prototype sistem buka tutup pintu otomatis pada …eprints.umk.ac.id/9894/1/hal. judul.pdf · dan...

19
i LAPORAN SKRIPSI PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU OTOMATIS PADA BENDUNGAN UNTUK MENGATUR KETINGGIAN LEVEL AIR BERBASIS ARDUINO UNO MUH. SUKO BUDI UTOMO NIM. 201454037 DOSEN PEMBIMBING Rianto Wibowo, ST.,M.Eng. Qomaruddin,ST.,MT. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2018

Upload: doliem

Post on 02-Mar-2019

243 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

i

LAPORAN SKRIPSI

PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU

OTOMATIS PADA BENDUNGAN UNTUK MENGATUR

KETINGGIAN LEVEL AIR BERBASIS ARDUINO UNO

MUH. SUKO BUDI UTOMO

NIM. 201454037

DOSEN PEMBIMBING

Rianto Wibowo, ST.,M.Eng.

Qomaruddin,ST.,MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2018

ii

iii

iv

v

PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU

OTOMATIS PADA BENDUNGAN UNTUK

MENGATUR KETINGGIAN LEVEL AIR BERBASIS

ARDUINO UNO

Nama : Muh. Suko budi utomo

NIM : 201454037

Pembimbing : 1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng.

2. Qomaruddin,ST.,MT.

RINGKASAN

Pintu air merupakan bangunan penunjang pada suatu bendungan irigasi

dan bendungan pengendali banjir. Pintu air sudah ada sejak jaman dahulu, dimana

zaman dahulu pintu air sangatlah sederhana. Dengan terjadinya revolusi industri

pada waktu itu maka merupakan awal perkembangan pintu air pada khususnya

dan pada teknologi pada umumnya. Hal ini terlihat dari berbagai macam pintu

airyang digunakan dari pintu air dengan sistem manual sampai dengan pintu air

dengan sistem full otomatis. Buka tutup pintu air otomatis merupakan bangunan

beserta instalasinya yang berfungsi membuka, mengatur dan menutup aliran air

yang masuk kebendungan atau waduk, berdasarkan level ketinggian air pada hulu

bendungan.

Maka dalam penelitian ini, penulis memberikan solusi dengan adanya

sistem otomatis pada pintu air bendungan atau waduk, sehingga ketika kondisi

level air pada ketinggian tertentu pintu air ini dapat terbuka secara otomatis

dengan menfaatkan penggunaan sensor ultrasonik dan dengan kontrol Arduino

UNO. Adapun untuk menentukan terbuka atau tertutupnya pintu air ada beberapa

kondisi atau ukuran pembacaan sensor yang dijadikan acuan untuk proses ini.

vi

Dalam hal ini tidak hanya pendeteksian ketinggian air pada suatu lokasi, namun

pada beberapa daerah aliran sungai yang mana data hasil pembacaan sensor akan

dikirim melalui tansmiter dan di terima oleh receiver di pusat kontrol. Hal ini di

peruntunkan sebagai media informasi mengenai kondisi sungai dan bendungan.

Sistem kontrol otomatis ini dapat mempermudah dalam hal pemantauan kendali

ketinggian air di bendungan dan sungai yang menerapkan sistem ini. Adanya

sistem ini diharapkan dapat memperkecil respon lambat yang disebabkan oleh

kesalahan manusia, dan juga mempermudah pekerjaan bagi petugas yang sedang

berjaga dalam pemantauan.

Kata kunci : Arduino, Bendungan, Level Air, Sensor Ultrasonik

vii

PROTOTYPE OF THE SYSTEM OPEN TO CLOSE THE

AUTOMATIC DOOR ON THE DAM TO SET THE

LEVEL OF WATER LEVEL BASED ON ARDUINO UNO

Student Name : Muh. Suko Budi Utomo

Student Identity Number : 201454037

Supervisor : 1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng.

