9
Celebes Computer Science Journal
http://journal.lldikti9.id/ccsj Vol 3, No, 1, April 2021, pp 9-17 p-ISSN:2684-8627 dan e-ISSN: 2684-8635
DOI:https://doi.org/
Sistem Monitoring Air Layak Konsumsi Menggunakan Sensor PH meter, TDS dan LDR berbasis arduino
Andi Yulia Muniar1, Mahyuddin Miftahul Khair2
1,2Teknik Informatika, STMIK AKBA Email:[email protected] Artikel info
Artikel history:
Received; Maret-2021 Revised; Maret-2021 Accepted; April-2021
Abstract. This research aims to design and build an Arduino- based water monitoring tool. pH sensor (power of Hydrogen) to measure acidity levels, a TDS sensor (Total Dissolved Solid) to measure dissolved solids, an LDR sensor (Light Dependent Resistor) to measure turbidity. The method used is the black box testing method. From the results of tests carried out, the tool can run well as evidenced by the success of the sensor which can send data on the LCD display screen. If one of the sensor values does not meet the standard, the relay will automatically cut off the water flow, so that water cannot be produced before re-filtering the machine. The percentage of pH sensor error is 0.14%, the TDS standard is a maximum of 500 ppm, and the turbidity to meet the 5 NTU standard output value is at least 999.
Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun alat monitoring air layak konsumsi berbasis Arduino. Sensor pH (power of Hydrogen) untuk mengukur tingkat keasaman, sensor TDS (Total Dissolved Solid) untuk mengukur zat padat terlarut, sensor LDR (Light Dependent Resistor) untuk mengukur kekeruhan. Metode yang digunakan adalah metode pengujian Black Box. Dari hasil pengujian yang dilakukan, alat dapat berjalan dengan baik dibuktikan dengan keberhasilan sensor yang dapat mengirim data pada layar display LCD, persentase kesalahan sensor pH adalah 0,14%, standar TDS adalah maksimal 500 ppm, dan kekeruhan untuk memenuhi standar 5 NTU luaran nilainya adalah minimal 999.
Keywords:
Sistem Monitoring;
pH; TDS; LDR;
Arduino.
Coresponden author:
Email: [email protected]
Artikel dengan akses terbuka dibawah lisensi CC BY -4.0
PENDAHULUAN
Negara Indonesia merupakan salah satu Negara gugusan pulau yang dihubungkan dengan perairan. Luas daerah perairan dan daratan Indonesia berbanding 5.076.800 : 1.904.569 km2.
Akan tetapi, ada beberapa permasalahan yang belum dapat diatasi, salah satunya adalah belum tersedianya air bersih layak konsumsi, padahal penyediaan akan air bersih sangat berpengaruh pada lingkungan dan kualitas hidup masyarakat. Berdasarkan data Susenas BPS (Badan Pusat Statistik) tahun 2017, akses air layak konsumsi baru mencapai 70,04 % penduduk, itu artinya masih ada 29,96 % atau hampir 80 juta penduduk Indonesia yang belum memiliki akses air layak konsumsi.
Pemanfaatan air bersih sebagai kebutuhan primer menjadikan air berada pada tingkat kebutuhan tertinggi. Air yang dibutuhkan tentunya adalah air bersih yang terbebas dari kontaminasi mikroorganisme (bakteri atau virus). Untuk memenuhi kebutuhan tersebut masyarakat cenderung lebih memilih air minum siap saji. Namun sebagian besar masyarakat belum mengetahui apakah air yang disajikan sudah benar-benar layak atau tidak untuk dikonsumsi. Meskipun perusahaan DAMIU (Depot Air Minum Isi Ulang) sudah menjamin kualitas dan kerjenihan air yang diproduksi, terkadang masih terkontaminasi oleh mikroorganisme dan kadar pH yang tidak stabil. Dari data PERMENKES NO.492/MENKES/PER/IV/2010 menyebutkan bahwa parameter wajib persyaratan kualitas air minum dilihat dari unsur mikrobiologi, fisik, maupun kimiawi, pH antara 6,5 sampai 8,5, tingkat kekeruhan maksimal 5 NTU dan total zat terlarut (TDS) maksimal 500 mg/l.
