TUGAS SOFTSKILL
SISTEM PENGATURAN PINTU
AIR
Algoritma Dan Pemrograman Kasus Teknik Elektro
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS GUNADARMA
KALIMALANG
2019
PENDAHULUAN
Bencana banjir yang sering
terjadi di Indonesia, hal tersebut berdampak langsung dengan daerah-daerah yang
dekat dengan aliran sungai. Ketika musim penghujan banyak kawasan perumahan,
perkebunan ataupun persawahan yang mengalami kebanjiran, maka dari itu perlu
dibuat sistem pengolahan air untuk mengurangi dampak dari banjir tersebut.
Salah satu cara pengendalian debit air adalah dengan membuat suatu bendungan
atau waduk. Bendungan adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air.
Bendungan dapat dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik serta untuk
pemanfaatan segala keperluan sektor-sektor yang menyangkut air. Oleh karenanya
pengawasan terhadap bendungan perlu dilakukan agar pemanfaatannya dapat
dirasakan terus-menerus. Kebanyakan bendungan juga memiliki bagian yang disebut
pintu air yang berfungsi untuk membuang air yang tidak diinginkan secara
bertahap atau berkelanjutan sesuai dengan keadaan volume air yang ada pada
bendungan itu.
Alangkah baiknya apabila
pengendalian pintu air pada bendungan atau waduk bekerja secara otomatis karena
perubahan volume air yang selalu berubah-ubah dalam periode waktu yang tidak
menentu. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan suatu alat pengendali yang
dapat mengukur ketinggian air sekaligus dapat membuka dan menutup pintu air
secara otomatis. Dengan sistem yang otomatis ini, faktor kelalaian yang sering
terjadi pada manusia pun dapat dihindari, seringnya penjaga pintu kanal banjir
lalai dalam mengendalikan pintu kanal banjir menyebabkan volume air yang tidak
stabil, akibatnya sering terjadi kerusakan pada lingkungan. Dengan alat ini
maka pengendalian volume air akan semakin mudah dan stabil.
Merancang 4 buah pintu air
otomatis pada 1 buah bendungan utama dan 2 buah bendungan pembuangan. Dimana 2
buah pintu pada bendungan utama akan pembuangan air pada bendungan utama ke 2
buah bendungan pembuangan. Selain itu alat ini juga bertujuan untuk mengatur
agar ketinggian air pada bendungan utama selalu berada pada ketinggian yang
telah ditentukan. Proses buka/tutup pintu air berdasarkan level ketinggian air
dan laju debit air yang mengalir pada bendungan. Untuk menghitung laju debit
air menggunakan metode pengukuran Timed Grafimetric. Debit aliran merupakan
jumlah volume air yang mengalir dalam waktu tertentu melalui suatu penampang
air, sungai, saluran, pipa atau kran.
Aliran air dikatakan memiliki
sifat ideal apabila air tidak dapat dimanfaatkan dan berpindah tanpa mengalami
gesekan, hal ini berarti pada gerakan air tersebut memiliki kecepatan yang
tetap pada masing-masing titik dalam pipa dan gerakannya beraturan akibat
pengaruh gravitasi bumi. Pengukuran merupakan salah satu hal yang sangat
penting dalam suatu sistem pengolahan air.
Pada prakteknya, terdapat
beberapa metode yang digunakan untuk mengetahui debit air pada saluran terbuka,
diantaranya: 1. Dilution 2. Timed Gravimetric 3. Weir atau flume 4. Area
velocity Dari beberapa teknik pengukuran diatas penulis menggunakan metode
pengukuran Timed Grafimetric, alasannya karena pada metode ini cara
pengukurannya sangat sesuai untuk digunakan pada pengujian yang akan dilakukan
dengan menggunakan wadah yang telah diketahui volumenya kemudian dilakukan
pengukuran waktu yang diperlukan untuk mengosongkan bak penampungan tersebut
menggunakan stopwatch.
Diagram Blok
Diagram blok sistem berfungsi
untuk menggambarkan sistem pengontrolan pintu air secara keseluruhan dimana
sistem pengontrolan pintu air ini terdiri dari suplai daya, mikrokontroler,
driver motor, motor DC, sensor ketinggian dan pintu air.
Gambar 3.1. Diagram
blok perancangan sistem keseluruhan
Cara kerja yang ditunjukkan pada
diagram blok Gambar 3.1 yaitu pertama LCD menampilkan menu untuk mengatur set
point sebagai patokan dari ketinggian air pada bendungan. Tombol naik, tombol
turun, tombol kembali dan tombol lanjut merupakan tombol untuk mengatur set
point sebelum sistem berjalan dengan otomatis. Setelah selesai maka
mikrokontroler akan menyimpan data hasil pengaturan dan sensor ketinggian
langsung bekerja dan mengukur ketinggian dari air. Sensor 1 pada bendungan
utama, sensor 2 pada bendungan pembuangan kiri sedangkan sensor 3 pada bendungan
pembuangan kanan.
Hasil dari pembacaan sensor
tersebut akan diolah oleh mikrokontroler dan langsung di display di LCD. Tahapan
berikutnya yaitu pintu air otomatis. Untuk buka/tutup pintu air menggunakan
motor DC. Pada rancangan ini menggunakan 4 buah motor DC yaitu motor 1 (pintu
kanan) dan motor 2 (pintu kiri) digunakan untuk buka/tutup pintu air dari
bendungan utama sedangkan motor 3 dan 4 digunakan untuk buka/tutup pintu air ke
2 buah bendungan pembuangan.
