6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir

Pada penelitian ini akan diimplementasikan alat untuk sistem pembacaan

jumlah konsumsi air PDAM. Dalam implementasi alat ini digunakan sensor YF-

S201 berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS. Sensor YF-S201

menggunakan prinsip Hall effect sensor. Hall effect sensor dirancang untuk

mendeteksi adanya objek magnetis dengan perubahan posisi medan magnet. Sensor

jenis ini biasa digunakan untuk pengukur kecepatan.

Prinsip kerja dari alat ini berawal dari sensor YF-S201. Ketika air mengalir

melalui gulungan rotor, terjadi perubahan medan magnet secara terus menerus yang

menyebabkan timbulnya pulsa yang dapat ditentukan frekuensinya. Pulsa ini akan

dijadikan referensi menghitung jumlah pemakain air. Selanjutnya, jumlah pulsa

akan diteruskan ke mikrokontroler dan dilakukan konversi terhadap satuan volume

konsumsi air dan jumlah pembayaran sesuai dengan golongan tarif yang telah

ditentukan PDAM. Sistem ini juga terhubung dengan modul GSM. Modul GSM

berfungsi untuk menerima dan mengirimkan informasi berupa SMS. Hasil yang

diharapkan dari alat ini adalah mampu menerima SMS dari pelanggan dan petugas

kemudian mengirim SMS berupa informasi jumlah konsumsi air pelanggan PDAM.

Penelitian – penelitian sebelumnya yang terkait dengan penelitian ini adalah,

sebagai berikut :

1. Musyafa, dkk (2015) dengan penelitian yang berjudul “Rancang Bangun

Sistem Pembayaran Pada PDAM Berbasis Arduino UNO Revisi 3”. Penelitian

ini membuat rancang bangun sistem untuk pembayaran prabayar pada jumlah

konsumsi air PDAM. Penelitian ini memanfaatkan pulsa elektornik dengan

proses generate pulsa, yaitu dengan sebuah server yang bisa membuat deretan

angka yang berisi nilai pulsa air dan ID pelanggan sehingga meter air tinggal

membaca angka-angka tersebut untuk menjalankannya. Alat akan berhenti

otomatis ketika pulsanya habis. Konsep yang hampir sama dengan penggunaan

pulsa pada listrik pintar. Pada sistem prabayar diperlukan perhitungan untuk

7

mengetahui berapa banyak debit air yang keluar sesuai dengan nilai input yang

dimasukkan, maka dengan memanfaatkan output sensor yang berupa half-

effect akan diketahui flow rate air yang mengalir. (Journal of Control and

Network Systems (JCONES), Vol 5, No 2 (2015) / Online).

2. Henura dan Widodo (2015) dengan penelitian yang berjudul “Rancang Bangun

Sistem Jaringan Nirkabel Untuk Pemantauan Konsumsi Air Pelanggan

PDAM” Penelitian ini membuat rancang bangun sistem untuk memantau data

konsumsi air pelanggan PDAM melalui jaringan nirkabel. Dalam skala kecil,

sistem ini diperuntukkan bagi pelanggan yang tidak memiliki akses terhadap

riwayat pemakaian airnya, sehingga mempersulit pengelolaannya. Pada skala

yang lebih besar, sistem ini menjadi solusi atas permasalahan perusahaan yang

dalam mengumpulkan data pengunaan air pelanggannya masih perlu

mendatangi satu persatu rumah mereka setiap bulan. Sistem ini dibuat dengan

memasang komponen pada meter air yang mampu mengirimkan data

perhitungannya ke sebuah server untuk disimpan dalam database MySQL.

Sedangkan untuk pemantauannya digunakan suatu aplikasi pada smartphone

Android yang dapat meminta kepada server data-data pada waktu yang

diinginkan para pengguna. (Indonesian Journal of Electronics and

Instrumentation Systems (IJEIS), 2015 / Online).

3. Sari, (2015) dengan penelitian yang berjudul “Perancangan Alat Pengukuran

Kecepatan Air Menggunakan Water flow sensor G1/2 Berbasis mikrokontroler

ATMega 8535”. Alat ini berfungsi untuk mengetahui kebocoran pada saluran

pipa air dimana sistem tersebut menggunakan mikrokontroler ATMega 8535,

Water flow sensor G1/2, dan LCD. Sensor flow meter yang digunakan terdiri

dari dua buah yang diletakkan dengan posisi yang berbeda dan dengan cara

membandingkan volume air yang lewat pada sensor flowmeter pertama dengan

volume air pada sensor kedua. Waktu perambatan tersebut yang akan

dikonversi ke dalam satuan Liter. Pengujian dilakukan dengan memasukkan air

dengan volume 500 ml, 1000 ml, 1500ml dan 2000ml dengan

membandingkannya antara sensor 1 dan sensor 2 terhadap volume standar.

