POMPA AIR OTOMATIS BERBASIS AT

POMPA AIR OTOMATIS BERBASIS

AT – MEGA 328P

Agel Felix Ahnaf Kurniawan, Muhammad Dimas Prasetiyo.

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang 2024
Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

Abstrak

Pompa air otomatis berbasis ATmega 328P dirancang sebagai solusi sederhana dan efisien untuk pengelolaan air pada sistem rumah tangga maupun industri kecil. Sistem ini menggunakan mikrokontroler ATmega 328P untuk mengontrol operasi pompa air secara otomatis berdasarkan masukan dari sensor float switch. Float switch mendeteksi ketinggian air dalam tangki, yang kemudian digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan motor pompa air galon. Sistem ini juga dilengkapi dengan keluaran berupa tiga lampu indikator 12V yang memberikan informasi status sistem secara visual, seperti kondisi pengisian air, tangki penuh, dan pompa aktif. Pengujian menunjukkan bahwa sistem ini dapat bekerja secara akurat dan andal, sehingga mampu menghemat energi serta meningkatkan efisiensi pengelolaan air. Dengan desain sederhana dan biaya rendah, sistem ini menawarkan solusi praktis untuk kebutuhan manajemen air sehari-hari.

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Pengelolaan air yang efisien merupakan salah satu aspek penting dalam kehidupan sehari-hari, baik di rumah tangga, perkantoran, maupun industri. Di banyak tempat, proses pengisian air pada tangki sering dilakukan secara manual, yang memerlukan perhatian rutin dan menghabiskan waktu. Selain itu, pengoperasian pompa air yang tidak otomatis berpotensi menyebabkan pemborosan energi, serta ketidakefisienan dalam pengelolaannya. Sistem pengisian air yang tidak terkontrol dengan baik juga dapat menyebabkan kerusakan pada pompa akibat kelebihan beban atau overrun. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem yang dapat mengontrol pengisian air secara otomatis berdasarkan kondisi ketinggian air dalam tangki.

Salah satu solusi yang dapat diimplementasikan adalah dengan menggunakan teknologi berbasis mikrokontroler, seperti ATmega 328P. Mikrokontroler ini dapat digunakan untuk mengendalikan pompa air dengan akurat dan efisien, mengurangi intervensi manual, serta meminimalkan kesalahan manusia. Sistem ini menggunakan sensor float switch sebagai masukan untuk mendeteksi level ketinggian air dalam tangki. Ketika air mencapai tingkat tertentu, sensor float switch akan memberikan sinyal kepada mikrokontroler untuk mengaktifkan atau mematikan motor pompa air galon sesuai kebutuhan. Selain itu, untuk memberikan indikasi status sistem, tiga buah lampu indikator 12V digunakan untuk menunjukkan keadaan sistem, seperti kondisi pengisian air, status penuh, dan pompa aktif.

Dengan sistem otomatis ini, pengguna tidak lagi perlu khawatir tentang pengisian air yang tidak terkontrol atau berlebihan. Efisiensi energi juga dapat tercapai karena pompa hanya beroperasi ketika diperlukan. Penggunaan lampu indikator memberikan kenyamanan bagi pengguna untuk memantau kondisi tangki tanpa perlu melihat ke dalam tangki secara langsung. Sistem ini tidak hanya menawarkan kenyamanan dan efisiensi, tetapi juga dapat mengurangi biaya operasional dalam jangka panjang. Oleh karena itu, pompa air otomatis berbasis ATmega 328P dengan sensor float switch dan indikator visual ini diharapkan dapat memberikan solusi praktis, efisien, dan ekonomis dalam pengelolaan air yang lebih baik.

B. RUMUSAN MASALAH

Dalam pengembangan Pompa air otomatis berbasis ATmega 328P, beberapa rumusan masalah yang perlu diidentifikasi adalah sebagai berikut:

1. 1. Bagaimana merancang sistem pompa air otomatis yang berbasis ATmega328P untuk memantau dan mengontrol ketinggian air secara efisien?

Mikrokontroler ini membaca data dari sensor ketinggian air, seperti sensor ultrasonik atau pelampung, untuk menentukan status ketinggian air di tangki. Berdasarkan data tersebut, sistem akan mengaktifkan atau mematikan pompa air secara otomatis.

2. 2. Bagaimana memastikan sistem dapat berfungsi secara andal untuk mendeteksi perubahan ketinggian air dan mengaktifkan atau mematikan pompa secara otomatis?

· Penggunaan sensor berkualitas tinggi yang dapat mendeteksi perubahan ketinggian air secara akurat.

· Implementasi algoritma perangkat lunak pada ATmega328P yang memproses data sensor dengan logika keputusan yang sederhana namun efisien.

3. 3. Bagaimana menyusun algoritma yang efektif untuk membaca data sensor dan mengontrol perangkat keras pompa air menggunakan ATmega328P?

