Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.

## PENDETEKSI VOLUME TANDON AIR SECARA OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIC BERBASIS ARDUINO UNO R3

## Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison
Fakultas Teknik, Universtas Islam Balitar email: ihlasimam@gmail.com

## Abstrak
Kemajuan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  berperan  mewujudkan  kehidupan  yang  lebih baik.  Berbagai  macam  peralatan  dengan  sistem  pengoperasian  secara  manual  semakin ditinggalkan beralih pada peralatan yang serba otomatis, sehingga peralatan otomatis lebih mendominasi dalam kehidupan manusia. Perencanaan dan Pembuatan Pendeteksi Volume Tandon  Air  Secara  Otomatis  Menggunakan  Sensor  Ultrasonic  Berbasis  Arduino  Uno  R3 didesain dengan operasional  yang sederhana sehingga  mudah pengoperasiannya. Alat ini berfungsi untuk mengontrol volume pada bak penampung air sekaligus menghidupkan atau mematikan  mesin  pompa  air  secara  otomatis.  Sistem  pendeteksi  volume  tandon  air  ini menggunakan  sensor  ultrasonic  SRF  HRC04.  Mikrokontroler  arduino  uno  R3  digunakan sebagai  sistem  control  sinyal  masukan  dan  keluar  serta  LCD  16x2  sebagai  penampilan datanya. Pengujian dilakukan dengan memberikan variasi jarak sensor terhadap muka air dari 2 cm sampai 18 cm. system yang telah dibuat dilakukan kalibrasi agar layak digunakan sebagai  alat  ukur  ketinggian  air.  Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa sistem  pendeteksi  volume  tandon  air  dapat  bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  yang diharapkan yaitu dapat mengontrol volume ketinggian air pada tandon penampungan secara otomatis dengan ketepatan 99,10 % dan kesalahan 0,90 %.
Kata kunci: Pompa Otomatis, Sensor Ultrasonic, Arduino, Relay

