## Sistem Pengendali Otomatis Debit Air pada Simulasi Bendungan Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA 32 dan Komunikasi Serial
Zulfachmi 1 , Wanhendra 2 , Danandjaya Saputra 3*
1,2,3 Jurusan Teknik Informatika STT Indonesia Tanjungpinang Jln. Pompa Air No. 28 Tanjungpinang Kepulauan Riau Indonesia
1 fahmi.stti@gmail.com
2 wanhendra@sttindonesia.ac.id
3 danandj@gmail.com
Intisari —  Bendungan  adalah  konstruksi  yang  dibangun  untuk  menahan  laju  air  menjadi  waduk,  danau,  atau  tempat  rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan bendungan juga  memiliki  bagian  yang  disebut  pintu  gerbang  air  untuk  membuang  air  yang  tidak  diinginkan  secara  bertahap  atau berkelanjutan.  Berdasarkan  permasalahan  yang  ada,  penulis  melakukan  analisa  dan  merancang  sistem  baru  yang  mengantisipasi kelemahan-kelemahan  pada  sistem  yang  berjalan  tanpa  menimbulkan  permasalahan-permasalahan  baru.  Sistem  pengendali otomatis debit air pada simulasi bendungan menggunakan mikrokontroler atmega 32 dan komunikasi serial yang penulis usulkan telah  menjawab  permasalahan  yang  timbul.  Sistem  pengendali  otomatis  debit  air  pada  simulasi  bendungan  menggunakan mikrokontroler  atmega  32  dan  komunikasi  serial  dapat  memberikan  hasil  yang  baik  dalam  memberikan  data  level  ketinggian  air pada wadah akuarium yang diujikan. Software yang digunakan sebagai alat bantu dalam penelitian ini adalah Borland Delphi7 dan Arduino serta metodologi yang digunakan untuk perkembangan aplikasi ini adalah metode Spiral. Hasil pengembangan dari sistem ini diharapkan dapat memberikan kemudahan pemerintah dalam membenahi saluran air.
Kata kunci — Arduino, Bendungan, Debit Air, Mikrokontroler, Pembangkit Listrik Tenaga Air.
Abstract — Dam is a construction that is built to restrain rate of water into a reservoir, lake, or recreation area. Often dams are also used to drain water to a hydroelectric power plant. Most dams also have a section called the water gate to remove unwanted water gradually or continuously. Based on the existing problems, the author analyzes and designs a new system that anticipates weaknesses in the running system without causing new problems. The automatic control system for water discharge in the dam simulation uses the ATMEGA 32 microcontroller and the serial communication that the author proposes has answered the problems that arise. The automatic  control  system  for  water  discharge  in  the  dam  simulation  using  the  ATMEGA  32  microcontroller  and  serial communication can give good results in providing water level data in the aquarium container tested. The software used as a tool in this research is Borland Delphi7 and Arduino and the methodology used for the development of this application is the Spiral method. The results of the development of this system are expected to make it easier for the government to fix waterways.
Keywords — Arduino, Dam, Hydro Power Plant, Microcontroller, Water Discharge.

## I. P ENDAHULUAN
Sistem  pengendali  otomatis  merupakan  penerapan  dari salah  satu  sistem  robotika.  Di  bidang  ilmu  pengetahuan  dan teknologi  saat  ini  sistem  pengendali  otomatis  berkembang dengan sangat pesat. Dengan adanya perkembangan teknologi, pekerjaan  yang  semulanya  dikerjakan  oleh  fisik  manusia secara  keseluruhan  dapat  dikerjakan  secara  otomatis  dengan penerapan  sistem  robotika  sehingga  pekerjaan  lebih  mudah terkontrol  dan  efektif[1].  Penerapan  dan  pengembangan sistem robotika yang dihubungkan dengan alat-alat elektronik membuat sebuah kemajuan besar didunia industri[2].
Penggunaan  sistem  pengendali  otomatis  semakin  banyak ditemui baik dalam bidang industri maupun dalam kehidupan sehari-hari.  Hampir  diseluruh  kegiatan  manusia  saat  ini dikendalikan secara otomatis, misalnya saja dalam pengaturan waktu  didalam  mesin  cuci,  AC  (Air  Conditioner),  maupun televisi. Ini membuktikan bahwa dalam kehidupan sehari-hari
kehidupan  manusia  sangat  bergantung  kepada  penggunaan elektronik yang bisa dikendalikan secara otomatis[3].
Dengan mendatangkan banyak manfaat dari kinerja sistem pengendali  otomatis,  banyak  pabrik-pabrik  industri  dalam mengolah pekerjaan mereka menggunakan sistem pengendali otomatis  sehingga  tidak  perlu  membutuhkan  banyak  tenaga manusia dalam melakukan pekerjaan tersebut. Tidak ubahnya penggunaan  sistem  pengendali  otomatis  yang  terdapat  pada sebuah  bendungan[4].  Bendungan  air  merupakan  kontruksi yang  dibangun  untuk  menahan  laju  air.  Bendungan  air memiliki pintu kanal air yang berfungsi sebagai pembuka dan penutup  untuk  mengalirkan  maupun  menahan  aliran  air[5]. Ketika  debit  air  berada  diatas  standar  kapasitas  bendungan, maka  pintu  kanal  akan  terbuka.  Sedangkan  debit  air  berada dibawah  standar  pintu  kanal  akan  tertutup.  Turun  naiknya debit  air  tidak  dapat  diperkirakan  secara  akurat,  sehingga harus ada pengontrol untuk mengontrol ketinggian debit air[6]. Untuk  mengatasi  kesalahan  manusia  dalam  pengontrolan
tersebut  perlu  adanya  sistem  secara  otomatis  yang  mengatur kanal air.[7]