Hasil yang didapatkan bahwa peletakan sensor menentukan kesalahan yang

8

terbaca pada saat pengujian hal ini dapat ditunjukkan pada persen kesalahan

yang terdapat pada Datasheet dari sensor flowmeter G1/2 tersebut. Dengan

hasil pengujian ini dapat dipastikan bahwa kedudukan atau posisi vertikal tidak

dapat menjamin pembacaan kecepatan air, diakibatkan pengaruh gravitasi

bumi. (Repository Universitas Sumatera Utara, 2015 / Online).

Kelebihan sistem pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan PDAM

berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS jika dibandingkan dengan

penelitian sebelumnya adalah :

1. Jika dibandingkan dengan penelitian Musyafa, dkk (2015) yaitu “Rancang

Bangun Sistem Pembayaran Pada PDAM Berbasis Arduino UNO Revisi 3”.

Dimana menggunakan pembayaran prabayar pada jumlah konsumsi air

PDAM. Penelitian kali ini menggunakan mikrokontroler ATmega328 yang

telah di burn bootloader, membutuhkan biaya yang lebih murah jika

dibandingkan dengan perangkat Arduino UNO. Pembayaran dengan sistem

prabayar juga berpotensi menghilangkan fungsi pengawasan PDAM kepada

pelanggan. PDAM masih sangat membutuhkan data pemakaian pelanggannya

sebagai evaluasi dan acuan jumlah kebutuhan air yang harus disediakan untuk

pelanggan PDAM.

2. Jika dibandingkan dengan penelitian Henura dan Widodo (2015) dengan

penelitian yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Jaringan Nirkabel Untuk

Pemantauan Konsumsi Air Pelanggan PDAM” Penelitian ini membuat rancang

bangun sistem untuk memantau data konsumsi air pelanggan PDAM melalui

jaringan internet. Penelitian dengan layanan komunikasi SMS yang lebih

umum dikalangan pelanggan PDAM. Layanan komunikasi SMS cenderung

lebih hemat jika dibandingkan dengan sistem jaringan nirkabel lainnya seperti

internet yang harus selalu online.

3. Jika dibandingkan dengan penelitian Sari, (2015) dengan penelitian yang

berjudul “Perancangan Alat Pengukuran Kecepatan Air Menggunakan Water

flow sensor G1/2 Berbasis mikrokontroler ATMega 8535”. Alat ini berfungsi

untuk mengetahui kebocoran pada saluran pipa air dimana sistem tersebut

menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Penelitian kali ini merupakan

9

pengembangan dari aplikasi Water flow sensor G1/2 yang sebelumnya hanya

dipakai sebagai pengukur kecepatan air, pada penelitian kali ini sudah

diaplikasikan pada pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan PDAM yang

memiliki tampilan jumlah pemakaian air dalam satuan volume pemakaian serta

jumlah pembayaran yang lebih mudah di baca oleh pelanggan.

Secara umum kelebihan sistem pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan

PDAM berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS dibandingkan

dengan flow meter analog yang dipakai PDAM Kabupaten Gianyar adalah :

1. Memiliki tampilan jumlah pemakaian air dalam satuan volume pemakaian

yang lebih mudah dibaca oleh pelanggan.

2. Memiliki tampilan konversi jumlah pemakaian air dalam satuan jumlah

pembayaran sehingga pelanggan dapat memastikan biaya yang harus dibayar.

3. Memiliki sistem peringatan kepada pelanggan PDAM mengenai informasi

jumlah konsumsi dan batasan konsumsi air pelanggan PDAM, sehingga dapat

mengurangi jumlah konsumsi air yang berlebih.

4. Memiliki layanan komunikasi SMS, sehingga pelanggan dapat memantau

jumlah pemakaian air dari jarak jauh.

5. Layanan komunikasi SMS memberikan kemudahan akses kepada petugas

pencatatan PDAM mengenai informasi jumlah konsumsi air pelanggan PDAM,

sehingga pengambilan data jumlah konsumsi air pelanggan PDAM dapat

dilakukan dari jarak jauh.

