PENJERNIH AIR AKUARIUM BERDASARKAN KEKERUHAN
Penjernih Air Akuarium
Berdasarkan Kekeruhan
Ria Rahmad Fatoni1, Wilda
Qudsiyati2, Samuel Beta3.
Prodi
Eletronika Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H.
Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
Abstract— Turbine Water Purifier Based on Turbidity
is working to be able to purify water when it detects any turbid water. This
system can be applied in an aquarium. In process part used is ARM NUC120
microcontroller. Then at the input section using IR and phototransistor as
water turbidity detector. On the outside there is an RGB LED that serves as an
indicator of turbidity of water. The LCD is used as a hint of the path to be
picked by the rider and the buzzer will sound as a sign when the water is very
cloudy.
Keywords— ARM NUC120, Infra red, Buzzer, LCD, LED
RGB, Pompa
Intisari
— Penjernih Air Akuarium Berdasarkan Kekeruhan ini bekerja agar dapat
menjernihakan air ketika mendeteksi ada air keruh. Sistem ini dapat diterapkan
di akuarium. Pada bagian proses yang digunakan
adalah mikrokontroler ARM NUC120.
Kemudian pada bagian masukan menggunakan IR dan phototransistor sebagai
pendeteksi kekeruhan air. Pada bagian luaran terdapat LED RGB yang berfungsi
sebagai indikator kekeruhan air. LCD digunakan sebagai petunjuk jalur yang
harus dipilih oleh pengendara dan buzzer akan berbunyi sebagai tanda ketika air
sangat keruh.
Kata kunci : ARM NUC120, Infra
red, Buzzer, LCD, LED RGB, Pompa
I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini banyak orang yang gemar memelihara
ikan hias air tawar. Dibalik kegemarannya tersebut, sebenarnya mereka menemukan
kesulitan ketika sedang bepergian dengan waktu yang cukup lama, sehingga mereka
tidak dapat memantau secara langsung
dalam hal kejernihan air dalam akuarium karena ikan hias membutuhkan air yang
jernih.
Dalam hal
ini, kebanyakan mereka mengkhawatirkan faktor tersebut meliputi pergantian air
yang harus dilakukan secara berkala karena semakin lama air dalam akuarium maka
kejernihan air berkurang, sedangkan pemilik
rumah tidak berada di rumah.
Dari
permasalahan tersebut, diperlukan sebuah sistem otomatis yang dapat memberikan
dan pergantian air dalam akuarium yang sedang ditinggal oleh pemiliknya. Dengan
sistem yang otomatis ini, diharapkan para penggemar ikan hias akan semakin
mudah untuk memelihara ikan terutama pada saat tidak berada di rumah.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat
dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana
membuat prototype Penjernih Air Akuarium Berdasarkan Kekeruhan?
2. Bagaimana
agar alat dapat mendeteksi kekeruhan air?
3. Bagaimana
agar pompa bekerja sesuai dengan kekeruhan air?
4. Bagaimana
agar LCD dapat menampilkan presentasi kekeruhan air?
1.3 Ruang Lingkup
Berdasarkan rumusan masalah diatas, agar pembahasan
terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut
:
1. Penjernih
Air Akuarium Berdasarkan Kekeruhan dibuat dalam bentuk prototipe.
2. IR dan
Phototransistor digunakan untuk pendeteksi kekeruhan air.
3. Pompa
bekerja berdasarkan presentase kekeruhan air.
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah merancang dan
membuat sistem kerja penjernih air menggunakan komponen - komponen masukan dan
luaran yang dikendalikan dengan mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan
harapan.
II.
METODOLOGI
2.1 Studi Pustaka
2.1.1.
ARM
NUC120
ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan
mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul
ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga
telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi
device programmer eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan
dengan menggunakan koneksi USB.
Gambar 1. ARM NUC120.
Spesifikasi :
·
Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8
KB SRAM, 4
·
KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
·
Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
·
Terintegrasi dengan osilator 32.768 kHz sebagai
sumber clock RTC.
·
Memiliki 1x port USB.
·
Memiliki 1 port RS-485.
·
Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL
3.3VDC / 5VDC.
·
Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka
serial sekaligus
·
Menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak
membutuhkan
·
Programmer eksternal.
·
Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses
debuging dan programming.
·
Memiliki 45 jalur GPIO.
·
Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
·
Memiliki port input 8 kanal ADC 10-bit.
·
Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus
maksimum 800mA.
·
Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC /
3,3VDC - 5VDC.
2.1.2.
Infrared
Gambar 2. LED Inframerah.
Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan
infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan
transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan
terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak
dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam
penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan,
otomatisasi pada sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra
merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk
dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya
terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk
menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
LED Infra Merah adalah suatu bahan semikonduktor
yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan
maju. Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan
galliumarsenide. Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi
elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak,
tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain inframerah
merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar
700 nm sampai 1 mm.