Pemakaian air yang tidak memenuhi standar kualitas tersebut dapat menimbulkan gangguan kesehatan baik secara langsung dan cepat maupun secara tidak langsung dan perlahan. Menurut WHO/SDE/WSH/03.04/16, dengan meminum air tanpa mineral (seperti air hasil penyulingan yang diolah oleh teknologi RO (Reverse Osmosis) bisa mengakibatkan beberapa hal ini pada tubuh manusia yang mengkonsumsinya, diantaranya, Kekurangan kadar kalium dalam badan, dimana tanpa kalium saraf tidak berfungsi. Kekurangan zat kalsium (Ca), akan menyebabkan gejala banyak keringat, gelisah, sesak napas, menurunnya daya tahan tubuh, kurang nafsu makan, sembelit, susah buang air, insomnia (susah tidur), kram, dan sebagainya. Kekurangan kadar Magnesium (Mg), dimana kekurangan magnesium dapat memicu kekakuan atau kejang pada salah satu pembuluh koroner arteri, sehingga mengganggu peredaran darah dan dapat menyebabkan serangan jantung. Sering buang air kecil dan dalam jumlah yang banyak karena badan kita tidak bisa menyerap air yang tidak mengandung mineral serta kurangnya kemampuan tubuh memproduksi darah.
Penelitian sebelumnya oleh Eltra E. Barus, dkk, dalam Jurnal Fisika Sains dan Aplikasinya mengenai sistem kontrol dilakukan pada tahun 2018 mengenai “Otomatisasi Sistem Kontrol pH dan Informasi Suhu Pada Akuarium Menggunakan Arduino Uno dan Raspberry PI 3”. Tujuan pembuatan sistem ini adalah untuk mengontrol nilai pH air dalam akuarium dan memberi informasi tentang suhu air. Pada sistem ini telah diinput nilai standar pH dan suhu pada masing- masing jenis ikan. Sistem ini akan bekerja secara otomatis untuk menyesuaikan lingkungan hidup ikan hias sesuai dengan kebutuhannya masing-masing (Eltra E.Barus dkk, 2018);
(Triutami, 2020).
Berdasarkan permasalahan yang telah dijelaskan, dibutuhkan sebuah alat monitoring untuk mendeteksi dan mengetahui kondisi air yang layak dikonsumsi sehingga mencapai tujuan kesehatan bagi kehidupan masyarakat dan memenuhi standar pH normal, dengan menggunakan sensor Power of Hydrogen (pH) meter sebagai alat pengukur kadar asam dan basa, Total Dissolved Solid (TDS) untuk mengukur partikel yang terlarut dan Light Dependent Resistor (LDR) untuk mengukur kadar Nephelometric Turbidity Unit (NTU) atau kekeruhan air, selanjutnya data yang dihasilkan akan diolah dalam Arduino kemudian dikirim melalui kabel USB dan ditampilkan pada layar LCD.
METODE PENELITIAN
Jenis peneilitian ini adalah penelitian perancangan, seperti yang telah diutaran sebelumya bahwa sistem yang sedang berjalan dimana dalam pengecekan masih dilakukan secara manual.
Suatu keuntungan dengan hadirnya sistem ini pengecekan dapat dilakukan dengan cepat dan lebih akurat. Ada 10 sampel jenis air pada Depot Air Isi Ulang AR 17 OXY yang berlokasi dijalan Mannuruki Raya Kota Makassar.
Jenis sensor yang digunakan adalah sensor pH air, TDS, dan LDR. Apabila air mengalir maka air akan melewati sensor pH, TDS, dan LDR sehingga air akan bisa diketahui kadar pH air, zat padat terlarut, dan kekeruhan air dan dikirim menjadi sinyal kepada mikrokontroler Arduino Uno, dari mikrokontroler Arduino Uno akan diolah kemudian hasil akan ditampilkan dengan menggunakan LCD. Diagram alur (flowchart) kerja sistem pada perancangan ini seperti terlihat pada gambar 1:
Gambar 1. Perancangan Flowchart Sistem
Pada gambar flowchart tersebut sistem dimulai dengan membaca nilai deteksi yang terkandung pada air, kemudian data yang dihasilkan akan dikirim kedisplay layar LCD. Jika nilai deteksi memenuhi kriteria standar kelayakan maka air akan mengalir, jika tidak memenuhi standar kelayakan maka secara otomatis aliran air berhenti. Program dibuat berdasarkan pengendali utamanya yaitu mikrokontroler Arduino Uno. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman Arduino. Program yang dibuat disimpan dengan ekstensi [*.ino], hal ini disebabkan Arduino Uno yang digunakan merupakan bagian dari mikrokontroler Arduino yang memiliki compiler sendiri yang dinamakan Arduino IDE (Iskandar, 2019).