· Membaca nilai sensor ketinggian air pada interval waktu tertentu.

· Membandingkan nilai sensor dengan ambang batas ketinggian minimum dan maksimum.

· Mengaktifkan pompa jika air berada di bawah ambang batas minimum.

· Mematikan pompa jika air mencapai ambang batas maksimum.

C. BATASAN MASALAH

Dalam pengembangan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler Arduino Nano, terdapat beberapa batasan masalah yang harus ditentukan untuk menjaga fokus dan efektivitas proyek. Batasan-batasan tersebut meliputi:

1. Jenis Mikrokontroler yang Digunakan
Penelitian dan pengembangan sistem hanya menggunakan mikrokontroler ATmega328P, baik dalam bentuk IC standalone maupun dalam bentuk board.

2. Jenis Sensor
Sistem hanya akan menggunakan sensor ketinggian air tertentu, seperti sensor pelampung mekanis atau float switch sensor, untuk mendeteksi ketinggian air di dalam tangki.

3. Fungsi Otomasi
Sistem hanya difokuskan pada fungsi otomatisasi aktif/mati pompa air berdasarkan ketinggian air yang terdeteksi. Fungsi tambahan seperti pengaturan waktu, koneksi ke internet, atau aplikasi smartphone tidak termasuk dalam pengembangan.

4. Jenis Pompa Air
Sistem dirancang untuk mengontrol pompa air listrik standar (DC atau AC) dengan konsumsi daya sesuai kapasitas relay (contoh: relay 5V dengan kemampuan hingga 10A).

5. Lingkup Implementasi
Implementasi hanya dilakukan pada sistem rumah tangga atau skala kecil, tidak mencakup skala besar seperti irigasi pertanian atau pengolahan air berskala industri.

6. Sumber Daya
Sistem hanya menggunakan catu daya eksternal 5V untuk mikrokontroler dan sesuai kebutuhan pompa air (220V untuk pompa AC atau 12V untuk pompa DC).

Dengan batasan-batasan ini, diharapkan proyek dapat berjalan dengan lebih terarah dan menghasilkan sistem pintu otomatis yang efektif dan praktis.

D. TUJUAN

Tujuan dari proyek pembuatan alat tempat sampah otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P adalah sebagai berikut:

1. Otomasi Pengendalian Pompa Air
Menciptakan sistem yang dapat mengontrol pompa air secara otomatis berdasarkan ketinggian air di tangki, tanpa memerlukan intervensi manual.

2. Efisiensi Waktu dan Tenaga
Mengurangi ketergantungan pada pengoperasian manual sehingga pengguna tidak perlu memantau dan mengontrol pompa secara terus-menerus.

3. Pencegahan Masalah Operasional
Mencegah terjadinya masalah seperti:

· Tangki meluap akibat pompa air yang lupa dimatikan.

· Kekurangan air di tangki karena pompa tidak segera dinyalakan.

Dengan tujuan-tujuan ini, proyek diharapkan dapat memberikan solusi praktis dalam menciptakan sistem pintu otomatis yang efisien, higienis, dan meningkatkan kenyamanan pengguna di berbagai aplikasi pintu otomatis.

II. METODOLOGI

Berikut adalah metodologi yang dapat digunakan untuk merancang dan mengembangkan sistem pompa air otomatis berbasis ATmega328P:

1. Studi Literatur

Mengumpulkan informasi tentang komponen-komponen yang akan digunakan, seperti mikrokontroler ATmega328P, sensor ketinggian air, relay, dan pompa air.
Mempelajari metode otomatisasi pompa air yang sudah ada untuk mengidentifikasi kekuatan dan kelemahannya.

2. Perancangan Sistem

a. desain perangkat keras (hardware)

Menentukan komponen utama:

Mikrokontroler: ATmega328P atau Arduino Uno.
Sensor: Pilih sensor yang sesuai, sensor pelampung (float switch sensor).
Relay: Untuk mengontrol pompa air (5V atau sesuai kebutuhan).
Dioda, resistor, dan transistor: Untuk melindungi dan mengontrol sirkuit.
Catu daya: Sesuai kebutuhan perangkat.

Membuat diagram rangkaian elektronik.

b. Desain perangkat lunak (software)

Merancang algoritma pengendalian logika berbasis sensor.
Menulis program menggunakan AVR studio
Menentukan pengaturan ambang batas ketinggian air untuk mengontrol pompa.

3. Simulasi dan Pengujian Awal

Mensimulasikan rangkaian menggunakan perangkat lunak seperti Proteus untuk memastikan desain bekerja dengan benar.
Menguji perangkat lunak dengan data sensor simulasi untuk memvalidasi logika kontrol.

