Belajar Mikrokontroler

INDIKATOR LEVEL AIR MENGGUNAKAN SENSOR HC-SR 04 DENGAN LAMPU RGB DAN APLIKASI ANDROID MELALUI BLUETOOTH

Bella Kumala Ayu¹, Hermada Deva Widiyantoro², Ridwan Pangestu B³, Sony Fajar Andrean⁴ Samuel BETA Kuntardjo⁵

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : 1 bellakumalaa@gmail.com , 2 hermadadeva@gmail.com ,

3  ridwanpangestu27@gmail.com , 4 sonyfajarandrean@gmail.com , 5 sambetak2@gmail.com

Intisari- Indikator level air dengan lampu RGB dan aplikasi android melalui bluetooth merupakan modul water level indikator dengan output lampu RGB berdasarkan level airnya. Status level air tersebut dapat dilihat melalui aplikasi pada smartphone. Modul ini menggunakan koneksi bluetooth sebagai penghubung antara Smartphone Android dengan mikrokontroller. Ketika level air penuh, maka lampu hijau akan menyala. Ketika level air sedang, maka lampu biru menyala. Ketika level air sedikit, maka lampu merah menyala dan sedangkan ketika level air habis, maka buzzer akan menyala. Buzzer akan mati ketika air sudah terisi kembali. Untuk mengetahui volume air yang ada di dalam ember alat ini dilengkapi dengan sensor jarak. Selain itu alat ini juga dilengkapi dengan pompa air sehingga apabila air dalam ember habis pompa air akan bekerja mengisi ember.

Kata Kunci : Arduino UNO, Android, Bluetooth HC-05, Lampu RGB, Water Level Indikator, HCSR-04, Pompa Air

Abstract- Water Level indicator using The RGB Lamp and The Level Through APK is the water level indicators with output of the RGB based on the level of the water. The current status of the water level can be seen through the application on a smartphone. This module using Bluetooth connection as a liaison between the Smartphone Android with a microcontroller. When the water level a full, then the green light will come on. When the water level a moderate, then the blue light will come on. When the water level a little bit, then the red light up and while when the water level an empty, then buzzer will come on. Buzzer going to die when water is cast back. To know the volume of water in the bucket this tool is equipped with a proximity sensor.

Keyword : Arduino UNO, Android, Bluetooth HC-05, Lampu RGB, Water Level Indikator, HCSR-04, Pompa Air

1.1  Latar Belakang

Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan saat ini semakin maju di semua bidang. Khususnya teknologi dalam komunikasi dan teknologi yang menunjang kebutuhan manusia yaitu ponsel. Awalnya fungsi ponsel hanya sebagai alat komunikasi, tetapi seiring dengan perkembangannya pengaplikasian ponsel digunakan untuk membantu dalam aktivitas sehari-hari sehingga semakin efisien dan efektif. Dalam aktivitas sehari-hari banyak ditemui kelalaian dalam mengisi wadah air ketika air yang ada dalam tampungan atau wadah telah habis.

Oleh karena itu, kami membuat Proyek Arduino yaitu Indikator level air dengan lampu RGB dan aplikasi android melalui bluetooth untuk mengetahui keadaan air di dalam tampungan atau wadah tersebut dengan tiga lampu indikator, dengan memanfaatkan ponsel sebagai penerima data dari mikrokontroller Arduino. Level air yang di deteksi melalui modul water level Indikator yang dihasilkan dari kerja sensor jarak (HCSR04) yang dipasang diatas ember, data yang dihasilkan di olah dengan Arduino UNO. Data tersebut kemudian di keluarkan sebagai indikator level air berupa 3 buah lampu RGB AC. Tiap warna lampu mewakili status level air yang sedang di deteksi oleh modul water level Indikator. Selain melalui lampu RGB AC,status level air juga di sampaikan ke ponsel melalui komunikasi Bluetooth HC 05 dari Arduino. Status level air secara real time dikirimkan ke smartphone android dan dibaca melalui sebuah aplikasi android yang dapat di unduh di playstore. Apabila status air menunjukan habis, maka pompa akan aktif dengan cara mengaktifkan saklar toggle yang ada di samping alat, sehingga ember akan terisi kembali, dan akan otomatis mati saat air sudah terisi penuh.

