Sistem Pemantauan Ketinggian Air Sungai Menggunakan Gelombang Ultrasonik.
i ABSTRAK
Mengingat pentingnya memantau ketinggian air mulai dari tempat yang kecil seperti sungai, maka dibuat sebuah sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan gelombang ultrasonik yang mampu bekerja secara otomatis tanpa harus dikendalikan oleh manusia. Sistem ini menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur jarak antara permukaan air dengan dasar sungai. Dengan begitu hasil ukur dari sistem ini menjadi lebih akurat dari pada alat ukur manual seperti sekala ketinggian air, dan juga akan menjadi indikator peringatan dini terhadap musibah banjir, sehingga dapat meminimalisasi dampak kerugian musibah banjir tersebut baik materi dan juga korban jiwa. Pengontrolan sistem menggunakan arduino uno, sebagai mikrokontroler yang mengatur kerja sistem. Sebagai tanda peringatan bahaya maka akan digunakan 2 lampu LED. Lampu LED hijau akan memberi tanda bahwa tinggi air dalam status aman, sedangkan LED merah menandakan ketinggian air dalam status bahaya. Ketika air dalam status bahaya maka buzzer akan mengeluarkan suara bip sebagai indikator peringatan bahaya.
(2)
ii ABSTRACT
Given the importance of water level monitoring from small places such as river, then created a river water level monitoring using ultrasonic waves that can work automatically without having to be controlled by humans. The system uses ultrasonic sensors to measure the distance between the surface of the water with the bottom of river. Therefore measuring results of this system is more accurate than a manual measuring instrument such as the height scale for water , and it will also be an early warning indicator against the flood disaster, so as to minimize the impact of the flood disaster losses both material and also loss of life. Control of system using the Arduino Uno, as a governing microcontroller the work of the system . As a warning sign of danger therefore used 2 LED lights. The green LED lights will give sign that the water level in the safe status, while a red LED indicates the status of the water level in danger. When water in danger status then the buzzer will beep as a warning indicator of danger.
(3)
iii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ……… i
ABSTRACT ………. ii
KATA PENGANTAR ………. iii
DAFTAR ISI ……… v
DAFTAR GAMBAR ……… viii
DAFTAR TABEL ………... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ………. 1
1.2 Identifikasi Masalah ………... 2
1.3 Tujuan ……… 2
1.4 Pembatasan Masalah ……….. 2
1.5 Sistematika Penulisan ………. 2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Hardware ……….... 4
2.1.1 Arduino ……………… 4
2.1.2 Arduino UNO ………..……… 10
2.1.3 Sensor Ultrasonik ………..……….. 17
2.1.3.1 Sensor PING )))……… 21
2.1.4 LCD 2x16………..……….. 25
2.1.5 Buzzer ……….……..……… 27
2.1.6 LED (Light Emiting Diode)………..…………..………… 28
(4)
iv
2.1.7.1 Menghitung Resistor Untuk Lampu LED……… 31
2.2 Software ……….………..………… 33
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Sistem Pemantauan Ketinggian Air Sungai Menggunakan Gelombang Ultrasonik……… 37
3.2 Program Sistem Pemantauan Ketinggian Air Sungai Menggunakan Gelombang Ultrasonik………... 46
3.3 Listing Program………. 51
3.3.1 Program Sensor PING……….. 51
3.3.2 Program LCD 2x16……….. 53
3.3.3 Program LED Hijau………. 53
3.3.4 Program LED Merah………. 54
3.3.5 Program Buzzer………. 55
BAB IV DATA PENGAMATAN 4.1 Pengamatan Ketinggian Air Dengan Variasi Batas Aman Air ……….. 57
4.2 Pengamatan Ketinggian Air Saat Air Dikeluarkan Dari Baskom……… 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……… 66
5.2 Saran ……….. 66