4. Implementasi Perangkat Keras

Merakit perangkat keras pada breadboard atau PCB:

Hubungkan mikrokontroler ke sensor, relay, dan pompa.
Pastikan semua komponen terhubung sesuai dengan diagram rangkaian.

Menguji setiap komponen secara individual (sensor, relay, dan pompa) sebelum mengintegrasikan seluruh sistem.

5. Pengujian Sistem

a. Penggujian Fungsi

Menguji sistem dengan berbagai level ketinggian air untuk memastikan pompa bekerja sesuai kondisi:

Menyalakan pompa saat ketinggian air rendah dan lampu berwarna merah
Menyalakan lampu kuning Saat ketinggian air sudah terisi setengah.
Mematikan pompa saat ketinggian air tinggi dan menyalakan lampu merah.

b. Penggujian Keandalan

Uji sistem dalam durasi panjang untuk memastikan stabilitas.
Simulasikan kondisi gangguan seperti sensor tidak bekerja atau gangguan listrik untuk menguji ketahanan sistem.

6. Evaluasi dan Penyempurnaan

Mengevaluasi hasil pengujian:

Apakah pompa bekerja sesuai harapan?
Apakah sistem cukup responsif dan hemat energi?

Jika ditemukan kekurangan, perbaiki baik dari sisi perangkat keras maupun perangkat lunak.

7. Implementasi dan Penerapan

Menginstal sistem di lokasi target (misalnya, tangki rumah tangga).
Memberikan panduan penggunaan kepada pengguna.
Melakukan pengamatan dan perawatan rutin.

Dengan metodologi ini, pengembangan sistem dapat dilakukan secara sistematis dan efisien, memastikan hasil yang andal dan sesuai dengan tujuan.

III. KAJIAN PUSTAKA

Pembahasan dalam bagian ini meliputi perancangan dan komponen apa saja yang digunakan dalam projek ini.

1. IC ATmega328p

ATmega328 adalah jenis mikrokontroller tunggal produksi oleh Atmel dalam lingkup keluarga megaAVR. Atmega328p adalah jenis Integrated Circuit tipe ATmega328 dimana memiliki konsumsi daya rendah (Pico Power). ATmega328P berfungsi sebagai otak system yang mengolah sinyal dari sensor infrared. Mikrokontroler ini menerima input dari sensor, memprosesnya, lalu mengirimkan perintah ke servo motor untuk membuka atau menutup tutup tempat sampah. Selain itu, ia juga mengontrol LED untuk memberikan indikasi status sistem.

2. Float switch sensor

Komponen mekanis berupa saklar yang dirancang untuk mendeteksi batasan posisi dari suatu perangkat mekanis. Limit switch berfungsi sebagai pengaman untuk memastikan bahwa tutup tempat sampah tidak bergerak melebihi batas yang telah ditentukan. Saklar ini mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk menghentikan atau mengubah arah pergerakan servo motor jika diperlukan.

3. Pompa motor dc

Pompa motor DC digunakan untuk membuka dan menutup tutup tempat sampah. Mikrokontroler mengirimkan sinyal melalui driver motor untuk mengendalikan putaran motor. Gearbox pada motor memastikan gerakan tutup menjadi halus dan terkontrol, serta memberikan daya yang cukup untuk menggerakkan mekanisme tutup. Setelah tugas selesai, limit switch akan memutuskan pergerakan motor untuk menghindari kerusakan.

4. LED 12V

Lampu indikator 12V merupakan komponen elektronik yang memancarkan cahaya saat diberi tegangan listrik, biasanya digunakan untuk memberikan tanda visual dalam berbagai aplikasi. Lampu ini menyala sebagai indikator status sistem, misalnya menunjukkan bahwa perangkat sedang aktif atau mendeteksi gerakan. Mikrokontroler mengontrol nyala lampu sesuai dengan kondisi sistem, seperti saat tutup tempat sampah terbuka atau tertutup.

5. Kabel jumper

Kabel pelangi adalah jenis kabel yang memiliki warna-warni dan sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronic, seperti proyek Arduino, perangkat keras, dan instalasi listrik. Kabel pelangi sering digunakan dalam proyek-proyek Arduino karena membantu identifikasi jalur kabel dengan mudah. Contohnya, kabel jumper pelangi dapat digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen pada breadboard dengan cara yang visual dan intuitif. Selain itu, kabel pelangi juga digunakan sebagai kabel jumper dalam circuit-board maupun sebagai kabel tembaga untuk aplikasi tertentu. Misalnya, kabel jumper pelangi 15 cm dapat dibeli dalam jumlah besar dan digunakan untuk berbagai proyek elektronik.

