Alat pengukur Volume & Pengisian Air Otomatis Dengan Sistem Monitoring Melalui Android dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino

BAB II
LANDASAN TEORI
Di

bab

untukmerancang

ini,

akan

dijelaskankomponen-komponen

pembuatan

menggunakansensorultrasonic

suatu

Alat

dengan

pengotrol

yang

volume

menggunkan

digunakan
air

Arduino

dengan
Unoserta

carakerjanya.

2.1 Volume
Volume atau bisa juga disebut kapasitas adalah penghitungan seberapa
banyak ruang yang bisa ditempati dalam suatu objek. Objek bisa berupa benda
yang beraturan ataupun benda yang tidak beraturan. Benda yang beraturan
misalnya kubus, balok, silinder, limas, kerucut, dan bola. Benda yang tidak
beraturan misalnya batu yang ditemukan di jalan. Volume digunakan untuk
menentukan massa jenis suatu benda. Satuan SI volume adalah m3. Satuan
lain yang banyak dipakai adalah liter (=dm3) dan ml.
2.2 Pengertian Umum Tentang Air
Air sangat erat hubungannya dengan kehidupan manusia, air merupakansuatu
sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat,karena air
merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan penyakit,terutama
penyakit perut.Peningkatan kuantitas air adalah syarat kedua setelah kualitas,
karenasemakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula
tingkatkebutuhan air dari masyarakat tersebut. Untuk keperluan minum maka
dibutuhkan

air

rata-rata

sebesar

5

liter/hari,

sedangkan

secara

keseluruhankebutuhan air di suatu rumah tangga untuk masyarakat Indonesia
diperlukansekitar 60 liter/hari. Jadi untuk negara-negara yang sudah maju
kebutuhan air pastilebih besar dari kebutuhan untuk negara-negara yang
sedang berkembang.
Dengan

pertumbuhan

penduduk

yang

pesat,

sumber-sumber

air

telahmenjadi salah satu kekayaan yang sangat penting. Air tidak hanya
menjadi hal

4
Universitas Sumatera Utara

pokok bagi konsumsi dan sanitasi umat manusia, tapi juga untuk
produksibarang

industri.

Air

tersebar

tidak

merata

diatas

bumi,

sehinggaketersediaannya disuatu tempat akan sangat bervariasi.Perencanaan
yang didasarkan keahlian serta pengolahan yangseksama merupakan hal yang
penting untuk mencapai tingkat efisiensipemanfaatan air yang akan
dibutuhkan di masa yang akan datang. Walaupundemikian, usaha-usaha ini
haruslah mempunyai lingkup yang lebih luas. Investasidalam pengembangan
sumber daya air dipengaruhi oleh pertimbangan-pertimbangan ekonomi,
sosial, dan politis serta kenyataan-kenyataan teknik dasar.

Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi yangsangat
vital bagi kehidupan makhluk hidup yang ada di muka buni. Untuk ituair perlu
dilindungi agar dapat tetap bermanfaat bagi kehidupan manusia sertamahluk
hidup lainnya. Pengertian tersebut menunjukkan bahwa air memilikiperan
yang

sangat

strategis

dan

harus

tetap

tersedia

dan

lestari,

sehinggamampumendukung kehidupan dan pelaksanaan pembangunan di
masa kini maupun dimasa mendatang. Tanpa adanya air maka kehidupan tidak
dapat berjalan normal.

2.2.1 Sumber-Sumber Air
Sumber air adalah wadah air yang terdapat diatas dan dibawahpermukaan
tanah, termasuk dalam pengertian ini adalah mata air, sungai, rawa,danau,
waduk, dan muara. Berikut ini adalah sumber-sumber air :
1. Air Laut
Air laut adalah air dari laut atau samudera. Air laut mempunyai sifat
asin,karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut
3%,gas-gasterlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut.
Dengan keadaanini, maka air laut tidak memenuhi sarat untuk air minum.
2. Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi.
Padaumumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama
pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun,
kotoranindustri kota dan sebagainya. Beberapa pengotoran untuk masing-