## 1. PENDAHULUAN
Pada  umumnya  pengisian  air  pada  bak  penampungan  air  dengan  menggunakan  mesin pompa air, di mana pompa air berfungsi untuk menghisap air untuk dimasukan kedalam bak penampungan  air  atau  tedmond.  Tedmond  biasanya  dipakai  oleh  pengelola  air  bersih, penampungan  air  yang  besar,  kebutuhan  rumah  tangga  sehari-hari,  khususnya  yang menggunakan  mesin  pompa  air  dari  dalam  sumur  dan  Perusahaan  Daerah  Air  Minum (PDAM).
Sistem kerja pengisian air ini masih membutuhkan pengawasan penuh. Pompa air harus dihidupkan bila bak penampungan air kosong dan juga sebaliknya pompa harus dimatikan bila  bak  penampungan  air  sudah  penuh.  Hal  ini  cukup  merepotkan  karena  bila  lupa mematikan pompa air, maka air yang ada di dalam bak penampungan terlalu penuh hingga meluap dan ini akan mendapatkan kerugian. Pengelolaan air pada bak penampungan air sudah dikembangkan  sebelumnya  dengan  sistem  kontrol  berupa  katup  dan  pelampung.  Sistem kerjanya sederhana, keran air manual yang biasanya untuk menutup dan membuka kembali aliran air dengan cara diputar, sedangkan keran pelampung menutup dan membuka bekerja secara  otomatis.  Katup  berfungsi  untuk  menutup  dan  membuka  aliran  air  ke  dalam  bak penampungan  yang  dikontrol  oleh  pelampung  bahwa  pelampung  dikontrol  oleh  tingkat ketingian dan kerendahan air. Pelampung berfungsi untuk memberi batasan kapan katup akan membuka dan menutup aliran air pada posisi tertentu sesuai dengan panjang besi pelampung. Biasanya  panjangnya  berkisar  10  cm  sampaidengan  30  cm.  Sistem  kontrol  ini  juga  sudah dikembangkan agar dapat mematikan dan menghidupkan pompa air secara otomatis dengan
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
mengunakan  switch.  Kontrolutamanya  memanfaatkan  sistem  kerja  pelampung,  saklar dipasang diposisi paling atas dan bila pelampung diangkat oleh air sampai ketinggian yang telah  ditentukan  dan  menyentuh  swicth  maka  dengan  sendirinya  pompa  akan  mati  secara otomatis.
Namun sistem kontrol ini memiliki kelemahan di antaranya pompa akan hidup lebih dari 1 kali dalam sehari karena air yang ada di dalam bak penampungan belum sampai setengah, pompa sudah hidup kembali dan seterusnya bisa dibayangkan betapa melonjaknya pemakaian listrik, tidak ada tanda bila air sudah penuh, kerusakan pada pelampung sering terjadi karena pelampung  kemasukan  air.  Untuk  mengatur  operasi  pompa  secara  otomatis  sesuai  dengan kebutuhan  kita  diperlukan  alat  pengontrol  kerja  pompa.  Sistem  kontrol  ini  juga  sudah dikembangkan, pada umumnya ada dua jenis alat kontrol yang banyak dipakai melengkapi pompa  air  rumah  tangga,  yaitu  pressure  switch  (bekerja  berdasarkan  tekanan  air  di  sisi keluaran pompa) dan Volume control (berdasarkan ketinggian permukaan air yang berada di dalam  bak  penampungan).  Prinsip  kerja  kedua  alat  ini  sama  yaitu  tombol  (pemutus  dan penghubung  arus  listrik).  Bedanya  gaya  untuk  membuka  tuas  penghubung  arusnya  adalah gaya  berat  pelampung  untuk  Volume  control,  sedang  untuk  pressure  switch  adalah  gaya akibat tekanan air di sisi keluaran pompa, namun akibatnya terhadap operasi pompa berbeda. Bila menggunakan Volume control, pompa akan mati bila kedua pelampung mengambang di permukaan Volume air dan hidup lagi manakala kedua pelampung tergantung, artinya muka air  berada  di  bawah  kedua  pelampung  yang  tergantung  pada  switch.  Jadi  hidup  matinya pompa (start-stop) cukup lama. Sedangkan pressure switch mengakibatkan start  stop  lebih sering karena begitu tekanan sisi keluar pompa turun akibat keran terbuka, maka pompa akan start dan akan mati sesaat setelah semua aliran keluar pompa tertutup. Konsekuensinya umur pressure switch biasanya lebih pendek (lebih cepat rusak).
Melihat  dari  latar  belakang  itu,  maka  diberikan  solusi  dengan  Perencanaan  dan Pembuatan  alat  untuk  tugas  akhir  dengan  judul,  “Perencanaan  dan  Pembuatan  Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3”. Untuk mengukur Volume ketinggian air pada tedmond / bak penampungan air, maka dibutuhkan  sebuah  sensor  yang  mampu  membaca  atau  mengukur  dengan  akurat  berapa ketinggian air pada tedmond. Kemudian bagaimana cara mengolah data sensor sebagai input dari Arduino Uno R3 untuk mematikan dan menghidupkan pompa air secara otomatis tanpa harus dilakukan secara manual.
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini sebagai berikut : 1) Membuat pendeteksi Volume air  berbasis  Arduino  Uno  R3  pada  Tandon  air  menggunakan  sensor  Ultrasonic.  2) Menerapkan  pendeteksi  Volume  air  berbasis  Arduino  Uno  R3  pada  bak  penampungan  air menggunakan sensor Ultrasonic.

## 2. KAJIAN LITERATUR

## Uno Arduino R3
Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin , dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM (Pulse Width Modulator) , 6 input analog , 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset . Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler , hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.

## Catu Daya
Uno  Arduino  dapat  diaktifkan  melalui  koneksi  USB  atau  dengan  catu  daya  eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB ) daya dapat datang baik dari AC-
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
DC  adaptor  atau  baterai.  Adaptor  ini  dapat  dihubungkan  dengan  cara  menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power . Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board . Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.

## Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pin Mode(), digital Write(), dan digital Read(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ.

## Komunikasi
Uno  Arduino memiliki  sejumlah  fasilitas  untuk  berkomunikasi  dengan  komputer, Arduino  lain,  atau mikrokontroler lain.  ATmega  328  ini  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  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. ATmega 328 ini juga  mendukung  komunikasi  I2C  (TWI)  dan  SPI.  Fungsi  ini  digunakan  untuk  melakukan komunikasi inteface pada sistem.

