KAJIAN KINERJA KENDALI PWM PADA RANCANG BANGUN SISTEM EFISIENSI AIR WUDHU MENGGUNAKAN SENSOR INFRA-MERAH

  Jurnal ELTEK, Vol 16 No 01, April 2018 ISSN 1693-4024

KAJIAN KINERJA KENDALI PWM PADA

RANCANG BANGUN SISTEM EFISIENSI

AIR WUDHU MENGGUNAKAN SENSOR

_{1) 2) 3)}

  

INFRA-MERAH

Siswoko , Hariyadi Singgih , Herman Hariyadi

_{1) 2)}

Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang

siswako@gmail.com

  

Abstrak

Penggunaan air untuk kegiatan wudhu pada umumnya menggunakan

perantara kran yang dibuka secara manual sehingga air dari tandon akan

keluar. Namun berwudhu dengan cara seperti ini dapat mengakibatkan

pemborosan air yang ada di tandon. Jika kran terus menyala selama

proses wudhu berlangsung, akan ada saat dimana air tidak dibutuhkan,

yaitu saat proses membasuh bagian tubuh yang dimaksudkan dalam

berwudhu, sehingga pada saat itu air akan terbuang percuma. Masalah

lainnya yaitu jika persedian sumber air terbatas atau didaerah yang sulit

air.

Oleh karena itu perlu dibuat alat yang dapat meningkatkan efektifitas

penggunaan air wudhu menggunakan aplikasi sensor infra merah yang

akan mengaktifkan valve dan membuka kran air secara otomatis hanya

jika ada tangan atau bagian tubuh yang terdeteksi oleh sensor tersebut.

  

Kecepatan air yang dipompa akan semakin diperlambat dengan

menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation) sesuai dengan

ketinggian air tandon yang terdeteksi oleh sensor ultrasonic.

Hasil kajian yang telah dilakukan sensitifitas sensor ultrasonic terhadap

linieritas kendali PWM kesalahan 2,02 %. Dan Data Hasil pengujian

kran air wudhu sensor adjustable infrared dapat mendeteksi jarak objek

sejauh 5-30 cm. Apabila input objek lebih dari 30 cm, maka air tidak

keluar.

  

Kata-kata Kunci : Pulse Width Modulation, Kran, infra merah,

ultrasonic , Arduino Uno.

  Siswoko dkk, Kajian Kinerja Kendali PWM, Hal 64-73

Abstract

  

The use of water for wudhu activities in general uses a manually tapped

faucet so that water from the tank will come out. But performing wudhu

in this way can result in waste of water in the reservoir. If the faucet

continues to burn during the ablution process, there will be a time when

water is not needed, that is when the process of washing the body part

intended in ablution, so that at that time the water will be wasted.

Another problem is if the supply of water sources is limited or in difficult

terrain.

Therefore it is necessary to make a tool that can improve the

effectiveness of using ablution water using infrared sensor application

that will activate the valve and open the tap water automatically only if

there is a hand or body part detected by the sensor. The speed of the

water being pumped will be further slowed by using the PWM (Pulse

Width Modulation) method according to the water level of the tank that

is detected by the ultrasonic sensor.

The results of the study have been done sensitivity of ultrasonic sensors

to the PWM control linearity error of 2.02%. And Data Test results of

faucet ablation water wudhu adjustable infrared sensor can detect the

object distance as far as 5-30 cm. If the input object is more than 30 cm,

then the water does not come out.

  

Keywords: Pulse Width Modulation, Faucet, Infra red, ultrasonic,

Arduino Uno.

1. PENDAHULUAN Air merupakan salah satu kebutuhan pokok makhluk hidup.

  Air juga merupakan barang langka di suatu tempat tertentu, seperti pada tempat yang mengalami kekeringan.

  Di Indonesia dengan mayoritas penduduknya beragama Islam pasti terdapat banyak tempat ibadah Masjid, tentunya terdapat ruangan untuk berwudhu. Kebanyakan kran air wudhu yang ada saat ini masih digerakkan secara mekanik oleh penggunanya. Kran seperti ini mudah rusak karena sering diputar-putar dan pemborosan air jika penggunanya lalai menutup kran, sehingga air akan keluar terus-menerus. Kran yang rusak perlu penggantian secara berkala dan kelalaian menutup kran akan berakibat pemborosan air dan secara tidak langsung akan berakibat menambah pemakaian energi listrik yang dikeluarkan oleh masjid.

  65

  Jurnal ELTEK, Vol 16 No 01, April 2018 ISSN 1693-4024

  Penampung air mempunyai fungsi khusus sebagai tempat menyimpan persediaan air. Pada umumnya, tempat penampung air ini diletakkan di tempat yang lebih tinggi, sehingga dibutuhkan sebuah pompa air untuk mengisinya. Hal ini sering menimbulkan masalah ketika hendak mengisi tempat penampung air tersebut, karena tidak dapat diketahui dengan pasti volume air yang sudah ada di dalam tempat penampung air. Oleh karena itu, diperlukan suatu cara agar bisa mengendalikan pompa untuk mengisi tempat penampung air agar penggunaan air lebih efisien dan efektif.