2.1.3.
Photo
Transistor
Gambar 3. Photo transistor.
Photo Transistor adalah Transistor yang dapat
mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal.
Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan
Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi
cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor. Cahaya yang diterima
oleh Photo Transistor akan menimbulkan arus pada daerah basis-nya dan
menghasilkan penguatan arus hingga ratusan kali bahkan beberapa ribu kali.
Photo Transistor juga merupakan komponen elektronika yang digolongkan sebagai
Transduser.
Phototransistor digunakan sebagai receiver gelombang cahaya yang
dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan
oleh photo transistor tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh
infrared.
2.1.4.
Buzzer
Gambar 4.
buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang
berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya
prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri
dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut
dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke
dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena
kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan
menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah
selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
2.1.5.
LCD (Liquid Crystal Display) 16x2
Gambar 5.
LCD 16x2.
Display
elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai
tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah
satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak
menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya
terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal
Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf,
angka ataupun grafik.
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display)
terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD
(Liquid Cristal Display). Mikrokontroler pada suatu LCD (Liquid
Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang
digunakan microcontroler internal LCD adalah :
a.
DDRAM (Display
Data Random Access Memory) merupakan memori tempat
karakter yang akan ditampilkan berada.
b.
CGRAM (Character
Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk
menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat
diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
c.
CGROM (Character
Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk
menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter
dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid
Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai
alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register
control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
a.
Register
perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah
dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat
proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal
Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
b.
Register
data yaitu register untuk menuliskan atau membaca
data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data
tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki
atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display)
diantaranya adalah:
a.
Pin data adalah
jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid
Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain
seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
b.
Pin RS (Register
Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan
jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang
masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
c.
Pin R/W (Read
Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low
tulis data, sedangkan high baca data.
d.
Pin E (Enable) digunakan
untuk memegang data baik masuk atau keluar.
e.
Pin VLCD berfungsi
mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot
5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu
daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.1.6.
LED RGB
Gambar 6. LED RGB
LED RGB merupakan LED
yang mampu menghasilkan warna-warna dari hasil kombinasi warna Red (merah),
Green (hijau), dan Blue ( biru). Yang mana warna keluaran warna dari led ini
dapat kita atur dengan memberikan nilai input pada masing-masing kaki-kaki led
untuk warna R-G-B.
LED ini memiliki 4 pin
yang terdiri 3 pin untuk mengontrol warna R-G-B dan 1 pin sebagai common cathode/common
anode, sehingga katoda/anoda dari masing-masing kaki R-G-B dibuat menjadi satu
pada kaki ini.
2.1.7.
Pompa DC 12V
Gambar
7. Pompa DC 12V
Pompa yang dapat memberikan daya
semprot yang kuat, dapat gunakan untuk membantu membersihkan mobil, menyiram tanaman di taman, ataupun keperluan lainnya
yang membutuhkan semprotan air.
High Pressure
Dengan bantuan alat ini semprotan air
akan memiliki tekanan yang kuat. High Speed
Booster ini dapat menyedot air dan
mengeluarkannya dengan kecepatan tinggi
High Quality Material
Semprotan berbahan Plastic ABS yang
kuat menahan tekanan air di dalamnya. Cara pemasangan yang mudah berbeda dengan
pompa air celup / summersible pump.
Package Content
Barang-Barang yang Anda dapatkan dari
dalam kotak produk:
1 x Pompa Air Diafragma High Pressure
Diaphragm Electric Pump 12V
2.2 Diagram Blok
Diagram blok sistem dirancang untuk dapat
mengetahui prinsip kerja keseluruhan sistem ataupun rangkaian. Tujuan lainnya
adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian,
sehingga dapat dibuat sistem sesuai dengan yang diinginkan. Berikut adalah
diagram blok alat yang ditunjukkan pada gambar 8
Gambar 8.
Diagram blok sistem
·
Phototransistor dan infra red digunakan sebagai
masukan untuk mendeteksi kekeruhan air.
·
ARM NUC120 sebagai kendali algoritma untuk mengolah
data masukan.
·
Buzzer digunakan sebagai luaran untuk tanda atau
peringattan jika air sangat keruh.