DAFTAR PUSTAKA ………. 67 LAMPIRAN A Program Sistem Pemantauan Ketinggian Air Sungai
(5)
v
LAMPIRAN B Skema Rangakian Sistem Pemantauan Ketinggian Air
Sungai Menggunakan Gelombang Ultrasonik…….……….. B-1 LAMPIRAN C Skema Rangkaian Arduino UNO………….……….. C-1
(6)
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arduino Uno ………... 6
Gambar 2.2 Arduino Serial ……… 7
Gambar 2.3 Arduino Mega ……… 7
Gambar 2.4 Arduino Fio ……… 8
Gambar 2.5 Arduino Lilypad………. 8
Gambar 2.6 Arduino BT ……….……… 9
Gambar 2.7 Arduino Nano ……….………… 9
Gambar 2.8 Bagian-bagian dari Arduino Uno..……...... 11
Gambar 2.9 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik……….... 17
Gambar 2.10 Rangkaian Transmitter Ultrasonik ……… 18
Gambar 2.11 Rangkaian Receiver Ultrasonik ………. 20
Gambar 2.12 Sensor PING)))………..……... 21
Gambar 2.13 Diagram waktu sensor PING... 22
Gambar 2.14 Prinsip Kerja sensor PING ……….……….. 23
Gambar 2.15 Skema Prinsip Kerja Sensor PING ……….……….. 23
Gambar 2.16 LCD 2x16………...………….. 27
Gambar 2.17 Buzzer ………...……... 28
Gambar 2.18 Lampu LED ………...………. 29
Gambar 2.19 Tampilan IDE Arduino ………...………….. 33
Gambar 2.20 Menu Examples ………...………... 34
Gambar 2.21 Jendela Pesan ………...……... 36
Gambar 3.1 Baskom Penampungan Air ………...…………. 37
(7)
vii
Gambar 3.3 Sensor Ultrasonik di Atas Air ……….…….. 38
Gambar 3.4 LCD 2x16 Yang Telah Dihubungkan ke Arduino... 39
Gambar 3.5 Pin LCD ke Arduino.……….. 39
Gambar 3.6 Led Hijau Tepasang Pada Bread Board ………..…. 40
Gambar 3.7 Menghubungkan Led ke Arduino.………….……… 41
Gambar 3.8 Diagram Blok.………...………... 41
Gambar 3.9 Buzzer Terpasang Pada Bread Board.…………..………. 42
Gambar 3.10 Flowchart.……….……… 43
Gambar 3.11 Alat Secara Keseluruhan...……….….…………... 44
Gambar 3.12 Rangkaian Keseluruhan Dari Sistem.…………...……… 45
Gambar 3.13 Masuk Software ……….………. 46
Gambar 3.14 Tampilan Utama.……….………... 46
Gambar 3.15 Mengatur Jenis Papan Arduino.………….…….………. 47
Gambar 3.16 Tampilan Program ………. 47
Gambar 3.17 Error Compiling ……….. 48
Gambar 3.18 Done Compiling ………... 48
Gambar 3.19 Save Program ………..……. 49
Gambar 3.20 Membuat Nama File ………..……. 49
Gambar 3.21 Serial port Not Found ……….. 50
Gambar 3.22 Memilih Serial Port ……….……… 50
Gambar 3.23 Done Uploading ………..………...………. 51
Gambar 4.1 Pemantauan Tinggi Air ………..……… 57
Gambar 4.2 Tinggi Air Pada LCD ………...……….. 59
Gambar 4.3 Led Hijau Menyala ………...………. 59
(8)
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Deskripsi LCD 2x16 Berdasarkan Pin ………......25
Tabel 2.2 Kode Warna Resistor ………...……...…31
Tabel 2.3 Fungsi Tombol Tool Bar Pada IDE Arduino …………..……..49
Tabel 4.1 Data Pengamatan Percobaan 1………..….58
Tabel 4.2 Data Pengamatan Percobaan 2………...60
Tabel 4.3 Data Pengamatan Percobaan 3………..….61
Tabel 4.4 Data Pengamatan Percobaan 4………..….63
(9)
ix
(10)
LAMPIRAN A
PROGRAM SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR SUNGAI MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK
#include <LiquidCrystal.h>
void setup() {
Serial.begin(9600); }
void loop() {
const long pingPin = 7; long duration, cm;
pinMode(pingPin, OUTPUT);
digitalWrite(pingPin, LOW); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pingPin, HIGH); delayMicroseconds(5); digitalWrite(pingPin, LOW);
pinMode(pingPin, INPUT);
duration = pulseIn(pingPin, HIGH);
(11)
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); lcd.begin(16, 2);
lcd.print("Ketinggian air: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(cm); lcd.print("cm"); delay(1000); pinMode(8, OUTPUT); if(cm>=31){ digitalWrite(8, HIGH); delay(500); digitalWrite(8, LOW); delay(500); } else { digitalWrite(8, LOW); } pinMode(6, OUTPUT); if (cm>=31){ digitalWrite(6, HIGH); delay(500); digitalWrite(6, LOW); delay(500); } else { digitalWrite(6, LOW); } pinMode(9, OUTPUT);
