## SISTEM PENGENDALI PENAMPUNGAN AIR DALAM RUMAH TANGGA DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S51

## Abdurahman
Program Studi Informatika, Universitas Indraprasta PGRI abdjur97@gmail.com

## Abstrak
Sistem yang berjalan secara otomatis sekarang ini semakin digemari. Salah satu contohnya pengisian air  di  penampungan  air  rumah  kita.  Penampungan  air  saat  ini  baru  berjalan  secara  otomatis  hanya sistem  pengisiannya  saja. Untuk  sistem  pengurasan masih  menggunakan  sistem  manual.  Tujuan  dari penampungan air baik sistem pengisian maupun pengurasan bekerja secara otomatis agar kualitas air yang digunakan dapat lebih bersih. Hal ini dapat bermanfaat untuk kesehatan. Metode yang digunakan yaitu dengan melihat kerja penampungan air yang digunakan  saat ini untuk melihat kekurangan dalam sistem otomatisnya. Setelah itu merancang dan merakit alat agar mendapatkan hasil yang kita inginkan yaitu  penampungan  air  bekerja  secara  otomatis  baik  sistem  pengisian  maupun  sistem  pengurasan. Perancangan  sistem  alat  ini  menggunakan  LDR  sebagai  input  yang  berfungsi  untuk  menjalankan rangkaian mikrokontroller sehingga menghasilkan output.
Kata Kunci : Penampungan air, sistem otomatis, LDR

## Abstract
The automatic systems are now getting more popular. One of them is the filling system of water tank in our house. Even so, the current water tank runs automatically only for its filling system. It still uses manual system for its drainage system. In fact, the automatic filling and drainage water tank systems can be used to provide cleaner water that can be beneficial for health. The method used is looking at the  working  of  water  tank  currently  used  to  see  the  deficiencies  in  its  automatic  system.  Then, designing  and  assembling  a  tool  to  get  an  expected  result,  namely  the  water  tank  system  working automatically, both its filling system and drainage system. The design of this tool system uses LDR as input to run the microcontroller circuit to produce output.
Keywords : Water reservoir, automatic system, LDR