## Programming
Uno Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pilih Arduino Uno dari Tool lalu  sesuaikan  dengan  mikrokontroler  yang  digunakan.  Pada  ATmega  328  pada Uno Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru untuk  itu  tanpa  menggunakan programmer  hardware  eksternal .  Ini  berkomunikasi menggunakan  protokol  dari  bahasa  C.  Sistem  dapat  menggunakan  perangkat  lunak  FLIP Atmel ( Windows ) atau programmer DFU (Mac OS  X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .

## Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng- upload ke board Arduino . Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
Gambar 2.3 Tampilan Framework Arduino UNO (Sumber : www.atmel.com)
Otomatis Software Reset
Tombol  reset Uno  Arduino dirancang  untuk  menjalankan  program  yang  tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega 328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng- upload program dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.

## ATMega 328P
ATmega  328P  adalah  sebuah  CMOS  8-bit  mikrokontroler  berbasis  AVR  dengan arsitektur RISC. AVR dapat mengeksekusi sebuah instruksi dengan 1 siklus clock , sehingga ATmega 328P dapat mencapai sekitar kecepatan eksekusi 1 MIPS (Microprosessor Whitout Iinterlocket  Pipeline  Stages) per  Hz.  Oleh  karena  itu  ATmega  328P  mengoptimisasi pemakaian daya VS kecepatan pemroses.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.

## Relay
Relay adalah  komponen  listrik  yang  bekerja  berdasarkan  prinsip  induksi  medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di sekitar penghantar tersebut  timbul  medan  magnet.  Medan  magnet  yang  dihasilkan  oleh  arus  listrik  tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis . Logam ferromagnetis adalah  logam  yang  mudah  terinduksi  medan elektromagnetis . Ketika  ada  induksi  magnet  dari  lilitan  yang  membelit  logam,  logam  tersebut  menjadi "magnet  buatan" yang  sifatnya  sementara.  Cara  ini  kerap  digunakan  untuk  membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan  yang melilitinya teraliri arus listrik.  Sebaliknya, sifat  kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke lilitan diputuskan.

## LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid  Crystal  Display) adalah  modul  penampil  yang  banyak  digunakan  karena tampilannya  menarik.  LCD  yang  paling  banyak  digunakan  saat  ini  ialah  LCD  M1632 Refurbish karena  harganya  cukup  murah.  LCD  M1632  merupakan  modul  LCD  dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik LCD 1632 (Sumber : www.leselektronika.com )
LCD ini digunakan untuk menampilkan nilai data dari sensor LM35, sensor gas MQ-6 dan  informasi  lain  bisa  ditampilkan  di  LCD  ini.  Banyak  sekali  kegunaan  LCD  dalam perancangan suatu sistem yang menggunakan mikrokontroler . LCD berfungsi menampilkan suatu  nilai  hasil  sensor,  menampilkan teks ,  atau  menampilkan  menu  pada  aplikasi mikrokontroler .  LCD  yang  digunakan  adalah  jenis  LCD  M1632.  LCD  M1632  merupakan modul  LCD  dengan  tampilan  16  x  2  baris  dengan  konsumsi  daya  rendah.  Modul  tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.

## Flowchart
Flowcharting adalah  suatu  teknik  untuk  menyusun  rencana  program  yang  telah diperkenalkan  dan  telah  dipergunakan  oleh  kalangan  pemrogram  komputer  sebelum algoritma menjadi  populer. Flowchart adalah  untaian  simbol  gambar  ( chart )  yang menunjukkan  aliran  ( flow )  dari  proses  terhadap  data.  Seorang  pemrogram  harus  mampu membuat flowchart ,  harus  mampu  membaca  dan  mengerti flowchart, dan  sanggup menerjemahkan flowchart ke algoritma dan sebaliknya.

## Sensor ultrasonic
Sensor ultrasonic adalah  sebuah  sensor  yang  berfungsi  untuk  mengubah  besaran  fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
dari  pantulan  suatu  gelombang  suara  sehingga  dapat  dipakai  untuk  menafsirkan  eksistensi (jarak)  suatu  benda  dengan  frekuensi  tertentu.  Disebut  sebagai  sensor ultrasonic karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonic (bunyi ultrasonic ). Gelombang ultrasonic adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu  20.000  Hz.  Bunyi ultrasonic tidak  dapat  di  dengar  oleh  telinga  manusia.  Bunyi ultrasonic dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonic bisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonic di permukaan zat  padat  hampir  sama  dengan  reflektivitas  bunyi ultrasonic di  permukaan  zat  cair.  Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonic akan diserap oleh tekstil dan busa. Pada  sensor ultrasonic ,  gelombang ultrasonic dibangkitkan  melalui  sebuah  alat  yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonic (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda  tersebut.  Secara  umum,  alat  ini  akan  menembakkan  gelombang ultrasonic 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.