## II. M ETODOLOGI P ENELITIAN
A. Gambaran Umum Sistem Gambaran  umum  sistem  merupakan  penjelasan  secara umum  tentang  bagaimana  sistem  pengendali  debit  air  secara otomatis  melakukan  cara  kerjanya[8].  Gambaran  umum sistem dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Gambaran umum sistem
B. Perancangan Sistem Perancangan  sistem  pendendali  otomatis  debit  air  pada simulasi bendungan menggunakan mikrokontroler ATMEGA 32 dan komunikasi serial dapat dilihat pada Gambar 2[9].
Gambar 2. Diagram Blok Sistem Pengendali Debit Air Otomatis.
Berdasarkan  diagram  blok  sistem  pengendali  debit  air, sistem ini terdiri dari berbagai perangkat yaitu mikrokontroler ATMEGA 32, buzzer, sensor jarak, driver servo, motor servo, komunikasi  serial  RS232.  Adapun  fungsi-fungsi  dari perangkat tersebut adalah sebagai berikut : 1. Sensor Jarak
Sensor  jarak  berfungsi  sebagai  peralatan  input  untuk mendeteksi ketinggian level air pada akuarium.
2. Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai peralatan output untuk indikator yang menggunakan suara beep ketika terjadi tanda bahaya.
3. Driver Servo
Driver  servo  berfungsi  sebagai  peralatan  output  untuk mengendalikan 2 motor servo kiri dan kanan. Driver motor yang digunakan SPC Servo Motor Controller . 4. Motor Servo
Servo  berfungsi  sebagai  peralatan  output  untuk mengangkat  pintu  gerbang  air.  Servo  yang  digunakan adalah Hitec HS-311 HD.
C. Penggunaan Pin Konfigurasi pada Papan Mikrokontroler Mikrokontroler  ATmega  32  memiliki  PORT  yang  terdiri dari pin-pin untuk menghubungkan peralatan input dan output atau  disebut  dengan interfacing I/O.  Rangkaian  I/O  dari mikrokontroler  mempunyai  kontrol  direksi  yang  tiap  bitnya dapat  dikonfigurasikan  secara    individual,    maka  dalam pengkonfigurasian  I/O  yang  digunakan  ada  yang  berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap bit  I/O. Simulasi pin konfigurasi dapat dilihat pada Gambar 3 dan Tabel I. [10]
Gambar 3. Penggunaan pin konfigurasi pada papan mikrokontroler
T ABEL I P IN K ONFIGURASI PADA ATMEGA 32 No. Peralatan Interfacing Pin 1. Sensor Jarak Input B0,B1 2. Buzzer Output C5 3. Komunikasi Serial RS232 Output C1,C2,C3,C4 4. Motor Servo Output A0,A1