1.2  Perumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang, maka disusun rumusan masalah sebagai berikut :

1.2.1        Bagaimana agar dapat mengetahui kondisi level air melalui lampu RGB?

1.2.2        Bagaimana pembacaan sensor jarak HCSR04?

1.2.3        Bagaimana agar dapat mengetahui kondisi level air melalui android?

1.2.4        Bagaimana memprogram arduino agar dapat mendeteksi level air?

1.2.5        Bagaimana mematikan pompa air secara otomatis ?

1.3  Ruang Lingkup

Berdasarkan rumusan masalah diatas, agar pembahasan terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut

1.3.1        Menggunakan sensor jarak sebagai water level.

1.3.2        Lampu yang dikontrol berwarna merah, hijau, dan biru dengan input water level Indikator.

1.3.3        Hubungan antara Smartphone dengan Mikrokontroller menggunakan jaringan bluetooth dengan jarak ± 10 meter.

1.3.4        Hanya dapat memantau 4 jenis kondisi level air.

1.4  Tujuan

1.4.1        Dapat mengetahui kondisi level air melalui lampu RGB.

1.4.2        Dapat mengetahui kondisi level air melalui android.

1.4.3        Dapat mengembangkan Mikrokontroller Arduino  dengan Smartphone Android.

1.4.4        Dapat mematikan pompa air secara otomatis.

1.4.5        Menerapkan ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan pada peralatan elektronik.

2.      TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Arduino UNO

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. 

Arduino UNO

2.2  Bluetooth HC-05

Modul bluetooth seri HC memiliki banyak jenis atau varian, yang secara garis besar terbagi menjadi dua yaitu jenis ‘industrial series’ yaitu HC-03 dan HC-04 serta ‘civil series’ yaitu HC-05 dan HC-06. Modul Bluetooth serial, yang selanjutnya disebut dengan modul BT saja digunakan untuk mengirimkan data serial TTL via bluetooth. Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu Master dan Slave.

Bluetooth HC-05

Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya, jika nomor serinya genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik, bekerja sebagai slave atau master dan tidak dapat diubah mode kerjanya, contoh adalah HC-06-S. Modul BT ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa diubah menjadi Master, demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default mode kerja untuk modul BT HC dengan seri genap adalah sebagai Slave.

Sedangkan modul BT HC dengan nomer seri ganjil, misalkan HC-05, kondisi default biasanya diset sebagai Slave mode, tetapi pengguna bisa mengubahnya menjadi mode Master dengan AT Command tertentu.

Penggunaan utama dari modul BT ini adalah menggantikan komunikasi serial via kabel, sebagai contoh :

Pemakaian module BT pada sistem komunikasi baik antar dua sistem mikrokontrol maupun antara suatu sistem ke device lain tidak perlu menggunakan driver, tetapi komunikasi dapat terjadi dengan dua syarat yaitu :

a.       Komunikasi terjadi antara modul BT Master dan BT Slave, komunikasi tidak akan pernah terjadi jika kedua modul sama-sama Master atau sama-sama Slave, karena tidak akan pernah pairing diantara keduanya.

b.      Password yang dimasukkan cocok.

Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah modul HC-06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik, selain itu tidak banyak AT Command dan fungsi yang bisa dilakukan pada modul tersebut. Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan password saja.

Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan lebih banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama dengan flexibilitasnya dalam  pemilihan mode kerjanya.

2.3  Triac BT 136

TRIAC, atau Triode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak -balik) adalah sebuah komponen elektronik yang ekivalen dengan dua SCR yang disambungkan anti paralel dan kaki gerbangnya disambungkan bersama. Nama resmi untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor. Ini menunjukkan saklar dua arah yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah ketika dipicu (dihidupkan), dengan tegangan positif ataupun negatif pada elektrode gerbang. Sekali dihidupkan, komponen ini akan terus menghantar hingga arus yang mengalir lebih rendah dari arus genggamnya, misal pada akhir paruh siklus dari arus bolak - balik. Hal tersebut membuat TRIAC sangat cocok untuk mengendalikan kalang AC, memungkinkan pengendalian arus yang sangat tinggi dengan arus kendali yang sangat rendah. Sebagai tambahan, memberikan pulsa sulut pada titik tertentu dalam siklus AC memungkinkan pengendalian persentase arus yang mengalir melalui TRIAC (pengendalian fase). Pada perancangan alat ini, TRIAC yang digunakan adalah TRIAC BT136 sebagai driver untuk lampu RGB.