2.2 Komponen Elektronika

2.2.1 Water Flow Sensor YF-S201

Water flow sensor YF-S201 digunakan dalam pengendalian aliran air pada

sistem distribusi air, sistem pendinginan berbasis air, dan aplikasi lainnya yang

membutuhkan pengecekan terhadap debit air yang dialirkan. Water flow sensor

YF-S201 dapat digunakan untuk mendeteksi aliran air hingga 30 liter/menit (1.800

liter/jam). Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek

hall. Efek hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel

bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais. Efek

10

hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus terhadap arus

listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan

menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz

yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais

tersebut disebut potensial hall. Potensial hall ini sebanding dengan medan magnet

dan arus listrik yang melalui divais (Sari, 2015) .

Ketika air mengalir melewati rotor, rotor akan berputar. Kecepatan putaran

ini akan tergantung dengan kecepatan atau besarnya aliran air yang melewati sensor

tersebut. Sensor ini tidak akan menghasilkan tegangan apabila sensor belum dialiri

air atau belum bekerja dan baru akan menghasilkan tegangan ketika sensor telah

dialiri air. Sensor hall-effect yang terdapat dalam Water flow sensor tersebut akan

mengeluarkan output pulsa sesuai dengan besarnya aliran air. Kelebihan sensor ini

adalah hanya membutuhkan 1 pin sinyal (SIG) selain jalur 5V DC dan Ground.

Untuk mendapatkan nilai aliran dalam L/Jam (Q) bisa didapat dengan persamaan

(2.1) (Musyafa, dkk (2015).

(Q) =𝑃𝑢𝑙𝑠𝑒 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑦 x 60

7.5 (2.1)

Angka 7.5 adalah konstanta untuk Water flow sensor G1/2 dalam keadaan

horizontal. Bentuk fisik dari Water flow sensor YF-S201 ditunjukkan pada Gambar

2.1.

Gambar 2.1 Bentuk Fisik Water Flow Sensor YF-S201 (Sumber : Adijarto, 2015)

11

Dimensi secara umum dari produk sejenis dari Water flow sensor yang

memiliki diameter ½ inch ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Dimensi Water Flow Sensor G1/2

(Sumber: partelektrik, 2012)

Water flow sensor YF-S201 memiliki diameter input aliran air ½ inch atau

sama dengan 1,25 cm, memiliki panjang 5,6 cm. Terdapat 3 kabel penghubung

untuk mengoperasikan sensor ini yaitu:

1. Kabel berwarna merah : hubungan ke Vcc

2. Kabel berwarna kuning : hubungan ke Data (output ke mikrokontroler)

3. Kabel berwarna hitam : hubungan ke GND

Komponen pembentuk Water flow sensor ditunjukkan pada Tabel 2.1 (Sari, 2015).

Tabel 2.1 Komponen Water Flow Sensor

No. Nama Kuantitas Material Catatan

1 Valve body 1 PA66+33%glass fiber

2 Stainless steel bead 1 Stainless steel SUS304

3 Axis 1 Stainless steel SUS304

4 Impeller 1 POM

5 Ring magnet 1 Ferrite

6 Middle ring 1 PA66+33%glass fiber

7 O-seal ring 1 Rubber

8 Electronic seal ring 1 Rubber

9 Cover 1 PA66 +33% glass fiber

10 Screw 4 Stainless steel SUS304 3.0*11

mm

11 Cable 3 1007 24AWG

12

2.2.1.1 Spesifikasi Water Flow Sensor

Spesifikasi Water flow sensor YF-S201 adalah sebagai berikut (anonim, 2016) :

