## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Model Sistem Monitoring Dan Kendali Pintu Air Otomatis

## Berbasis Arduino dan LabView

## Abdurahman
Prodi Teknik Elektro FT UNPAM Jln. Puspiptek Raya No 46 Buaran, Tangerang Selatan 15310  INDONESIA
abdurahman00943@gmail.com

## ABSTRAK
Model sistem ini hanyalah miniatur sistem dan akan berubah pemodelannya sesuai dengan tempat  dimana  aplikasi  ini  diterapkan,  akan  tetapi  tidak  keluar  dari  algoritma  sistem  yang telah  dirancang.    Dengan  mengunakan    sistem  loop  tertutup,  masukan  dari  sensor  akan berpengaruh  terhadap  keluaran  dari  kontrol  motornya.  Seolah-olah  motor  tahu  ketika ketinggian  air  mencapai  batas  tertentu  dia  akan  berputar  untuk  menggerakkan  pintu  naik atau  turun  sesuai  masukan  sensor  dan  kontroler  yang  sudah  diprogram.  Model  sistem  ini berguna  untuk  mengatur  aliran  air  di  bendungan  berdasarkan  ketinggian.  Dengan  adanya model sistem ini, ketinggian air dapat dikontrol secara otomatis dan manual. Jadi, kita tidak perlu  khawatir akan  volume air  yang meningkat.  Model  sistem ini   dibuat berbasis  labview dengan arduino sebagai kontroler, sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai pembaca ketinggain air  dan  ketinggian  pintu  air.  Motor  stepper+ULN2003A  driver  sebagai  aktuator  untuk menggerakkan  pintu  air  naik  dan  turun  pada  ketinggian  6  cm,  16  cm  dan  26  cm  pada keadaan sistem otomatis
Kata kunci : labview, arduino, sensorultrasonik, motor stepper, otomatis danmanual

## ABSTRACT
This  system  is  simply  a  miniature  model  of  the  system  and  will  change  modeling  in accordance with the place where the application is implemented, but not out of the algorithm of the system that has been designed. By using the closed-loop system, the input from the sensor  will  affect  the  output  of  the  motor  control.  As  if  the  motor  out  when  the  water  level reaches  a  certain  point  he  will  rotate  to  move  the  door  up  or  down  in  accordance  input sensors  and  controllers  are  programmed.  Model  is  a  useful  system  to  regulate  the  flow  of water in the dam based on the height. With the model of this system, the water level can be controlled  automatically  and  manually.  So,  we  do  not  have  to  worry  about  increased  water volume.  The  model  is  made  based  labview    with  arduino  as  a  controller,  the  HC -SR04 ultrasonic sensor as the reader height water and the height of the sluice. ULN2003A stepper motor + driver as an actuator to move up and down the water gates at a height of 6 cm, 16 cm and 26 cm on the state of the automated system.
Keywords: labview, arduino, ultrasonic sensor, stepper motors, automatic and manual

## PENDAHULUAN
intu air merupakan gerbang dimana air yang mengalir  pada  bendungan  atau  waduk dapat  dikontrol  volumenya.  Dengan  adanya pintu air keadaam volume air dapat dimonitoring agar tidak berlebih dan bisa terhindar dari situasi yang tidak diinginkan seperti banjir dan jebolnya
tanggul  bendungan.  Korelasinya  kelebihan volume  air  yang  berlebih  mengakibatkan  debit air  dapat  meningkat.  Dengan  adanya  pintu  air, secara  bertahap  air  yang  berlebih  dapat dikontrol  sesuai  dengan  volume  air  yang  ada  di bendungan.
Model  sistem  ini  dibuat  menggunakan  sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai pengukur P

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
ketinggain  air  dan  pintu  air.  Sedangkan  untuk aktuatornya  menggunakan  motor  stepper,  agar pintu  air  bisa  bergerak  naik  dan  turun.  Pada keadaan  sebenarnya  motor  stepper  dapat diganti  dengan  motor  tiga  phase  sesuai kebutuhan.
Untuk sistem pembangun penulis menggunakan LabVIEW  2014.  Software  ini  dianggap  powerfull dan memiliki user interface yang mudah dibuat.
Model sistem monitoring ini dibuat untuk mngetahui prediksi apa saja yang akan dihadapi ketika sistem monitoring sebenarnya direalisasikan. Gambar 1. Diagram alir sistem
Gambar 2. Blok diagam sistem
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk membuat model sistem monitoring  yang bekerja secara  otomatis  dan  manual  berdasarkan ketinggian air. Dalam keadaan otomatis pintu air dapat  naik  dan  turun  pada  ketinggian  6  cm,  16 cm dan 26 cm. Penulis melakukan perbandingan satuan  panjang  antara  model  dan  keadaan sebenaenya,  yaitu ketinggian 6 cm pada model, berarti  6  meter  pada  ketinggian  sebenarnaya. Jadi, perbandingannya adalah 1 cm : 1 m.