5
Universitas Sumatera Utara

masing airpermukaan akan berbeda-beda, tergantung pada daerah pengaliran
airpermukaan ini. Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran fisik, kimia
danbakteri.Setelah mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air
permukaan itu akanmengalami suatu proses pembersihan sendiri. Udara yang
mengandungoksigen atau gas O2 akan membantu mengalami proses
pembusukan yangterjadi pada air permukaan yang telah mengalami
pengotoran, karena selamadalam perjalanan O2 akan meresap ke dalam air
permukaan.Air permukaan ada dua macam yaitu :
1. Air sungai
Dalam

penggunaannya

sebagai

air

minum,

haruslah

mengalami

suatupengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada
umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang
tersedia

untukmemenuhi kebutuhan air minum pada umumnya dapat

mencukupi.
2. Air rawa/danau
Kebanyakan air rawa ini berwarna hitam atau kuning kecoklat, hal
inidisebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya
asamhumus yang terlarut dalam air yang menyebabkan warna kuning
coklat.Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya
kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O2 kurang

sekali(anaerob), maka unsur-unsur Fe dan Mn ini terlarut. Pada permukaan air
akantumbuh algae (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2.
3 Air tanah
Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di
bawah permukaan tanah pada lajur/zona jenuh air. Air tanah merupakan
salahsatu sumber daya air yang keberadaannya terbatas dan kerusakannya
dapatmengakibatkan dampak yang luas serta pemulihannya sulit dilakukan.Air
tanah berasal dari air hujan dan air permukaan, yang meresap mula-mula
kezona tak jenuh dan kemudian meresap makin dalam hinggamencapai zona
jenuh air dan menjadi air tanah. Air tanah berinteraksi danganair permukaan
serta komponen-komponen lain seperti jenis batuan penutup,penggunaan
lahan, serta manusia yang di permukaan.

6
Universitas Sumatera Utara

4. Air tanah dangkal
Terjadi karena adanya proses peresapan air dari permukaan tanah.
Lumpurakan tertahan, sedemikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga
airakan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam

yangterlarut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur
kimiatertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah ini
berfungsisebagai saringan. Di samping penyaringan, pengotoran masih
terusberlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah,
setelahmenemui lapisan rapat air, air akan terkumpul menjadi air tanah
dangkaldimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui
sumur-sumurdangkal.
5. Air tanah dalam
Terdapat sebuah lapisan rapat air yang pertama. Pengambilan air tanahdalam
tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor
danmemasukkan pipa kedalamannya sehingga dalam suatu kedalaman akan
didapatsatu lapis air. Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat
menyembur ke luardan dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur
artetis atau sumur bor. Jikaair tidak dapat keluar dengan sendirinya, maka
digunakan pompa untukmembantu pengeluaran air.
6. Mata air
Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah.Mata air
yang berasal dari tanah dalam, hampir t idak terpengaruh oleh musimdan
kualitasnya sama dengan keadaan air tanah.

2.2.2 Penggunaan dan Jumlah Air
Penggunaan air untuk kota dapat dibagi menjadi beberapa kategori.
Penggunaan rumah tangga adalah air yang digunakan di tempat-tempat hunian
pribadi,

rumah-rumah

apartemen

dan

sebagainya

untuk

minum,

mandipenyiraman taman, saniter dan tujuan-tujuan lainnya.penggunaan
komersial danindustri adalah air yang dipergunakan oleh badan-badan
komersial

dan

industri.Pada

kelompok-kelompok

pemukiman

kecil,

penggunaan komersial dan industrimungkin sangat rendah hingga 10 gpcd

7
Universitas Sumatera Utara

(40 liter/kapita per hari), tetapi di kotakota industri besarnya dapat mencapai
100 gpcd (0,4 m3/kapita per hari) .
Penggunaan umum meliput i air yang dibutuhkan untuk pemakaian
ditaman-tamanumum,

bangunan-bangunan

pemerintah,

sekolah-

sekolah,rumah-rumah sakit,tempat peribadatan, penyiraman jalan dan lainlain.Secara garis besar, penggunaan air dapat dikelompokkan sebagai berikut :
a. Kebutuhan Air Domestik (Rumah Tangga)
Kebutuhan air domestik dibagi dua sistem yaitu sambungan langsung
dansambungan tidak langsung. Sambungan tidak langsung dibagi menjadi
duabagian yaitu sambungan halaman dank ran umum.
b. Kebtuhan Air Non Domestik
Standar kebutuhan air non domestik yaitu kebutuhan air bersih di luar
keperluan rumah tangga. Kebutuhan air non domestik antara lain:
ri
Yaitu penggunaan air oleh badan-badan komersial dan industri-industri

Yaitu penggunaan air untuk bangunan-bangunan atau fasilitas umum,misalnya
rumah sakit, sekolah-sekolah, dan rumah ibadah.