1. Debit air yang dapat diukur : 1 - 30 Ltr / menit

2. Maksimum tekanan air : 2 MPa

3. Tekanan hidrostatik / Hydrostatic Pressure : ≤ 1,75 MPa

4. Catu daya antara 4,5 Volt hingga 18 Volt DC

5. Arus : 15 mA (pada Vcc = 5V)

6. Kapasitas beban: kurang dari 10 mA (pada Vcc = 5V)

7. Maksimum suhu air (Water temperature usage) : 80°C

8. Rentang Kelembaban saat beroperasi : 35% - 90% RH (no frost)

9. Duty Cycle : 50%±10%

10. Periode signal (output rise / fall time): 0.04µs / 0.18µs

11. Diameter penampang sambungan : 0,5 inch (1,25 cm)

12. Amplitudo : Low ≤ 0,5V, High ≥ 4,6 Volt

13. Kekuatan elektrik (electric strength) : 1250 V / menit

14. Hambatan insulasi: ≥ 100 MΩ

15. Material: PVC

2.2.2 Mikrokontroler ATmega328

ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe

mikrokontroler yang sama dengan ATMega328 ini antara lain ATMega8535,

ATMega16, ATMega32, ATmega328. Perbedaan antara mikrokontroler antara lain

adalah, ukuran flash memory , banyaknya GPIO, peripherial (USART, timer,

counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil

dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler lainnya. Namun untuk segi memori

dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran

memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya

saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler lainnya (Dhan, 2014).

Maping pin dari mikrokontroler Atmega328 ditunjukkan pada Gambar 2.3.

13

Gambar 2.3 Pin Mikrokontroler Atmega328 (DIP 28).

(Sumber : ATmel, 2016)

Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu

memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat

memaksimalkan kerja dan parallelism (Dhan, 2014). Instruksi – instruksi dalam

memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu

instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.

Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam

setiap satu siklus clock. ATMega328 memiliki 32 x 8-bit register serba guna

digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic Unit) yang

dapat dilakukan dalam satu siklus. Enam dari register serbaguna ini dapat

digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak

langsung untuk mengambil data pada ruang memori data (Dhan, 2014). Ketiga

register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27),

register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31).

Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori

program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit (Dhan, 2014). Selain register serba

guna, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O

selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain

sebagai register Control Timer / Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM,

dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat

14

0x20h – 0x5Fh (Dhan, 2014). Arsitektur dari ATmega328 ditunjukkan pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Arsitektur ATmega328

(Sumber : ATmel, 2016)

ATMega328 memiliki 3 buah Port utama yaitu Port B, Port C, dan Port D

dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. Port tersebut dapat difungsikan

sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya (Dhan,

2014).

1. Port B

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai

input/output. Selain itu Port B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah

ini

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran

PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur

komunikasi SPI.

d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai

sumber clock external untuk timer.

15

f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama

mikrokontroler.

2. Port C

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan

sebagai input/output digital. Fungsi alternatif Port C antara lain sebagai berikut.

a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.

ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog

menjadi data digital.

b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada Port C. I2C

digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki

komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

3. Port D

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat

difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga

memiliki fungsi alternatif.

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level

sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan

RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data

serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai

interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program,

misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi

interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan

menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun

sumber clock dapat memanfaatkan sumber clock dari CPU, sehingga tidak

membutuhkan external clock.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1

dan timer 0.

16

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog

comparator.

2.2.2.1 Fitur ATmega328

ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari Atmel yang mempunyai

arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses

eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set

Computer). Mikrokontroler ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain (Dhan,

2014) :

1. Memiliki 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu

siklus clock.

2. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width

Modulation) output.

3. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen

karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

4. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

5. Memiliki 32 x 8-bit register serba guna.

6. Memiliki clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

7. Memiliki 32 KB Flash memory dan pada Arduino memiliki bootloader yang

menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.

2.2.2.2 Konversi Pin ATmega328 Ke Arduino UNO

Mikrokontroler ATmega328 yang dikonversi menjadi sebuah modul

Arduino UNO melalui proses burn bootloader. Burn bootloader adalah proses

pengisian bootloader pada sebuah mikrokontroler, sehingga dapat difungsikan

seperti modul Arduino.

Arduino UNO menggunakan mikrokontroler ATmega328, tetapi data pin

pada Arduino UNO berbeda dengan ATmega328. Konversi pin dari mikrokontroler

ATmega328 ke Arduino UNO ditunjukkan pada Gambar 2.5.

17

Gambar 2.5 Konversi Pin ATmega328 ke Arduino UNO

(Sumber : Putra, 2010)

2.2.3 Modul GSM (Global System for Mobile Communication)

2.2.3.1 Modul IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino

IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino adalah modul GSM

yang dikeluarkan oleh Iteadstudio. IComSat dapat digunakan untuk mengirim dan

menerima data dengan menggunakan SMS (Short Message Service). Icomsat

dapat dikontrol dengan menggunakan AT commands.