## 1. PENDAHULUAN
Sekarang  ini  sistem  yang  bekerja  secara otomatis  sangat  digemari,  karena  alat  ini dapat  menggantikan  fungsi  manusia  untuk mengerjakan  suatu  sistem.  Salah  satu contohnya sistem pada penampungan air di rumah  kita.  Saat  ini  sistem  otomatis  yang dijalankan di penampungan air hanya pada sistem  pengisian  saja,  untuk  sistem pengurasan  masih  menggunakan  sistem manual  yaitu  dengan  tenaga  manusia. Untuk  itu  kita  mencoba  untuk  merancang sistem  penampungan  air  yang  bekerja secara otomatis baik pada sistem pengisian air maupun sistem pengurasan. Tujuan dari
perancangan  alat  ini  untuk  menggantikan tenaga  manusia  pada  sistem  pengurasan. Penampungan  air  yang  memiliki  sistem pengisian  maupun  sistem  pengurasan bekerja  secara  otomatis  dapat  memberi manfaat  kebersihan  air  yang  lebih  baik.
Berdasarkan  hal  di  atas  maka  saya mencoba mengambil judul “Sistem Pengendali Penampungan Air pada Rumah Tangga dengan Menggunakan Mikrokontroller  AT89S51.  Rangkaiannya terdiri dari lima bagian, diantaranya adalah rangkaian  satu  daya,  rangkaian  input,
rangkaian mikrokontroler, rangkaian output.  Input  yang  digunakan  untuk mengatur kerja  alat tersebut adalah cahaya
dari  pointer.  Apabila  LDR  terkena  cahaya maka  hambatan  LDR  akan  kecil  sehingga transistor akan cut off, hal ini menyebabkan mikrokontroler tidak bekerja sehingga output tidak dihasilkan.
Sebaliknya  apabila  LDR  tidak  terkena cahaya  maka  nilai  hambatannya  menjadi besar sehingga transistor akan saturasi. Hal ini menyebabkan bekerjanya mikrokontroler  sehingga  menghasilkan output sesuai dengan program  yang dibuat menggunakan  READs51.  Rangkaian  ini bekerja  menggunakan  tiga  sensor  LDR yang digunakan untuk menjalankan pompa 1  untuk  pengisian  air,  pompa  2  untuk membuang  air,  solenoid  valve  untuk memberi  cairan  pembersih  saat  sistem pembersih penampungan air sedang bekerja, LED 1 untuk mengetahui level air, LED  2  untuk  mengetahui  berapa  kali pengisian  air  pada  penampungan  air. Rangkaian  tersebut    memiliki  persyaratan penampungan  air  terbuat  dari  akrilik bening.
Terdapat beberapa komponen yang digunakan  di  dalam  pembuatan  rangkaian pengendali  penampungan  air,  diantaranya adalah :
A. Resistor
Resistor  bersifat  menghambat  arus listrik  yang  melewatinya.  Resistor terdiri dari beberapa jenis, diantaranya resistor nilainya tetap, resistor nilainya tidak  tetap,  dan  resistror  nilainya tergantung dari cahaya (LDR).
1) LDR (Light Dependent Resistor) LDR  adalah  komponen  yang hambatannya berubah-ubah tergantung  dari  cahaya  yang diterima di permukaannya[1].
Apabila cahaya diterima mengecil maka hambatan membesar.
Apabila  kita  lihat  dalam  sebuah
LED  ,  maka  LED  akan  menyala bila  cahaya  meredup,  sebaliknya
LED  meredup  bila  cahaya  terang diterima LDR[1].
LDR  digunakan  sebagai  pembagi tegangan[3].
2) Pembagi tegangan dengan resistor Pembagi tegangan dengan resistor sering kita gunakan dalam rangkaian.  Salah  satu  fungsinya adalah untuk menurunkan tegangan [1]. Kita dapat memperoleh tegangan
keluarannya  (Vout) [1] :
Vout =    R 2 (V in ) R 1 + R 2

## B. Transistor sebagai saklar
Bila  Vi  bertegangan  <  0,5  V sambungan  emitter-Base  akan  terbias balik sehingga hanya arus yang sangat kecil melaluinya dan transistor bekerja CUTOFF [5].
Arus  yang  signifikan  baru  akan  dapat mengalir  bila  Vi  >  0,7  V  [5].  Dalam hal ini arus basis adalah :
Vi  - V BE V i – 0.7 i B =  R B R B i C =  .i B

## C. Mikrokontroller
IC AT89C51 adalah rangkaian mikrokontroller yang kompatibel dengan  keluarga  IC  80C51.  Selain 89C51 yang memiliki momori internal 4K  juga  terdapat  tipe  diatasnya  yang memiliki  kemasan  sama  tapi  berbeda dalam  kapasitas  memori,  yaitu  89C52 memiliki  8K,  89C54  memiliki  16K dan  89C58  memiliki  32K.  Operasi mikrokontroller dapat diprogram dengan  bahasa  assembly  maupun bahasa C [7].
1).   Konfigurasi Pin dari AT89S51 Didalam mikrokontroller AT89S51 memiliki 40 pin dimana tiap pin mempunyai fungsi
masing-masing. Pin IC mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Pin IC mikrokontroller Kegunaan masing-masing pin[6] :
 Port 1 sebagai I/O
 RST sebagai input untuk reset terhadap mikro
 Port  3  sebagai  I/O  atau  dapat berfungsi lainnya.
 XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin  inputan  untuk  kristal osilator.
 GND sebagai ground
 Port 2 sebagai I/O.
 PSEN  adalah  pulsa  pengaktif untuk membaca program memori luar.
 ALE berfungsi sebagai demultiplexer  pada  saan  port
0  bekerja  sebagai  pengakses memori eksternal.
 EA harus dihubungkan
dengan ground apabila menggunakan program
memori luar.
 Port 0 sebagai I/O
 VCC sebagai sumber tegangan sebesar 5V. D. Relay Transistor tidak dapat berfungsi sebagai  saklar  tegangan  tinggi.  Selain itu transistor umumnya tidak digunakan  sebagai  switching  untuk arus  besar  (>  5A)  [4]. Relay  adalah sebuah  saklar  elektromagnetik  yang prinsip  kerjanya  menggunakan  asas kumparan  listrik.  Di  dalam  rangkaian elektronik  relay  digunakan  sebagai saklar  yang  bekerja  secara  otomatis, sehingga  kita  dapat  mengatur  nyala suatu  rangkaian  elektronik  walaupun kita tidak berada di tempat tersebut. E. Light Emitting Diode (LED) LED adalah komponen yang memancarkan  cahaya  apabila  kaki yang  disebut  anode  dan  kaki  yang disebut katode terhubung negatif. Pada LED  nyata  kaki  yang  lebih  panjang adalah anode [2].

