Sistem Monitoring Digital Penggunaan dan Kualitas Kekeruhan Air berbasis Mikrokontroler ATMega 328 menggunakan sensor aliran air dan fotodiode

Muhammad Kautsar | 21120110141001

“Sistem Monitoring Digital Penggunaan dan Kualitas Kekeruhan Air berbasis Mikrokontroler ATMega 328 menggunakan

sensor aliran air dan fotodiode”

Teknik Sistem KomputerUNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMINAR TUGAS AKHIR

Latar Belakang...

FAKTA TENTANG AIR

Planet bumi disebut juga sebagai planet biru karena ¾ nya terdiri dari air

> Hanya 3% yang dapat digunakan sebagai air bersih (tawar) dan 1% dari jumlah tersebut yang bisa digunakan sebagai air minum

> Jumlah air tersebut harus mencukupi kebutuhan sekitar 6 miliar penduduk bumi yang masih terus bertambah sementara jumlah air tidak akan bertambah

> Sekitar 100 juta penduduk belum memiliki akses terhadap air minum

> Pencemaran yang terus terjadi mengakibatkan berkurangnya jumlah air bersih (ketersediaan air di pulau Jawa terus berkurang sebesar 10%, Stk. Lingkungan Hidup 2006-2010)

MASALAH...

Penyedia Jasa Air Bersih (PDAM)

Watermeter PDAM

Sehingga, dibutuhkan alat ukur yang lebih menarik, mudah untuk digunakan dan dikembangkan

Rumusan MasalahBagaimana merancang sistem yang dapat mengukur debit air, volume, biaya secara digital dan mendeteksi tingkat kekeruhan air?

Bagaimana membuat purwarupa yang dapat mengukur debit, volume, biaya air dan mendeteksi kekeruhan air?

Tujuan

1. Merancang sistem yang mengukur debit air secara elektronik dan mendeteksi kekeruhan air2. Mengimplementasikan purwarupa yang mengukur debit dan mendeteksi kekeruhan air.3. Menguji sistem pengukuran penggunaan debit air dan pendeteksi kekeruhan air.

Batasan Masalah1. Sistem bekerja menggunakan papan Arduino Nano versi 3.0 dengan mikrokontroler berbasis ATMega328.2. Sistem bekerja menggunakan sensor aliran air G1/2 sebagai alat pengukur debit air digital.

3. Volume air yang di ukur menggunakan sampel dari bak penampungan air.

3. Sensor fotodiode yang digunakan hanya untuk mendeteksi tingkat kekeruhan air.

4. Bahasa pemograman yang digunakan adalah Bahasa C.

Menurut Peraturan Mentri Kesehatan No.416/1990 menyatakan tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air bersih.

Parameter Fisika Satuan Kadar Max Keterangan

Suhu C Suhu udara ± 3

Rasa - - Tidak berasa

Kekeruhan Skala NTU 5 NTU  Jumlah zat padat terlarut

Mg/l 500  

Bau - - Tidak berbau

Warna SkalaTCU 15  

“Air bersih ialah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak”. Standar kualitas tersebut ditunjukan oleh parameter fisika, kimia, mikrobiologi, dan radiologi.

Kekeruhan Merupakan sifat optik dari suatu larutan yang menyebabkan cahaya yang melaluinya terabsorsi dan terbias. Air yang dikatakan keruh apabila air tersebut mengandung begitu banyak partikel bahan tersuspensi, sehingga memberikan warna yang kotor dan berlumpur. (sutrisno, 2004)

Kekeruhan dinyatakan dalam satuan tubinitas setara dengan 1 mg/SiO2. Peralatan yang pertama kali yang

digunakan yaitu Jacson Candle Turbidimeter yang membandingkan sampel air standar secara visual. Namun

sering juga digunakan metode Nepheleometric dimana sumber cahaya dilewatkan pada sampel air dengan

satuan NTU (Nepheleometric Turbidity Unit).

Debit Debit merupakan volume aliran yang

mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.

Atau yang biasa dirumuskan dengan Q= V/t

Identifikasi Masalah dan kebutuhan sistem

Perancangan Perangkat Keras

Perancangan Perangkat Lunak

Implementasi Perancangan Perangakat keras dan Lunak

Pengujian Sistem

Bagan alir pembuatan sistem

Perancangan Alat

Diagram Blok Sistem

“Arduino adalah salah satu produk papan elektronik yang mengandung sebuah mikrokontroler AVR yang menjadi sebuahkesatuan atau biasa dikenal dengan sistem minimum.Menurut situs www.arduino.cc, Arduino merupakan sebuah modul pepan Pengembang yang sifatnya terbuka (open-source), fleksibel, dan mudah digunakan dalam hal perangkat keras dan perangkat lunak.”

Pada Arduino Nano mengandung mikrokontroler ATMega328 yang mempuyai oscillator 16 Mhz memungkinkan operasi berbasis waktu dapat

dilaksanakan dengan tepat dan regulator sebagai pembangkit tengangan 5 volt.

