Rancang Bangun Alat Pengontrol Volume Air dan Aerator Pada Kolam Budidaya Udang Menggunakan Mikrokontroler
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR
DAN AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
SKRIPSI
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Rancang Bangun Alat Pengontrol Volume
Air Dan Aerator Pada Kolam Budidaya Udang
Menggunakan Mikrokontroler
: Skripsi
: Wils Osvaldo Bangun
: 120801051
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2017
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng, Sc
NIP. 195609181985031002
Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc
NIP. 196006031986011002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP. 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
April 2017
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama Penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Alat Pengontrol
Volume Air dan Aerator Pada Kolam Budidaya Udang Menggunakan
Mikrokontroler.
Selama kuliah sampai penyelesaian tugas akhir ini, Penulis mendapatkan
banyak bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari
berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, Penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Takdir Tamba M.Eng, Sc selaku
pembimbing 1 dan Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng, Sc selaku pembimbing 2
yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini. Terima kasih
kepada Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku penguji 1 dan Junedi Ginting
S.Si, M.Si selaku penguji 2 yang telah banyak memberikan masukan kepada
penulis. Terima kasih kepada Dr. Perdinan Sinuhaji, MS dan Awan Maghfirah,
S.Si, M.Si selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika S1 FMIPA USU,
Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staf dan Dosen Fisika S1
FMIPA USU, pegawai FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak
terlupakan kepada Bapak Wisma Jaya Bangun, Mamak Tia Liza Br. Tampubolon,
kakak Wilda Rasbina Br. Bangun dan adik Windy Sari Br. Bangun, Widya
Julianda Br. Bangun, Wicke Enno Aprilian Br. Bangun dan teman spesial Etika
Rani Br. Gajah yang selama ini memberikan doa, bantuan, dorongan dan
semangat yang diperlukan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan,
April 2017
Penulis
iii
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
ABSTRAK
Telah dirancang suatu alat pengontrol volume air dan aerator pada kolam
budidaya udang menggunakan mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari
Pompa, Sensor Ultrasonik, Aerator, Solenoid Valve, dan LCD. Prinsip kerja alat
ini adalah membaca ketinggian air oleh sensor ultrasonik kemudian
mikrokontroler mengolah data sensor menjadi data volume air yang ditampilkan
pada LCD. Jika volume air berada dibawah set poin, maka pompa akan mengisi
air pada kolam dan sebaliknya jika volume air berada diatas set poin, maka
selenoid valve akan membuang air sampai volume air pada kolam sesuai dengan
set poin, jika sudah sesuai maka LCD akan menampilkan volume air dan aerator
akan menyala. Proses akan terus terjadi sampai kita menekan tombol reset untuk
menghentikan proses.
Kata Kunci
: Mikrokontroler ATMega8535, Selenoid Valve,
Aerator, Pompa, Sensor Ultrasonik
iv
Universitas Sumatera Utara
DESIGN TOOL CONTROL VOLUME OF WATER AND AERATOR AT THE
POOL SHRIMP FARMING USING MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Has designed a control volume of water and aerator at the pool shrimp farming
using microcontroller ATMega8535. Tihs device consist of a pump, ultrasonic
sensor, aerator, solenoid valve, and LCD. The working principle device is read by
water level ultrasonic sensor and then microcontroller process the sensor data to
be volume data of water displayed on the LCD. If the volume of water below the
set point, the pump will fill the water in the pool and vice versa if the volume of
water is above the set point, the solenoid valve will throw out the water until the
volume of water in the pool accordance with the set point, if it is appropriate, the
LCD will display the volume of the water and aerator will turn on. The process
will continue until we hit the reset button to stop the process.