File ini kemudian dicompile lalu diupload kemikrokontroler dengan menggunakan kabel USB sehingga mikrokontroler dapat bekerja sebagai pengendali sistem sesuai kinerja yang diinginkan (Parewe, 2019); (Ahmad, 2018). Selain Diagram alur sistem, kita juga bisa melihat secara detail activity diagram dari sistem monitoring tersebut. Diagram ini digunakan untuk memodelkan aspek dinamis dari system activity diagram secara esensial dan memperlihatkan aliran kendali dari suatu aktivitas lainnya. Berikut Actifity Diagram sistem yang terlihat pada gambar 2:
Gambar 2. Perancangan Activity Diagram
Dari diagram tersebut dijelaskan bahwa saat sistem ini dijalankan maka hal yang pertama dilakukan adalah mengecek nilai yang didapat dari sensor pH air dan sensor TDS dan LDR, kemudian hasil pendeteksian tersebut dikirim dan ditampilkan keLCD untuk memonitoring layak atau tidaknya air yang akan dikonsumsi masyarakat, jika pendeteksian tidak memenuhi standar kelayakan maka relay akan otomatis memutus aliran air, kemudian pengguna akan melakukan proses filterisasi ulang pada mesin Induk depot air untuk memenuhi standar air minum yang layak.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang akan dibahas dalam penelitian ini dilakukan dengan menampilkan sistem yang dibuat yaitu sistem monitoring air layak konsumsi, kemudian melakukan pengujian terhadap fungsi baik itu hardware maupun software.
Hasil Perancangan
Gambar 3. Rangkaian Skematik
Gambar 4. Rangkaian Keseluruhan Alat a. Sensor pH (power of Hydrogen)
Sensor pH dihubungkan pada pin analog A2, VCC atau sumber tegangan yang digunakan 5v dari arduino.
b. Sensor TDS (Total Dissolved Solid)
Sensor TDS dihubungkan pada pin analog A1. sumber tegangan yang digunakan 5v dari arduino.
c. Sensor LDR
Sensor LDR dihubungkan pada pin analog A0. sumber tegangan yang digunakan 5v dari arduino.
d. Relay
Relay dihubungkan pada pin digital 13 yang nantinya berfungsi sebagai output dari hasil data ketiga sensor.
e. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD ditunjukkan pada gambar nomor 5, LCD 16 x 2 pada umumnya menggunakan 16 pin sebagai kontrolnya, untuk mengurangi penggunaan pin tersbut digunakan driver khusus sehingga LCD dapat dikontrol dengan jalur I2C, melalui I2C maka LCD dapat dikontrol dengan menggunakan 4 pin saja yaitu, GND (ground), VCC, SDA (Serial Data) yang terhubung pada pin analog A4, dan SCL (Serial Clock) terhubung dipin analog A5.
f. Arduino Uno
Arduino uno sebagai penyedia tegangan dan control utama dari setiap modul dengan melakukan looping dengan program yang sudah ditanam didalamanya.
Hasil Pengujian Alat
Pengujian alat merupakan proses pengeksekusian untuk menentukan apakah sitem tersebut cocok dengan spesifikasi alat dan berjalan seperti yang diinginkan. Pengujian alat sering diasosiasikan dengan pencarian bug, ketidak sempurnaan program, kesalahan pada program yang menyebabkan kegagalan pada eksekusi alat. Pengujian dilakukan dengan menguji setiap proses dan kemungkinan kegagalan yang terjadi untuk setiap proses.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui respon dari ketiga sensor dan luaran yang dihasilkan jika salah satu sensor mendeteksi kadar air yang tidak memenuhi standar kelayakan yang sudah ditetapkan. Dalam pengujiannya dilakukan 10 jenis sampel air yang berbeda-beda. tiap-tiap pengujian akan ditampilkan 10 dari nilai yang dideteksi kemudian hasilnya dirata-ratakan.
Dari data PERMENKES menyebutkan bahwa parameter wajib persyaratan kualitas air minum dilihat dari unsur mikrobiologi, fisik, maupun kimiawi, pH antara 6,5 sampai 8,5, tingkat kekeruhan maksimal 5 NTU, setelah melakukan pengujian pada tingkat kekeruhan, 5 NTU yang didapat berdasarkan nilai ADC dari sensor LDR adalah 999, dan total zat terlarut (TDS) maksimal 500 mg/l.
