Latar Belakang:

Perubahan Peningkatan dan penurunan level volume air pada bendungan akan berdampak pada berbagai hal.

Bencana banjir sangat berpengaruh terhadap kegiatan masyarakat, seperti : pertanian, industri, dan lain-lain.

Pengukuran Level air bendungan pada umumnnya masih menggunakan cara manual.

BAB IPENDAHULUAN

Rumusan Masalah :

Bagaimana merancang dan membuat Prototipe untuk memonitor ketinggian air dalam bendungan.?

Bagaimana merancang perangkat keras untuk membaca ketinggian air melalui sensor jarak?

Bagaimana merancang perangkat keras pengontrol data berbasis Arduino agar bisa mengirim hasil monitoring berupa Alarm dan output suara?

Bagaimana merancang perangkat lunak pada modul arduino agar bisa

mengolah data menampilkan hasil monitoring ke LCD?

Batasan Masalah :

Menggunakan sensor jarak tipe Parallax PING sebagai pemantau ketinggian air.

Menggunakan IC suara tipe ISD2560 sebagai pengontrol dan pengolah suara.

Menggunakan LCD 16x2 sebagai penampil informasi.

Menggunakan Minimum Sistem ARDUINO UNO berbasis ATMEGA328 sebagai pengontrol utama sistem.

Alat dirancang dalam bentuk miniature/prototipe.

Tujuan :

Merancang dan membuat alat pemonitor ketinggian air dalam bendungan secara realtime agar dapat memberikan informasi status peringatan yang akurat melalui suara.

BAB IILANDASAN TEORI

Pengertian dan Fungsi Bendungan

Bendungan atau DAM adalah bentuk konstruksi bangunan yang terdiri dari berupa luas tanah dan tersusun oleh material batu (beton) yang dibangun dengan ukuran tertentu diwilayah aliran sungai, difungsikan untuk menahan laju aliran air, menampung air dan mengendapkan limbah atau lumpur air sungai.

Seringkali bendungan juga difungsikan untuk mengalirkan air ke sebuah pembangkit listrik agar dapat menggerakkan turbin pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

Pengertian & Dampak Bencana Banjir

Banjir adalah suatu kondisi di mana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang (palung sungai) atau terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang, sehingga meluap menggenangi daerah (dataran banjir) sekitarnya.

Kerugian akibat banjir langsung, merupakan kerugian fisik akibat banjir yang terjadi, antara lain robohnya gedung sekolah, industri, rusaknya sarana transportasi, hilangnya nyawa, hilangnya harta benda, kerusakan di pemukiman, kerusakan daerah pertanian dan peternakan, kerusakan sistem irigasi, sistem air bersih, sistem drainase, sistem kelistrikan, sistem pengendali banjir termasuk bangunannya, kerusakan sungai, dan sebagainya.

Sedangkan kerugian akibat banjir tak langsung berupa kerugian kesulitan yang timbul secara tak langsung diakibatkan oleh banjir, seperti komunikasi, pendidikan, kesehatan, kegiatan bisnis terganggu dan sebagainya.

Sensor PING Ultrasonik

Sensor PING ultrasonik merupakan sensor ultrasonik yang dapat mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan kemudian mendeteksi pantulannya. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V dan GROUND.

Gambar Instalasi PING Ultrasonik

Sensor PING mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 kHz) selama tBURST (200 μs) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor Ping memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tOUT min. 2 μs). Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor.

Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek.

Gambar Timing diagram sensor PING Ultrasonik

ARDUINO

Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.

Arduino Uno adalah tipe arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset.

Gambar Board Arduino Uno

Mikrokontroler AVR ATMEGA328

AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 32Kb.

Gambar Konfigurasi Pin ATMEGA328

Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur diantaranya yaitu 130 macam instruksi yang hamper semuanya di eksekusi dalam satu siklus clock, dan 32 x 8-bit register serba guna, memiliki 32K byte in-System Programmable Flash, 1Kb EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) internal, dan RAM 2KB, selain itu juga memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation), serta memiliki Master / Slave SPI Serial interface. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. ATMEGA328 dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V.

Information Storage Device (ISD)2560 ISD (Information Storage Device)2560 merupakan salah satu seri chip recorder

yang memiliki kualitas bagus untuk melakukan perekaman suara atau putar ulang selama 60detik. Perlengkapan CMOS juga termasuk didalamnya, microphone preamplifier, automatic gain control (AGC), antialiasing filter, smoothing filter, dan speaker amplifier.

