Pemantauan dan Pengendalian Suplai Air Bersih Pada Toilet Kampus Menggunakan Teknologi Sensor Passive Infrared Receiver dan Flow Liquid Meter
6
BAB 2
LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang teori penunjang dan penelitian sebelumnya yang
berhubungan dengan penerapan penggunaan sensor pir untuk memantau pengendalian
suplai ir bersih dengan menggunakan tambahan sensor solenoid valve dan flow liquid
meter .
2.1.
Pemantauan Dan Pengendalian Suplai Air
Pemantauan merupakan proses rutin pengumpulan data dan pengukuran kemajuan
atas objektif program dan memantau perubahan yang fokus pada proses dan keluaran.
Pemantauan juga melibatkan perhitungan atas apa yang kita lakukan dan pengamatan
atas kualitas dari layanan yang kita berikan (Gifson & Slamet, 2009).Sistem
melakukan pemantauan terhadap debit air hasil pengolahan data jumlah putaran kincir
yang dikirim oleh sensor ke microcontroller . Pengolahan data dari jumlah putaran
kincir menjadi data debit air menggunakan persamaan 2.1.
(2.1)
Dimana :
= Jumlah putaran kincir
= Debit air (
)
c = Calibration Factor yang memiliki nilai tetapan 7.5
tergantung pada jenissensor yang digunakan
Universitas Sumatera Utara
7
Pemantauan debit air dilakukan dengan membandingkan setiap debit air yang
mengalir yang bertujuan untuk menghitung jumlah debit air menggunakan persamaan
mekanika fluida dan kinematika fisika.
2.1.1. Mekanika Fluida dan Kinematika Fisika
Mekanika fluida merupakan sebuah cabang ilmu fisika yang membahas mengenai zat
fluida dan gaya yang bekerja pada zat tersebut. Mekanika fluida terbagi lagi dalam
dua kategori yaitu statika fluida dan dinamika fluida. Pada dinamika fluida terdapat
persamaan untuk menghitung kecepatan aliran air (Verma, 1999). Persamaan ini dapat
dilihat pada persamaan 2.2
.
(2.2)
Dimana :
= Kecepatan air (
= Debit air (
)
)
A = Luas penampang (
)
Kinematika fisika merupakan sebuah cabang ilmu fisika yang membahas
bagaimana sebuah benda dikatakan bergerak dan bagaimana sebuah benda dikatakan
diam tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan. Terdapat beberapa persamaan di
dalam cabang ilmu ini diantaranya pergerakan pada garis lurus, pergerakan di dalam
sebuah pesawat terbang, dan pergerakan proyektil. Persamaan yang digunakan dalam
menentukan letak lokasi kebocoran ini ialah pergerakan pada garis lurus yang
memlikidua buah persamaan, yaitu persamaan menghitung kecepatan akhir, dan
persamaan menghitung jarak (Verma, 1999). Persamaan untuk menghitung kecepatan
akhir dapat dilihat pada persamaan 2.3.
(2.3)
Dimana :
= Kecepatan akhir (
)
= Kecepatan awal (
)
= Percepatan (
)
= Waktu ( )
Persamaan untuk menghitung jarak dapat dilihat pada persamaan 2.4.
Universitas Sumatera Utara
8
(2.4)
Dimana :
= Jarak ( )
= Kecepatan akhir (
= Kecepatan awal (
= Percepatan (
)
)
)
2.2. Perangkat HardwareSistem
Perangkat
hardware yang digunakan dalam pembangunan sistem ini terdiri dari
beberapa perangkat yaitu, solenoid valve, flow liquid meter, sensor pir, arduino UNO
dan arduino wifi shield. Untuk keterangan lebih lanjut akan dijelaskan satu persatu
sebagai berikut.
2.2.1. Selenoid Valve
Selenoid Valvemerupakan sebuah katup yang digerakkan oleh energi listrik,
mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakkan
plunger yang dapat digerakkan oleh arus AC maupun DC (Mitsuhata, et al, 2011).