2. Qomaruddin,ST.,MT.

ABSTRACT

The sluice gate is a supporting building in an irrigation dam and flood

control dam. The sluice gate has existed since time immemorial, where ancient

times the sluice gate was very simple. With the onset of the industrial revolution at

that time it was the beginning of the development of sluice gates in particular and

in technology in general. This can be seen from various types of sluice gates used

from sluice gates with manual systems up to sluice gates with full automatic

systems. Open the automatic sluice lid is a building and installation that functions

to open, regulate and close the flow of water entering the reservoir or reservoir,

based on the water level at the head of the dam.

In this study, the author provides a solution with an automatic system on

the dam or reservoir water sluice, so that when the water level condition sat a

certain height this sluice can open automatically by utilizing the use of ultrasonic

sensors and with Arduino UNO controls. As for determining the open or closed

sluice gate there are several conditions or sizes of sensor readings that are used

as a reference for this process. In this case it is not only the detection of water

level at a location, but in some watersheds where the data from sensor readings

will be sent via tansmiter and received by the receiver in the control center. This

is referred to as a medium of information about the condition of rivers and dams.

viii

This automatic control system can facilitate the monitoring of water level control

in dam san drivers tha timplement this system. The existence of this system is

expected to reduce the slow response caused by human error, and also facilitate

the work for officers who are on guard in monitoring.

Keywords: Arduino, Dam, Water Level, y Sensor

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan dan sembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha

Esa. Karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan laporan tugas

akhir ini. Laporan ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan

pendidikanS1 pada program studi Teknik Mesin, Universitas Muria Kudus. Pada

tugas akhir Secripsi ini, penulis mengambil judul :

“PROTOTYPE SISTEM BUKA TUTUP PINTU OTOMATIS PADA

BENDUNGAN UNTUK MENGATUR KETINGGIAN LEVEL AIR

BERBASIS ARDUINO UNO”

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini,

sehingga memerlukan bantuan berbagai pihak dalam penyusunan laporan tugas

akhir ini. Untuk itu, izinkanlah penulis menyampaikan penghargaan yang sebesar-

besarnya

kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, atas berkah dan rahmat-Nya yang telah Iacurahkan

kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

2. Bapak. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng. selaku dosen pembimbing pertama kami

yang telah membimbing selama masa perkuliahan dan tugas akhir ini .

3. Bapak. Qomaruddin,ST.,MT. selaku dosen koordinator secripsi dan sekaligus

pembimbing ke dua kami yang senantiasa menasehati dan memberi saran dan

ide untuk lebih baik.

4. Bapak. Bachtiar Satya Nugraha, ST.,MT. selaku dosen penguji utama kami

yang telah memberikan refisi mengenai diagram alir pada tugas kami agar

lebih baik lagi.

5. Bapak. Rochmad Winarso. ST.,MT. dan Ir, Masruki Kabib.,M.T. Selaku dosen

penguji pertama kami yang telah memberikan refisinya yang membuat tugas

akhir ini makin bagus dan lebih jelas untuk di mengerti.

6. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi Teknik mesin Fakultas Teknik

kksqUniversitas Muria Kudus.

x

7. Dan tidak lupa terimakasih kepada teman-teman Teknik Mesin , terkhusus

untuk angkatan 2014 yang telahmemberikan dukungan maupun saran dan

kritiknya.

8. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Laporan Tugas Akhir

ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari, masih banyak kekurangan dalam laporan tugas akhir

scripsiini.Untuk itu penulis membutuhkan kritik serta saran yang membangun

untukmenyempurnakan laporan ini.Semoga laporan ini berguna baik sebagai

referensimaupun bahan panduan dan akhirnya penulis berharap semoga buku tesis

ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca.

Amin

Kudus, 17 Agustus 2018

Hormat saya,

Muh. Suko Budi Utomo

NIM. 201454037

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN .............................................................................. iv

RINGKASAN .........................................................................................................v

ABSTRACT ......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvi

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ........................................................ xix

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang…………………… .................................…………..1

1.2. Rumusan Masalah……………… .....................................………….2

1.3. Batasan Masalah………… ........................................………………2

1.4. Tujuan……………………… ...........................................………….3

1.5. Manfaat…………………… ..........................................……………3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Prototype……………… .......................................………………….5