## 2. METODE  PENELITIAN
Didalam  merancang  sistem  pengendalian penampungan  air  dengan  menggunakan mikrokontroler  telah  dilakukan  berbagai tahapan  penelitian  diantaranya  adalah, menganalisa masalah, studi kasus, merancang  sistem.  Menganalisa  masalah dengan melihat sistem kerja dari penampungan  air  yang  ada.  Setelah Mencari  solusi  didalam  kelemahan  system penampungan air yang ada saat ini. Setelah itu  melakukan  perancangan  sistem  baik rangkaian  input,  mikrokontroller  maupun output.  Setelah  masing-masing  rangkaian sudah  dirancang  lalu  dibuat  dalam  bentuk PCB  untuk  melihat  kerja  masing-masing rangkaian.  Setelah  itu  baru  kita  buat program mikrokontroller untuk menjalankan sistem penampungan air yang kita buat.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  merancang  sistem  yang  baik diperlukan
langkah-langkah
yaitu merancang blok diagram sistem, merancang
flow chart, merancang perangkat  keras  dan  merancang  perangkat lunak.

## A. Merancang Blok Diagram
Tahap  awal  dari  perancangan  sistem adalah  merancang  blok  diagram  dari system  yang akan dibuat. Blok diagram sistem  pengendali  penampungan  air dalam
rumah tangga dengan menggunakan mikrokontroller.

## B. Merancang Flow Chart
Flow  chart  dari  sistem  pengendali penampungan  air  dalam  rumah  tangga dengan  menggunakan  mikrokontroler
dapat kita lihat pada gambar 3. dibawah ini :
Gambar 3.2 Flow chart
a. Perancangan Perangkat Keras
Gambar 2. Flow chart C. Perancangan Perangkat Lunak Dalam sistem tersebut perangkat
elektronik  yang  akan  dirancang  adalah
C
rangkaian  catu  daya,  rangkaian  output, rangkaian  mikrokontroler,  rangkaian indikator  LED  1,  rangkaian  indicator LED  2,  rangkaian  output  pompa  1, rangkaian  output  pompa  2,  rangkaian solenoid valve.
1).  Rangkaian catu daya Rangkaian  catu  daya  merupakan rangkaian  pemberi  tegangan  bagi rangkaian keseluruhan agar rangkaian dapat berjalan. Tegangan yang digunakan untuk rangkaian ini adalah 5 V dan 12 V. Rangkaian ini terdiri  dari  transformator  step down,  diode  bridge,  Ic  regulator 7805  dan  7812,  resistor  470  Ω  dan LED. Untuk
lebih jelasnya
rangkaian  catu  daya  dapat  dilihat pada gambar 3 dibawah ini :