Selenoid Valve Pneumatic atau katup (valve) selenoida mempunyai lubang keluaran,
lubang masukan, lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet Main. Lubang Inlet
Main berfungsi sebagai terminal/tempat udara bertekanan masuk atau suplai (service
unit), lalu lubang keluaran (Outlet Port) dan lubang masukan (Outlet Por t) berfungsi
sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic,
sedangkan lubang jebakan udara (exhaust) berfungsi untuk mengeluarkan udara
bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika Selenoid
Valve bekerja (Rakhman & Ashari, 2012). Gambar Selenoid Valve dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Universitas Sumatera Utara
9
Gambar 2.1 Selenoid Valve(Rakhman, Z & Ashari, M. I. 2012)
2.2.2. Flow Liquid Meter Sensor
Flow liquid meter sensor merupakan sensor yang digunakan untuk menghitung debit
air yang melaluinya. Pengukuran debit air ini menggunakan bantuan Hall Effect
Sensor yang berada didalamnya. Hall effect sensor merupakan sebuah transducer,
dimana alat ini akan menghasilkan output berdasarkan medan magnet. Output yang
dikirimkan ke microcontroller nantinya berupa jumlah putaran kincir. Flow liquid
meter sensor ini dapat mengukur kecepatan debit air mulai dari 1-30 liter per menit
dan dapat menahan tekanan air kurang dari atau sama dengan 2 Mpa (Satria, 2015).
Gambar flow liquid meter sensor dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Flow Liquid Meter Sensor(Satria, 2015)
Universitas Sumatera Utara
10
2.2.3. Sensor Pir
Sensor Pir merupakan sebuah sensor berbasis infrared. Tidak seperti sensor infrared
kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransitor, PIR tidak merancang apapun
seperti IR LED.Sesuai dengan namanya “passive”,sensor ini hanya merespon energi
dari pancaran sinar infraredpasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi
olehnya. Adapun benda yang bisa terdeteksi oleh sensor ini adalah tubuh manusia
(Elias, 2010).Gambarsensor pir dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Sensor PIR(Elias, 2010)
2.2.4. Arduino UNO
Arduino UNO merupakan sebuah board microcontroller yang digunakan untuk
berinteraksi dengan lingkungan sekitar berdasarkan program yang telah dibuat.
Arduino memiliki beberapa jenis board microcontroller . Arduino yang digunakan
pada penelitian ini ialah Arduino UNO. Arduino UNO adalah sebuah microcontroller
berbasiskan ATmega28. Arduino jenis ini memiliki 14 pin digital Input/Output
(dimana 6 diantaranya digunakan sebagai Output PWM), 6 analog input, resonator
keramik 16Mhz, sebuah koneksi untuk USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header ,
dan sebuah tombol reset. Power yang digunakan arduino dapat melalui kabel USB
yangterkoneksi dengan komputer, atau dengan adapter AC-DC, atau dengan baterai
(Saputri, 2014 ).
Pemrograman Arduino menggunakan Arduino IDE yang di-install pada PC.
Program ditulis pada Arduino IDE, untuk kemudian di-upload kedalam Arduino
dengan bantuan kabel USB yang terhubung diantara Board Arduino dan PC. Sinyal
Universitas Sumatera Utara
11
analog yang dikirim dari Flow Liquid Meter Sensor akan diterima oleh Arduino
kemudian akan diubah menjadi sinyal digital sesuai dengan program yang telah diupload pada arduino (Elias, 2010). Gambar Arduino UNO dapat dilihat pada gambar
2.4.
Gambar 2.4. Arduino UNO(Saputri, 2014 )
Arduino merupakan sebuah board microcontroller yang digunakan untuk
berinteraksi dengan lingkungan sekitar berdasarkan program yang telah dibuat.
Arduino memiliki beberapa jenis board microcontroller . Arduino yang digunakan
pada penelitian ini ialah Arduino UNO. Arduino UNO adalah sebuah microcontroller
berbasiskan ATmega28. Arduino jenis ini memiliki 14 pin digital Input/Output
(dimana 6 diantaranya digunakan sebagai Output PWM), 6 analog input, resonator
keramik 16Mhz, sebuah koneksi untuk USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header ,
dan sebuah tombol reset. Power yang digunakan arduino dapat melalui kabel USB
yang terkoneksi dengan komputer, atau dengan adapter AC-DC, atau dengan baterai.
2.2.5. Arduino Wifi Shield
Sebuah modul tambahan yang digunakan pada arduino untuk menghubungkan board
arduino ke internet dengan bantuan RJ-45. Arduino Wifi Shield bekerja berdasarkan
Wiznet W5100 ethernet chip. Chip ini menyediakan jaringan yang mendukung TCP
Universitas Sumatera Utara
12
dan UDP (Chaudhari &Chakraborty. 2014). Gambar Arduino wifi shield dapat diliat
pada gambar 2.5.