2.2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penggunaan Air
Beberapa faktor yang mempengaruhi penggunaan air adalah sebagai
berikut:
a. Iklim
Kebutuhan air untuk mandi, menyiram taman pengaturan udara dan
sebagainya akan lebih besar pada iklim yang hangat dan kering dari pada
diiklimyang lembab. Pada iklim yang sangat dingin, air mungkin diboroskan
di kerankeran untuk mencegah bekunya pipa-pipa.
b. Ciri-ciri Penduduk
Pemakaian air dipengaruhi oleh status ekonomi dari para langganan.
Pemakaian per kapita di daerah-daerah miskin jauh lebih rendah daripada di
daerah-daerah kaya.
c. Masalah Lingkungan Hidup

8
Universitas Sumatera Utara

Meningkatnya perhatian masyarakat terhadap berlebihannya pemakaian
sumber-sumber daya telah menyebabkan berkembangnya alat-alatyang dapat
dipengaruhi jumlah pemakaian air di daerah pemukiman.
d. Industri dan Perdagangan
Jumlah pemakaian air yang sebenarnya tergantung pada besarnya pabrik dan
jenis industrinya.
e. Iuran air dan Meteran
Bila harga air mahal, orang akan lebih menahan diri dalam pemakaian airdan
industri mungkin mengembangkan persediaannya sendiri dengan biaya
yanglebih murah.
f. Iuran Kota
Pemggunaan air per kapita pada kelompok masyarakat yang
mempunyai jaringan limbah cenderung untuk lebih tinggi di kota-kota besar
daripada di kota kecil. Perbedaan itu di akibatkan oleh lebih besarnya
pemakaian oleh industri, lebih banyaknya taman-taman, lebih banyaknya
pemakaian untuk perdagangan dan barangkali juga lebih banyak kehilangan
danpemborosan di kota-kota besar .

2.3 Tanki Air
Tangki penampungan air atau sering disebut toren atau tandon sangat
umum dipakai di perumahan. Fungsinya cukup vital sebagai cadangan air
yang siap digunakan untuk kebutuhan rumah tangga sehari-hari, terutama bila
terjadi masalah dengan suplai dari pompa air atau karena pemadaman listrik.
Keuntungan lainnya adalah juga dalam sisi penghematan listrik karena pompa
air tidak sering start-stop dalam interval singkat saat berlangsung pemakaian
air.Umumnya

toren

air

dikontrol

secara

otomatis

oleh

suatu

mekanismepengaturan yang akan mengisi air bila volume air tinggal sedikit
dan menghentikannya bila sudah penuh. Cukup merepotkan bila kontrol
pengisian air dilakukan manual oleh penghuni rumah. Karena selain harus
menunggu sekian lama sampai air mulai naik hingga keluar di keran air, juga
air yang sudah penuh berpotensi terbuang disebabkan penghuni rumah lupa
untuk mematikan pompa air.

9
Universitas Sumatera Utara

2.5 Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang bekerja dengan cara
memancarkan

suatu

gelombang

dan

kemudian

menghitung

waktu

pantulangelombang tersebut. Kelebihan sensor ini ialah hanya membutuhkan1
sinyal (SIG), selainjalur 5V dan ground.

Gambar 2.1 Sensor UltrasonikHC-SR04
2.4.1 Cara Kerja Sensor Ultraonik HC-SR04
Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah
alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini
akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika
sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan
menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah
gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali
gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor,
kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan
waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 2.2 cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver (atas),

10
Universitas Sumatera Utara

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:


Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan
dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk
mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah



40kHz.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal



tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut
akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung
berdasarkan rumus :
S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan
waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

2.4.2 Rangkaian Sensor Ultrasonik

Piezoelektrik
Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik
ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik
diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan
mekanis. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen
piezoelektrik yang sama, maka dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver.
Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuiakan
frekuensi kerja dari masing-masing transduser. Karena kelebihannya inilah maka
tranduser piezoelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.

11
Universitas Sumatera Utara

Transmitter
Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar
gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang
dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus
di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju
penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen RLC / kristal
tergantung dari disain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan
sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik
sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar
frekuensi pada osilator.

Gambar 2.3 rangkaian dasar dari transmitter ultrasonik

Receiver
Receiver

terdiri

dari

transduser

ultrasonik

menggunakan

bahan

piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal
dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang
langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik
memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan
listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan
menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

12
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 rangkaian dasar receiver sensor ultrasonik
Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada
pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik
dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk
mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu
ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda
tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas.

Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04

Gambar 2.5 sistem pewaktu pada sensor HC-SR04

Sensor HC-SR04 adalah versi low cost dari sensor ultrasonic PING buatan
parallax.

Perbedaaannya

terletak

pada

pin

yang

digunakan.

HC-SR04

menggunakan 4 pin sedangkan PING buatan parallax menggunakan 3 pin. Pada
Sensor HC-SR04 pin trigger dan output diletakkan terpisah. Sedangkan jika
menggunakan PING dari Parallax pin trigger dan output telah diset default
menjadi satu jalur. Tidak ada perbedaaan signifikan dalam implementasiannya.
Jangkauan karak sensor lebih jauh dari PING buatan parllax, dimana jika ping
buatan parllax hanya mempunyai jarak jangkauan maksimal 350 cm sedangkan
sensor HC-SR04 mempunyai kisaran jangkauan maksimal 400-500cm.

13
Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi:








Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm
Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
Tegangan kerja 5V DC
Resolusi 1cm
Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler

2.5Mikrokontroler Arduino UNO
Arduino berawal dari Dilvre, Italia pada tahun 2005 dengan Pendirinya
adalahMassimo Banzi dan David Cuartiellez. Arduino adalah pengendali
mikro single-board yang bersifat open-source, yang di turunkan dari wiring
platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam
berbagai bidang. Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya
memiliki bahasa pemrograman sendiri.
Secara software Arduino adalah open source IDE yang digunakan untuk
mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform. Secara
Hardware Arduino adalah Single board mikrokontroller yang bersifat open
source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8
bit dan ARM 32 bit.
Dari ketiga pengertian diatas , dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah
kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya
terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis
AVR. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang
bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada
mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input,
memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang
diinginkan. Jadi , mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan
input, proses ,dan output sebuah rangkaian elektonik.

14
Universitas Sumatera Utara

Mikrokontroller ada pada perangkat elektronik sekeliling kita, misalnya
Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat
mengendalikan robot, baik robot mainan maupun industri. Karena komponen
utama arduino adalah mikrokontroller maka arduino dapat diprogram
menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita.
Input/output digital atau digital pin adalah pin pin untuk menghubungkan
arduino dengan komponen atau rangkaian digital. contohnya , jika ingin
membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin input
atau output digital dan ground. komponen lain yang menghasilkan output
digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini. Input
analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk menerima sinyal
dari komponen atau rangkaian analog. contohnya , potensiometer, sensor suhu,
sensor cahaya, dll. pin pin untuk catu daya adalah pin yang memberikan
tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan arduino.
Pada bagian catu daya ini pin Vin dan reset. Vin digunakan untuk memberikan
tegangan langsung kepada arduino tanpa melalui tegangan pada USB atau
adaptor, sedangkan Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui
tombol atau rangkaian eksternal.
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai arduino dengan
tegangan dari baterai atau adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak
disambungkan kekomputer. Jika arduino sedang disambungkan kekomputer
dengan USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, Jika tidak
perlu memasang baterai atau adaptor pada saat memprogram arduino.
Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum Arduino UNO
Mikrokontroler ATMega328 dapat dilihat pada gambar di atas. Rangkaian
tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Seperti
gambar papan PCB diatas mikrokontroler ATMega328 menyediakan UART
TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).
Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB
dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer.
Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada
driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan.

15
Universitas Sumatera Utara

Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yangmemungkinkan data
sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board
akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan
koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C
(TWI) dan SPI.

Gambar 2.6 Arduino Uno

Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan
14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan
sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang
sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah
konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi
keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin
analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata
lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.
Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri
untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source
komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun
memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran.
Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah
disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita
dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller.

16
Universitas Sumatera Utara

Deskripsi Arduio UNO:

Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno
Power
Arduino

dapat

diberikan power melalui

koneksi

USB

atau power

supply. Power nya diselek secara otomatis. Power supply dapat menggunakan

adaptor

DC

atau

baterai.