## Gambar 3. Rangkaian catu daya

## 2).  Rangkaian input
Rangkaian  input  pada  rangkaian  ini berfungsi  untuk  memberikan  input pada mikrokontroler agar mikrokontroler dapat mengetahui
tindakan  apa  yang  harus  dikerjakan untuk  dijadikan  output.  Rangkaian input  dapat  kita  lihat  pada  gambar  4 dibawah ini :
Gambar 4. Gambar rangkaian input
Rangkaian  input  terdiri  dari  dua rangkaian,  yaitu  rangkaian  pembagi tegangan  dan  rangkaian  transistor sebagai saklar.
a). Rangkaian pembagi tegangan Rangkaian  pembagi  tegangan  dapat kita lihat pada gambar 5 dibawah ini :
Gambar 5. Pembagi Tegangan Rumus  pada    rangkaian  pembagi tegangan adalah
R LDR .R V Rp = R LDR +R V R LDR .V CC V BB = R LDR +R V Bila Rv 15.5 kΩ Sehingga diperoleh hasil :
 LDR  tidak  terkena  cahaya (RLDR = 158 kΩ) Rp = 158.15.5 158+15.5 Rp = 14.11 kΩ V BB =     158 (5 V) 158 + 15.5 V BB =     4.55 V  LDR  terkena  cahaya  (R LDR =
320Ω)
Rp =   320Ω.15.5kΩ 320Ω+15.5kΩ
Rp =   0.31 kΩ
V BB =  320Ω (5 V) 320Ω+15.5kΩ V BB = 0.10 V b).  Rangkaian transistor sebagai saklar.
Rangkaian  transistor  sebagai  saklar dapat  dilihat  pada  gambar  6 dibawah ini :
Gambar 6. rangkaian transistor sebagai saklar
V CC = I C .R C +V CE Mencari V CE cutoff maka I C = 0, sehingga
V CC = V CE cut off V CE cut off = 5 V
Mencari I C saturasi maka V CE = 0 V, sehingga I C sat = V CC /R C = 5V/10kΩ = 0.5 mA
Analisa rangkaian saklar :
Untuk  Rv  =  15.5  k  dan  kondisi LDR adalah :
a. LDR tidak terkena cahaya R LDR = 158 kΩ
R P = 14.11 k Ω V BB = 4.55 V Maka nilai I B adalah : V BB - 0,7 V
I B = R B
I B =   4.55 V – 0.7 V
14.11 k Ω I B = 0.27mA Sehingga nilai I C adalah:
I C =  . I B
= 110 . 0,43 mA
= 29.7 mA Maka transistor saturasi, karena I C > I C saturasi
b. LDR terkena cahaya : R P = 0.31 kΩ
V BB = 0.10 V
Maka nilai I B adalah : V BB - 0,7 V I B = R B I B =   0.1 V – 0.7 V
0.31 kΩ
I B = - 1,93 mA Maka  transistor  cut  off,  karena arus basis reverse 3).  Rangkaian mikrokontroler Fungsi dari rangkaian mikrokontroller  sebagai  pengatur kerja  output  dari  rangkaian  sistem pengendali penampungan air. Rangkaian  ini  mengatur  kerja output sesuai dengan program  yang kita buat. Rangkaian mikrokontroler dapat kita lihat pada gambar 7 dibawah ini :
Gambar 7. Rangkaian mikrokontroler
4).  Rangkaian output Rangkaian output adalah rangkaian  yang  digunakan  untuk menjalankan perintah sesuai program. Rangkaian output terdiri dari  rangkaian  indicator  LED  1, rangkaian indicator LED 2,
rangkaian  pompa  1,  rangkaian pompa  2  dan  rangkaian  solenoid valve.
a. Rangkaian indikator LED 1
Rangkaian  ini  berfungsi  untuk mengetahui  batas  level  air dalam penampungan air3.
Rangkaian  ini  memiliki  3 warna, diantaranya adalah merah, kuning dan hijau. Rangkaian  ini  mengelurkan output  sesuai  dengan  perintah dari  mikrokontroler  dengan input  sensor  1,  sensor  2,  dan sensor  3.  Apabila  sensor  3 terdeteksi  maka  LED  yang menyala warna merah, sedangkan apabila yang terdeteksi  adalah  sensor  2 maka  LED  yang  menyala kuning  dan  merah  dan  apabila sensor  1  yang  terdeteksi  maka LED  yang  menyala  merah,
kuning  dan  hijau.  Untuk  lebih jelasnya gambar rangkaian output  LED  1  dapat  kita  lihat pada gambar 8 dibawah ini :
Gambar 8. Rangkaian LED 1
b. Rangkaian indikator LED 2 Rangkaian ini berfungsi
sebagai  indicator  banyaknya pengisian  penampungan  air yang  sudah  dijalankan.  Sensor 2 adalah sensor yang digunakan  untuk  mengaktifkan rangkaian LED 2. Pada pengisian  pertama  air  naik hingga  sensor  2  terdeteksi maka LED merah akan menyala  dan  posisi  pompa masih  menyala  hingga  air penuh  (sensor  1),  kemudian ketika  air  mulai  berkurang hingga  sampai  ke  batas  sensor 2  maka  LED  berwarna  hijau menyala  dan  air  mengisi  lagi hingga  sensor  1  sehingga pompa berhenti mengisi, setelah debet air dalam penampungan  air  berkurang kembali  hingga  sensor  2  maka LED menyala berwarna kuning dan system pembersihan penampungan dijalankan.
Untuk lebih jelasnya rangkaian indicator LED 2 dapat kita lihat pada gambar 9 seperti dibawah ini :
Gambar 9. Rangkaian LED 2
c. Rangkaian output pompa 1 Rangkaian  output  pompa  1 pada  rangkaian  ini  berfungsi untuk  mengisi  air  apabila penampungan  air  terdeteksi bahwa  air  mencapai  level minimum.  Rangkaian  output pompa 1 dapat kita lihat seperti gambar 10 dibawah ini :