  Dari permasalahan tersebut, maka akan dibuat suatu sistem otomatisasi kran yang lebih efektif. menggunakan sensor

  

adjustable infra-merah yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya

  obyek. Sistem ini juga dilengkapi dengan pengisian tempat penampung air secara otomatis, supaya tidak terjadi pemborosan listrik akibat kelalaian mematikan pompa listrik. Untuk mengontrol pompa listrik, digunakan sensor ultrasonik untuk mendeteksi keberadaan air dalam penampungan. Kemudian mengkaji sensitifitas sensor ultrasonic terhadap linieritas kendali PWM.

   Tujuan dari penelitian ini adalah membuat kajian terhadap

  penerapan piranti sensor Ultrasonic terhadap linieritas kendali PWM dalam implementasi penghematan pemakaian air wudhu yang ditrapkan di Masjid melalui pembuatan prototype.

2. KAJIAN PUSTAKA

2.1 Adjustable Range Infrared Sensor

  Adjustable Range Infrared Sensor (Saklar Inframerah)

  merupakan perangkat pemancar dan penerima sensor saklar photoelectric. Jarak deteksi sensor ini dapat disesuaikan sesuai dengan permintaan. Sensor ini memiliki jangkauan jarak deteksi 3-80cm. Gambar 1 ditunjukan bentuk sensor infrared. Dan karakteristik kelistrikannya diberikan dalam Tabel 1.

  Siswoko dkk, Kajian Kinerja Kendali PWM, Hal 64-73

Gambar 1. Adjustable range infrared sensor [1].

Tabel 1. Spesifikasi adjustable range infrared sensor [1]

2.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04

  

   Untuk menghubungkan HC-SR04 dengan Arduino sangat mudah tanpa perlu komponen

  67

  Jurnal ELTEK, Vol 16 No 01, April 2018 ISSN 1693-4024

Gambar 2. Sensor ultrasonik HC-SR04 [2

  ]

2.3 Solenoid Valve

  Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan / selenoida.

  Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida (Gambar 3). Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. [3]. Banyak sekali jenis-jenis dari solenoid valve, mulai dari 2 saluran, 3 saluran, 4 saluran dan sebagainya. Dan memiliki 2 jenis menurut cara kerjanya, yaitu NC dan NO.(normaly close/open )

Gambar 3. Solenoid valve [3].

  Jadi fungsinya hanya menutup / membuka saluran karena hanya memiliki 1 lubang inlet dan 1 lubang outlet. Atau pada solenoid 3 saluran yang memiliki 1 lubang inlet, 1 lubang outlet, dan 1 exhaust/pembuangan.

  Siswoko dkk, Kajian Kinerja Kendali PWM, Hal 64-73

3. METODE

  Langkah konsep penyelesaian masalah penelitian yaitu studi literature, tentang implementasi sensor ultrasonic dan infrared. Merancang sistem diagram blok rangkaian. Dengan kendali utama mikrokontroler Arduino-Uno, disain rangkaian elektronik dan software pemrograman untuk kendali Arduino-Uno yang digunakan untuk kontroler PWM.[5]. Kemudian dilakukan pengujian untuk mengetahui kinerja sistem pengambilan data. Konsep penyelesaian masalah digambarkan melalui diagram blok Gambar 4.

  

Gambar 4. Sistem blok diagram [5]

3.1 Perancangan Sistem

  Pada bagian input terdapat sensor adjustable yang berfungsi mendeteksi objek yang berada di bawah sensor. Sensor adjustable bekerja dengan cara menembakkan gelombang inframerah yang dibangkitkan oleh transmitter yang terletak pada pin trigger menuju suatu target. Setelah gelombang tersebut menyentuh permukaan target, maka gelombang tersebut akan terpantulkan kembali. Pantulan gelombang tersebut akan diterima oleh receiver melalui pin echo. [7]. Hasil perancangan sistem ditunjukan dalam Gambar 5.

  69

  

Jurnal ELTEK, Vol 16 No 01, April 2018 ISSN 1693-4024

Gambar 5. Hasil perancangan sistem

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak Gambar 6. Sistem Diagram Alir

  Siswoko dkk, Kajian Kinerja Kendali PWM, Hal 64-73 Penjelasan Sistem Diagram Alir

  Sistem akan bekerja ketika input objek yang dideteksi oleh sensor

  

adjustable, maka sensor ultrasonic pada bak tandon dan bak

  sumber akan mengecek berapa ketinggian air pada masing- masing tandon. Setelah diketahui berapa ketinggian air maka sistem akan mengetahui apakah itu termasuk mode pwm 1, pwm

  

2, atau pwm 3. Pada sistem ini level air akan dipertahankan pada

  mode pwm 1 yaitu pada jarak 10cm-15 cm ketika pada bak sumber masih ada air. Ketika bak sumber sudah tidak terdeteksi adanya air maka otomatis mode pwm 2, dan 3 akan bekerja. Sistem akan berhenti jika air pada bak sumber telah mencapai tinggi >20 cm dan pada bak tandon sensor ultrasonic telah mencapai 25 cm. Selebihnya ditunjukan dalam Gambar 6.