## Sensor Ultrasonic HC-SR04
Sensor  ini  merupakan  sensor ultrasonic siap  pakai,  satu  alat  yang  berfungsi  sebagai pengirim,  penerima,  dan  pengontrol  gelombang  ultrasonic.  Alat  ini  bisa  digunakan  untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Cara  menggunakan  alat  ini  yaitu:  ketika  kita  memberikan  tegangan  positif  pada  pin Trigger selama  10uS,  maka  sensor  akan  mengirimkan  8  step  sinyal ultrasonic 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.

## 3. METODE PENELITIAN
Metode  yang  penulis  gunakan  untuk  penelitian  ini  adalah  metode  eksperimen.  Metode eksperimen  yang  penulis  lakukan  dalam  penelitian  ini  adalah  eksperimen  yang  dilakukan dalam  laboratorium  ( laboratory  experiment ).  Laboratorium  tempat  eksperimen  dilakukan adalah laboratorium Teknik Elektro Universitas Islam Balitar Blitar.

## Variabel Penelitian
Analisis yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan dua variabel penelitian yaitu: a)  Variabel  bebas  (variabel  independen):  Variabel  bebas  penelitian  ini  adalah  variasi Pompa Air Otomatis.
b) Variabel terikat (variabel dependen): Variabel terikat penelitian ini adalah hasil baca sistem Pendeteksi dan Pengontrol dengan Sensor Ultrasonic berbasis Arduino R3.
Alat dan bahan yang digunakan: a. Mikrokontroler (Arduino Uno R3), b. Sensor Ultrasonic, c. Relay, d. LCD, e. Pompa Akuarium, f. Kabel dan komponen-komponen pendukung lainnya.

## Implementasi dan Verifikasi
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
Setelah sistem selesai dirancang, lalu pada tahap ini alat akan dirakit sehingga bisa untuk diuji atau disimulasikan untuk mengetahui hasil kerja dari alat ini.

## Validasi
Setelah  melewati  tahap  implementasi  dan  verifikasi  maka  tahap  selanjutnya  adalah validasi.  Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  alat  secara  menyeluruh,  meliputi  pengujian fungsional dan ketahanan alat. Dari validasi ini dapat diketahui kesesuian hasil perancangan dengan analisis kebutuhan yang diharapkan.

## Finalisasi
Pada tahapan ini adalah tahapan hasil dari alat yang sudah dirancang dan berjalan sesuai rencana.

## Rancangan Alat Pengendalian Pompa Air Otomatis
Alat  Pengendalian  Pompa  Air  Otomatis  merupakan  sistem  yang  dirancang  untuk mengatur pompa air kapan harus menyala dan mati sesuai  dengan level bak penampungan air. Berikut akan diperjelas dari semua metode penyelesaian permasalahan yang terjadi pada Pengendalian Pompa Air Otomatis.
Adapun cara kerja  rangkaian ini  yaitu pada saat  sensor Ultrasonic  yang  membaca data level air dalam bak penampungan air terbaca dalam keadaan kosong atau sensor low level aktif, maka pompa air secara otomatis akan ON dan mengisi bak penampungan air sampai terbaca high level (penuh). Sensor Low Level ini terhubung ke ATMega 328 pada PC.0 dan PC.1.  Saat  mikrokontroler  mendapat logichigh , kemudian  akan  diproses  pada  sistem mikrokontroler.  Setelah  diproses  oleh  ATmega  328,  kemudian  mikrokontroler  tersebut mengeluarkan output pada beberapa port . Output dari mikrokontroler ini dibagi menjadi dua, output pertama akan disalurkan ke Relay dengan port PA4 dan output kedua disalurkan ke tampilan LCD melalui port PC0-PC7.