(12)
if (cm<=30){
digitalWrite(9, HIGH); delay(500); digitalWrite(9, LOW); delay(500); }
else {
digitalWrite(9,LOW); }
(13)
LAMPIRAN B
SKEMA RANGKAIAN SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR SUNGAI MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK
(14)
LAMPIRAN C
(15)
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Musibah dan bencana alam yang sering terjadi tidak hanya menyebabkan kerugian material saja, tetapi juga mengakibatkan banyaknya korban jiwa yang berjatuhan. Banyak cara untuk mengantisipasi dan meminimalisasi kerugian atau jumlah korban, salah satunya adalah dengan menerapkan berbagai alat pendeteksi yang digunakan sebagai referensi data maupun indikator dari suatu sistem peringatan dini, bila terjadi fenomena alam yang tidak biasa.
Saat ini sudah banyak alat detektor yang dapat dijadikan sebagai indikator peringatan dini terhadap berbagai macam fenomena alam (fisik), seperti perubahan iklim dan cuaca, aktivitas gunung berapi, dan lain sebagainya. Salah satu detektor yang belum banyak digunakan adalah detektor ketinggian air.
Ketinggian air bisa menjadi parameter untuk dipantau dan dianalisa perubahannya, terutama pada saat musim hujan. Hal ini berkaitan erat dengan banyaknya bencana alam yang mungkin sering terjadi, seperti banjir. Selama ini pemantauan ketinggian air di sungai hanya berupa sekala ketinggian air yang terletak di pinggir sungai atau jembatan. skala ketinggian air ini memiliki keterbatasan dan hasilnya tidak akurat.
Mengingat pentingnya memantau ketinggian air tersebut, maka dibuat sebuah detektor ketinggian air elektrik yang mudah digunakan. Detektor ini akan menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur jarak antara permukaan air dengan dasar sungai. Dengan begitu hasil ukur dari detektor ini menjadi lebih akurat dari pada alat ukur manual seperti sekala ketinggian air, dan juga akan menjadi indikator peringatan dini terhadap musibah banjir, sehingga dapat meminimalisasi dampak kerugian musibah banjir tersebut baik materi dan juga korban jiwa.
(16)
BAB I PENDAHULUAN 2
1.2Identifikasi Masalah
Bagaimana cara merancang sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik?
1.3Tujuan
Merancang sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
1.4Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada tugas akhir ini adalah:
1. Sistem ini dirancang untuk memantau ketinggian air dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik dan Arduino UNO sebagai media utamanya.
2. Sistem ini hanya diimplementasikan pada kondisi air tawar yang jernih dan tenang dengan ketinggian kurang dari 3 Meter.
1.5Sistematika Penulisan
Untuk lebih mempermudah dan memperjelas pembahasan, maka laporan tugas akhir ini disusun dalam sistematika sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan secara umum tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas landasan teori dari sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik, hardware dan
software yang digunakan.
BAB III PERANCANGAN
Bab ini berisi perancangan sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
(17)
BAB I PENDAHULUAN 3
Universitas Kristen Maranatha BAB IV DATA PENGAMATAN
Bab ini berisi data pengamatan dan analisa yang diperoleh dari menjalankan perancangan dan realisasi sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai kesimpulan dan saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.
(18)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi mengenai kesimpulan dan saran yang dapat diambil dari pengerjaan tugas akhir ini.