Perancangan Sistem
Perancangan dan pembuatan alat
dibagi menjadi dua tahap, yaitu: pembuatan perangkat keras (hardware) dan tahap
perancangan perangkat lunak (software). Perancangan perangkat keras yang
dimaksud adalah sistem pengontrolan pintu air dengan menggunakan
mikrokontroler, sedangkan perancangan perangkat lunak adalah pembuatan program
menggunakan Code Vision AVR yang kemudian program tersebut di download ke dalam
mikrokontroler. Sistem pintu air otomatis memiliki fungsi untuk memilih salah
satu dari 2 buah pintu air yang akan dibuka pada bendungan utama apabila
ketinggian air pada bendungan utama melebihi set point.
Cara pemilihan pintu air pada
bendungan utama tergantung dari ketinggian air yang dibaca oleh sensor pada 2
buah bendungan pembuangan. Sedangkan pengukuran ketinggian air dilakukan pada 3
titik pengukuran yaitu bendungan utama dan 2 bendungan pembuangan. Data hasil
pengukuran tersebut juga bisa mengendalikan pintu air secara otomatis, jika
pembacaan sensor melebihi set point maka pintu air akan membuka secara
otomatis. Besar dan lama pembukaan pintu air tergantung dari seberapa besar
ketinggian air yang dibaca oleh sensor melebihi setpoint.
Secara umum gambaran dari
riancangan bendungan pada alat ini dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 merupakan gambar dari
rancangan bendungan dimana ukuran dari bendungan utama adalah untuk panjangnya
50 cm, lebarnya 30 cm dan tingginya 30 cm, sedangkan untuk bendungan pembuangan
panjangnya 12 cm, lebarnya 12 cm dan tingginya 20 cm. Ukuran dari pintu air
pada bendungan utama adalah 10 x 30 cm, sedangkan pada bendungan pembuangan
ukuran dari pintunya adalah 8 x 20 cm. Pada tiap bendungan memiliki 1 buah
sensor yang berfungsi untuk mengukur ketinggian air.
Gambar 3.3 merupakan
bentuk rancangan dari sistem kontrol pada pintu air otomatis.
Perancangan sistem kontrol pada
pintu air otomatis terdiri dari:
1. Sistem minimum mikrokontroler
ATMega8525 yang berfungsi sebagai sistem yang memberi perintah pada pintu untuk
membuka atau penutup pintu air dan membaca hasil dari bacaan sensor ketinggian
air.
2. Power supply berfungsi sebagai
sumber tegangan untuk menghidupkan semua sistem. 1 2 3 4 Sensor 2 Sensor 1
Sensor 3 LCD Power Supply Sismin Mikrokontroler Driver Motor Tombol 21
3. 2 buah driver motor DC yang
berfungsi sebagai pemberi catu daya pada motor karena output dari sensor sangat
kecil sehingga perlu diberi catu daya dari luar agar motor dapat berputar.
4. LCD berfungsi untuk
menampilkan ketinggian air pada ketiga bendungan.
5. 4 buah tombol, yaitu tombol
untuk menaikkan nilai, tombol untuk menurunkan nilai, tombol kembali dan tombol
lanjut yang berfungsi untuk mengatur posisi pintu dan nilai dari set point
FLOWCHART
Dari flowchart pada Gambar 3.11
dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Start dilakukan dengan cara
menghidupkan tombol switch On/Off.
2. Langkah selanjutnya
mikrokontroler akan mulai proses inisialisasi program untuk menentukan berapa
nilai dari set point pada bendungan utama dan bendungan pembuangan.
3. Setelah inisialisasi program maka sensor 1
(sensor yang membaca ketinggian air pada bendungan utama), sensor 2 (sensor
yang membaca ketinggian air pada tempat pembuangan 1) dan sensor 3 (sensor yang
membaca ketinggian air pada tempat pembuangan 2) memulai proses pengukuran
ketinggian air.
4. Sistem akan menghitung nilai
error dengan cara mengurangi nilai dari set point pada bendungan utama dengan
nilai keluaran dari sensor 1.
5. Setelah menghitung nilai error
maka sistem akan menentukan seberapa besar pembukaan pintu air pada bendungan
utama.
6. Jika pembacaan dari sensor 1
lebih besar daripada nilai set point maka pintu air akan terbuka tapi sebelum
membuka pintu sistem terlebih dahulu akan menentukan pintu mana yang akan
dibuka berdasarkan pembacaan dari sensor 2 dan sensor 3. Apabila pembacaan dari
sensor 2 lebih besar dari sensor 3 maka pintu 2 (pintu yang akan menyalurkan
air pada tempat pembuangan 2) akan terbuka, sedangkan jika pembacaan dari
sensor 2 lebih kecil dari sensor 3 maka pintu 1 (pintu yang akan menyalurkan
air pada tempat pembuangan 1) yang akan terbuka dan apabila pembacaan dari
sensor 2 dan sensor 3 sama, maka kedua pintu akan terbuka.
7. Setelah pintu membuka maka
sistem akan memberikan waktu jeda tergantung dari seberapa besar error, setelah
ketinggian air mendekati set point maka pintu akan menutup kembali secara
otomatis.
8. Jika pembacaan dari sensor 1
lebih kecil daripada nilai set point maka pintu air akan tertutup.
9. Jika pembacaan dari sensor 1
sama dengan nilai set point maka pintu air akan tetap pada posisi sebelumnya.
29
10. Sistem akan melakukan proses
selama berulang-ulang untuk mengendalikan ketinggian air pada bendungan utama.
11. Apabila sensor tidak lagi melakukan pengukuran ketinggian air maka proses
selesai.