Tabel 1. Pengujian Sensor pH, TDS, dan LDR
No Sampel
Air Kondisi
Nilai Sensor
Ket.
pH Rata-
rata TDS Rata-
rata LDR Rata-
rata
1 Ultrafiltrasi Dapat Diminum
6,78 6,75 6,76 6,78 6,80 6,81 6,78 6,77 6,76 6,78
6,78
4 6 8 8 4 6 6 6 6 6
6
1004 1003 1003 1003 1002 1003 1003 1003 1003 1003
1003 Layak
2 Alkalizer Dapat
Diminum
8,22 8,24 8,25 8,20 8,22 8,22 8,19 8,18 8,22 8,21
8,21
72 72 74 72 72 74 74 74 74 74
73,2
1004 1004 1005 1004 1003 1004 1004 1004 1004 1004
1004 Layak
3 Aqua Dapat
Diminum
6,80 6,81 6,74 6,73 6,74 6,71 6,66 6,69 6,74 6,70
6,73
166 162 166 166 166 162 162 162 162 162
163,6
1000 1000 1001 1001 1001 1001 1001 1001 1001 1001
1000,8 Layak
4 Club Dapat
Diminum
6,15 6,18 6,20 6,24 6,19 6,22 6,20 6,26 6,20 6,21
6,20
69 69 69 69 67 69 69 67 69 69
68,6
1003 1002 1002 1002 1002 1002 1002 1002 1001 1002
1002 Tidak Layak
5 MJR Dapat
Diminum
5,23 5,24 5,24 5,23 5,22 5,22 5,23 5,23 5,26 5,20
5,23
60 60 59 60 62 62 62 62 62 62
61,1
1002 1003 1004 1003 1003 1003 1003 1003 1003 1003
1003 Tidak Layak
6 Kangen Water
Dapat Diminum
9,01 9,01 9,06 9,04 9,04 9,01
9,01
76 76 76 76 76 76
76,6
1004 1003 1005 1004 1005 1005
1004,6 Layak
8,98 8,96 8,96 9,01
79 76 76 79
1005 1005 1005 1005
7 Le Minerale Dapat Diminum
7,31 7,28 7,36 7,35 7,35 7,31 7,30 7,34 7,40 7,41
7,34
166 166 162 162 162 166 162 162 162 162
163,2
1004 1004 1004 1004 1005 1004 1003 1004 1004 1004
1004 Layak
8 Air Danau Waduk
Tidak Dapat Diminum
3,76 3,80 3,77 3,83 3,88 3,88 3,88 3,84 3,84 3,84
3,83
150 150 150 150 145 150 145 150 150 150
149
997 997 996 996 995 996 995 996 996 996
996 Tidak Layak
9 Air Sumur Bor Tidak Dapat Diminum
3,50 3,50 3,51 3,51 3,51 3,57 3,54 3,49 3,46 3,51
3,51
706 709 708 706 708 709 708 708 708 708
707,8
996 997 997 997 996 996 998 997 998 998
997 Tidak Layak
10 Air PDAM Tidak Dapat Diminum
5,06 5,09 5,09 5,11 5,11 5,11 5,13 5,12 5,14 5,14
5,11
136 139 139 139 139 136 139 139 139 139
138,4
999 999 999 999 998 999 999 1000
999 999
999 Tidak Layak
Dari hasil pengujian ketiga sensor oleh beberapa jenis air, dapat disimpulkan bahwa ketika sensor pH, TDS, dan LDR masing-masing mendeteksi nilai yang memenuhi standar kelayakan maka air tersebut layak untuk dikonsumsi, ditandai dengan tampilan layar yang harus memenuhi kode “o” dari ketiga sensor, sehingga kondisi air akan tetap mengalir, jika salah satu dari nilai deteksi tidak memenuhi standar yang sudah ditentukan maka tampilan layar menampilkan kode “x” yang berarti air tidak layak dikonsumsi, sehingga kondisi air tidak mengalir.
Pengujian Black Box
Pengujian black box adalah pengujian yang menyatakan benar bila input yang diberikan akan menghasilkan output yang sesuai dengan spesifikasi program tanpa memperhatikan struktur logika dalam program. Kasus dan hasil pengujian berisi pemaparan dari rencana pengujian yang telah disusun pada skenario pengujian.
Pengujian ini dilakukan secara black box dengan hanya memperhatikan masukan kedalam sistem dan keluaran dari masukan tersebut. Pengujian ini dilakukan untuk menguji persyaratan fungsional air layak konsumsi yang terdiri dari sensor pH, TDS dan Sensor LDR yang masing- masing nilainya akan ditampilkan ke LCD. kemudian fungsional kerja relay untuk memutus atau mengalirkan air jika nilai berada pada kondisi layak atau tidak layak dikonsumsi. Pengujian black box dapat dilihat pada tabel pengujian.