Modul GSM ini berfungsi menggantikan sebuah telepon seluler dalam hal

pengiriman atau penerimaan pesan SMS. Namun demikian, sebuah modul GSM

tidak akan bisa berjalan tanpa dikontrol oleh sebuah program. Dengan serangkaian

perintah yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman, instruksi-instruksi

khusus dikirimkan dari komputer kepada alat ini melalui kabel yang dihubungkan

ke terminal datanya. IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino

produksi ITead Studio ditunjukkan pada Gambar 2.6.

18

Gambar 2.6 IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino ( Sumber : ITead Studio, 2011 )

Beberapa AT Command untuk modul GSM adalah sebagai berikut:

AT+CPBF : untuk mencari nomer telepon.

AT+CPBR : untuk membaca buku telepon.

AT+CPBW : untuk menulis nomer telepon di buku telepon.

AT+CMGF : untuk menseting mode SMS text atau PDU.

AT+CMGL : untuk melihat semua daftar sms yang ada.

AT+CMGR : untuk membaca SMS.

AT+CMGS : untuk mengirim SMS.

AT+CMGD : untuk menghapus SMS.

AT+CMNS : menseting lokasi penyimpanan ME(ponsel) atau SM (SIM Card)

AT+CGMI : untuk mengetahui nama atau jenis ponsel

AT+CGMM : untuk mengetahui kelas ponsel

AT+COPS : untuk mengetahui nama provider kartu GSM

AT+CBC : untuk mengetahui level baterai

AT+CSCA : untuk mengetahui alamat SMS Center

2.2.3.2 Spesifikasi IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino

Spesifikasi dari IComSat v1.1 -SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino

adalah (ITead Studio, 2011) :

1. Ukuran board IComSat yaitu 77.2mm x 66.0mm x 1.6mm.

2. Indikator yang terdapat pada IComSat yaitu LED power, LED status dan

LED status jaringan.

19

3. Power supply IComSat adalah 9-20 Volt.

4. Protokol komunikasi dalam IcomSat mengunakan protokol UART.

Fitur-fitur dari IComSat V1.1- SIM 900 GSM/GPRS adalah (ITead Studio, 2011):

1. Memiliki 4 tingkat jaringan frekuensi 850/900/1800/1900MHz.

2. Paket data GPRS kelas 10/8.

3. GPRS mobile station kelas B.

4. Compliant to GSM phase 2/2+.

5. Kelas 4 (2W @ 850 / 900MHz).

6. Kelas 1 (1W @ 1800 / 1900MHz).

7. Di kontrol melalui AT Command (GSM 07.07, 07.05 dan SIMCOM

enhanced AT commands).

8. Dapat digunakan untuk SMS.

9. Dapat menggunakan serial Port.

10. Semua pin SIM900 terdapat di luar.

11. RTC didukung dengan super kapasitor.

12. Power ON/OFF dan fungsi reset yang didukung oleh Arduino.

2.2.4 Real Time Clock (RTC) DS1307

RTC DS1307 adalah RTC serial dengan protokol komunikasi I2C (Inter-

Integrated Circuit). Fungsinya adalah sebagai penyimpan data waktu digital yang

dapat diakses oleh mikrokontroler. Selain itu, RTC ini juga memiliki RAM sebesar

56 byte (Maxim, 2008).

Pada alat ini RTC DS1307 akan dijadikan sebagai komponen utama pada

sistem penunjukan tanggal dan waktu. RTC (Real Time Clock) DS1307 bekerja

dengan daya rendah (low power), memiliki kalender/jam BCD dan SRAM yang

nonvolatile dengan kapasitas 56 bytes. Alamat dan data dikirim melalui 2 kabel dua

arah. Jam dan kalender pada DS1307 menyediakan informasi detik, menit, jam,

hari, tanggal, bulan dan tahun. Banyak hari dalam satu bulan diatur secara otomatis

oleh IC ini baik untuk 31 hari maupun kurang. Jam bekerja dalam format 24 jam

atau 12 jam dengan indikator AM/PM. DS1307 dapat mendeteksi secara otomatis

catu dayanya, jika catu daya ke sistem mati, maka secara otomatis DS1307 akan

20

mengambil catu daya dari baterai (jika dipasang). DS 1307 memiliki 8 buah pin dan

tersedia dalam bentuk 8-pin DIP serta 8- pin SOIC. Konfigurasi dari DS1307

ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Diagram Pin RTC DS1307

(Sumber : Putra, 2010)

1. Vcc, GND: Input tegangan adalah tegangan DC. Vcc bernilai 5 Volt. Jika

diberikan tegangan 5 Volt, IC dapat diakses secara penuh, baik untuk menulis

maupun membaca data. Ketika baterai disambungkan pada IC dan nilai Vcc

dibawah 1.25 VBAT. Proses penulisan dan pembacaan data tidak dapat dilakukan,

namun proses pencacahan waktu tetap dapat berjalan dan tidak terpengaruh oleh

penurunan Vcc, karena IC akan mengambil sumber tegangan dari VBAT.