Gambar 2.5. Arduino Wifi Shield(Chaudhari &Chakraborty, 2014)
2.3. Sensor Network
2.3.1. Pengertian sensor network
Sensor network adalah sebuah jaringan komunikasi antara sensornode dan data node
yang saling terhubung untuk memonitor keadaan lingkungan tertentu pada lokasi yang
berbeda antara sensor dan titik akhir (end node). Sensor network umumnya digunakan
dalam bidang industri dan pada area – area tertentu seperti untuk memonitor tingkat
pencemaran udara, peningkatan suhu di suatu wilayah, object tracking, sistem
keamanan, dan kondisi lainnya (Bell, 2013).
Sensor network memiliki dua media komunikasi dasar yaitu :
1. Wired Networks
Sebuah desain jaringan yang mengijinkan setiap device saling berkomunikasi satu
sama lain menggunakan wire (kabel). Sensor network yang menggunakan media
komunikasi ini menambahkan network hardwaredidalam jaringannya. Seperti
pada Arduino, untuk menghubungkan antara sensor node dengan data node
arduino menggunakan perangkat tambahan yaitu wifi shield.
2. Wireless Network
Sebuah desain jaringan yang mengijinkan setiap device saling berkomunikasi satu
sama lain tanpa menggunakan kabel (wireless). Sama seperti wired network,
wireless network juga menambahkan network hardware didalam jaringannya.
Universitas Sumatera Utara
13
Pada Arduino dengan menambahkan WiFi shield atau pada Raspberry Pi dengan
menambahkan WiFi adapters.
2.3.2. Protokol HTTP
Protokol HTTP (Hypertext Transfer
Protocol) merupakan sebuah protokol
komunikasi data yang digunakan untuk mengirim data dari microcontroller ke server .
HTTP digunakan untuk mendistribusikan sistem informasi yang berbasis hypertext.
Protokol ini merupakan protokol standar yang digunakan untuk mengakses HTML
dan termasuk salah satu protokol aplikasi TCP/IP (Siregar, 2010).
Protokol HTTP memiliki delapan method untuk melayani permintaan data
yang dilakukan oleh client diantaranya Options, Get, Post, Head, Put, Delete, Trace,
dan Connect (Fielding,et al.,1999). Pada sistem ini arduino bertindak sebagai web
client, dan melakukan Post method kepada server untuk mengirimkan data dari
arduino dan menyimpannya didalam database server .
2.4.
Sensor yang Digunakan
2.4.1. Sensor selenoid valve
Sensor selenoid valve berfungsi sebagai katub untuk membuka dan menutup aliran air.
Sensor ini akan bekerja apabila mendapat perintah dari sensor pir melalui arduino dan
selenoid valve akan diletakkan pada bagian atas pipa.
2.4.2. Sensor flow liquid meter
Sensor flow liquid meter berfungsi untuk mengitung jumlah debit air yang melalui
nya. Sensor flow liquid meter akan bekerja apabila ada tekanan air pada pipa yang
mengalir dan sensor flow liquid meter ada bekerja apabila selenoid valve membuka
katup aliran air.Flow liquid meterpada dasarnya bekerja dengan output dari sensor
aliran (Sood, et al., 2013).
2.4.3. Sensor passive infrared receiver
Sensor pir berfungsi sebagai pendeteksi suhu panas badan manusia dalam kamar
mandi tersebut. Apabila terdeteksi adanya suhu panas badan manusia maka sensor pir
akan memberikan informasi terhadap arduino kemudian arduino akan memberikan
Universitas Sumatera Utara
14
perintah pada selenoid valve untuk membuka katub agar air dapat mengalir.Sensor
PIRdapat beroperasibaik siang hari dan malam. Sensor ini operasi dalam radiasi
tampak dan inframerah mereka dapat beroperasibenar dalam kondisi visibilitas
terbatas (Kharat & Kharat, 2014).
2.5.
Penelitian Terdahulu
Tahun 2009, Gifson dan Slamet melakukan penelitian untuk pembuatan sistem
pemantau ruang jarak jauh dengan sensor passive infrared receiver (PIR) berbasis
microcontroller AT89S52. Pada peneltian ini,Gifson dan Slamet membuat suatu
sistem perancangan pengamanan ruang jarak jauh mengunakan sensor PIR berbasis
microcontroller AT89S52. Output dari sensor PIR pada alat akan berlogika low jika
belum menangkap adanya gelombang panas yang dideteksi dari tubuh manusia
Ketika sensor PIR mendeteksi adanya keberadaan manusia, maka keluaran dari sensor
akan berlogika high (Gifson& Slamet, 2009).