2.2. Sensor Ultrasonik HC-SR04… ....................................……………..5

2.2.1. Cara kerja sensor ultrasonik… ..................………………..6

2.2.2. Konfigurasi PIN Sensor Ultrasonik HC-SR04……………7

2.2.3. Software Ultrasonik HC-SR04…………… ...................…8

2.3. Motor DC………………………… .........................................……..9

2.3.1. Prinsip kerja motor DC… .............………………………10

xii

2.4. Modul Rellay ( MR )………………...................………………….12

2.4.1. Prinsip kerja modul rellay………… ...................………..12

2.5. LCD M1632 ( Liquid Crystal Display M1632 )… ......……………13

2.6. Lampu LED dan Alarm…………………………………… ...........15

2.7. Arduino UNO R3………………………………… .............………16

2.7.1. Bagian Arduino UNO R3……………….............……….18

2.7.2. Mikrokontroller……………………… .........................…21

2.8. Saklar………………………………… ......................................….22

2.9. Limit Switch……………………………… ..................................... ….22

2.10. Power Supply……………………… ................................……….23

2.11. Kabel USB……………………… ................................………….24

2.12. Kabel jumper male dan famale………… ........................………..25

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alur penelitian…………………………… .....................…………26

3.2. Study Literatur………………………… .......................…………..30

3.3. Gambar Mesin………………………… ..............................………31

3.4. Komponen-komponen sistem buka tutup pintu otomatis………….32

3.5. Perancangan Sistem kontrol…………………… .....................……35

3.6. Perancangan Hardware……………………… ....................………37

3.7. Perancangan Software…………………… ......................…………39

3.8. Cara kerja Alat………………………… ...................……………..40

3.9. Perhitungan jarak dan kecepatan air terhadap sensor ultrasonik… .41

3.9.1. Pengukuran tinggi muka air dengan sensor ultrasonik…. 41

3.9.2. Pengukuran Debit Air……………………… .............…..42

3.10. Alat dan bahan……………………………… ..........................….43

3.11. Tempat pelaksana………………………..............................…….43

3.12. Variabel yang di ukur…………… ........................……………….44

3.13. Pengambilan data……………… .................................…………..44

BAB IV. HASIL DAN KEBUTUHAN

4.1. Alat yang dihasilkan………… ................................………………45

xiii

4.2. Perancangan rangkaian Sensor Ultrasonik………….......…………47

4.3. Perancangan LCD ( Liquid Crystal Display ) ..................................48

4.4. Perancangan rangkaian Alarm .........................................................50

4.5. Perancangan rangkaian Lampu LED ...............................................52

4.6. Perancangan rangkaian Motor DC ...................................................53

4.7. Perancangan Pompa .........................................................................55

4.8. Pengujian seluruh sistem..................................................................57

4.9. Analisis kegagalan ...........................................................................59

BAB V. PENUTUP

5.1. Kesimpulan ......................................................................................61

5.2. Saran ................................................................................................62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Bentuk Sensor Ultrasonik HC-SR04......................................................6

Gambar 1.2. Cara kerja Sensor Ultrasonik .................................................................6

Gambar 1.3.Contoh Layout Software IDE Sensor Ultrasonik untuk mendeteksi level ketinggian

air ...........................................................................................................9

Gambar 1.4. Simbol Motor DC dan Bentuk Motot DC ............................................10

Gambar 1.5. Prinsip kerja Motor DC ........................................................................11

Gambar 1.6. Simbol Rellay dan contoh Modul Rellay .............................................12

Gambar 1.7. Prinsip Kerja Rellay .............................................................................13

Gambar 1.8. Tampilan LCD M1632 .........................................................................14

Gambar 1.9. Konfigurasi PIN LCD M1632..............................................................14

Gambar 2.1. Contoh bentuk lampu LED dan Alarm ................................................16

Gambar 2.2. Bentuk dari Arduino UNO R3 .............................................................16

Gambar 2.3. Bagian-bagian papan Arduino UNO R3 ..............................................18

Gambar 2.4. Bentuk Chip Mikrokontroller ...............................................................22

Gambar 2.5. Contoh Saklar .......................................................................................22

Gambar 2.6. Kontruksi simbol dan bentuk Limit Swicht .........................................23