Adaptor

dapat

dikoneksikan

dengan

mencolok jack adaptor pada koneksi port input supply. Boardarduino dapat
dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supplykurang
dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa
menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa
menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board.Rekomendasi
tegangan ada pada 7 sampai 12 volt.
Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut :
· Vin
Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (seperti
yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan).
Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai
menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.
· 5V
Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan komponen
lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board,
atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.
17
Universitas Sumatera Utara

· 3V3
Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maximumnya
adalah 50mA
· Pin Ground
berfungsi sebagai jalur ground pada arduino
· Memori
ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB
yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan
1 KB untuk EEPROM.
Input & Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau
output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Input/output dioperasikan pada 5 volt.Setiap pin dapat menghasilkan atau
menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected
oleh default) 20-50K Ohm.
Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :
· Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX)
TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB ke TTL
chip serial.
· Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah
interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
· PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi
analogWrite().
· SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi
SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa
arduino.

18
Universitas Sumatera Utara

· LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin
bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.
Komunikasi
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer,
Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL
(5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1
(TX). Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak
ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Ini diperlukan.
Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data
sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan
berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB
ke komputer.
Software Arduino
Arduino Uno dapat

diprogram

dengan

perangkat

lunak

Arduino

.Pada

ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk
meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware
eksternal.

IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan
Java. IDE Arduino terdiri dari:
1.

Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan
mengeditprogram dalam bahasa Processing.

2.

Compiler , sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing)

menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa
memahami bahasaProcessing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah
kode biner.Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
3.

Uploader , sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam

memory didalam papan Arduino.

19
Universitas Sumatera Utara

Sebuah

kode

program

Arduino

umumnya

disebut

dengan

istilah sketch. Kata“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program”
dimana keduanya memiliki arti yang sama.

2.7 Skema Arduino Uno-R3

Beberapa kelebihan menggunakan Arduino :


Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop



yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakan nya.



dengan kumpulan library yang cukup lengkap.

Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi

Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board
Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.

Shield untuk Xbee biasa digunakan untuk Wirreles, entr ane kasih postingan
gmana cara mengunakan Xbee untuk Arduino cuma masih ama dosen ane.
hehehe. Untuk Bahasa Arduino adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah
dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula pun
bisa mempelajarinya dengan cukup mudah. Untuk membuat program dan
mengupload ke dalam board Arduino, membutuhkan software Arduino IDE
(Integrated Development Enviroment) yang bisa di download gratis di
Jadi jangan heran ketika membeli board arduino kok gak ada Cd di dalamnya,
karena Arduino sendiri bersifat Open Source maka software dan semua
kelengkapan seperti Driver ada di Website resmi arduino, jadi ya harus download
dulu di internet.

20
Universitas Sumatera Utara

Dalam Board Arduino sendiri secara sederhana terdiri dari beberapa bagian, yaiu :
A. Soket USB
Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau
laptop.Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port
komunikasi serial. (Hardi Santosa,2012 )
B. Input / Output Digital
Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan
Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya kalau ingin membuat
LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin I/O digital dan
ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input
digital bisa disambungkan ke pin-pin ini.
C. Input Analog
Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima
sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer, sensor
suhu, sensor cahaya, dsb.
D. Catu Daya
Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau
rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini terdapat
juga pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung
kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk
memberikan sinyal reset melaui tombol atau rangkaian eksternal.
E. Baterai / Adaptor
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan
dari baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke
komputer.Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB,
Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak perlu memasang
baterai/adaptor saat memprogram Arduino.

21
Universitas Sumatera Utara

2.6Modul BluetoothHC-05
Module Bluetooth HC-05 merupakan module Bluetooth yang bisa
menjadi slave ataupun master hal ini dibuktikan dengan bisa memberikan
notifikasi untuk melakukan pairing keperangkat lain, maupun perangkat lain
tersebut yang melakukan pairing ke module Bluetooth CH-05.

Gambar 2.8 Modul Bluetooth HC-05
Keterangan pinout di atas adalah sebagai berikut:


EN fungsinya untuk mengaktifkan mode AT Command Setup pada modul HC-05.
Jika pin ini ditekan sambil ditahan sebelum memberikan tegangan ke modul HC05, maka modul akan mengaktifkan mode AT Command Setup. Secara default,





modul HC-05 aktif dalam mode Data.
Vcc adalah pin yang berfungsi sebagai input tegangan. Hubungkan pin ini
dengan sumber tegangan 5V.
GND adalah pin yang berfungsi sebagai ground. Hubungkan pin ini
dengan ground pada sumber tegangan.
TX adalah pin yang berfungsi untuk mengirimkan data dari modul ke perangkat
lain (mikrokontroler). Tegangan sinyal pada pin ini adalah 3.3V sehingga dapat
langsung dihubungkan dengan pin RX pada arduino karena tegangan sinyal



3.3V dianggap sebagai sinyal bernilai HIGH pada arduino.
RX adalah pin yang berfungsi untuk menerima data yang dikirim ke modul HC05. Tegangan sinyal pada pin sama dengan tegangan sinyal pada pin TX, yaitu
3.3V. Untuk keamanan, sebaiknya gunakan pembagi tegangan jika
menghubungkan pin ini dengan arduino yang bekerja pada tegangan 5V.
Pembagi tegangan tersebut menggunakan 2 buah resistor. Resistor yang
digunakan sebagai pembagi tegangan pada tutorial ini adalah 1K ohm dan 2K
ohm. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada bagian implementasi koneksi
antara modul HC-05 dan arduino UNO.

