melalui telegram pada smartphone. Hasil dari percobaan pengujian dapat dilihat dari Tabel 3
Tabel 3. Pengujian Jarak Koneksi dan Pengiriman Data.
Percobaan Kondisi Keberhasilan dengan Perintah Otomatis Manual Cek
Mode
Cek Air
Matikan Pompa
Menyalakan Pompa
1
2
3
4
5
Penulis melakukan pengujian mode otomatis saat alat terealisasikan pada panel dan bak di Tuntang, Kab. Semarang. Bertujuan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat dapat memonitoring bak dan mengontrol kontaktor pada panel.
Hasil dari percobaan pengujian dapat dilihat dari Tabel 4
Tabel 4. Pengujian Mode Otomatis saat Alat Terealisasikan pada Panel dan Bak.
Percobaan Alat Client Monitoring
Alat Server Pengontrolan
Delay (detik) Max
(cm)
Min (cm)
Off On Off On
1 20 60 3 2
2 20 60 3 2
3 20 60 3 2
4 20 60 3 2
Rata-rata 20 60 Rata-rata 3 2
Pada pengujian mode otomatis didapatkan hasil alat client dapat memonitoring ketinggian air pada bak dengan baik. Saat memonitoring ketinggian air pada bak ke sensor didapatkan hasil 20 cm maka alat client akan mengirimkan perintah Off ke alat server dan sebaliknya apabila ketinggian air pada bak ke sensor 60 cm maka alat client akan mengirimkan perintah On ke alat server. Alat server dapat mengontrol kontaktor pada panel dengan baik sehingga dapat mengatur waktu kapan harus hidup dan matinya pompa air submersible.
Pada delay terdapat perbedaan namun tidak signifikan yaitu 1 detik.
Delay ini adalah waktu kedua alat dapat saling mengirim dan menerima data sekaligus mengeksekusinya. Jarak antara bak dan panel kurang lebih 200 meter.
3.5. Pengujian Mode Manual Saat Alat Terelisasikan pada Panel dan Bak
Selanjutnya dilakukan pengujian mode manual saat alat terealisasikan pada panel dan bak di Tuntang, Kab. Semarang. Tujuannya adalah untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat dapat mengontrol kontaktor pada panel.
Hasil dari percobaan pengujian dapat dilihat dari Tabel 5
Tabel 5. Pengujian Mode Manual saat Alat Terealisasikan pada Panel dan Bak.
Percobaan Telegram SMS Delay (detik) Off On Off On Telegram SMS
Off On Off On
Otomatisasi Pompa Air Submersible dengan Monitoring Ketinggian Air pada Tandon dengan Komunikasi Client dan Server Gumilang Cahyana Mandiri, Iwan Setyawan, Andreas Ardian Febrianto
3 1 1 4 3
4 1 1 4 3
5 1 1 4 3
Rata rata 1 1 4 3
Pada pengujian mode manual didapatkan hasil alat server dapat melakukan pengontrolan kontaktor panel dengan baik. Pengontrolan manual tersebut melalui perintah SMS dan telegram yang masing masing memiliki inputan perintah yang berbeda namun memiliki tujuan dan maksud yang sama.
Tidak hanya dapat mengeksekusi perintah namun alat server juga dapat mengirimkan balasan ke SMS atau telegram pada smartphone.
Pada delay telegram dan SMS terdapat perbedaan yang tidak signifikan yaitu 2-3 detik. Disebabkan perintah dari telegram langsung diterima dan diproses oleh alat server sedangkan perintah melalui SMS diterima dan diproses oleh alat client dan setelahnya dikirimkan ke alat server sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama.
4. Kesimpulan
Otomatisasi pompa air submersible dengan monitoring ketinggian air pada tandon dengan komunikasi client dan server dapat bekerja dengan baik hampir sesuai dengan spesifikasi yang direncanakan. Pada pengujian yang dilakukan di perpustakaan O.Notohamidjojo UKSW ke wilayah sekitarnya yang terdaftar pada google maps menghasilkan jarak rata-rata 386,95 meter, membutuhkan waktu transfer data off dan eksekusi perintah rata-rata 5,07 detik dan membutuhkan waktu transfer data on dan eksekusi perintah rata-rata 5,86 detik.
Hasil pengujian yang dilakukan di Tuntang, Kab. Semarang pada saat alat sudah direalisasikan dengan mode otomatis pada jarak kurang lebih 200 meter membutuhkan waktu off rata-rata 3 detik dan waktu on rata-rata 2 detik. Mode manual dengan pengontrolan menggunakan telegram membutuhkan waktu rata-rata untuk on dan off adalah 1 detik sedangkan pengontrolan menggunakan SMS membutuhkan waktu rata-rata untuk off adalah 4 detik dan waktu rata-rata untuk on adalah 3 detik. membuktikan bahwa mode manual dengan pengontrolan melalui telegram lebih sedikit membutuhkan waktu transfer data