## D. Perancangan Mekanik Sistem Pengendali Debit Air
Proses  perancangan  mekanik  meliputi  proses  bentuk  dan material  penyusun  sistem  pengendali  debit  yang  berupa sebuah  prototipe  akuarium.  Prototipe  ini  merupakan  simulasi sebuah  bendungan,  yang  dimana  prototipe  tersebut  memiliki pintu-pintu  gerbang  air  yang  didesain  seperti  bendungan.  P rototipe  ini  terbuat  dari  kaca  dengan  ukuran  ketebalannya  5 mm.  Selain  itu  akuarium  ini  akan  diletakkan  berbagai komponen  seperti  mikrokontroler,  servo,  serta  sensor  jarak
Mikrokontroler ATMEGA 32 Komputer / Laptop Sensor Jarak (Ultrasonik HC-SR04) Prototipe Bendungan Pintu Gerbang Memberikan nilai jarak
Memberikan nilai jarak Mengirim perintah untuk mengendalikan pintu gerbang Membuka pintu secara otomatis dan manual Komunikasi Serial PORT RS232 Motor Servo SISTEM MINIMUM MIKROKONTROLER ATMEGA 32 SENSOR JARAK MOTOR SERVO BUZZER CATU DAYA 5 V DRIVER SERVO KOMUNIKASI SERIAL RS232 Sensor Jarak ( Ultrasonik HC-SR04 ) Motor Servo Buzzer Komunikasi Serial RS232
sebagai  alat  pengendali  otomatis  yang  akan  disimulasikan. Dan  juga  pintu-pintu  gerbang  air  yang  berfungsi  sebagai penyalur air ke wadah penampungan[11]. Ukuran dimensi dari prototipe ini disajikan pada Tabel II.
T ABEL II D IMENSI P ROTOTIPE S ISTEM P ENGENDALI D EBIT A IR No Jenis Ukuran 1 Panjang 30 cm 2 Lebar 30 cm 3 Tinggi 20 cm
E. Perancangan Perangkat Lunak Sistem Pengendali Debit Air Perancangan  perangkat  lunak  merupakan  penggambaran dari  algoritma  sistem  pengendali  otomatis.  Perancangan perangkat  lunak  ini  juga  merupakan  alur  program  yang  di terapkan  ke  sistem  pengendali  otomatis,  perancangan perangkat  lunak  ini  digambarkan  menggunakan  flowchart. Alur sistem secara keseluruhan disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Diagram alur sistem secara keseluruhan
Berdasarkan  Gambar  4,  air  pada  wadah  penampungan disalurkan menuju prototipe akuarium kemudian sensor jarak pada  akuarium  akan  menghitung  level  ketinggian  air.  Level ketinggian  air  pada  akuarium  akan  berdampak  pada  buka tutupnya  pintu  gebang.  Jika  ketinggian  air  mencapai  5cm maka akan terbuka satu pintu gerbang dan jika ketinggian air sudah  mencapai  10cm  atau  lebih  maka  terbuka  dua  pintu gerbang secara otomatis. Jika ketinggian air kurang dari level tersebut  maka  pintu  akan  otomatis  tertutup.  Diagram  alur membuka pintu gerbang disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram Alur membuka pintu gerbang air berdasarkan level ketinggian air
Selain  itu,  pada  sistem  pengendali  debit  air  otomatis  ini terdapat  peringatan  jika  level  ketinggian  air  sudah  mencapai batas.  Adapun  flowchart  tanda  peringatan  disajikan  pada Gambar 6.
Start Sensor jarak menghitung level ketinggian air End Air pada wadah penampungan akan disalurkan ke akuarium Pintu gerbang akan terbuka secara otomatis sesuai level ketinggian air Start Sensor jarak mendeteksi level ketinggian air pada akuarium Jika ketinggian air >= 5cm End Ya Tidak Pintu yang terbuka = 1 Jika ketinggian air >= 10cm Pintu yang terbuka = 2 Ya Tidak Start Sensor jarak memberikan level ketinggian air Level air berada pada batas maksimum > 10cm Mikrokontroler mendeteksi level ketinggian air End Ya Tidak Alarm tanda bahaya berbunyi
Sistem  pengendali  debit  air  otomatis  ini  menggunakan program  borland  delphi  7  dalam  pengaplikasiannya.  Sistem yang  dirancang  untuk  mengetahui  level  debit  air  pada akuarium.  Sistem  pengendali  debit  air  otomatis  ini  juga dirancang  sebagai  otomatis  dan  manual  untuk  membuka  dan menutup  pintu  gerbang  air.  Jika  pintu  tidak  dapat  bekerja secara otomatis terdapat juga tombol untuk membuka maupun menutup pintu secara manual. Selain itu terdapat juga laporan yang  menandakan  bahwa  saat  ini  level  ketinggian  air  berada pada  status  aman,  siaga,  maupun  bahaya.  Sistem  pengendali level debit air dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7. Tampilan sistem pengendali debit air
Gambar 8. Tampilan laporan ketinggian level air

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Pengujian  sistem  pengendali  otomatis  debit  air  pada simulasi  bendungan  menggunakan  mikrokontroler  atmega  32 dan  komunikasi  serial  dilakukan  untuk  menguji  keberhasilan program dan algoritma yang dirancang dengan melihat respon sistem ketika mendeteksi level ketinggian air.

