alat pendeteksi level ketinggian air dan pemutus

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-1

ALAT PENDETEKSI LEVEL KETINGGIAN AIR DANPEMUTUS KORSLETING LISTRIK BERBASIS

MIKROKONTROLER

Nurlindasari Tamsir1), Hasriani2)

1) Teknik Informatika STMIK Dipanegara Makassar2) Sistem Informasi STMIK Dipanegara MakassarJl Perintis Kemerdekaan Km.9, Makassar 90245

Email : [email protected]), [email protected])

Abstrak

1. PendahuluanIlmu merupakan salah satu cabang pengetahuan yangberkembang dengan pesat dan merupakan kenyataanyang tidak bisa dipungkiri bahwa peradaban manusiasangat berhubungan kepada ilmu dan teknologi,

sehingga manusia cenderung menginginkan segalasesuatu yang serba canggih dan praktis, dengan adanyateknologi komputer yaitu ditandai dengan banyaknyamuncul suatu peralatan elektronik yang menggunakanmikrokontroler sebagai pusat pengontrolan, manusiadapat membuat suatu pekerjaan menjadi lebih mudahdan efisien.

Pada saat ini sering terjadi banjir yang menggenangi ataubahkan merendam perumahan, salah satu hal yang harusdiwaspadai adalah aliran listrik di rumah-rumah tersebut.Karena air merupakan salah satu penghantar listrik,maka genangan air yang tersentuh aliran listrik akanberpotensi membahayakan manusia. Banyakrumah/bangunan yang tidak dilengkapi sistem pengamanyang memadai.

Berdasarkan permasalahan tersebut, rumusanmasalahnya adalah bagaimana cara mengetahui bahwatelah terjadi banjir yang akan berpotensi pada hubunganarus pendek (korsleting) yang dapat membahayakan bagipenghuni rumah/bangunan.

Tujuan penelitian adalah merancang dan merealisasikansebuah alat pendeteksi level ketinggian air dan pemutuskorsleting listrik saat banjir berbasis mikrokontroller.Perancangan alat ini dapat mengurangi bencana akibatkorsleting listrik. Ketika air telah mencapai batas yangsudah ditentukan pada alat tersebut maka alarm akanberbunyi yang menandakan bahwa telah terjadi banjir,sehingga kita mempunyai waktu untuk mematikansekering sebelum terjadi korsleting. Namun jika kitadalam keadaan tidur atau tidak berada dalam rumah saatterjadi banjir, sehingga alarm tidak terdengar olehpenghuni rumah, dalam rentang waktu yang telahditentukan sekering tidak dimatikan, maka alat ini akanmematikan sekering secara otomatis untuk menghindariterjadinya hubungan pendek arus listrik (korsleting)

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessordimana di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM,I/O, clock dan peralatan internal lainnya yang sudahsaling terhubung dan terorganisasi dan baik oleh pabrikpembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap

Ilmu merupakan salah satu cabang pengetahuan yang berkembang dengan pesat dan merupakan kenyataan yang tidak bisa dipungkiri bahwaperadaban manusia sangat berhubungan kepada ilmu dan teknologi, sehingga manusia cenderungmenginginkan segala sesuatu yang serba canggih danpraktis, dengan adanya teknologi komputer yaituditandai dengan banyaknya muncul suatu peralatanelektronik yang menggunakan mikrokontroler sebagaipusat pengontrolan, manusia dapat membuat suatupekerjaan menjadi lebih mudah dan efisien. Selain itubanyak kelebihan yang dapat diambil dengan adanyamikrokontroller. Dalam bidang teknologi, denganadanya mikrokontroler sebagai pusat pengontrolan.Saat terjadi banjir yang menggenangi atau bahkanmerendam perumahan, yang harus diwaspadai adalahaliran listrik di rumah-rumah tersebut. Karena airmerupakan salah satu penghantar listrik, makagenangan air yang tersentuh aliran listrik akanberpotensi membahayakan manusia. Makadiperlukannya sebuah alat pendeteksi level ketinggianair dan pemutus korsleting listrik saat banjir yang akanmengontrol aliran listrik secara otomastis

Perancangan alat Pendeteksi level ketinggianair dan pemutus korsleting listrik ini dapat digunakanuntuk meminimalisir potensi korsleting listrik. Alattersebut terdapat sensor ping yang akan mendeteksiketinggian air hingga batas yang telah ditentukan. Alatini dapat melakukan pengontrolan otomatis pada saklarlistrik dan mematikannya secara otomatis. Dengandirancangnya alat ini sehingga dapat membantumanusia dalam menanggulangi terjadinya bahaya yangdiakibatkan arus tegangan tinggi..Kata kunci : pendeteksi, korsleting, listrik,mikrokontroler.


