Welcome to Repositori Universitas Muria Kudus - Repositori Universitas Muria Kudus

  

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

  

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. 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

  

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.

  

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

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.

  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

  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 xi

  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 xii

  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

  xiii

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Bentuk Sensor Ultrasonik HC-SR04......................................................6Gambar 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 ............................................10Gambar 1.5. Prinsip kerja Motor DC ........................................................................11Gambar 1.6. Simbol Rellay dan contoh Modul Rellay .............................................12Gambar 1.7. Prinsip Kerja Rellay .............................................................................13Gambar 1.8. Tampilan LCD M1632 .........................................................................14Gambar 1.9. Konfigurasi PIN LCD M1632..............................................................14Gambar 2.1. Contoh bentuk lampu LED dan Alarm ................................................16Gambar 2.2. Bentuk dari Arduino UNO R3 .............................................................16Gambar 2.3. Bagian-bagian papan Arduino UNO R3 ..............................................18Gambar 2.4. Bentuk Chip Mikrokontroller ...............................................................22Gambar 2.5. Contoh Saklar .......................................................................................22Gambar 2.6. Kontruksi simbol dan bentuk Limit Swicht .........................................23Gambar 2.7. Bentuk dari Puwer Supply ...................................................................24Gambar 2.8. Bentuk dari USB ..................................................................................24Gambar 2.9. Bentuk dari kabel jumper male to famele ............................................25Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Prototipe sistem buka tutup pintu otomatis 27Gambar 3.2. Arsitektur Sistem..................................................................................29Gambar 3.3. Desain Prototip buka tutup pintu otomatis ...........................................31Gambar 3.4. Diagram alir perancangan sistem kontrol ............................................36Gambar 3.5. Desain rangkaian Hardware .................................................................38Gambar 3.6. Diagram Software alir cara kerja prototipe sistem...............................40Gambar 3.7. Metode Enchosounder untuk mengatur level tinggi permukaan air ....42Gambar 3.8. Mesin Prototipe buka tutup pintu otomatis ..........................................46 xivGambar 3.9. Penempatan komponen sistem kontrol pada prototipe ........................46Gambar 4.1. Perancangan software Sensor Ultrasonik .............................................48Gambar 4.2. Perancangan Hardware Sensor Ultrasonik ...........................................48Gambar 4.3. Perancangan Software LCD .................................................................49Gambar 4.4. Perancangan Hardware LCD ...............................................................50Gambar 4.5. Perancangan Software pada Alarm ......................................................51Gambar 4.6. Perancangan Hardware pada Alarm .....................................................51Gambar 4.7. Perancangan Software pada LED ........................................................52Gambar 4.8. Perancangan Hardware pada LED .......................................................53Gambar 4.9. Perancangan Software pada motor DC ................................................54Gambar 5.1. Perancangan Hardware pada motor DC 1, 2 dan 3 ..............................55Gambar 5.2. Perancangan Software pada Pompa .....................................................56Gambar 5.3. Perancangan Hardware pada Pompa ....................................................57

  xv

  DAFTAR TABEL

Tabel 1.2. Konfigurasi PIN Sensor Ultrasonik HC-SR04 ..........................................8Tabel 1.3. Fungsi masing-masing PIN LCD M1632 ................................................15Tabel 1.4. Spesifikasi Arduino UNO R3 ..................................................................17Tabel 1.5. Pemasukan komponen ke Arduino UNO .................................................39Tabel 1.6. Spesifikasi Pompa ....................................................................................56Tabel 1.7. Hasil pengujian .......................................................................................57

  xvi

  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

DAFTAR LAMPIRAN

  xviii

  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

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 xix