Pada tahun 2010, Elias melakukan penelitian untuk pengendalian keran
otomatis pada toilet pria menggunakan sensor PIR. Pada penelitiannya,Elias
memanfaatkan sensor PIR sebagai pusat pengendalinya dan pendeteksi objek berupa
anggota tubuh manusia. Sensor PIR akan memberikan instruksi ke relay untuk
menggerakkan solenoid yang berfungsi sebagai katup. Hasil analisa yang dilakukan
oleh Gabriel menunjukkan bahwa sensor PIR pada alat ini dapat mendeteksi obyek
dalam jarak maksimum 1,5 meter (Elias, 2010).
Pada tahun 2011, Alfarobi melakukan penelitian untuk pembuatan sistem
keran otomatis untuk penghematan air pada tempat wudhu menggunakan sensor
gerak. Pada penelitiannya, ia membuat suatu sistem keran wudhu otomatis dengan
menempatkan sensor pada titik tertentu, sehingga apabila selesai wudhu maka keran
otomatis akan menutup (Alfarobi, 2011).
Pada tahun 2014, Subandi melakukan penelitian untuk otomatisasi pada keran
air untuk menghemat pemakaian air. Ia menggunakan sensor ultrasonic untuk
mendeteksi ada tidaknya anggota tubuh yang diarahkan ke keran dan menghentikan
aliran air jika tidak ada anggota tubuh yang diarahkan ke sensor. Sensor ultrasonik
akan mengubah besaran fisik menjadi besaran mekanik. Ia menggunakan
mikrokontroler Atmega16 sebagai pengendali sistem. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa terdapat perbedaan jumlah volume air yang dikeluarkan menggunakan keran
otomatis dan keran biasa (Subandi, 2014).
Universitas Sumatera Utara
15
Pada tahun 2014, Yano et al. melakukan penelitan mengukur konsumsi air
untuk membandingkan penghematan dari pemakaian air keran menggunakan Wireless
Sensor Network. Penelitian ini menggunakan Rfbee Sensor untuk mengumpulkan,
mengirim dan menerima data. Data yang dikumpulkan oleh Rfbee sensor akan
dikumpulkan untuk kemudian dikirim secara Wireless kepada komputer yang
terkoneksi langsung pada Rfbee sensor (Yano, et al.2014). Penelitian terdahulu dapat
dilihat pada Tabel 2.1
Universitas Sumatera Utara
16
Tabel 2.1 Penelitian Terdahulu
No
1
Nama
Metode yang
Peneliti/tahun
digunakan
Gifson&Slamet
sensor passive infrared
Sistem pemantau ruang jarak jauh dengan
(2009)
receiver (PIR) berbasis
sensor Passive Infrared berbasis
microcontroller
Keterangan
mikrokontroler AT89S52.
AT89S52
2
Elias (2010)
Sensor passive infrared
receiver
3
Alfaroby (2011)
Sensor passive infrared
receiver berbasis
microcontroller
Kendali Keran Otomatis Pada Toilet Pria
Dengan Sensor Pir (Passive Infrared)
Pembuatan Sistem Keran Otomatis Untuk
Penghematan Air pada Tempat Wudhu
dengan Sensor Gerak
Atmega328
4
Subandi (2014)
Sensor ultrasonik,
mikrokontroler
Atmega16
5
Yano et al (2014)
Wireless Sensor
Network, Rfbee Sensor
Sistem Aplikasi Keran Otomatis untuk
Penghematan Air Berbasis Mikrokontrol
Atmega 16
Wireless sensor networks for measuring the
consumption of save water taps.
Universitas Sumatera Utara
17
Skripsi yang saya buat menggunakan sensor yang terdiri dari 3 sensor selonoid
valve, flow liquid meter, passive infrared receiver dengan tambahan arduino uno
sebagai penghubung semua sensor dan wifi shield yang berfungsi untuk mengirimkan
data dari arduino kedalam database. Skripsi yang saya bangun hanya berfokus kepada
pengendalian suplai air pada toilet. Dimana selenoid valve dipasang langsung pada
pipa utama. Dan sensor pir diletakkan diatas ruangan toilet tersebut..
Pada penelitian sebelumnya sensor pir dimanfaatkan langsung dibawah keran
air dan tidak menggunakan selenoid valve.Dan kebayakan sensor dipasang langsung
tepat dibawah keran air yang ada pada toilet. Yang dimana solenoid valve akan
membuka dan menutup katup aliran air apabila mendapat perintah dari sensor pir.