## T ABEL III

## P ENGUJIAN S ISTEM P ENGENDALI D EBIT A IR O TOMATIS
Kasus dan Hasil Uji Pengujian Ke- Ketinggian Air (cm) Pintu Terbuka Buzzer Keterangan 1 7 1 Tidak Berbunyi Berhasil 2 13 2 Berbunyi Berhasil 3 18 2 Berbunyi Berhasil 4 8 1 Tidak Berbunyi Berhasil 5 11 2 Berbunyi Berhasil 6 6 1 Tidak Berbunyi Berhasil 7 2 - Tidak Berbunyi Berhasil 8 16 2 Berbunyi Berhasil 9 4 - Tidak Berbunyi Berhasil 10 12 2 Berbunyi Berhasil
Berdasarkan  Tabel  III  dapat  disimpulkan  bahwa  secara keseluruhan  sistem  pengendali  debit  air  otomatis  bekerja dengan sangat baik dengan tingkat keberhasilan sebesar 100%. Sensor  ultrasonik  berhasil  membaca  ketinggian  air  dengan baik  sehingga  motor  servo  yang  digunakan  untuk  membuka dan menutup pintu gerbang air dapat bekerja dengan baik.
T ABEL IV
S TATUS LEVEL KETINGGIAN DEBIT AIR Kasus dan Hasil Uji Pengujian
Ke- Ketinggian Air (cm) Keterangan 1 7 Siaga 2 13 Bahaya 3 18 Bahaya 4 8 Siaga 5 11 Bahaya 6 6 Siaga 7 2 Aman 8 16 Bahaya 9 4 Aman 10 12 Bahaya
Berdasarkan  Tabel  IV  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem pengendali debit air otomatis berhasil mengirimkan status dari level ketinggian air. Jika kondisi level air dibawah 5 cm maka status yang dihasilkan ialah aman, jika kondisi level air berada diantara  5  cm  sampai  10  cm  maka  status  yang  ditampilkan adalah  siaga,  jika  level  ketinggian  air  berada  diatas  10  cm maka status yang ditampilkan adalah bahaya.

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan  terhadap sistem  pengendali  debit  air  otomatis  tingkat  keberhasilan 100%. Serta sistem pengendali level air ini dapat memberikan informasi yang akurat akan level ketinggian air pada akuarium.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  yang  sebesar-besarnya kepada STT Indonesia Tanjungpinang yang telah memberikan fasilitas  dan  tempat  bagi  penulis  dalam  melaksanakan
penilitian.  Mudah-mudahan  penelitian  ini  bisa  bermanfaat bagi kita semua.
R EFERENSI [1] T. Complete, Robot Operating System - The Complete Reference (Volume 4) , vol. 4, no. Volume 4. 2019.
[2] A. Jalil, “Pemanfaatan Middleware Robot Operating System (ROS) Dalam Menjawab Tantangan Revolusi Industri 4.0,” vol. 11, no. 28, pp. 45–52, 2019.
[3] M. Rosmiati, M. F. Rizal, F. Susanti, and G. F. Alfisyahrin, “Air pollution monitoring system using LoRa modul as transceiver system,” TELKOMNIKA , vol. 17, no. 2, pp. 586–592, 2019.
[4] G. G. Maulana, S. Pancono, and A. Mia, “Desain dan Implementasi Sistem Pengendalian Otomatis untuk Mengatur Debit Air Pada Prototipe Bendung sebagai Pencegahan Banjir,” J. Tek. Inform. dan Sist. Inf. , vol. 4, pp. 407–421, 2018.
[5] V. Sathya, K. Arun, H. Mahajan, and A. K. Singh, “Automate The Functioning Of Dams Using IoT,” 2019 3rd Int. Conf. Comput. Methodol. Commun. , no. Iccmc, pp. 1102–1105, 2019.
[6] S. Parjuangan, R. Ali, and A. Purnama, “Real-time monitoring and warning system in urban rivers,” TELKOMNIKA, vol. 17, no. 3, pp. 1521–1525, 2019.
[7] X. U. E. Zhang and D. Wang, “An Optimal Regulation Method for Parallel Water-Intake Pump Group of Drinking Water Treatment Process,” pp. 82797–82803, 2020.
[8] A. Padlani and T. Informatika, “Pengendali Level Air Tandon Otomatis,” PROGRESIF , vol. 14, no. 1, pp. 1–12, 2018.
[9] D. Eka, P. Subekti, F. Teknik, and E. Universitas, “Desain Sistem Pengendali Pintu Air Otomatis Menggunakan Logika Fuzzy Berbasis Ketinggian Permukaan Sungai Dan Komunikasi Frekuensi Radio,” in e-Proceeding of Engineering , 2015, vol. 2, no. 3, pp. 7044–7049.
[10] E. Saputra, M. Kabib, and U. M. Kudus, “Rancang Bangun Sistem Kontrol Debit Air Pada Pompa Paralel Berbasis Arduino,” CRANKSHAFT , vol. 2, no. Maret 2019, pp. 73–80, 2019.
[11] A. Amin, “Monitoring Water Level Control Berbasis Arduino Uno Menggunakan LCD LM016L,” J. EEICT (Electric, Electron. Instrumentation, Control. Telecommun. , vol. 1, pp. 41–52, 2018.