Contoh suara akan disimpan secara langsung ke dalam IC bagian nonvolatile memory tanpa proses digitalisasi dan kompresi, sehingga suara yang tersimpan tidak akan hilang jika sumber daya pada IC dilepas. Penyimpanan suara analog secara langsung dengan bantuan microphone, sedangkan tiruan dari suara asli, music, nada, dan efek suara bias dimasukkan kedalam IC ini dengan bantuan kabel keluaran audio yang disambung dengan salah satu pin dari IC. Selain itu, ISD2560 juga bisa dihubungkan dengan mikrokontroler

Gambar Konfigurasi pin ISD 2560

Speaker Speaker atau pengeras suara adalah sebuah transduser yang mengubah sinyal listrik

menjadi frekuensi audio (suara) melalui komponen-komponen yang terpasang di dalamnya seperti lilitan, magnet, dan membran. Getaran membran inilah yang nantinya kan menghasilkan suara.

Gambar bentuk fisik Speaker

LCD (Liquid Cristal Display) 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.

Gambar LCD M1632 Standard

Buzzer

Buzzer merupakan suatu alat bunyi elektronik yang bekerja berdasarkan piezoelectric yang dipicu frekuensi secara continue, sehingga menyebabkan lempengan piezoelectric didalam buzzer berdenging. Buzzer umumnya digunakan sebagai bunyi tada peringatan alarm atau keperluan lain yang membutuhkan nada seperti maianan piano, mainan anak-anak dan lain sebagainya.

Gambar Bentuk Fisik Buzzer

Bahasa BASCOM (Basic Compiler) AVR BASCOM-AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan program

untuk kemudian dijalankan pada mikrokontroler terutama mikrokontroler keluarga AVR. BASCOM-AVR juga bisa disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya (meng-compile kode program menjadi file HEX / bahasa mesin).

Operator Aritmatika pada BASCOM-AVR digunakan dalam perhitungan aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).

Operator Relasi berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita buat.

BAB IIIPERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Monitoring level ketinggian Air dalam bendungan direncanakan dengan blok diagram sebagai berikut:

Gambar Blok Diagram keseluruhan sistem

Perancangan Sensor Ultrasonik PING

Gambar Rangkaian sensor Ultrasonik PING

Pada perancangan alat, sensor ultrasonik PING dipasang pada sisi atas miniatur bendungan dengan jarak 105 cm dari dasar bendungan. Dengan demikian nilai sensor PING akan semakin besar jika kondisi debit air yang mengalir adalah semakin sedikit. Jika kondisi bendungan sedang banjir dan dalam status bahaya, maka jarak yang terbaca oleh sensor ultrasonik PING adalah 34 cm karena tinggi air saat banjir didalam bendungan dengan status bahaya adalah 76 cm. Dan sebaliknya, nilai sensor akan semakin kecil jika kondisi debir air adalah semakin besar.

Gambar Perancangan Sensor Ultrasonik PING pada Miniatur Bendungan

Perancangan Rangkaian ISD 2560

Pemutaran pesan dapat dilakukan melalui pin PLAYE dan PLAYL Pemutaran pesan aktif saat terjadi transisi dari logika tinggi ke rendah Pada pin PLAYE dan pesan terus berputar hingga menjumpai tanda end –of–message . Sedangkan bila pengaktifan dilakukan melalui pin PLAYL maka pesan akan diputar selama pin ini berlogika rendah.

Gambar Rangkaian Skematik ISD2560

Perancangan LCD 16x2

LCD ini dirancang dengan menggunakan mode 4bit untuk pengiriman byte instruksi maupun data, sehingga hanya memerlukan 4 jalur data, 1 bit untuk jalur pin RS dan 1 bit untuk jalur pin Enable LCD

Gambar Rangkaian LCD 16x2

Perancangan Rangkaian Tombol Setting

Berdasarkan datasheet ATMEGA328 memerlukan arus input saat high (IIH) minimal=1µA, dengan demikian agar arus dapat memenuhi kebutuhan input mikrokontroller, maka pada rangkaian tombol diperlukan RPULL-UP pada perancangan ini niai RPULL-UP ditentukan 10K.