Gambar 2.7. Bentuk dari Puwer Supply ...................................................................24

Gambar 2.8. Bentuk dari USB ..................................................................................24

Gambar 2.9. Bentuk dari kabel jumper male to famele ............................................25

Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Prototipe sistem buka tutup pintu otomatis 27

Gambar 3.2. Arsitektur Sistem..................................................................................29

Gambar 3.3. Desain Prototip buka tutup pintu otomatis ...........................................31

Gambar 3.4. Diagram alir perancangan sistem kontrol ............................................36

Gambar 3.5. Desain rangkaian Hardware .................................................................38

Gambar 3.6. Diagram Software alir cara kerja prototipe sistem...............................40

Gambar 3.7. Metode Enchosounder untuk mengatur level tinggi permukaan air ....42

Gambar 3.8. Mesin Prototipe buka tutup pintu otomatis ..........................................46

xv

Gambar 3.9. Penempatan komponen sistem kontrol pada prototipe ........................46

Gambar 4.1. Perancangan software Sensor Ultrasonik .............................................48

Gambar 4.2. Perancangan Hardware Sensor Ultrasonik ...........................................48

Gambar 4.3. Perancangan Software LCD .................................................................49

Gambar 4.4. Perancangan Hardware LCD ...............................................................50

Gambar 4.5. Perancangan Software pada Alarm ......................................................51

Gambar 4.6. Perancangan Hardware pada Alarm .....................................................51

Gambar 4.7. Perancangan Software pada LED ........................................................52

Gambar 4.8. Perancangan Hardware pada LED .......................................................53

Gambar 4.9. Perancangan Software pada motor DC ................................................54

Gambar 5.1. Perancangan Hardware pada motor DC 1, 2 dan 3 ..............................55

Gambar 5.2. Perancangan Software pada Pompa .....................................................56

Gambar 5.3. Perancangan Hardware pada Pompa ....................................................57

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.2. Konfigurasi PIN Sensor Ultrasonik HC-SR04 ..........................................8

Tabel 1.3. Fungsi masing-masing PIN LCD M1632 ................................................15

Tabel 1.4. Spesifikasi Arduino UNO R3 ..................................................................17

Tabel 1.5. Pemasukan komponen ke Arduino UNO .................................................39

Tabel 1.6. Spesifikasi Pompa ....................................................................................56

Tabel 1.7. Hasil pengujian .......................................................................................57

xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

Q Debir Air m³/s

V Volume m²

T Waktu S

S Jarak sensor M

V Laju bunyi m/s

P Panjang Cm

L Lebar Cm

T Tinggi Cm

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 : DESAIN ALAT

LAMPIRAN 2 : BENTUK HASIL DARI ALAT

LAMPIRAN 3 : RANGKAIN HARDWARE KOMPONEN

LAMPIRAN 4 : REVISI

LAMPIRAN 5 : BUKU KONSULASI

LAMPIRAN 6 : TUNITIN

LAMPIRAN 7 : LEMBAR PENGESAHAN

LAMPIRAN 8 : BIODATA

xix

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

Transmitter : Alat untuk mengubah perubahan sensing elemen dari

sebuah sensor menjadi sinyal yang mampu di terjemahkan oleh contoller.

Receiver : Penangkapan sinyal dari isyarat yang diberikan transmitter.

Piezoelektrik : Suatu kemampuan untuk menghasilkan arus listrik jika mendapat tekanan.

Stall Current : Arus yang di ukur saat proses motor berhenti bergerak karena mengalami

beban maks.

Mikrokontroller : Chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik.

Breadboard : Alat untuk membuat rangkaian sementara dengan tujuan uji coba atau

prototipe tanpa menyolder.

Echosounder : Pemancar bunyi

Accessible : Udara dan partikel lain bebas untuk berkeliaran

IDE : Integrated Development Environment

RPM : Revolution per minute

LCD M1632 : Liquid Crystal Display MZ1632

LED : Light Emetting Dioda

IC : Intergrated Circuit

NO/NO : Normally Open/Normally Close

PSU : Power Supply

AC : Alternating Current

DC : Direct Current