Keywords
: Microcontroller ATMega8535, Solenoid Valve,
Aerator, Pump, Ultrasonic Sensor
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
2
2
2
2
3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
2.2.1 Kontruksi ATMega8535
2.2.2 Pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535
2.2.3 Status Register
2.3 Power Supply
2.4 Relay
2.5 LCD 16x2 Karakter
2.6 Pompa Air
2.7 Aerator
2.8 Solenoid Valve
2.9 Kolam Budidaya Udang
5
8
9
11
13
14
14
15
17
18
18
20
Bab 3. Perancangan Alat
3.1 Diagram Blok
3.1.1 Penjelasan tentang Fungsi tiap Blok Alat
3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
3.3 Rangkaian Power Supply
3.4 Rangkaian LCD 16x2 Karakter
3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
3.6 Rangkaian Relay, Pompa, Aerator dan Solenoid
3.7 Diagram Alir Sistem
21
21
22
23
23
24
24
26
vi
Universitas Sumatera Utara
Bab 4. Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8535
4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
4.3 Pengujian LCD 16x2 Karakter
4.4 Pengujian Power Supply
4.5 Pengujian Relay, Pompa, Aerator, dan Solenoid
4.6 Pengujian Keseluruhan
27
28
29
31
32
33
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
40
40
Daftar Pustaka
Lampiran
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Halaman
Spesifikasi Sensor HC-SR04
5
Spesifikasi pin pada Sensor HC-SR04
6
Fungsi Khusus Port B
11
Fungsi Khusus Port C
12
Fungsi Khusus Port D
13
Pengujian Port ATMega8535
28
Pengujian Input dan Output pada Pengujian Power Supply
31
Pengujian Relay, Pompa, Aerator, dan Solenoid
32
Ketinggian Air, Volume dan Status Pompa, Aerator, dan Solenoid 34
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Konfigurasi pin dan tampilan sensor ultrasonik HC-SR04
6
Gambar 2.2 Prinsip kerja Sensor HC-SR04
6
Gambar 2.3 Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04
7
Gambar 2.4 Mikrokontroler ATMega8535
9
Gambar 2.5 Memori AVR ATMega8535
11
Gambar 2.6 Status Register
13
Gambar 2.7 Modul Relay
15
Gambar 2.8 LCD 16x2 Karakter
16
Gambar 2.9 Pompa Air
17
Gambar 2.10 Aerator
18
Gambar 2.11 Solenoid Valve
19
Gambar 3.1 Diagram Alir
21
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
22
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
23
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 16x2 Karakter
24
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
24
Gambar 3.6 Rangkaian Driver Relay
25
Gambar 3.7 Diagram Alir Sistem
26
Gambar 4.1 Pengujian Vout Power Supply
28
Gambar 4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
29
Gambar 4.3 Pengujian LCD 16x2 Karakter
31
Gambar 4.4 Pengujian Pada Power Supply (a) Vin dan (b) Vout
32
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
2
3
Lampiran
Program dari Seluruh Sistem
Gambar Rangkaian Keseluruhan
Gambar Alat secara Keseluruhan
Halaman
Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3
x
Universitas Sumatera Utara
DAN AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
SKRIPSI
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Rancang Bangun Alat Pengontrol Volume
Air Dan Aerator Pada Kolam Budidaya Udang
Menggunakan Mikrokontroler
: Skripsi
: Wils Osvaldo Bangun
: 120801051
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2017
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng, Sc
NIP. 195609181985031002
Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc
NIP. 196006031986011002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP. 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
April 2017
WILS OSVALDO BANGUN
120801051
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama Penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Alat Pengontrol
Volume Air dan Aerator Pada Kolam Budidaya Udang Menggunakan
Mikrokontroler.
Selama kuliah sampai penyelesaian tugas akhir ini, Penulis mendapatkan
banyak bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari
berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, Penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Takdir Tamba M.Eng, Sc selaku
pembimbing 1 dan Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng, Sc selaku pembimbing 2
yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini. Terima kasih
kepada Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku penguji 1 dan Junedi Ginting
S.Si, M.Si selaku penguji 2 yang telah banyak memberikan masukan kepada
penulis. Terima kasih kepada Dr. Perdinan Sinuhaji, MS dan Awan Maghfirah,
S.Si, M.Si selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika S1 FMIPA USU,
Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staf dan Dosen Fisika S1
FMIPA USU, pegawai FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak
terlupakan kepada Bapak Wisma Jaya Bangun, Mamak Tia Liza Br. Tampubolon,
kakak Wilda Rasbina Br. Bangun dan adik Windy Sari Br. Bangun, Widya
Julianda Br. Bangun, Wicke Enno Aprilian Br. Bangun dan teman spesial Etika
Rani Br. Gajah yang selama ini memberikan doa, bantuan, dorongan dan
semangat yang diperlukan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan,
April 2017
Penulis
iii
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENGONTROL VOLUME AIR DAN
AERATOR PADA KOLAM BUDIDAYA UDANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER
ABSTRAK
Telah dirancang suatu alat pengontrol volume air dan aerator pada kolam
budidaya udang menggunakan mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari
Pompa, Sensor Ultrasonik, Aerator, Solenoid Valve, dan LCD. Prinsip kerja alat
ini adalah membaca ketinggian air oleh sensor ultrasonik kemudian
mikrokontroler mengolah data sensor menjadi data volume air yang ditampilkan
pada LCD. Jika volume air berada dibawah set poin, maka pompa akan mengisi
air pada kolam dan sebaliknya jika volume air berada diatas set poin, maka
selenoid valve akan membuang air sampai volume air pada kolam sesuai dengan
set poin, jika sudah sesuai maka LCD akan menampilkan volume air dan aerator
akan menyala. Proses akan terus terjadi sampai kita menekan tombol reset untuk
menghentikan proses.