Karakteristik TRIAC BT136 :

2.4  Lampu RGB 220 VAC

Lampu RGB dapat di program atau di atur sesuai keinginan pemakai sehingga menghasilkan paduan efek cahaya sinar lampu warna warni yang menakjubkan (merah, hijau, dan biru), sangat indah dan mengagumkan. Sangat cocok untuk mempercantik dan memperindah tata cahaya sinar lampu rumah.

Lampu RGB

RGB merupakan suatu model warna yang terdiri atas 3 buah  warna,   yaitu   :   merah  (Red),    hijau   (Green), dan biru (Blue), yang ditambahkan dengan berbagai cara untuk menghasilkan bermacam-macam warna.

RGB  merupakan      model       warna       yang       bergantung kepada peranti: peranti yang berbeda akan mengenali atau menghasilkan nilai RGB yang berbeda, karena elemen warna (seperti fosfor atau pewarna) bervariasi dari satu pabrik ke pabrik, bahkan pada satu peranti setelah waktu yang lama. Model warna ini merupakan model warna yang paling sering dipakai. Contoh alat yang memakai mode warna ini yaitu TV, kamera, pemindai, komputer, dan kamera digital. Kelebihan model warna ini adalah gambar mudah disalin / dipindah ke alat lain tanpa harus di-convert ke mode warna lain, karena cukup banyak peralatan yang memakai mode warna ini. Kelemahannya adalah tidak bisa dicetak sempurna dengan printer, karena printer menggunakan mode warna CMYK, sehingga harus diubah terlebih dahulu.

2.5  Transistor BC517

      Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan pada rangkaian elektronika. Jenis-jenis transistor ini terbagi atas 3 bagian lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga menurut dua formasi lapisan tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis yaitu transistor PNP dan transistor NPN.

Transistor BC 517

Fungsi Transistor BC 517 di dalam rangkaian water level ini adalah sebagai saklar elektronik.

Metodologi penelitian yang digunakan pada Tugas Proyek ARM adalah sebagai berikut :

3.1  Studi Pustaka : Merumuskan teori secara analisis dengan mempelajari buku – buku yang diperoleh dari catatan kuliah, buku – buku perpustakaan dan mempelajari media internet yang berhubungan rangkaian.

3.2  Studi Laboratorium : Melakukan penelitian dan pengujian pada beberapa komponen elektronika berdasarkan data spesifikasi. Selanjutnya melakukan pengambilan data pada alat tersebut dan membandingkan dengan hasil teoritis.

3.3  Metode Diskusi : Mengajukan beberapa pertanyaan kepada dosen pengajar serta rekan – rekan mahasiswa Teknik Elektro, khususnya prodi Teknik Elektronika

4.      PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan modul INDIKATOR LEVEL AIR MENGGUNAKAN SENSOR HC-SR 04 DENGAN LAMPU RGB DAN APLIKASI ANDROID MELALUI BLUETOOTH Pada perancangan sistem ini meliputi perancangan lunak (software), dan perangkat keras (hardware).

4.1  Penentuan Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat ditetapkan terlebih dahulu sebagai acuan dalam perancangan. Spesifikasi alat yang direncanakan yaitu sebagai berikut :

4.1.1        Masukan dari alat ini adalah sensor jarak HCSR04.

4.1.2        Keluaran dari alat ini berupa tampilan lampu RGB, Buzzer, Pompa air dan status level air pada aplikasi  android.

4.1.3        Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino UNO.

4.1.4        Alat ini menggunakan Bluetooth HC-05 sebagai komunikasi data ke android.

4.2  Perancangan Diagram Blok

Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan rangkaian. Tujuan lain diagram blok ini adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang sesuai dengan perancangan sebelumnya.

Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

Keterangan diagram blok :

1.       WLD berfungsi sebagai sensor tinggi air dan masukan ke Arduino.

2.       Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino UNO.

3.       Driver pada masing - masing lampu adalah rangkaian IC MOC 3020 dan Triac BT 136

4.       Lampu RGB AC 220V digunakan sebagai keluaran.  

5.       Bluetooth HC 05 berfungsi untuk mengirimkan data dari Arduino ke android.

4.3  Prinsip Kerja Alat

¡  Water Level Detector akan mendeteksi level air pada wadah.

¡  Sensor diatas tandon (HC-SRF04) akan membaca ketinggian air pada tandon sehingga dapat diketahui berapa volume air berdasarkan rumus V = π r

¡  Ketika air penuh Volume Air lebih dari 3,6 Liter.