2. VBAT: digunakan sebagai masukan baterai lithium 3 Volt atau sumber energi

yang lain. Tegangan baterai harus berkisar antara 2 Volt sampai 3.5 Volt. Baterai

lithium 48 mA atau lebih besar dapat digunakan lebih dari 10 tahun pada suhu

25°C.

3. SCL (Serial Clock Input): SCL digunakan untuk sinkronisasi perpindahan data

pada antarmuka serial.

4. SDA (Serial Data Input/Output): SDA berfungsi sebagai pin masukan dan

keluaran pada antarmuka serial 2-kabel. Pin SDA dan SCL membutuhkan

resistor pull-up sekitar 10 K Ohm.

5. SQW/OUT (Square Wave/Output Driver): jika diaktifkan, SQWE bit harus diset

ke 1. SQWE akan mengeluarkan gelombang kotak dengan pilihan frekuensi (1

Hz, 4 KHz, 8 KHz, 32 KHz). Pin SQW/OUT membutuhkan resistor pull-up

eksternal. SQW/OUT dapat bekerja baik dengan sumber tegangan Vcc maupun

tegangan baterai.

6. X1, X2 – dihubungkan dengan kristal 32,768 KHz

.

21

2.2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

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-light (anonim, 2012).

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening

dengan elektroda transparan Indium Oksida dalam bentuk tampilan seven-segment

dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan

medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan

diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya

vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan

lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul

yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap

dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. LCD 4x20 ditunjukkan pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.8 LCD 4x20

(Sumber : Vishay, 2014)

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal

Display) diantaranya adalah :

1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan

menggunakan LCD (Liquid Cristal Display). LCD dilengkapi dengan 8 jalur

data (DB0..DB7) yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun

perintah pengatur kerja LCD.

22

2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan

jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan

perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada LCD, jika low adalah

instruksi tulis data, sedangkan high adalah instruksi baca data.

4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini

dihubungkan dengan trimpot 10 KOhm, jika tidak digunakan, pin dihubungkan

ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.3 Flow meter

Flow meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa atau laju

aliran volumetrik cairan atau gas. (Abdat, 2014). Flow meter sangat penting bagi

perusahaan air minum untuk memonitor secara terus-menerus pemakaian air

pelanggan sehingga didapat rekening tagihan bulanan yang akurat, selain itu flow

meter berfungsi untuk mengontrol dan mengendalikan pemakaian air pelanggan

sesuai dengan kebutuhan (PDAM Kab. Tabanan, 2012).

Prinsip kerja flow meter menggunakan laju air sebagai penggerak dari

mekanikal yang ada di dalam meter dan terhubung kepada angka register meter.

Kecepatan pada air secara spesifik dikonversi menjadi volume yang terbaca pada

register meter. Komponen dasar dari flow meter analog ditunjukkan pada Gambar

2.9.

Gambar 2.9 Komponen Dasar Flow Meter

(Sumber : Abdat, 2014)

23

Salah satu jenis flow meter yang dipakai dipakai di PDAM Kabupaten

Gianyar untuk pelanggan golongan NA.1 adalah turbin multijet produksi Multimag.

Meter ini mempunyai beberapa keping kipas atau rotor yang dipasang pada sumbu

as. Cara kerja meter ini menggunakan kecepatan air untuk memutar baling-baling

dan yang diteruskan pada register untuk dikonversi menjadi volume atau kubikasi.

Jenis ini ada yang bertipe vertikal dimana sumbu as baling-baling terpasang secara

vertikal biasanya digunakan pada aliran yang memiliki aliran turbulensi, konstruksi

meter dibuat sedemikian rupa sehingga alir tidak langsung mengenai kipas/baling-

baling. Hal ini memungkinkan meter ini bisa menerima semua type aliran air

sehingga pembacaan meter lebih akurat.