22
Universitas Sumatera Utara



STATE adalah pin yang berfungsi untuk memberikan informasi apakah modul
terhubung atau tidak dengan perangkat lain.

Seperti dijelaskan di atas, modul HC-05 memiliki dua mode kerja yaitu mode AT
Command dan mode Data. Modul HC-05 menggunakan mode Data secara default.
Berikut ini adalah keterangan untuk kedua mode tersebut:


AT Command. Pada mode ini, modul HC-05 akan menerima instruksi berupa
perintah AT Command. Mode ini dapat digunakan untuk mengatur konfigurasi
modul HC-05. Perintah AT Command yang dikirimkan ke modul HC-05
menggunakan huruf kapital dan diakhiri dengan karakter CRLF (\r\n atau 0x0d



0x0a dalam heksadesimal).
Data. Pada mode ini, modul HC-05 dapat terhubung dengan perangkat bluetooth
lain dan mengirimkan serta menerima data melalui pin TX dan RX. Konfigurasi
koneksi serial pada mode ini menggunakan baudrate: 9600 bps, data: 8 bit, stop
bits: 1 bit, parity: None, handshake: None. Adapun password default untuk
terhubung dengan modul HC-05 pada mode Data adalah 0000 atau 1234.

2.7Pompa Aquarium
Pompa air adalah sebuah alat atau mesin yang digunakan untuk memompa
air dari suatu tempat ke tempat yang lain.pompa sangat lah penting karena
itulag sumber kehidupan bagi biota dalam akuarium laut. Di pasaran banyak
tersedia pompa air tawar,air laut ataupun keduanya. penting untuk memilih
pompa air yang dapat di gunakan untuk air laut. Adapun ukuran atau kekuatan
pompa air bervariasi,yang masing2 infonya dapat kita lihat pada bagian
pompa, kotak,dll biasanya yang penting untuk membandingkan pompa yang
dibutuhkan adalah kebutuhan listriknya, terkadang ada pompa yang besar
wattnya akan tetapi kapasitasnya kecil,sebaliknya ada yang hemat dan efektif,
max head adalah ketinggian yang mampu pompa itu memompa akan tetapi
biasanya tulisan tersebut belum tentu sepenuhnya pompa tersebut dapat meng
angkat dengan ketinggian tersebut, kapasitas pompa pun patut untuk di lihat
karena biasanya kita akan menyesuaikan dengan kebutuhan dan kondisi
akuarium kita.
Sementara kegunaan pompa meliput bisa dibilang 3 bagian pompa
serikulasi.filter return pump, pompa arus dan pompa untuk protein skimmer
.pump serikulasi pun harus merupakan pompa yang kuat karena merupakan

23
Universitas Sumatera Utara

sistem utam semua filtrasi dan membawa air dari akuarium ke filter serta
dikembalikan lagi debit pompa bisa kita lihat pada tabel yang biasanya
tercantum dalam produk kemasan

Gambar 2.9 Pompa Air Aquarium

2.8Push Button
Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau
penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.Suatu sistem saklar
tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan
untuk emergency.Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO
(normally open).Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan
normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak
NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan
berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem
pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan motor
pada industri – industri.

Gambar 2.10 Push Button
2.9 Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik
untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar

24
Universitas Sumatera Utara

elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan
memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan
tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang
dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan
saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus
listrik.
Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan
pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay
elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut.




Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau
membuka kontak saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik.

Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah
sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah
perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan
perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay
dapat berfungsi sebagai pengaman.

Gambar 2.11 Relay
Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:
1. Common, merupakan bagian yang tersambung dengan Normally Close
(dalam keadaan normal).
2. Koil (kumparan), merupakan komponen utama relay yang digunakan
untuk menciptakan medan magnet.
3. Kontak, yang terdiri dari Normally Close dan Normally Open.

25
Universitas Sumatera Utara