¡  Jika :

air 0 – 1 Liter Buzzer menyala dan lampu merah menyala

air 1 – 2 Liter lampu Merah menyala, buzzer mati

air 2 – 3 Liter Lampu Hijau menyala

air 3 – 3,6 Liter lampu Biru Menyala.

¡  Setiap mendeteksi Detik, maka status level akan dikirimkan melalui bluetooth ke smartphone.

¡  Tandon dapat diisi dengan Pompa dengan cara mengaktifkan toggle yang ada disamping. Pompa akan berhenti otomatis ketika air sudah penuh dan dapat digunakan lagi ketika lampu Hijau / Merah / Buzzer sudah menyala.

4.4  Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras ini menggunakan Mikrokontroller Arduino UNO yang mendapatkan supply tegangan 5 volt DC. Water level Indikator menggunakan supply 5 volt DC. Bluetooth HC-05 mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, dan Lampu RGB mendapatkan supply tegangan 220V AC. Karena Lampu RGB di kontrol oleh tegangan DC, maka kami menggunakan Rangkaian MOC 3020 dan Triac sebagai driver untuk mengontrol Lampu RGB.

Gambar 8. Rangkaian Driver lampu RGB AC dan Bluetooth.

  

Gambar 9. Desain Kotak Tampak Depan

4.5  Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak ini berfungsi untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik. Perangkat lunak yang dirancang dengan menggunakan program Arduino IDE. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar sebagai berikut :

Diagram Alir

Tampilan pada Android

Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada proyek Arduino  ini,dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

5.1  Pemantau volume air menggunakan sensor jarak HCSR04.

5.2  Proyek Arduino ini berhasil dibuat untuk mendeteksi level air dengan indikator lampu RGB menggunakan mikrokontroller ArduinoUNO.

5.3  Status level air dapat dilihat melalui aplikasi di android yaitu Arduino Bluetooth Monitor.

 REFERENSI

[1]    Wikipedia.(2013,April).TRIAC [Online]. Tersedia :http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC [09 Januari 2015]

[2]    Bayu Prihatmoko.(2012).TRIAC BT136[Online]. Tersedia : http://elektrikbank.blogspot.com/2013/04/triac-bt136.html [09 Januari 2015]

[3]      diytech2012.(2013,Oktober).Mengenal Bluetooth Modul HC-05 (1)[Online].Tersedia : http://diytech.net/2013/10/09/mengenal-bluetooth-modul-hc-05-1/ [09 Januari 2015]

[4]    Wikipedia. (2013,Mei).RGB[Online]. Tersedia : http://id.wikipedia.org/wiki/RGB [16 Januari 2015]

[5]    Andrianto, Heri.2016.Arduino Belajar Cepat Pemrograman. Bandung: Informatika Bandung.

[6]    ladangelectronic.blogspot.com/2012/04/transistor-database.htm

[7]  http://belajar-mikrokontroler-2016.blogspot.co.id/search?q=water+level

[8]  http://christianto.tjahyadi.com/belajar-mikrokontroler/sensor-ultrasonik-hc-sr04.html

1. Pengawatan dalam

2. Pengawatan Luar 

3. PPT

4. PROGRAM 

5. PROTEUS

PENULIS

Bella Kumala Ayu

Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 10 September 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Negeri Sendangmulyo 05,  SMPN 29 Semarang, dan SMAN 15 Semarang. Tahun 2015 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2015 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.15.1.05. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: bellakumalaa@gmail.com

Hermada Deva Widyantoro

Penulis dilahirkan di Kabupaten Tangerang, tanggal 11 April 1997. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDIT Syifa Fikria & SDN 1 Singopuran,  SMPN 1 Kartasura, dan SMK Telekomunikasi Tunas Harapan. Tahun 2015 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2015 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.15.1.09. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: hermadadeva@gmail.com

Ridwan Pangestu Bagaskoro

Penulis dilahirkan di  Semarang, tanggal 30 Oktober 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Negeri Jatisari Semarang,  SMPN 23 Semarang, dan SMAN 13 Semarang. Tahun 2015 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2015 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.15.1.19. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: ridwanpangestu27@gmail.com

Sony Fajar Andrean

Penulis dilahirkan di Kabupaten Semarang, tanggal 20 Juli 1997. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Negeri 01, 03, 06 Ungaran,  SMPN 2 Ungaran, dan SMAN 2 Ungaran. Tahun 2015 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2015 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.15.1.22. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: sonyfajarandrean@gmail.com