ISSN : 2302-3805

3.5-2

pakai sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuaiaturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya(Budiharto, 2010).

ATMega32 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit dayarendah berbasis arsitektur RISC yang memilikikarakteristik: Arsitektur Load-Store, memiliki panjanginstruksi yang tetap (biasanya 32 bit), arsitektrurberpengalamatan 3 operand, instruksi operasi yangmudah. Berbeda dengan RISC, terdapat pula jenisarsitektur yang lain yaitu CISC, karakteristik CISC:arsitektur Register-memory, panjang instruksi yangbervariabel, instruksi operasi yang kompleks. Semuainstruksi yang diperintahkan diolah dalam kode 16 bitdan dieksekusi dalam satu single clock (Sasongko,2012).

Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerjaberdasarkan medan magnet. Relay terdiri dari suatulilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akanbergerak jika ada arus listrik yang mengalir melaluililitan. Susunan kontak pada relay adalah:Normally Open : Relay akan menutup bila dialiri arus

listrik.Normally Close : Relay akan membuka bila dialiri arus

listrik.Changeover : Relay ini memiliki kontak tengah

yang akan melepaskan diri danmembuat kontak lainnyaberhubungan.

Regulator tegangan dengan menggunakan komponenutama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungankarena lebih kompak (praktis) dan umumnyamenghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik.Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator,referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan olehkomponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dandikemas dalam IC. Ada beberapa jenis IC yangmenghasilkan tegangan keluaran tetap baik positipmaupun negatif, ada pula yang menghasilkan tegangankeluaran yang bisa diatur. IC regulator tegangan tipeLM78xx (eries) menghasilkan tegangan tetap positif,sedangkan tipe LM79xx (series) menghasilkan tegangantetap negatip (Sugiri, 2004).

Gambar 1. IC LM7805

Pada Gambar 1 terlihat bahwa IC regulator tipe LM7815akan menghasilkan tegangan keluaran tetap sebesarpositip 5 Volt. IC jenis ini mempunyai 3 buah terminal,yakni masukan (input), keluaran (output), dan ground

(GND). Arus maksimum regulator IC yang dikirim kebeban tergantung pada tiga faktor, yaitu: temperatur,perbedaan antara tegangan input dan output atau disebutdiferensial input output dan arus beban.

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yangmemanfaatkan pancaran gelombang ultrasonik. Sensorultrasonik ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonicyang disebut transmitter dan rangkaian penerimaultrasonik disebut receiver. Prinsip kerja ultrasonikuntuk pengukuran jarak digambarkan dalam Gambar dibawah ini. Pulsa ultrasonik, yang merupakan sinyalultrasonik dengan frekuensi lebih kurang 41 KHzsebanyak 12 periode, dikirimkan dari pemancarultrasonik. Ketika pulsa mengenai benda penghalang,pulsa ini dipantulkan, dan diterima kembali olehpenerima ultrasonik. Dengan mengukur selang waktuantara saat pulsa dikirim dan pulsa pantul diterima, jarakantara alat pengukur dan benda penghalang bisa dihitung(Haryanto, 2008).

Gambar 2. Prinsip Kerja dari Sensor Jarak

Sensor jarak yang digunakan dalam rangkaian alat kaliini adalah jenis ultrasonik Ping Parallax dengan bentukseperti pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3. Sensor Ulrasonik Ping Parallax

Spesifikasi yang dimiliki dari sensor ultrasonik Parallaxtersebut sebagai berikut :1. Supply Voltage : 5 VDC2. Supply Current : 30 mA typ; 35 mA max3. Range :2 cm to 3 m (0.8 in to 3.3 yrds)4. Input Trigger : positive TTL pulse, 2 uS min, 5 µs

typ.5. Echo Pulse : positive TTL pulse, 115 uS to 18.5 ms6. Echo Hold-off :750 µs from fall of Trigger pulse7. Burst Frequency : 40 kHz for 200 µs8. Burst Indicator LED shows sensor activity9. Delay before next measurement : 200 µs10. Size :22 mm H x 46 mm W x 16 mm D (0.84 in x 1.8

in x 0.6 in)

Dalam pendeteksian objek pada sensor jarak inimemiliki pola radiasi yang berbeda dari setiap jenis


ISSN : 2302-3805

3.5-3

sensor ultrasoniknya. Melalui gambaran pola radiasi dibawah ini dapat diketahui bagaimana sensor jarakmengetahui objek yang terdapat dihadapannya.