·
LCD digunakan sebagai luaran untuk menampilkan presentase
kekeruhan air
·
LED
digunakan sebagai luaran untuk indikator kekeruhan air
·
Pompa
digunakan sebagai luaran untuk memompa air ke filter
2.3 Prinsip kerja alat
Alat ini berbentuk prototipe untuk menjernihkan air
berdasarkan kekeruhan. Air akan dideteksi oleh sensor untuk mengetahui seberapa
persen kekeruhannya. Kemudian terdapat sensor phototransistor dan infra red
untuk menentukan kekeruhan air. Ketika sensor telah mendeteksi kekeruhan air
maka presentasi kekeruhan akan ditampilkan di LCD. Apabila kekeruhan air
melebihi batas yang ditentukan, dalam hal ini ditentukan batasnya adalah kurang
dari 2% led hijau akan menyala sebagai tanda air jernih, apabila presentase
menunjukkan 3% led kuning akan menyala sebagai tanda air keruh dan pompa akan
menyala. Kemudian apabila presentase menujukkan lebih dari 10% led merah akan
menyala dan buzzer akan berbunyi sebagai indikator air sangat keruh.
2.4
Perancangan Perangkat Keras
Membuat rancangan perangkat keras meliputi
pembuatan rangkaian elektronik untuk catu daya dan sistem secara keseluruhan.
Berikut adalah gambar dari rangkaian yang dibuat :
1.
Rangkaian Catu Daya
Dalam perancangan perangkat keras ini menggunakan
IC regulator 7805 dan IC 7809 maka dapat dihasilkan tegangan yang dibutuhkan
untuk mengaktifkan komponen masukan, proses dan luaran
Gambar 9. Rangkaian catu daya
2.
Rangkaian
alat
Pada gambar di bawah ini
ditunjukkan keseluruhan rangkaian untuk pendeteksi kekeruhan air berdasarkan
kekeruhan dilengkapi dengan pengawatan yang menunjukkan terletak di pin mana
saja masukan dan luaran alat.
Gambar 10.
Rangkaian
Pin
|
Fungsi
|
GPA0
|
Rangkaian
Phototransistor
|
GPB0
|
Pin RS LCD
|
GPB1
|
Pin E LCD
|
GPB2
|
Pin data (D4) LCD
|
GPB3
|
Pin data (D5) LCD
|
GPB4
|
Pin data (D6) LCD
|
GPB5
|
Pin data (D7) LCD
|
GPB15
|
Rangkaian Pompa
|
GPB8
GPB9
|
Rangkaian LED RGB
|
GPB11
|
Rangkaian Buzzer
|
2.5 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan program arm digunakan
untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa
perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik dan untuk
mengolah data masukan agar menghasilkan keluaran yang sesuai dengan yang
dikehendaki. 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 di bawah :
Gambar 11.
Diagram alir sistem
2.6
Pengawatan
Pada
gambar di bawah ini ditunjukkan pengawatan luar maupun dalam box yang digunakan
dalam pembuatan alat
Gambar 12.
Pengawatan dalam kotak
Gambar 13.
Pengawatan luar kotak
2.7
Pengujian
Dalam bab ini membahas pengujian dan
analisis alat yang telah dirancang dari peralatan yang telah dibuat. Pengujian
dilakukan dengan pengukuran tiap-tiap blok dengan tujuan mengamati apakah
blok-blok tersebut bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian ini
dilakukan berdasarkan pada masing-masing rangkaian pendukung secara keseluruhan.
Tampilan awal :
PROYEK ARM 2017
PENJERNIH AIR
Pembacaan IR dan Phototransistor
Monitor keruh air 1% = air jernih
Led hijau menyala, pompa mati
Monitor keruh air 3% = air kotor
Led kuning menyala, pompa bekerja
Monitor keruh air 6% = air sangat kotor
Led merah menyala, pompa mati, buzzer aktif
III.
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan
hasil pengujian pada alat pemisah kendaraan berdasarkan ketinggian ini dapat
diambil beberapa kesimpulan yaitu:
1. Sensor phototransistor
bekerja dengan baik
2. Pompa
bekerja sesuai dengan program yang dibuat yaitu ketika presentasi kekeruhan
sesuai dengan program
3. LCD
bekerja sesuai dengan program yang dibuat ketika IR dan Phototransistor
mendeteksi kekeruhan air
REFERENSI
[1]http://belajar-mikrokontroler2017.blogspot.co.id/2017/11/pemisah-jalur-kendaraan-berdasarkan.html
[3]https://sobatkreatif.wordpress.com/2012/05/18/mengontrol-led-rgb-menggunakan-arduino-sobat-kreatif/
Video Demo:
Nama penulis Ria Rahmad Fathoni.
Penulis dilahirkan di Grobogan, 18 Oktober 1996. Penulis telah menempuh
pendidikan formal di SDN 4 Godong, SMPN 1 Godong, dan SMAN 1 Godong. 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. 3.32.15.3.15
Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui
via email: rrfmuslim@gmail.com
Kemudian
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. 3.32.15.3.22. Penulis memiliki hobi membaca novel
dan menonton film. Penulis beralamat di Desa Raguklampitan RT. 12 RW. 03,
Batealit, Jepara. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian
ini, bisa menghubungi via email: wildaqu17@gmail.com
No comments:
Post a Comment