5.1Kesimpulan
Kesimpulan dari pengerjaan tugas akhir ini adalah:
1. Sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan gelombang ultrasonik telah dapat bekerja dengan baik.
2. Gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh sensor ping mampu mengukur ketinggian air, walaupun terdapat sedikit perbedaan hasil ukur antara sistem yang menggunakan sensor ultrasonik/ping dengan hasil pengukuran manual menggunakan mistar karena adanya pembulatan hasil akhir pada output data yang diolah oleh arduino.
5.2Saran
Saran dari pengerjaan tugas akhir, antara lain:
1. Sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan gelombang ultrasonik harus lebih memperhatikan perlindungan hardware dari gangguan cuaca seperti hujan, angin, dan sebagainya. Sehingga
hardware tidak akan mudah rusak.
2. Jangkauan kabel yang menghubungkan sensor ultrasonik dengan
hardware lain yang mendukung proses kerja sistem perlu
diperhitungkan, agar sensor akan tetap portable dan mudah dipindahkan tanpa harus menggeser hardware lain.
(19)
DAFTAR PUSTAKA
Artanto, Dian. 2012 .Interaksi Arduino Dan LabVIEW, Jakarta: PT.Elexmedia Kompatindo.
Giancoli, Douglas. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1, Jakarta: Erlangga. Gooberman.1968. Ultrasonics Theory and Application, London: ST.Paul
House.
Lubis, Joesron. 1986. Banjir Rencana Untuk Bangunan Air, Jakarta: PT.Bina Cipta.
Soebhakti, Hendrawan, “Ping))) Paralax Ultrasonic Range Finder”,
Teknik Elektro Universitas Brawijaya , Malang, 2008.
http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage (terakhir diakses tanggal 2 Juli 2013 )
http://valfa.blogspot.com/2011/03/temperature-sensor-using-lm35-and-lcd.html (terakhir diakses tanggal 30 juni 2013)
http://elcotomotif.blogspot.com/2010/08/menghitung-nilai-resistor-pada.html (terakhir diakses tanggal 30 juni 2013)
http://blog.famosastudio.com/2011/06/tutorial/tutorial-singkat-bahasa-pemrograman-arduino/82
(terakhir diakses tanggal 28 juni 2013)
http://panduan.anekarobot.com/apa-dan-mengapa-arduino.html (terakhir diakses tanggal 20 juni 2013)
http://xsensor232.blogspot.com/2011/05/sensor-ultrasonik.html (terakhir diakses tanggal 24 juni 2013)
(1)
5
LAMPIRAN C
(2)
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Musibah dan bencana alam yang sering terjadi tidak hanya menyebabkan kerugian material saja, tetapi juga mengakibatkan banyaknya korban jiwa yang berjatuhan. Banyak cara untuk mengantisipasi dan meminimalisasi kerugian atau jumlah korban, salah satunya adalah dengan menerapkan berbagai alat pendeteksi yang digunakan sebagai referensi data maupun indikator dari suatu sistem peringatan dini, bila terjadi fenomena alam yang tidak biasa.
Saat ini sudah banyak alat detektor yang dapat dijadikan sebagai indikator peringatan dini terhadap berbagai macam fenomena alam (fisik), seperti perubahan iklim dan cuaca, aktivitas gunung berapi, dan lain sebagainya. Salah satu detektor yang belum banyak digunakan adalah detektor ketinggian air.
Ketinggian air bisa menjadi parameter untuk dipantau dan dianalisa perubahannya, terutama pada saat musim hujan. Hal ini berkaitan erat dengan banyaknya bencana alam yang mungkin sering terjadi, seperti banjir. Selama ini pemantauan ketinggian air di sungai hanya berupa sekala ketinggian air yang terletak di pinggir sungai atau jembatan. skala ketinggian air ini memiliki keterbatasan dan hasilnya tidak akurat.