Gambar 4. Pola Radiasi Pada Sensor Ultrasonic

Pemrograman mikrokontroler AVR dapatmenggunakan low level language (assembly) dan highlevel language (C, Basic, Pascal, JAVA, dll)tergantung compiler yang digunakan. BahasaAssembler pada mikrokontroler AVR memilikikesamaan instruksi, sehingga jika telah menguasaipemrograman satu jenis mikrokontroler AVR, makaakan dengan mudah untuk memprogram mikrokontrolerAVR jenis lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulitdipelajari daripada bahasa C, untuk pembuatan suatuproyek yang besar akan memakan waktu yang lama,serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkanbahasa C memiliki keunggulan dibandingkan bahasaassembly yaitu penyusunan program akan lebihsederhana dan mudah pada proyek yang lebih besar.Bahasa C hampir bisa melakukan semua operasi yangdapat dikerjakan oleh bahasa mesin. CodeVisionAVRpada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrogramanmikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Adatiga komponen penting yang telah diintegrasikandalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE danprogram generator (Winoto, 2010).

2. Pembahasana. Metode Diagram Blok AlatGambar 4 menjelaskan rangkaian alat yang terdiri darisensor Jarak (Ultrasonik), berfungsi sebagai pendeteksijarak. Alarm/Busser, berfungsi sebagai sumber suaraketika air telah melewati ketinggian yang sudahditentukan dalam program. Driver Relay, berfungsiuntuk memutuskan arus . Rangkaian Mikrokontroler,berfungsi sebagai pusat pengendali alat yangmenggunakan IC mikrokontroler ATmega32.

Gambar 5. Diagram Blok Alat

b. Rangkaian Sistem1. Rangkaian AlatDalam implementasi perancangan alat pendeteksi levelketinggian air dan pemutus korsleting listrik ini terdiridari beberapa rangkaian yaitu rangkaian minimummikrokontroler, rangkaian driver relay, rangkaian driverbusser, dan rangkaian catu daya sebagai penyediategangan untuk semua rangkaian. Keseluruhan sistemdapat dilihat pada gambar 6 berikut :

Gambar 6. Keseluruhan Sistem Tampak Atas

Sebelum menyatukan semua rangkaian-rangkaianelektronika yang telah dirakit ke dalam sistem, terlebihdahulu dilakukan perancangan dan pengujian-pengujian.Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahuiketepatan dan ketelitian dari semua rangkaian yang telahkita buat, sehingga kekurangan-kekurangan yangmungkin saja terjadi dapat kita perbaiki atau setidaknyadapat kita minimalisir.

2. Rangkaian Minimum MikrokontrolerRangkaian mikrokontroller adalah rangkaian utama,dimana rangkaian mikrokontroler ini merupakan pusatpengolahan data dan pusat pengendalian alat, Sehinggaalat dapat bekerja dengan optimal. Di dalam rangkaianmikrokontroler ini terdapat empat port yang dapatdigunakan sebagai input maupun output data. Rangkaianini tersusun atas osilator kristal 11.0592 MHz yang

SensorPing

B

DriverRelayPemutusarus

Alarm/Busser

A

CD


ISSN : 2302-3805

3.5-4

berfungsi untuk membangkitkan pulsa internal dan duabuah kapasitor sebesar 30 pF yang berfungsi untukmenstabilkan frekuensi, dan kapasitor 10uF serta resistor10 kohm yang berfungsi untuk rangkaian reset sebelumprogram yang terdapat pada mikrokontroler dijalankan.Adapun gambar yang ditunjukkan seperti terlihat padagambar 7 di bawah ini :

Gambar 7. Skema Rangkaian Mikrokontroler

3. Rangkaian Driver Relay

Gambar 8. Skema Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian driver yang ditunjukkan pada gambar 8berfungsi untuk memutuskan arus listrik yang masukkedalam rangkaian mikrokontroler.