6. Laptop dengan aplikasi Arduino IDE terinstal

Arduino IDE (Integrated Development Environment) adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis, mengedit, dan mengupload kode (dikenal sebagai "sketches") ke papan Arduino. Arduino IDE memungkinkan pengguna untuk menulis kode dalam bahasa pemrograman C/C++ dan menguploadnya ke berbagai jenis papan Arduino. Kode yang ditulis disimpan dengan ekstensi ‘.ino’. Terdapat dua versi utama dari Arduino IDE: IDE 1.x dan IDE 2.x. Versi 2.x menawarkan antarmuka yang lebih modern, fitur autocompletion, dan debugger bawaan, serta perbaikan dalam kinerja dibandingkan dengan versi sebelumnya. Arduino IDE adalah alat yang sangat berguna bagi pemula maupun profesional dalam pengembangan proyek berbasis Arduino. Dengan antarmuka yang sederhana dan banyaknya sumber daya serta komunitas yang mendukung, Arduino IDE memudahkan pengguna untuk belajar pemrograman dan elektronika. Setelah menulis kode, pengguna dapat menghubungkan papan Arduino melalui USB dan mengupload sketch dengan menekan tombol upload. Proses ini akan mengkompilasi kode dan mengirimkannya ke papan. Arduino IDE memungkinkan pengguna untuk mengimpor library eksternal yang memperluas fungsionalitas proyek mereka, seperti komunikasi dengan sensor atau modul lain.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.Gambar Alat

B.Cara kerja

1. Kondisi Awal

Lampu indikator menyala merah, menandakan bahwa air habis dalam kondisi normal dan siap digunakan.
Sensor float switch sensor mendeteksi air habis akan mengirim sinyal ke atmega328P dan menggirim perintah ke pompa biar menyala.
Sensor mendeteksi ketinggian air setengah, Lampu indikator menyala kuning.
Sensor mendeteksi ketinggian air sudah penuh Lampu indikator menyala hijau, dan pompa motor mati

2. Aktivasi pompa Motor Dc

Setelah menerima perintah dari mikrokontroler, Pompa motor DC diaktifkan untuk menggisi tanggi air.

3. Kondisi Saat mati

Ketika mati, lampu indikator berubah menjadi warna hijau. Hal ini menunjukkan bahwa air sudah terisi penuh dan pompa akan aktif saat sensor mendeteksi air habis Lampu indikator menyala merah.

C. Hasil

D. Flowchart

E. Diagram Blok

F. Program

G. Skematik

V. KESIMPULAN

dari perancangan dan pengembangan sistem pompa air otomatis berbasis ATmega328P adalah sebagai berikut:

1. Otomatisasi Efisien
Sistem berhasil mengotomatisasi pengendalian pompa air menggunakan mikrokontroler ATmega328P. Pompa menyala dan mati secara otomatis berdasarkan data dari sensor ketinggian air, menghilangkan kebutuhan intervensi manual.

2. Hemat Energi dan Waktu
Sistem hanya mengaktifkan pompa saat diperlukan, sehingga menghemat energi listrik dan mengoptimalkan waktu pengguna. Pompa mati secara otomatis saat tangki penuh, mencegah pemborosan air.

3. Keandalan Sistem
Dengan logika kontrol yang sederhana namun andal, sistem dapat bekerja secara terus-menerus tanpa gangguan selama sensor dan komponen lainnya berfungsi dengan baik. Perlindungan terhadap lonjakan arus dan fitur keamanan lainnya menjadikan sistem stabil dan tahan lama.

4. Fleksibilitas Implementasi
Sistem dapat diterapkan pada berbagai skenario, seperti tangki air rumah tangga atau skala kecil lainnya. Komponen yang digunakan juga mudah diakses dan ekonomis, membuat sistem ini cocok untuk berbagai kebutuhan pengguna.

5. Peningkatan Kinerja Manual
Dengan adanya alat ini, risiko kelalaian manual seperti lupa mematikan pompa atau membiarkan tangki meluap dapat dihindari, sehingga meningkatkan efisiensi operasional.

Kesimpulan Utama

Sistem pompa air otomatis berbasis ATmega328P adalah solusi yang efektif, hemat biaya, dan andal untuk mengelola suplai air secara otomatis, memenuhi kebutuhan rumah tangga atau skala kecil dengan efisien.

VI. REFERENSI

https://www.researchgate.net/publication/330417785_Implementasi_Sistem_Pengontrolan_Tower_Air_Universitas_Klabat_Menggunakan_Mikrokontroler https://www.researchgate.net/publication/367581445_DESAIN_PROTOTYPE_SYSTEM_KONTROL_POMPA_AIR_ARDUINO_SEBAGAI_MODUL_PRAKTIKUM_MAHASISWA_PADA_LABORATORIUM_MEKANIKA_FLUIDA_DAN_MESIN_FLUIDA https://ojs3.unpatti.ac.id/index.php/arika/article/view/6333

Cari Blog Ini

belajarmikrokontroler2024