## Gambar 10. Rangkaian pompa 1
d. Rangkaian output pompa 2
Rangkaian  output  pompa  2 berfungsi  untuk  menjalankan sistem  pembuangan  air  secara otomatis.  Rangkaian  output pompa  2  dapat  kita  lihat  pada gambar 11 dibawah ini :
Gambar 11. Rangkaian
Pompa 2
1. Rangkaian output solenoid valve Rangkaian output solenoid valve  ini  berfungsi  untuk memberikan  obat  pembersih pada  penampungan  air.  Sensor yangh digunakan untuk
rangkaiaan ini sensor 3. Rangkaian output solenoid valve  dapat  kita  lihat  pada gambar 12 dibawah ini :

## Gambar 12. Rangkaian solenoid valve
Gambar  rangkaian  keseluruhan  rangkaian sistem pengendali penampungan  air  dalam rumah tangga dengan menggunakan mikrokontroller  dapat  dilihat  pada  gambar 1.  Sedangkan  untuk  hasil  pengujian  alat secara  keseluruhan  dapat  kita  lihat  pada tabel 1.
Gambar 13. Gambar keseluruhan rangkaian
Hasil  pengujian  pada  tegangan output  dari  rangkaian  pembagi tegangan  ketika  LDR  tidak  terkena cahaya  dan  terkena  cahaya  dengan
nilai Rv 15.5 kΩ dapat dilihat pada tabel 1. dan untuk hasil keseluruhan dari kerja rangkaian dapat kita lihat pada tabel 2.
Tabel 1. Hasil pengujian pada tegangan output dari rangkaian pembagi tegangan
Nilai Rv (kΩ) Keadaan LDR Terkena cahaya (V) Tidak terkena cahaya (V) 15.5 0.11 4.65