## Blok Diagram Perancangan Sistem
Rancang bangun penerapan Alat Pengendalian Pompa Air Otomatis dengan alurnya dapat dilihat dalam blok diagaram sebagai berikut:
Pada gambar blok diagram di atas dijelaskan bahwa awal proses kerja alat yaitu setelah mendapatkan  tegangan  input  (power  supply)  alat  langsung  membaca  data  dari  sensor Ultrasonic dengan data yang didapat dari Volume Tandon. Ketika sensor Ultrasonic membaca data  yang  ada  pada  tandon  0%  maka  berarti  low  level  aktif  dan  ketika  sensor  Ultrasonic
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
membaca data  yang ada pada tandon 100 % maka berarti high level aktif. Jika sensor low level maka rangkaian relay high dan pompa menyala untuk menyalakan Pompa Air mengisi tendon air. Sedangkan sensor high level (100%) maka rangkaian relay low dan pompa mati dengan sendirinya.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Rangkaian Arduino Uno R3 dengan LCD

## Gambar 1 Diagram Blok Pengujian Rangkaian Arduino Uno dan LCD
Pada  uji  coba  rangkaian  Arduino  Uno  R3  terhubung  dengan  LCD,  diperlukan pemanggilan library “#include <LiquidCrystal>” yang berfungsi untuk menambahkan fungsi- fungsi program menampilkan karakter pada LCD.
Kemudian “LiquidCrystal  lcd(8,9,4,5,6,7);” adalah  listing  program  untuk  pengaturan letak pin-pin kaki LCD dihubungkan ke pin-pin Arduino Uno R3. Penulisan pin-pin ini harus sesuai antara program dengan alat yang telah dipasang. Selanjutnya “lcd_begin(16,2);” yaitu pengaturan  jumlah  baris  dan  kolom  sesuai  LCD  yang  digunakan.  Karena  yang  digunakan yaitu  LCD  16x2  karakter,  maka  penulisan  pada  program  ini  yaitu “lcd_begin(16,2);”. Apabila menggunakan LCD yang berukuran 20x4, maka pada program seharusnya tertulis “lcd_begin(20,4);”.
Untuk  menuliskan  “DISUSUN  OLEH:”  pada  baris  atas,  dituliskan  perintah “lcd.setCursor(0,0);” yang  artinya  penulisan  karakter  “DISUSUN  OLEH:”  dimulai  dari kolom pertama dan baris pertama (0,0). Angka 0 menyatakan dari awal kolom dan awal baris. Apabila  menginginkan  penulisan  pada  baris  kedua,  yaitu  menggunakan  perintah “ lcd.setCursor(0,1);  lcd.print("-IMAM  MUKLISIN-");”. Dan “delay(3000);” menyatakan penundaan  waktu  selama  3000  milisecond  atau  sama  dengan  3  detik.  Untuk  menghapus tulisan  pada  layar  LCD,  diperlukan  perintah “lcd_clear();”. Secara  keseluruhan  hasil keluaran listing program yaitu menampilkan tulisan “ DISUSUN OLEH:” pada baris pertama dan  " -IMAM  MUKLISIN- "  pada  baris  kedua.  Tulisan  tersebut  ditampilkan  selama  3  detik (delay  3000)  dan  kemudian  layar  kosong  (lcd.clear();)  begitu  seterusnya  berulang-ulang karena listing program tersebut berada pada void loop ();.

## Pengujian Rangkaian Sensor Ultrasonic dengan LCD
Pada  pengujian  rangkaian  sensor  level  air,  pada  bagian  awal  hampir  sama  dengan pengujian  sebelumnya.  #include  <LiquidCrystal.h> lcd(8,9,4,5,6,7); berfungsi  untuk menambahkan library dan pengaturan LCD pada Arduino Uno R3. const int high_level = 6; const int low_level = 7; menyatakan posisi sensor high_level pada pin 6 dan low_level pada pin 7 Arduino. Untuk menentukan nilai awal logic sensor diperlukan program int low_state =  0;  int  high_state  =  0;  yaitu  dengan  nilai  awal  “0”.  Pin  Mode(low_level,  INPUT);  pin Mode(high_level,  INPUT);  digunakan  untuk  mengatur  mode  pin  sebagai  input  karena terhubung ke sensor. Sedangkan digital  Write(low_level,  HIGH);  digital  Write(high_level, HIGH);  adalah  untuk  mengaktifkan  internal  PULLUP  resistor  pada  Chip  ATMega328 Arduino Uno R3.
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.