Sehingga penggunaan air pada toilet hanya digunakan pada saat diperlukan saja.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang teori penunjang dan penelitian sebelumnya yang
berhubungan dengan penerapan penggunaan sensor pir untuk memantau pengendalian
suplai ir bersih dengan menggunakan tambahan sensor solenoid valve dan flow liquid
meter .
2.1.
Pemantauan Dan Pengendalian Suplai Air
Pemantauan merupakan proses rutin pengumpulan data dan pengukuran kemajuan
atas objektif program dan memantau perubahan yang fokus pada proses dan keluaran.
Pemantauan juga melibatkan perhitungan atas apa yang kita lakukan dan pengamatan
atas kualitas dari layanan yang kita berikan (Gifson & Slamet, 2009).Sistem
melakukan pemantauan terhadap debit air hasil pengolahan data jumlah putaran kincir
yang dikirim oleh sensor ke microcontroller . Pengolahan data dari jumlah putaran
kincir menjadi data debit air menggunakan persamaan 2.1.
(2.1)
Dimana :
= Jumlah putaran kincir
= Debit air (
)
c = Calibration Factor yang memiliki nilai tetapan 7.5
tergantung pada jenissensor yang digunakan
Universitas Sumatera Utara
7
Pemantauan debit air dilakukan dengan membandingkan setiap debit air yang
mengalir yang bertujuan untuk menghitung jumlah debit air menggunakan persamaan
mekanika fluida dan kinematika fisika.
2.1.1. Mekanika Fluida dan Kinematika Fisika
Mekanika fluida merupakan sebuah cabang ilmu fisika yang membahas mengenai zat
fluida dan gaya yang bekerja pada zat tersebut. Mekanika fluida terbagi lagi dalam
dua kategori yaitu statika fluida dan dinamika fluida. Pada dinamika fluida terdapat
persamaan untuk menghitung kecepatan aliran air (Verma, 1999). Persamaan ini dapat
dilihat pada persamaan 2.2
.
(2.2)
Dimana :
= Kecepatan air (
= Debit air (
)
)
A = Luas penampang (
)
Kinematika fisika merupakan sebuah cabang ilmu fisika yang membahas
bagaimana sebuah benda dikatakan bergerak dan bagaimana sebuah benda dikatakan
diam tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan. Terdapat beberapa persamaan di
dalam cabang ilmu ini diantaranya pergerakan pada garis lurus, pergerakan di dalam
sebuah pesawat terbang, dan pergerakan proyektil. Persamaan yang digunakan dalam
menentukan letak lokasi kebocoran ini ialah pergerakan pada garis lurus yang
memlikidua buah persamaan, yaitu persamaan menghitung kecepatan akhir, dan
persamaan menghitung jarak (Verma, 1999). Persamaan untuk menghitung kecepatan
akhir dapat dilihat pada persamaan 2.3.
(2.3)
Dimana :
= Kecepatan akhir (
)
= Kecepatan awal (
)
= Percepatan (
)
= Waktu ( )
Persamaan untuk menghitung jarak dapat dilihat pada persamaan 2.4.
Universitas Sumatera Utara
8
(2.4)
Dimana :
= Jarak ( )
= Kecepatan akhir (
= Kecepatan awal (
= Percepatan (
)
)
)
2.2. Perangkat HardwareSistem
Perangkat
hardware yang digunakan dalam pembangunan sistem ini terdiri dari
beberapa perangkat yaitu, solenoid valve, flow liquid meter, sensor pir, arduino UNO
dan arduino wifi shield. Untuk keterangan lebih lanjut akan dijelaskan satu persatu
sebagai berikut.
2.2.1. Selenoid Valve
Selenoid Valvemerupakan sebuah katup yang digerakkan oleh energi listrik,
mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakkan
plunger yang dapat digerakkan oleh arus AC maupun DC (Mitsuhata, et al, 2011).