Arduino Nano V3.0Komponen Keterangan

Mikrokontroler Atmel ATMega328Tegangan Operasi (Logic Level)

5 V

Tegangan Input 7-12 VBatas Tegangan Input 6-20 VDigital I/0 14 Pin (tersedia 6

keluaran PWM)Analog Input 8 PinDC Current per I/O pin 40 mAFlash Memori 32 KB (ATmega328) 2 KB

bootloaderSRAM 2 KBEEPROM 1 KBKecepatan Clock 16 MHzDimensi 0.73” x 1.70”

Perancangan LCD

Pin Arduino : D3,D4,D5,D6,D7,D8

Perancangan sensor kekeruhan Air

Pin Arduino : D2 (spesial Interrupt)

Perancangan sensor fotodiode

Penguatan Non Inverting :Vout = x Vin

Perancangan Modul Mikro SD

Pin Modul Kartu SD Pin ArduinoMISO (Master In Slave Out)

D12

SCK (Serial Clock) D13SS (Slave Select) D10MOSI (Master Out Slave In)

D11

GND (Ground) GND (-)VCC VCC (+)

Perancangan Perangkat Lunak

Diagram Alir sub sistem scara keseluruhan

Flowchat Sensor Aliran Air

Mencari Debit dan Volume Air Dimana konstanta

nilai 7,5 merupakan konstanta frekuensi pada datasheet sensor.

Sedangkan untuk mendapatkan volume air dalam meter kubik

digunakan rumusan sebagai berikut.

Keterangan:

Volume = Jumlah volume air yang terukur m3

Q = kecepatan aliran air

60 = detik

1000 = pembagian nilai liter ke meter kubik

Tarif perhitungan biaya air PDAM Kota Semarang

Golongan Pelanggan Tarif Pemakaian Air (Rp)1 2 3

Kelompok 1 (0-10) M3 (11-20) M3 (>20) M3

1 SOSIAL KHUSUS Tempat ibadah,Panti Asuhan,

Panti Jompo Asrama Badan Sosial , Pondok

Pesantren TPA ,Kelompok bermain , TK,dan

SD Puskesmas dan Klinik Pemerintah

960 1.020 2.035

2 RUMAH TANGGA 1 960 1.475 2.0353 SOSIAL UMUM

Kram Umum ,Hydrant Umum-Kamar mandi umum dan wc Umum 2.035 2.035 2.305

Beban 7.500

Sumber: Peraturan walikota semarang No.6A 2009

Perancagan Deteksi Kekeruhan Air

Implemetasi dan Pengujian

Pengujian Sensor Aliran Air

Pengujian Sensor Aliran Air

Hasil PengujianPengujian

Volume ukur sensor

liter/menitVolume

air (liter) Error Akurasi

1 12,7 10,5 1,17% 98,83%2 13,1 13,2 1,21% 98,79%3 13,3 13,1 1,23% 98,77%4 13,2 13,0 1,22% 98,78%5 13,1 12,8 1,21% 98,78%

Rata-Rata 13,08 12,52 1,20% 98,80%

Pembiasan Cahaya

Pengujian Sensor Kekruhan Air

Variabel Linguistik

Tubiditymeter Alat yang dibuat

NTU Volt ADC

Jernih

0 0,07 160,01 0,19 392,44 0,21 424,23 0,25 49

Keruh

10,01 0,32 6623,52 0,34 7145,52 0,62 12751,23 1,07 220

Sangat Keruh

144,8 3,91 801150,6 3,97 812153,4 4,34 889164,1 4,42 904172,13 4,86 994

Demo Alat...

Kesimpulan Alat ini mampu menampilkan pulse, debit air, volume air, biaya, dan

kualitas kekeruhan air yang diharapkan bisa memudahkan pelanggan dalam memantau penggunaan dan kualitas air yang mereka gunakan. Sehingga pelanggan tidak perlu khawatir pada saat di loket harus membayar dengan biaya yang tak terpikirkan sebelumnya.

Telah dilakukan uji coba kalibarasi dengan pengukuran volume air secara konvensional dengan menampung volume air dalam kurung waktu tententu pada sebuah gelas ukur dan didapatkan akurasi yang cukup baik yakni sekitar 98,8 % dan untuk kalibrasi sensor fotodiode sebagai detektor kekeruhan air diperoleh sampel data air yang sesuai dengan alat pengujian alat tubiditymeter dengan batas deteksi maksimal kekeruhan air pada alat ini mencapai sekitar 173 NTU, sehingga bisa dikatakan alat ini berkerja cukup baik untuk mendeteksi standar kekeruhan air.

Pada alat ini tersedia media penyimpanan data yakni kartu memori mikro SD yang berfungsi melakukan penyimpanan data pembacaan variabel keluaran secara otomatis setiap 60 detik dalam bentuk format data “.txt”.

Sumber daya yang dibutuhkan untuk mengatifkan alat ini bisa menggunakan adaptor 6 - 12 Volt atau baterai 9 Volt.

Saran Diperlukannya komponen RTC (real time clock), agar data penulisan dari

alat ini bisa diketahui tanggal serta jam penulisannya. Untuk meningkatkan sensifitas dari sensor fotodiode ada baiknyak kondisi

sensor berada harus dalam keadaan statip dan tidak ada interferensi cahaya yang masuk serta jarak antara fotodioda harus presisi karena hal tersebut akan mempengaruhi proses pembacaan sensor.

Diperlukannya sebuah sistem umpan balik, jika air dalam keadaan keruh atau sangat keruh maka perlu dilakukan pencegahan. Seperti menon-aktifkan jalur pipa yang mengalirkan air keruh tersebut secara otomatis, lalu mengatikannya dengan cadangan sumber air lain.

Baiknya kalibrasi untuk kekeruhan air menggunakan larutan standar formazin untuk memperoleh nilai pengukuran NTU yang akurat.

Baiknya alat ini bisa dikembangakan untuk teknologi sensor nirkabel agar memberikan fleksibilitas yang nyaman bagi pengguna untuk memantau penggunaan air dan kualitas air yang mereka gunakan.

Pengambilan data pada kartu SD baiknya dapat diakses melalui USB atau dapat ditampilkan pada LCD dengan membuat menu untuk menapilkannya.

Terimakasih