Mengingat pentingnya memantau ketinggian air tersebut, maka dibuat sebuah detektor ketinggian air elektrik yang mudah digunakan. Detektor ini akan menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur jarak antara permukaan air dengan dasar sungai. Dengan begitu hasil ukur dari detektor ini menjadi lebih akurat dari pada alat ukur manual seperti sekala ketinggian air, dan juga akan menjadi indikator peringatan dini terhadap musibah banjir, sehingga dapat meminimalisasi dampak kerugian musibah banjir tersebut baik materi dan juga korban jiwa.
(3)
BAB I PENDAHULUAN 2
Universitas Kristen Maranatha
1.2Identifikasi Masalah
Bagaimana cara merancang sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik?
1.3Tujuan
Merancang sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
1.4Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada tugas akhir ini adalah:
1. Sistem ini dirancang untuk memantau ketinggian air dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik dan Arduino UNO sebagai media utamanya.
2. Sistem ini hanya diimplementasikan pada kondisi air tawar yang jernih dan tenang dengan ketinggian kurang dari 3 Meter.
1.5Sistematika Penulisan
Untuk lebih mempermudah dan memperjelas pembahasan, maka laporan tugas akhir ini disusun dalam sistematika sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan secara umum tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas landasan teori dari sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik, hardware dan software yang digunakan.
BAB III PERANCANGAN
Bab ini berisi perancangan sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
(4)
BAB I PENDAHULUAN 3
Universitas Kristen Maranatha
BAB IV DATA PENGAMATAN
Bab ini berisi data pengamatan dan analisa yang diperoleh dari menjalankan perancangan dan realisasi sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan sensor ultrasonik.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai kesimpulan dan saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.
(5)
66 Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi mengenai kesimpulan dan saran yang dapat diambil dari pengerjaan tugas akhir ini.
5.1Kesimpulan
Kesimpulan dari pengerjaan tugas akhir ini adalah:
1. Sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan gelombang ultrasonik telah dapat bekerja dengan baik.
2. Gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh sensor ping mampu mengukur ketinggian air, walaupun terdapat sedikit perbedaan hasil ukur antara sistem yang menggunakan sensor ultrasonik/ping dengan hasil pengukuran manual menggunakan mistar karena adanya pembulatan hasil akhir pada output data yang diolah oleh arduino.
5.2Saran
Saran dari pengerjaan tugas akhir, antara lain:
1. Sistem pemantauan ketinggian air sungai menggunakan gelombang ultrasonik harus lebih memperhatikan perlindungan hardware dari gangguan cuaca seperti hujan, angin, dan sebagainya. Sehingga hardware tidak akan mudah rusak.
2. Jangkauan kabel yang menghubungkan sensor ultrasonik dengan hardware lain yang mendukung proses kerja sistem perlu diperhitungkan, agar sensor akan tetap portable dan mudah dipindahkan tanpa harus menggeser hardware lain.
(6)
67 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
Artanto, Dian. 2012 .Interaksi Arduino Dan LabVIEW, Jakarta: PT.Elexmedia Kompatindo.
Giancoli, Douglas. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1, Jakarta: Erlangga. Gooberman.1968. Ultrasonics Theory and Application, London: ST.Paul
House.
Lubis, Joesron. 1986. Banjir Rencana Untuk Bangunan Air, Jakarta: PT.Bina Cipta.
Soebhakti, Hendrawan, “Ping))) Paralax Ultrasonic Range Finder”, Teknik Elektro Universitas Brawijaya , Malang, 2008.
http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage (terakhir diakses tanggal 2 Juli 2013 )
http://valfa.blogspot.com/2011/03/temperature-sensor-using-lm35-and-lcd.html (terakhir diakses tanggal 30 juni 2013)
http://elcotomotif.blogspot.com/2010/08/menghitung-nilai-resistor-pada.html (terakhir diakses tanggal 30 juni 2013)
http://blog.famosastudio.com/2011/06/tutorial/tutorial-singkat-bahasa-pemrograman-arduino/82
(terakhir diakses tanggal 28 juni 2013)
http://panduan.anekarobot.com/apa-dan-mengapa-arduino.html (terakhir diakses tanggal 20 juni 2013)
http://xsensor232.blogspot.com/2011/05/sensor-ultrasonik.html (terakhir diakses tanggal 24 juni 2013)