Tabel 2. Pengujian Black Box No. Skenario
Pengujian
Hasil Yang
Diharapkan Hasil Pengujian Ket.
1
Menampilkan nilai sensor pada layar
Sistem
memberikan hasil berupa tampilan pada layar LCD
Valid
2
Nilai sensor tidak memenuhi standar kelayakan air minum
Aliran air terputus Valid
3
Nilai sensor memenuhi standar kelayakan air minum
Air mengalir Valid
Dari tabel pengujian black box diatas dapat disimpulkan bahwa alat dapat berjalan sesuai yang diharapkan, pada tampilan LCD akan muncul simbol “O” pada bagian sisi kanan layar apabila nilai deteksi yang dibaca dari ketiga sensor memenuhi standar kelayakan air minum, simbol “X”
muncul apabila nilai deteksi dari salah satu sensor tidak memenuhi syarat kelayakan air minum.
Kemudian relay otomatis akan memutus aliran air jika salah satu nilai deteksi tidak memenuhi standar kelayakan.
SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Untuk membangun sistem monitoring air layak konsumsi dibutuhkan sebuah wadah penampungan air dari ketiga sensor sebagai tempat pengukuran kadar air, kemudian menggunakan LCD yang akan menampilkan data dari ketiga sensor untuk mengetahui layak atau tidaknya air yang akan dikonsumsi. Program dibuat berdasarkan pengendali utamanya yaitu mikrokontroler Arduino Uno. Program yang dimasukkan kemudian dicompile lalu diupload kemikrokontroler dengan menggunakan kabel USB sehingga mikrokontroler dapat bekerja sebagai pengendali sistem sesuai kinerja yang diinginkan.
2. Pendeteksian kadar air layak konsumsi ini menggunakan sensor pH (Power of Hydrogen) untuk mendeteksi kadar keasaman air dengan standar kelayakan pH 6,5 sampai 9,5, TDS (Total Dissolved Solid) untuk mendeteksi zat padat terlarut dengan standar kelayakan 0 sampai 500 ppm , dan LDR ( Light Dependent Resistor) untuk mendeteksi kekeruhan air dengan standar kelayakan 999 sampai 1005 menggunakan nilai ADC, kekeruhan yang dibawah dari nilai 999 maka dikatakan tidak layak.
3. Cara kerja dari sistem monitoring air layak konsumsi adalah pada layar display LCD akan menampilkan nilai kadar pH, zat padat terlarut dan kekeruhan air untuk mengetahui kualitas air. Kode “O” akan muncul pada sisi kanan layar jika memenuhi standar kelayakan dan kode “X” akan muncul jika tidak memenuhi standar kelayakan air, relay otomatis akan memutus aliran air jika niai yang ditampilkan LCD tidak memenuhi standar kelayakan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kepada semua pihak yang telah mendukung dalam penulisan artikel ilmiah ini sehinggah bisa selesai tepat waktu.
DAFTAR RUJUKAN
Ahmad, A. (2018, July). Pengontrolan Brankas Menggunakan Atmega8535 Fingerprint Keypad Dan Notifikasi Sms. In Proceeding Seminar Nasional Sistem Informasi dan Teknologi Informasi (Vol. 1, No. 1, pp. 434-438).
Eltra, E.Barus, dkk. 2018. Otomatisasi Sistem Kontrol pH dan Informasi Suhu Pada Akuarium Menggunakan Arduino Uno dan Raspberry PI 3. Kupang: Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana.
Iskandar, A., Rais, A. S., & Mesran, M. (2019, February). Implementasi Smart Card Pada Sistem Kemanan Perguruan Tinggi. In Seminar Nasional Teknologi Komputer & Sains (SAINTEKS) (Vol. 1, No. 1).
Menkes, 2010. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Retrieved from http://brpamdki.org/teknik/repo/regulasi/PMK-No.-492-ttg-Persyaratan-Kualitas-Air- Minum.pdf
Parewe, A. M. A. K. (2019). Sistem Pengontrolan Lampu Cerdas Berbasis Aplikasi Android.
Celebes Computer Science Journal, 1(2), 1-13.
Triutami, D., Darmana, T., & Hidayat, S. (2020). Rancang Bangun Prototipe Sistem Pemantau Kualitas Air Pada Ikan Hias Di Aquarium Menggunakan Lora (Doctoral dissertation, INSTITUT TEKNOLOGI PLN).