3.3 Pengujian Sistem

  Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja sistem keseluruhan sesuai yang diharapkan dari beberapa komponen yang telah diintegrasikan menjadi satu kesatuan. Pengujian dilakukan dengan cara memberi input terdahap sensor adjustable yang ada pada kran air wudhu, kemudian mengamati kinerja sistem.

  

Gambar 7. Prototipe sistem

  Untuk mengetahui kran wudhu yang terdiri dari beberapa komponen yaitu sensor adjustable dan selenoid valve yang

  71

  Jurnal ELTEK, Vol 16 No 01, April 2018 ISSN 1693-4024

  terhubung dengan Arduino Uno apakah sudah dapat bekerja sesuai harapan atau belum maka dilakukan pengujian ini.

  

Tabel 1. Data Uji Pengukuran Sensor-1 Dan Sensor-2

No. Jarak Beban Uji (cm) Hasil Uji Pengukuran dg Kondisi (keluar/tdk keluar air)

  1

5 keluar lancar

  2

10 keluar lancar

  3

15 keluar lancar

  4

20 keluar lancar

  5

  25 Keluar relatif berkurang

  6

  30 Keluar relatif berkurang

  7

35 tdk keluar air

  4. HASIL DAN PEMBAHASAN

  Kesalahan relatif rata-rata jarak data hasil pengukuran sensor ultrasonic diperoleh 2,02 % antara hasil pengukuran jarak dengan referensi (penggaris). sehingga kinerja sensor masih diijinkan (2,02 < 10% data sheet).

  Pengujian rangkaian driver pompa AC dilakukan dengan cara mengubah-ubah nilai PWM keluaran Arduino mulai dari PWM = 0 hingga maksimal PWM = 225 dan pompa AC diberi tegangan sebesar 220AC. Data Pengujian menunjukkan uji untuk Mode-1 dengan PWM = 225 dengan periode waktu relatif panjang, yang menghasilkan keluaran air relatif banyak dibanding Uji Mode-2 dan Mode-3. Artinya, Uji Mode-1, Mode-2 dan Mode-3 dengan lebar pulsa yang berbeda akan menghasilkan perbedaan waktu lamanya keluaran air pada kran. Sehingga kinerja sistem telah bekerja dengan baik.

  Pengujian kran air wudhu menunjukkan bahwa sensor

  

adjustable infrared dapat mendeteksi jarak objek 05 cm hingga

  30 cm, dimana air akan keluar secara lancar. Jika objek input berada pada jangkauan jarak 5-30 cm. Apabila jarak objek input lebih dari 30 cm, maka air tidak keluar. Sehingga kinerja sensor infrared dapat bekerja dalam jarak maksimum 30 cm.

  5. PENUTUP

  Kesimpulan yang bisa didapat dari penelitian ini adalah:

  Siswoko dkk, Kajian Kinerja Kendali PWM, Hal 64-73

  Kinerja sensor Ultrasonik HC-SR04 diperoleh kesalahan rata-rata jarak terhadap alat ukur referensi sebesar 2,02 %. Artinya sensor dalam kondisi baik (diijinkan).

  Data uji Mode-1 dengan PWM = 225 dengan periode waktu relatif panjang, menghasilkan keluaran air kran relatif banyak dibanding Uji Mode-2 dan Mode-3. Artinya, Uji Mode-1, Mode-2 dan Mode-3 dengan lebar pulsa yang berbeda akan menghasilkan perbedaan waktu lamanya keluaran air pada kran. sehingga kinerja sistem telah bekerja dengan baik.

  Data Hasil pengujian kran air wudhu, sensor adjustable

  

infrared dapat mendeteksi jarak objek: 05-30 cm, yaitu air kran

  akan keluar dengan lancar. jika objek input berada pada jangkauan jarak 5-30 cm. Apabila input objek lebih dari 30 cm, maka air tidak keluar.

5. DAFTAR PUSTAKA

  [1] Anonim. 2012. Adjusttable Proximity Sensor. Sunroom Technologies. [2] Anonim. 2013. HCSR04 Ultrasonic Sensor. Bosch Sensortec. [3] Hafizur, Ahmad . 2004. Kran otomatis. Pontianak: Gerak Budaya. [4] Kusumayadi, Widodo dan Firmansyah, Sigit. 2014.

  

Elektronika Digital dan Mikroprosesor. Yogyakarta: Andi.

  [5] Taufik, Aldi. 2014. Rancang Bangun Miniatur Stasiun Cuaca

  Berbasis Mikrokontroller. Depok: Program Sarjana Ekstensi Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Indonesia.

  [6]. Yusnita, Frederik Alen. 2012. Sistem Pengatur Kecepatan Putar Motor AC Menggunakan Mikrokontroller 89C51.

  Malang: Teknik Elektro FTI Universitas Katolik Soegijapranata. [7] http://www.arduinouno.cc/ [diakses pada tanggal 10 April

  2018]

  73