Selenoid Valve Pneumatic atau katup (valve) selenoida mempunyai lubang keluaran,
lubang masukan, lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet Main. Lubang Inlet
Main berfungsi sebagai terminal/tempat udara bertekanan masuk atau suplai (service
unit), lalu lubang keluaran (Outlet Port) dan lubang masukan (Outlet Por t) berfungsi
sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic,
sedangkan lubang jebakan udara (exhaust) berfungsi untuk mengeluarkan udara
bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika Selenoid
Valve bekerja (Rakhman & Ashari, 2012). Gambar Selenoid Valve dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Universitas Sumatera Utara
9
Gambar 2.1 Selenoid Valve(Rakhman, Z & Ashari, M. I. 2012)
2.2.2. Flow Liquid Meter Sensor
Flow liquid meter sensor merupakan sensor yang digunakan untuk menghitung debit
air yang melaluinya. Pengukuran debit air ini menggunakan bantuan Hall Effect
Sensor yang berada didalamnya. Hall effect sensor merupakan sebuah transducer,
dimana alat ini akan menghasilkan output berdasarkan medan magnet. Output yang
dikirimkan ke microcontroller nantinya berupa jumlah putaran kincir. Flow liquid
meter sensor ini dapat mengukur kecepatan debit air mulai dari 1-30 liter per menit
dan dapat menahan tekanan air kurang dari atau sama dengan 2 Mpa (Satria, 2015).
Gambar flow liquid meter sensor dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Flow Liquid Meter Sensor(Satria, 2015)
Universitas Sumatera Utara
10
2.2.3. Sensor Pir
Sensor Pir merupakan sebuah sensor berbasis infrared. Tidak seperti sensor infrared
kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransitor, PIR tidak merancang apapun
seperti IR LED.Sesuai dengan namanya “passive”,sensor ini hanya merespon energi
dari pancaran sinar infraredpasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi
olehnya. Adapun benda yang bisa terdeteksi oleh sensor ini adalah tubuh manusia
(Elias, 2010).Gambarsensor pir dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Sensor PIR(Elias, 2010)
2.2.4. Arduino UNO
Arduino UNO merupakan sebuah board microcontroller yang digunakan untuk
berinteraksi dengan lingkungan sekitar berdasarkan program yang telah dibuat.
Arduino memiliki beberapa jenis board microcontroller . Arduino yang digunakan
pada penelitian ini ialah Arduino UNO. Arduino UNO adalah sebuah microcontroller
berbasiskan ATmega28. Arduino jenis ini memiliki 14 pin digital Input/Output
(dimana 6 diantaranya digunakan sebagai Output PWM), 6 analog input, resonator
keramik 16Mhz, sebuah koneksi untuk USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header ,
dan sebuah tombol reset. Power yang digunakan arduino dapat melalui kabel USB
yangterkoneksi dengan komputer, atau dengan adapter AC-DC, atau dengan baterai
(Saputri, 2014 ).
Pemrograman Arduino menggunakan Arduino IDE yang di-install pada PC.
Program ditulis pada Arduino IDE, untuk kemudian di-upload kedalam Arduino
dengan bantuan kabel USB yang terhubung diantara Board Arduino dan PC. Sinyal
Universitas Sumatera Utara
11
analog yang dikirim dari Flow Liquid Meter Sensor akan diterima oleh Arduino
kemudian akan diubah menjadi sinyal digital sesuai dengan program yang telah diupload pada arduino (Elias, 2010). Gambar Arduino UNO dapat dilihat pada gambar
2.4.
Gambar 2.4. Arduino UNO(Saputri, 2014 )
Arduino merupakan sebuah board microcontroller yang digunakan untuk
berinteraksi dengan lingkungan sekitar berdasarkan program yang telah dibuat.
Arduino memiliki beberapa jenis board microcontroller . Arduino yang digunakan
pada penelitian ini ialah Arduino UNO. Arduino UNO adalah sebuah microcontroller
berbasiskan ATmega28. Arduino jenis ini memiliki 14 pin digital Input/Output
(dimana 6 diantaranya digunakan sebagai Output PWM), 6 analog input, resonator
keramik 16Mhz, sebuah koneksi untuk USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header ,
dan sebuah tombol reset. Power yang digunakan arduino dapat melalui kabel USB
yang terkoneksi dengan komputer, atau dengan adapter AC-DC, atau dengan baterai.
2.2.5. Arduino Wifi Shield
Sebuah modul tambahan yang digunakan pada arduino untuk menghubungkan board
arduino ke internet dengan bantuan RJ-45. Arduino Wifi Shield bekerja berdasarkan
Wiznet W5100 ethernet chip. Chip ini menyediakan jaringan yang mendukung TCP
Universitas Sumatera Utara
12
dan UDP (Chaudhari &Chakraborty. 2014). Gambar Arduino wifi shield dapat diliat
pada gambar 2.5.