2.4 SMS (Short Message Service )

Short Message Service (SMS) merupakan salah satu layanan pesan teks

yang dikembangkan dan distandarisasi oleh suatu badan yang bernama European

Telecomunication Standards Institute (ETSI) sebagai bagian dari pengembangan

GSM Phase 2, yang terdapat pada dokumentasi GSM 03.40 dan GSM 03.38. Fitur

SMS ini memungkinkan perangkat Stasiun Seluler Digital (Digital Cellular

Terminal, seperti handphone) untuk dapat mengirim dan menerima pesan-pesan

teks dengan panjang sampai dengan 160 karakter melalui jaringan GSM. SMS

dapat dikirimkan ke perangkat Stasiun Seluler Digital lainnya hanya dalam

beberapa detik selama berada pada jangkauan pelayanan GSM. Lebih dari sekedar

pengiriman pesan biasa, layanan SMS memberikan garansi SMS akan sampai pada

tujuan meskipun perangkat yang dituju sedang tidak aktif yang dapat disebabkan

karena sedang dalam kondisi mati atau berada di luar jangkauan layanan GSM.

(Abdat, 2014). Skema cara kerja SMS ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Skema Cara Kerja SMS

(Sumber : Wirdy, 2013)

24

Jaringan SMS akan menyimpan sementara pesan yang belum terkirim, dan

akan segera mengirimkan ke perangkat yang dituju setelah adanya tanda kehadiran

dari perangkat dijaringan tersebut. Dengan fakta bahwa layanan SMS (melalui

jaringan GSM) mendukung jangkauan/jelajah nasional dan internasional dengan

waktu keterlambatan yang sangat kecil, memungkinkan layanan SMS cocok untuk

dikembangkan sebagai aplikasi-aplikasi seperti: pager, e-mail, dan notifikasi voice

mail, serta layanan pesan banyak pemakai (multiple users). Namun pengembangan

aplikasi tersebut masih bergantung pada tingkat layanan yang disediakan oleh

operator jaringan.

2.5 Debit Air

Debit aliran merupakan jumlah volume air yang mengalir dalam waktu

tertentu melalui suatu penampang air, sungai, saluran, pipa atau kran. Aliran air

dikatakan memiliki sifat ideal apabila air tidak dapat dimanfaatkan dan berpindah

tanpa mengalami gesekan, hal ini berarti pada gerakan air tersebut memiliki

kecepatan yang tetap pada masing-masing titik dalam pipa dan gerakannya

beraturan akibat pengaruh gravitasi bumi (Sari, 2015). Pada penelitian ini akan

diukur debit air yang melewati penampang pada sensor dalam satuan Liter/detik.

Jumlah debit air yang melewati penampang pada sensor dalam satuan Liter/detik

akan dijumlahkan sehingga menghasilkan jumlah air yang melewati sensor.

2.5.1 Teknik Pengukuran Debit Air

Pengukuran merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam suatu

sistem pengolahan air. Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk

mengetahui debit air pada saluran air, diantaranya (Sari, 2015) :

1. Dilution

2. Timed Gravimetric

3. Weir atau flume

4. Area velocity

Dari beberapa teknik pengukuran ini, pada proses pengujian sistem

digunakan teknik pengukuran Timed Grafimetric, alasannya adalah teknik

25

pengukuran Timed Grafimetric sangat sederhana dan tidak memerlukan instrument

pengukuran khusus. Teknik pengukurannya adalah, air dialirkan ke dalam suatu

wadah penampung selama waktu tertentu. Variasi lain dari metode ini adalah

dengan menggunakan wadah yang telah diketahui volumenya kemudian dilakukan

pengukuran waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh penampungan air. Untuk

mengetahui debit air menggunakan persamaan (2.2) (Sari, 2015).

𝑄 =V

𝑡 (2.2)

Dimana:

Q = Debit (L/s)

V = Volume (L)

t = Waktu (s)

2.6 Perhitungan Pembayaran Air di PDAM Kabupaten Gianyar

Implementasi alat untuk sistem pembacaan jumlah konsumsi air PDAM

menggacu pada pelanggan PDAM di Kabupaten Gianyar dengan Golongan Non

Niaga (NA) untuk Rumah Tangga (NA.1). Pada golongan Rumah Tangga (NA.1)

digunakan istalasi pipa ukuran diameter ½ inch dengan beban biaya administrasi

setiap bulan sebesar Rp.10.000. Tarif air PDAM untuk golongan Non Niaga (NA)

untuk Rumah Tangga (NA.1) ditunjukkan pada Tabel 2.2 (PDAM Kab. Gianyar,

2009).