Gambar Rangkaian Tombol Push Button

Perancangan Rangkaian Buzzer

Pada perancangan ini Buzzer yang digunakan mempunyai tegangan suplay sebesar 12VDC dengan resistansi coil sekitar 50Ω, sementara itu tegangan sistem ATMega328 yang bertindak sebagai pengendali Buzzer adalah 5V, maka untuk mengontrol Buzzer diperlukan rangkaian Driver yang pada rancangan ini menggunakan perantara Optocoupler sebagai pemisah beda tegangan antara rangkaian driver Buzzer dan minimum sistem ATMEGA328.

Gambar Rangkaian driver buzzer

Perancangan Miniatur Bendungan

Pada perancangan miniature Bendungan menggunakan bahan material Acrylic dengan tebal 5mm dan didesain dengan bentuk kotak persegi panjang. Ukuran miniature bendungan juga dibatasi, yaitu dengan berdimensi panjang 20 cm, lebar 15 cm dan tinggi 122 cm.

untuk membedakan karakteristik informasi status level air dibendungan, status parameter air dikatakan Aman apabila berada pada ketinggian 0 cm sampai dengan 50 cm, dikatakan status Waspada apabila berada pada ketinggian 51 sampai dengan 75cm, dan dikatakan status Bahaya apabila berada pada ketinggian 76 cm sampai dengan 100 cm.

Gambar Perancangan Miniatur Bendungan

Flowchart Keseluruhan Sistem

Pengujian Keseluruhan alat Tujuan Pengujian

Mengetahui hasil pengujian keseluruhan alat terhadap media yang diukur.

Peralatan yang digunakan

1. Alat secara keseluruhan

2. Miniatur bendungan

3. Software secara keseluruhan

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

Langkah-langkah pengujian

Pada pengujian keseluruhan alat ini dilakukan pada miniatur bendungan dengan software secara keseluruhan agar nantinya dapat mengetahui status level air hasil yang ditentukan. Adapun langkah pengujian keseluruhan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1.Menyetting batas kedalaman level air parameter ketinggian air dengan status aman, sedang dan bahaya pada alat.

2.Melakukan pengujian pada alat pada miniature bendungan.

Dikarenakan ketinggian miniature bendungan yang telah dirancang adalah 122cm, maka telah ditentukan letak sensor di miniature berada pada ketinggian 105cm. Untuk setting kedalaman air adalah 105cm, setting batas level sedang adalah 51 cm, dan batas setting level bahaya adalah 76 cm. Adapun setting batas kedalaman air yang telah dilakukan sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar Pengujian setting kedalaman air

Gambar Pengujian setting level air batas sedang

Gambar Pengujian setting level air batas sedang

Hasil Pengujian Keseluruhan Alat

Adapun hasil pengujian alat dengan status level air aman ditunjukkan sebagaimana pada gambar berikut:

Gambar Pengujian setting level air batas aman

Gambar Pengujian setting level air batas Sedang

Gambar Pengujian setting level air batas Bahaya

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan secara berulang, maka didapatkan

hasil sebagaimana ditunjukkan pada tabel berikut:

Jarak Ukur Hasil Ukur (LCD) Status Air (LCD) Buzzer Status Suara

10 cm 10,2 cm Aman Off Aman

24 cm 24 cm Aman Off Aman

33 cm 33 cm Aman Off Aman

51 cm 51 cm Sedang On Waspada

60 cm 60,3 cm Sedang On Waspada

68 cm 68,1 cm Sedang On Waspada

77 cm 77 cm Bahaya On Bahaya

87 cm 87,2 cm Bahaya On Bahaya

101cm 101 cm Bahaya On Bahaya

BAB VPENUTUP

Kesimpulan Sensor ultrasonik PING dapat melakukan ranging atau pengukuran jarak hingga 3

meter (maksimal 4 meter). Dalam hal ini, sistem diset untuk memberikan respon atau output bergantung obyek yang diditeksinya.

Buzzer yang dirancang mampu menghasilkan bunyi yang dikendalikan melalui rangkaian driver.

ISD 2560 yang dirancang mampu mengeluarkan bunyi atau suara hasil rekaman berdasarkan alamt memory yang telah direkam dan dapat dikendalikan melalui mikrokontroller.

Perangkat lunak yang dirancang mampu melakukan pembacaan hasil jarak melalui timer pada modul arduino kemudian mengkalkulasi hasilnya menjadi ketingian air berdasarkan perhitungan perangkat lunak.

SEKIAN & TERIMA SEKIAN & TERIMA KASIH...KASIH...