## Gambar 2 Diagram blok rangkaian pengujian
Pada program utama, pada Void Loop, untuk membaca kondisi sensor level air secara real time, digunakan program low_state = digitalRead(low_level); high_state = digitalRead(high_level);.
Setiap  perubahan  logika  pada  sensor  akan  ditampilkan  pada  layar  LCD  dengan menambahkan  program  lcd.setCursor(0,  0);  lcd.print("L-lvl=");  lcd.print(low_state); lcd.setCursor(9, 0); lcd.print("H-lvl="); lcd.print(high_state);

## Pengujian Rangkaian Relay
Rangkaian relay ini merupakan saklar elektrik yang menerima sinyal output dari Arduino Uno  R3.  Rangkaian  ini  berfungsi  sebagai  saklar  on/off  pompa  air  yang  digunakan  pada simulasi alat. Pada pengujian ini dilakukan dengan memberikan program pada mikrokontroler untuk mematikan dan menghidupkan pompa air beberapa detik.

## Gambar 3 Diagram Pengujian Rangkaian Relay dengan Output Pompa Air
Pada  pengujian  rangkaian  Relay  peralatan  tambahan  yang  digunakan  disini  yaitu  LCD yang  berfungsi  untuk  menampilkan  informasi  bahwasanya  Pompa  Air  dalam  keadaan  ON atau  OFF.  Pada  pengujian  ini,  untuk  mengaktifkan  relay,  diperlukan  inisialisasi  dan pengaturan  pin  yang  digunakan  untuk  output  relay. const  int  relay_pin  =  8; program  ini digunakan  untuk  inisialisasi  pin  8  sebagai  relay_pin  dan  program pinMode(relay_pin, OUTPUT); berfungsi untuk mengatur relay_pin sebagai output.
Untuk  mengaktifkan  relay,  dibutuhkan  program digitalWrite(relay_pin,  HIGH); yang artinya relay_pin diberi logika high “1”. lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("POMPA_AIR-ON "); delay(3000); sedangkan program ini untuk menampilkan informasi berupa tulisan pada LCD bahwa Pompa Air ON selama 3000 ms / 3 detik. Untuk menonaktifkan relay dan menuliskan informasi  bahwa  Pompa  Air  OFF  menggunakan  program  digitalWrite(relay_pin,  LOW); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("POMPA_AIR-OFF"); delay(3000);.

## Prinsip Kerja Akhir
Prinsip  kerja Alat  secara keseluruhan merupakan gabungan dari serangkaian pengujian yang  telah  dilakukan.  Pada  saat  pertama  kali  alat  diaktifkan/dinyalakan,  mikrokontroler melakukan inisialisasi input dan output dari sensor, relay dan LCD.
Setelah selesai inisialisasi, mikrokontroler Arduino Uno menampilkan tulisan pada LCD sebagai  pertanda  bahwa  sistem  sudah  mulai  bekerja  yaitu  menampilkan  tulisan lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" DISUSUN OLEH: "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("-IMAM
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
MUKLISIN-");  delay(3000);  lcd.clear();. Untuk  melihat  kondisi  air  pada  tandon  air, mikrokontroler  membaca  data  sensor low_level  yang  artinya  dalam  kondisi  0% dan high_level  dalam  kondisi  tandon  penuh  100%.. Apabila  sensor  - low_level=LOW dan high_level=LOW, itu  artinya  kondisi  tandon  air  dalam  keadaan  kosong,  sehingga mikrokontroler  akan  mengaktifkan  relay,  sehingga  pompa  air  ON.  Selama  pompa  air  ON, mikrokontroler tetap membaca kondisi sensor apakah tandon air sudah penuh ataukah belum. Apabila sensor - low_level=HIGH dan high_level=HIGH, berarti bak penampungan air sudah penuh,  maka  mikrokontroler  dengan  segera  mematikan  pompa  air  dengan  merubah  logika relay_pin=LOW;
Karena program ini berada di dalam void loop() { ……. } maka program ini secara terus- menerus  berulang-ulang  membaca  kondisi  sensor.  Apabila  dalam  keadaan  kosong,  maka pompa air akan aktif, dan ketika sudah penuh pompa air tidak aktif. Apabila kondisi sensor low_level=HIGH dan - high_level=LOW, itu memiliki 2 arti, yaitu pompa air aktif dan sedang mengisi air, atau pompa air tidak aktif dan sedang menunggu akhir sampai habis.
Sedangkan  pada  saat  kondisi  16%,  33%,  44%,  50%,  77%,  94%,  100%  Sistem  hanya menampilkan persentase pada LCD tidak ada FEEDBACK ke Alat atau tidak ada umpan balik sama sekali.