Gambar 2.5. Arduino Wifi Shield(Chaudhari &Chakraborty, 2014)
2.3. Sensor Network
2.3.1. Pengertian sensor network
Sensor network adalah sebuah jaringan komunikasi antara sensornode dan data node
yang saling terhubung untuk memonitor keadaan lingkungan tertentu pada lokasi yang
berbeda antara sensor dan titik akhir (end node). Sensor network umumnya digunakan
dalam bidang industri dan pada area – area tertentu seperti untuk memonitor tingkat
pencemaran udara, peningkatan suhu di suatu wilayah, object tracking, sistem
keamanan, dan kondisi lainnya (Bell, 2013).
Sensor network memiliki dua media komunikasi dasar yaitu :
1. Wired Networks
Sebuah desain jaringan yang mengijinkan setiap device saling berkomunikasi satu
sama lain menggunakan wire (kabel). Sensor network yang menggunakan media
komunikasi ini menambahkan network hardwaredidalam jaringannya. Seperti
pada Arduino, untuk menghubungkan antara sensor node dengan data node
arduino menggunakan perangkat tambahan yaitu wifi shield.
2. Wireless Network
Sebuah desain jaringan yang mengijinkan setiap device saling berkomunikasi satu
sama lain tanpa menggunakan kabel (wireless). Sama seperti wired network,
wireless network juga menambahkan network hardware didalam jaringannya.
Universitas Sumatera Utara
13
Pada Arduino dengan menambahkan WiFi shield atau pada Raspberry Pi dengan
menambahkan WiFi adapters.
2.3.2. Protokol HTTP
Protokol HTTP (Hypertext Transfer
Protocol) merupakan sebuah protokol
komunikasi data yang digunakan untuk mengirim data dari microcontroller ke server .
HTTP digunakan untuk mendistribusikan sistem informasi yang berbasis hypertext.
Protokol ini merupakan protokol standar yang digunakan untuk mengakses HTML
dan termasuk salah satu protokol aplikasi TCP/IP (Siregar, 2010).
Protokol HTTP memiliki delapan method untuk melayani permintaan data
yang dilakukan oleh client diantaranya Options, Get, Post, Head, Put, Delete, Trace,
dan Connect (Fielding,et al.,1999). Pada sistem ini arduino bertindak sebagai web
client, dan melakukan Post method kepada server untuk mengirimkan data dari
arduino dan menyimpannya didalam database server .
2.4.
Sensor yang Digunakan
2.4.1. Sensor selenoid valve
Sensor selenoid valve berfungsi sebagai katub untuk membuka dan menutup aliran air.
Sensor ini akan bekerja apabila mendapat perintah dari sensor pir melalui arduino dan
selenoid valve akan diletakkan pada bagian atas pipa.
2.4.2. Sensor flow liquid meter
Sensor flow liquid meter berfungsi untuk mengitung jumlah debit air yang melalui
nya. Sensor flow liquid meter akan bekerja apabila ada tekanan air pada pipa yang
mengalir dan sensor flow liquid meter ada bekerja apabila selenoid valve membuka
katup aliran air.Flow liquid meterpada dasarnya bekerja dengan output dari sensor
aliran (Sood, et al., 2013).
2.4.3. Sensor passive infrared receiver
Sensor pir berfungsi sebagai pendeteksi suhu panas badan manusia dalam kamar
mandi tersebut. Apabila terdeteksi adanya suhu panas badan manusia maka sensor pir
akan memberikan informasi terhadap arduino kemudian arduino akan memberikan
Universitas Sumatera Utara
14
perintah pada selenoid valve untuk membuka katub agar air dapat mengalir.Sensor
PIRdapat beroperasibaik siang hari dan malam. Sensor ini operasi dalam radiasi
tampak dan inframerah mereka dapat beroperasibenar dalam kondisi visibilitas
terbatas (Kharat & Kharat, 2014).
2.5.
Penelitian Terdahulu
Tahun 2009, Gifson dan Slamet melakukan penelitian untuk pembuatan sistem
pemantau ruang jarak jauh dengan sensor passive infrared receiver (PIR) berbasis
microcontroller AT89S52. Pada peneltian ini,Gifson dan Slamet membuat suatu
sistem perancangan pengamanan ruang jarak jauh mengunakan sensor PIR berbasis
microcontroller AT89S52. Output dari sensor PIR pada alat akan berlogika low jika
belum menangkap adanya gelombang panas yang dideteksi dari tubuh manusia
Ketika sensor PIR mendeteksi adanya keberadaan manusia, maka keluaran dari sensor
akan berlogika high (Gifson& Slamet, 2009).