## Tabel 2. Hasil keseluruhan dari kerja rangkaian
Pengisian ke Keadaan Keadaan Keadaan Sensor 3 Sensor 2 Sensor 1 LED 1 LED 2 Pompa 1 Pompa 2 Solenoid valve M K H M H K 1 TC TC TC 1 0 0 0 0 0 1 0 0 TTC TC TC 1 0 0 0 0 0 1 0 0 TC TTC TC 1 1 0 1 0 0 1 0 0 TC TC TTC 1 1 1 1 0 0 0 0 0 2 TC TC TC 1 1 1 1 0 0 0 0 0 TC TTC TC 1 1 0 0 1 0 1 0 0 TC TC TTC 1 1 1 0 1 0 0 0 0 3 TC TC TC 1 1 1 0 1 0 0 0 0 TC TTC TC 1 1 0 0 0 1 10 0 0 TC TC TTC 1 1 1 0 0 1 0 0 0 4 TC TC TC 1 1 1 0 0 1 0 0 0 TC TTC TC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 TTC TC TC 1 0 0 0 0 0 1* 1** 1***
TC TTC TC 1 1 0 1 0 0 1 0 0 TC TC TTC 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Keterangan : M = merah H    = Hijau K = Kuning TC  = Terkena cahaya TTC  = Tidak kena cahaya 1    =  Nyala 0 = Mati *    =  Setelah 10 menit ** = Setelah 10 detik ***= Setelah 30 detik 4. SIMPULAN
A. Simpulan
Simpulan  yang  didapat  dari  hasil didalam proses di atas adalah :
1. Rangkaian  ini  bekerja  dengan menggunakan  sensor  LDR  yang berfungsi  untuk  menggerakkan pompa  1  sebesar  25  watt  yang digunakan  untuk  mengisi  air, pompa  2  sebesar  13  watt  yang digunakan  untuk  membuang  air, dan solenoid valve yang
fungsinya untuk memberikan obat pembersih pada saat proses pengurasan penampungan air berjalan.
2. Rangkaian ini menjalankan sistem pengisian  otomatis  hingga  tiga kali  setelah  itu  baru  menjalankan sistem  pengurasan  air  secara otomatis satu kali. Sistem
pembersihan yang dilakukan adalah  membuang  air  selama  10
detik, kemudian air terisi kembali. Setelah  20  detik  air  mengisi, penampungan  air  diberi  cairan pembersih  selama  4  detik  dan pompa 1 masih mengisi air hingga level maksimum.
3. Pada rangkaian pembagi tegangan nilai tegangan rata-rata saat
kondisi  LDR  terkena  cahaya  dari hasil  uji  adalah  0,11  Volt,
sedangkan  secara  teori  nilainya adalah 0,10 Volt.
4. Pada rangkaian input nilai tegangan rata-rata saat kondisi LDR tidak terkena cahaya dari hasil pengujian  adalah  4,65    Volt, sedangkan  secara  teori  nilainya adalah 4,55 Volt.

## B. Saran
Penelitian  ini  masih  perlu  untuk dikembangkan dan dilakukan penelitian lanjutan. Saran untuk penelitian lanjutan diantaranya adalah
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk  kondisi pengisian lebih  dari  tiga  kali  dengan menggunakan  sistem  timer  yang dapat  diatur  waktu  pemberian obat pembersih.
2. Diperlukan penelitian pengembangan dengan menambahkan sensor kelembaban  dan  kekeruhan  air untuk mengaktifkan sistem pengurasan

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Kadir  Abdul,  Arduino  &  Sensor,
Yogyakarta : Andi, 2018
[2]  Kadir  Abdul,  Pemrograman  Arduino Menggunakan
ArduBlock. Yogyakarta: Andi, 2017 [3]  Mada  Sanjaya  W.  S.,  Ph.D.,  Panduan Praktis  Pemrograman  Robot  Vision Menggunakan Matlab dan IDE Arduino. Yogyakarta: Andi, 2014
[4]  Budiharto  Widodo,  DR  Perancangan dan Pemrograman Hasta Karya Robot, Andi Yogyakarta, 2013
[5]  Tarigan  Pernantin,  Dasar  Teknik Digital. Yogyakarta: Graha Ilmu, 2012
[6] Tim Lab.
Mikroprosesor , Mikrokontroller AT89S51 dengan
C/C++  dan  Assembler.  Yogyakarta:
Andi, 2007
[7]  Pitowarno  Endra,  Robotika  Desain, Kontrol  Dan  Kecerdasan  Buatan,
Yogyakarta: Andi, 2006