4. Rangkaian Catu DayaRangkaian ini adalah rangkaian yang berfungsimengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah(DC). Selain itu, rangkaian ini juga bersifatmenyediakan atau memberikan tegangan kepada semuarangkaian. Catu daya yang dibutuhkan alat iniadalah 5V DC dan 12V DC. Daya 5V digunakanuntuk tegangan mikrokontroler dan daya 12V DCuntuk tegangan driver relay.

c. Pengujian Sistem1. Perangkat LunakPengujian perangkat lunak ini bertujuan untukmengetahui error program sebelum didownload masukke dalam chip. Dalam hal ini penulis menggunakansoftware CodeVision AVR sebagai compiler yang dapatmemudahkan programmer dalam membuat source code.

Berikut tampilan editor CodeVision AVR pada gambar9:

Gambar 9. Editor CodeVision AVR

2. Pengujian Perangkat KerasPada saat user atau operator menuangkan air kedalmbak, maka sensor ping akan mendeteksi ketinggian airlalu mengirimkan data ke mikrokontroler, kemudianmikrokontroler akan mengirimkan instruksi kepadadriver relay untuk membunyikan alarm/busser.Alarm/Busser akan terus berbunyi jika MCB tidakdimatikan, dan ketika air mencapai batas yangditentukan maka mikrokontroler akan mengirimkaninstruksi kepada driver relay untuk memutuskan arus.

Tabel 1. Pengujian Sistem Secara KeseluruhanNo Pengujian Hasil Ket

1

Usermenuangkan airsecara perlahankedalam baksampai batas 5cm.

Sensor Ping akanmendeteksiketinggian air

Ok

2 Ketinggian airmencapaikondisi 1

Busser aktif Ok

3 Ketinggian airmencapaikondisi 2

Arus terputus Ok

3. Kesimpulana. Perancangan alat pendeteksi level ketinggian air

dan pemutus korsleting listrik terdiri dari beberaparangkaian yaitu rangkaian minimum mikrokontroler,rangkaian driver relay, rangkaian driver busser, danrangkaian catu daya sebagai penyedia teganganuntuk semua rangkaian

b. Berdasarkan pengujian perangkat lunakmenggunakan CodeVision AVR didapatkan hasilbahwa tidak terdapat kesalahan dalam programsebelum di download ke dalam chip. Sedangkan


ISSN : 2302-3805

3.5-5

pengujian alat dengan mengukur sensor, busser danarus ketinggian air telah dinyatakan berfungsidengan baik.

Daftar Pustaka[1] Widodo Budiharto,”Robotika Teori dan Implementasi”, CV. ANDI

OFFSET, 2010.[2] Hari Sasongko, Bagus, “Pemrograman Mikrokontroler dengan

Bahasa C”, CV.ANDI OFFSET, 2012.[3] Ardi Winoto, “Mikrokontroler AVR ATMEGA8/16/32/8535 dan

Pemrogramannya dengan Bahasa C Pada AVR”, Informatika,2010.

[4] Haryanto, Ary M, P.Adi Wisnu,, “Pemrograman Bahasa C untukMikrokontroler ATMEGA32”, CV. ANDI OFFSET, 2008

[5] Sugiri, ”Elektronika Dasar dan Peripheral Komputer”, Andi, 2004.

Biodata Penulis

Nurlindasari Tamsir, S.Kom.,M.T., memperoleh gelarSarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Sistem InformasiSTMIK DIPANEGARA Makassar, lulus tahun 2007.Memperoleh gelar Magister Teknik (M.T) ProgramPasca Sarjana Magister Teknik Elektro, Jurusan TeknikInformatika Universitas Hasanuddin Makassar, lulustahun 2010. Saat ini menjadi Dosen di STMIKDIPANEGARA Makassar.

Hasriani, SE.,M.Si, memperoleh gelar Sarjana Ekonomi(SE), Jurusan Manajemen STIM LPI Makassar, lulustahun 2002. Memperoleh gelar Magister Keuangan(M.Si) Program Pasca Sarjana Magister UniversitasHasanuddin Makassar, lulus tahun 2006. Saat inimenjadi Dosen di STMIK DIPANEGARA Makassar.


ISSN : 2302-3805

3.5-6

alat pendeteksi level ketinggian air dan pemutus

Documents