Pada tahun 2010, Elias melakukan penelitian untuk pengendalian keran
otomatis pada toilet pria menggunakan sensor PIR. Pada penelitiannya,Elias
memanfaatkan sensor PIR sebagai pusat pengendalinya dan pendeteksi objek berupa
anggota tubuh manusia. Sensor PIR akan memberikan instruksi ke relay untuk
menggerakkan solenoid yang berfungsi sebagai katup. Hasil analisa yang dilakukan
oleh Gabriel menunjukkan bahwa sensor PIR pada alat ini dapat mendeteksi obyek
dalam jarak maksimum 1,5 meter (Elias, 2010).
Pada tahun 2011, Alfarobi melakukan penelitian untuk pembuatan sistem
keran otomatis untuk penghematan air pada tempat wudhu menggunakan sensor
gerak. Pada penelitiannya, ia membuat suatu sistem keran wudhu otomatis dengan
menempatkan sensor pada titik tertentu, sehingga apabila selesai wudhu maka keran
otomatis akan menutup (Alfarobi, 2011).
Pada tahun 2014, Subandi melakukan penelitian untuk otomatisasi pada keran
air untuk menghemat pemakaian air. Ia menggunakan sensor ultrasonic untuk
mendeteksi ada tidaknya anggota tubuh yang diarahkan ke keran dan menghentikan
aliran air jika tidak ada anggota tubuh yang diarahkan ke sensor. Sensor ultrasonik
akan mengubah besaran fisik menjadi besaran mekanik. Ia menggunakan
mikrokontroler Atmega16 sebagai pengendali sistem. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa terdapat perbedaan jumlah volume air yang dikeluarkan menggunakan keran
otomatis dan keran biasa (Subandi, 2014).
Universitas Sumatera Utara
15
Pada tahun 2014, Yano et al. melakukan penelitan mengukur konsumsi air
untuk membandingkan penghematan dari pemakaian air keran menggunakan Wireless
Sensor Network. Penelitian ini menggunakan Rfbee Sensor untuk mengumpulkan,
mengirim dan menerima data. Data yang dikumpulkan oleh Rfbee sensor akan
dikumpulkan untuk kemudian dikirim secara Wireless kepada komputer yang
terkoneksi langsung pada Rfbee sensor (Yano, et al.2014). Penelitian terdahulu dapat
dilihat pada Tabel 2.1
Universitas Sumatera Utara
16
Tabel 2.1 Penelitian Terdahulu
No
1
Nama
Metode yang
Peneliti/tahun
digunakan
Gifson&Slamet
sensor passive infrared
Sistem pemantau ruang jarak jauh dengan
(2009)
receiver (PIR) berbasis
sensor Passive Infrared berbasis
microcontroller
Keterangan
mikrokontroler AT89S52.
AT89S52
2
Elias (2010)
Sensor passive infrared
receiver
3
Alfaroby (2011)
Sensor passive infrared
receiver berbasis
microcontroller
Kendali Keran Otomatis Pada Toilet Pria
Dengan Sensor Pir (Passive Infrared)
Pembuatan Sistem Keran Otomatis Untuk
Penghematan Air pada Tempat Wudhu
dengan Sensor Gerak
Atmega328
4
Subandi (2014)
Sensor ultrasonik,
mikrokontroler
Atmega16
5
Yano et al (2014)
Wireless Sensor
Network, Rfbee Sensor
Sistem Aplikasi Keran Otomatis untuk
Penghematan Air Berbasis Mikrokontrol
Atmega 16
Wireless sensor networks for measuring the
consumption of save water taps.
Universitas Sumatera Utara
17
Skripsi yang saya buat menggunakan sensor yang terdiri dari 3 sensor selonoid
valve, flow liquid meter, passive infrared receiver dengan tambahan arduino uno
sebagai penghubung semua sensor dan wifi shield yang berfungsi untuk mengirimkan
data dari arduino kedalam database. Skripsi yang saya bangun hanya berfokus kepada
pengendalian suplai air pada toilet. Dimana selenoid valve dipasang langsung pada
pipa utama. Dan sensor pir diletakkan diatas ruangan toilet tersebut..
Pada penelitian sebelumnya sensor pir dimanfaatkan langsung dibawah keran
air dan tidak menggunakan selenoid valve.Dan kebayakan sensor dipasang langsung
tepat dibawah keran air yang ada pada toilet. Yang dimana solenoid valve akan
membuka dan menutup katup aliran air apabila mendapat perintah dari sensor pir.
Sehingga penggunaan air pada toilet hanya digunakan pada saat diperlukan saja.
Universitas Sumatera Utara