Tabel 2.2 Tarif Air PDAM Untuk Rumah Tangga (NA.1)

No. Pemakaian ( m3 ) Harga

1. 0-10 Rp. 17.000

2. 11-20 Rp. 4.250 / m3

3. 20-30 Rp. 5.100 / m3

4. >30 Rp. 5.950 / m3

Berikut ini adalah contoh perhitungan pembayaran rekening air (NA1) ½ inch

1. Pemakaian 0-10 m3

10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000

Biaya Administrasi = Rp. 10.000

Total = Rp. 27.000

26

2. Pemakaian 12 m3

10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000

2 x Rp. 4.250 = Rp. 8.500

Biaya Administrasi = Rp. 10.000

Total = Rp. 35.500

3. Pemakaian 25 m3

10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000

10 x Rp. 4.250 = Rp. 42.500

5 x Rp. 5.100 = Rp. 25.500

Biaya Administrasi = Rp. 10.000

Total = Rp. 95.000

4. Pemakaian 34 m3

10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000

10 x Rp. 4.250 = Rp. 42.500

10 x Rp. 5.100 = Rp. 51.000

4 x Rp. 5.950 = Rp. 23.800

Biaya Administrasi = Rp. 10.000

Total = Rp. 144.300

2.7 Arduino IDE

Software yang digunakan dalam membuat listing program adalah Arduino

IDE (Integrated Development Environment), yaitu software yang merupakan

bawaan dari Arduino itu sendiri. Pada software Arduino IDE dapat dilakukan

proses compile dan upload program yang dibuat ke dalam mikrokontroler Arduino.

Kode - kode program Arduino umumnya disebut dengan sketch dan dibuat

menggunakan bahasa pemrograman C (Yulias, 2011). Pada penelitian ini

menggunakan Software Arduino Uno 1.0.5.r-2.

27

2.7.1 Struktur

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi

yang harus ada.

1. void setup( ) { }

Semua kode di dalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika

program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

2. void loop( ) { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah

dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus

menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

2.7.2 Variabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk

memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang digunakan

untuk memindahkannya. Terdapat beberapa variabel dasar yang digunakan dalam

program Arduino.

1. int (integer)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak

mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.

2. long (long)

Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Data long (long) memakai

4 byte (32 bit) dari memori (RAM) dan dapat menyimpan data dengan

rentang nilai dari -2,147,483,648 dan 2,147,483,647.

3. boolean (boolean)

Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai true (benar)

atau false (salah). Variabel boolean sangat berguna karena hanya

menggunakan 1 bit dari RAM.

4. float (float)

Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)

dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan

3.4028235E+38.

28

5. char (character)

Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65).

Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.

2.7.3 Syntax

Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format

penulisan.

1. // (komentar satu baris)

Digunakan untuk memberi catatan pada arti dari kode-kode yang dituliskan.

Syntax di belakang // akan diabaikan oleh program

2. /* */ (komentar banyak baris)

Jika terdapat banyak catatan, maka syntax dapat dituliskan pada beberapa

baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua simbol

tersebut akan diabaikan oleh program.

3. { }(kurung kurawal)

Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir.

Kurung kurawal juga digunakan pada fungsi dan pengulangan.

4. ; (titik koma)

Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma. Jika ada titik koma

yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan.

2.7.4 Struktur Perulangan

Program sangat tergantung pada struktur perulangan yang akan dijalankan

berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar dari struktur perulangan.

1. if..else, dengan format seperti berikut ini:

if (kondisi) { }

else if (kondisi) { }

Dengan struktur tersebut program akan menjalankan kode yang ada di dalam

kurung kurawal jika kondisinya true, dan jika tidak false maka akan diperiksa

apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya false maka kode pada else yang

akan dijalankan.

29

2. for, dengan format seperti berikut ini:

for (int i = 0; i < #perulangan; i++) { }

Digunakan bila melakukan perulangan kode di dalam kurung kurawal beberapa

kali. #perulangan dapat di isi dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. Jika

melakukan penghitungan ke atas dengan instruksi i++ atau ke bawah

dengan instruksi i--.