## Kalibrasi Instrumen
Kalibrasi merupakan kegiatan membandingkan hasil pengukuran sensor yang digunakan pada  alat  pendeteksi  dengan  alat  standar  ukur  ketinggian  yang  biasa  digunakan.  Alat  ukur ketinggian yang digunakan adalah Penggaris.

## Gambar 4 Grafik eror pada kalibrasi alat
Komponen ukur tersebut diatas akan membandingkan hasil pengukuran sensor ultrasonik dan hasil pengukuran penggaris. Data hasil pengukuran menggunakan alat ukur standar akan dibandingkan dengan hasil pengukuran sensor ultrasonik yang yang tertera di LCD, sehingga
Jurnal Qua Teknika, Vol. 7 No. 2 September 2017 ISSN 2088-2424(cetak); 2527-3892(elektronik) UNISBA Blitar, Http://qua.unisbablitar.ejournal.web.id
Imam Muklisin, Ahmad Sholehuddin, Muklison. 2017. Pendeteksi Volume Tandon Air Secara Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3. Jurnal Qua Teknika , (2017), 7(2):55-65.
didapatkan nilai keluaran yang tidak jauh berbeda antara hasil ukur menggunakan alat ukur yang berupa penggaris dan sensor ultrasonik yang tertera pada LCD. Hasil dari kalibrasi yang dilakukan ditunjukkan pada Gambar 4.
Dari Gambar 4 yang merupakan perbandingan antara jarak sebenarnya dengan jarak yang terukur pada sensor menunjukkan nilai yang tidak terlampau jauh dan masih mendekati angka sebenarnya.  Jika  dilihat dari  Gambar  4  maka  diperoleh  data  hasil  pengukuran  keakurasian jarak pada sensor ultrasonic yang digunakan. Nilai data kalibrasi diperoleh dari persamaan berikut:
y=0.0577x-0.0325, R 2 =0.998
Berdasarkan  nilai  data  kalibrasi  tersebut  maka  akan  diperoleh  persamaan  data error sensor  ultrasonic menghasilkan error hingga  3.00  %  untuk  kesalahan  tertinggi  dalam pengukuran 18 cm. Rata-rata nilai kesalahan yang diperoleh 1.367 %.

## 5. KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan  tahap  pengujian  dan  analisa  maka  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai  berikut  :  1). Sensor Ultrasonic dapat digunakan sebagai salah satu alternatif pendeteksi volume tandon air dengan  menggabungkan  beberapa  komponen  pendukung  lainnya.  Sensor  Ultrasonic  yang dipakai dalam pendeteksi memiliki keakurasian sangat tinggi dengan ketepatan 99,10 % dan kesalahan  0,90  %.  2).  Pada  saat  pertama  kali  alat  diaktifkan/dinyalakan,  mikrokontroler melakukan  inisialisasi  input  dan  output  dari  sensor,  relay  dan  LCD.  Jika  tandon  dalam keadaan kosong otomatis data yang terbaca sensor low dan diteruskan ke arduino yang akan menyalakan pompa. Begitu pula sebaliknya, jika tandon dalam keadaan penuh maka arduino akan otomatis mengirim data off ke relay.

## 6. REFERENSI
Abdul  Kadir.  2013. “Panduan  Praktis  Mempelajari  Aplikasi  Mikrokontroler  Dan Pemrograman Menggunakan Arduino” . Yogyakarta: Andi Publisher.
S. Wasito. 2001. “Vandemekum Elektronika” . Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. SELEX Communication. 2010. “Technical Handbook OTE DTR 100 VHF Transmitter”. Firenze: Aeronautical Radio Communication Solution. Pujiono. 2012. “Rangkaian Elektronika Analog”. Yogyakarta: Graha Ilmu. Zuhal.,dan  Zhanggischan.  2004. “Prinsip  Dasar  Elektronika”. Jakarta:  Gramedia  Pustaka Utama.
Fatma, 2015. “Elektronika Dasar”, (http://elektronikadasar.info).
Arduino, 2015. “Arduino Uno”, (http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno) Chistianto Tjahyadi, 8 Januari 2015. “TransceiverRS232”. (http://christianto.tjahyadi.com)