Kata Kunci
: Mikrokontroler ATMega8535, Selenoid Valve,
Aerator, Pompa, Sensor Ultrasonik
iv
Universitas Sumatera Utara
DESIGN TOOL CONTROL VOLUME OF WATER AND AERATOR AT THE
POOL SHRIMP FARMING USING MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Has designed a control volume of water and aerator at the pool shrimp farming
using microcontroller ATMega8535. Tihs device consist of a pump, ultrasonic
sensor, aerator, solenoid valve, and LCD. The working principle device is read by
water level ultrasonic sensor and then microcontroller process the sensor data to
be volume data of water displayed on the LCD. If the volume of water below the
set point, the pump will fill the water in the pool and vice versa if the volume of
water is above the set point, the solenoid valve will throw out the water until the
volume of water in the pool accordance with the set point, if it is appropriate, the
LCD will display the volume of the water and aerator will turn on. The process
will continue until we hit the reset button to stop the process.
Keywords
: Microcontroller ATMega8535, Solenoid Valve,
Aerator, Pump, Ultrasonic Sensor
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
2
2
2
2
3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
2.2.1 Kontruksi ATMega8535
2.2.2 Pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535
2.2.3 Status Register
2.3 Power Supply
2.4 Relay
2.5 LCD 16x2 Karakter
2.6 Pompa Air
2.7 Aerator
2.8 Solenoid Valve
2.9 Kolam Budidaya Udang
5
8
9
11
13
14
14
15
17
18
18
20
Bab 3. Perancangan Alat
3.1 Diagram Blok
3.1.1 Penjelasan tentang Fungsi tiap Blok Alat
3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
3.3 Rangkaian Power Supply
3.4 Rangkaian LCD 16x2 Karakter
3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
3.6 Rangkaian Relay, Pompa, Aerator dan Solenoid
3.7 Diagram Alir Sistem
21
21
22
23
23
24
24
26
vi
Universitas Sumatera Utara
Bab 4. Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8535
4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
4.3 Pengujian LCD 16x2 Karakter
4.4 Pengujian Power Supply
4.5 Pengujian Relay, Pompa, Aerator, dan Solenoid
4.6 Pengujian Keseluruhan
27
28
29
31
32
33
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
40
40
Daftar Pustaka
Lampiran
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Halaman
Spesifikasi Sensor HC-SR04
5
Spesifikasi pin pada Sensor HC-SR04
6
Fungsi Khusus Port B
11
Fungsi Khusus Port C
12
Fungsi Khusus Port D
13
Pengujian Port ATMega8535
28
Pengujian Input dan Output pada Pengujian Power Supply
31
Pengujian Relay, Pompa, Aerator, dan Solenoid
32
Ketinggian Air, Volume dan Status Pompa, Aerator, dan Solenoid 34
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Konfigurasi pin dan tampilan sensor ultrasonik HC-SR04
6
Gambar 2.2 Prinsip kerja Sensor HC-SR04
6
Gambar 2.3 Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04
7
Gambar 2.4 Mikrokontroler ATMega8535
9
Gambar 2.5 Memori AVR ATMega8535
11
Gambar 2.6 Status Register
13
Gambar 2.7 Modul Relay
15
Gambar 2.8 LCD 16x2 Karakter
16
Gambar 2.9 Pompa Air
17
Gambar 2.10 Aerator
18
Gambar 2.11 Solenoid Valve
19
Gambar 3.1 Diagram Alir
21
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
22
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
23
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 16x2 Karakter
24
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
24
Gambar 3.6 Rangkaian Driver Relay
25
Gambar 3.7 Diagram Alir Sistem
26
Gambar 4.1 Pengujian Vout Power Supply
28
Gambar 4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
29
Gambar 4.3 Pengujian LCD 16x2 Karakter
31
Gambar 4.4 Pengujian Pada Power Supply (a) Vin dan (b) Vout
32
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
2
3
Lampiran
Program dari Seluruh Sistem
Gambar Rangkaian Keseluruhan
Gambar Alat secara Keseluruhan
Halaman
Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3
x
Universitas Sumatera Utara