## TEORI
Mikrokontroler
AVR  adalah  sebuah  mikrokontroler yang dibuat dengan menggunakan arsitektur Harvard dimana data dan program disimpan  secara  terpisah  sehingga  sangat baik  untuk  sebuah  sistem  terbenam  di lapangan karena terlindungi dari interferensi yang dapat merusak isi program. Salah satu mikrokontroler keluarga AVR yang dipergunakan  pada  penelitian  ini  yaitu ATmega328.

## Arduino
Arduino  adalah platform pembuatan prototyp e  elektronik  yang  bersifat open- source  hardware yang  berdasarkan  pada perangkat  keras  dan  perangkat  lunak  yang fleksibel dan mudah digunakan Shield adalah  sebuah  papan  yang dapat  dipasang  diatas  arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board .
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum
digunakan  untuk  membuat  perangkat  lunak yang  ditanamkan  pada  arduino board . Bahasa pemrograman arduino mirip dengan
STOP KALKULASI PERUBAHAN TINGGI DAN NILAI SET POIN 6,16,26 PINTU TURUN BACA PROGRAM OTOMATIS SET POIN = 6 KALKULASI JARAK HITUNG KETINGGIAN JARAK PENAMPILAN KETINGGIAN RX START INISIALISASI PORT SET PIN TX=1 RX SELISIH (-10) PINTU NAIK SELISIH (+10) Ketinggian Air Sensor HC-SR04
ARDUINOAr d uino Motor Stepper ServerSERV ER Formatted: Font: 6 pt Formatted: Font: 6 pt
Formatted: Font: 6 pt
Formatted: Font: 3 pt
Formatted: Font: 6 pt Formatted: Font: 6 pt Formatted: Font: 6 pt

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
bahasa  pemrograman  C++.  Namun  pada penelitian  ini  penulis  menggunakan  bahasa graphical dengan  LabView  sebagai  media pemrogramnya.

## LabView
LabVIEW  adalah  produk  dari  National
Instruments yang berupa software pengembangan program aplikasi dan hardware  input-output untuk  keperluan akusisi  dan  pengendalian.  Perangkat  lunak ( software )  ini  dapat  dijalankan  pada  sistem operasi  20Linux,  Unix,  Mac  OS  X  dan Windows.  Berbeda  dengan  pemograman berbasis  teks  dimana  instruksi-instruksi menentukan  eksekusi program pada sistem kendali,  LabVIEW merupakan  pemograman aliran  data  dimana  aliran  data  menentukan eksekusi  dari  program.  Perangkat  lunak LabVIEW merupakan sebuah bahasa pemograman graphical yang  menggunakan simbol (ikon) untuk membuat aplikasi .

## Tipe Data
Dalam  membuat  aplikasi  VIs,  harus diperhatikan  tipe data  tiap simbol agar data flow dapat  berjalan  semestinya.  Tipe  data yang  tersedia  yaitu  numerik,  boolean  dan string . Tipe  data  dari  sebuah  simbol  dapat diketahui dari warna nod e atau warna kabel ketika  dihubungkan  ke  simbol  lainnya. Untuk  tipe  data  numerik  ditandai  dengan warna  oranye  (untuk  bilangan float ) atau biru  (untuk  bilangan integer ),  tipe  data boolean  ditandai  dengan  warna  hijau  dan tipe  data string ditandai  dengan  warna merah muda.

## Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis  diskrit.  Motor  stepper  bergerak berdasarkan  urutan  pulsa  yang  diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan  motor  stepper  diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa
Kontrol Loop Tertutp Pada
perancangan,
alat ini menggunakan  sistem  kontrol close  loop atau  sistem  kontrol loop tertutup , yaitu sistem  kontrol  yang  sinyal  keluarannya mempunyai  pengaruh  langsung  pada  aksi pengontrolan  sistem.  Jadi,  nilai  keluaran pada sistem kontrol ini memiliki nilai umpan balik  yang  berpengaruh  pada  pengontrolan sistem.  Nilai  umpan  balik  tersebut  akan terus  dibaca  sampai  pengontrolan  sistem berhasil  atau  memenuhi  keadaan  yang diinginkan.

## METODOLOGI

## Bahan dan Alat
Spesifikasi  alat  secara  keseluruhan ditentukan  terlebih  dahulu  sebagai  acuan dalam perancangan selanjutnya. Spesifikasi alat yang direncanakan yaitu:
Mengunakan  Arduino  Uno  sebagai pusat kendali sistem. Menggunakan  sensor  Ultrasonik  HC-
SR04 sebagai pendeteksi ketinggian air dan ketinggian dan ketinggian pintu air.
Menggunakan  motor  stepper  28BYJ dengan  driver      ULN203A  sebagai aktuator  (penggerak  pintu  air  naik  dan turun).
Mengggunakan catu daya 5 volt dc.
Menggunakan  LabVIEW  dengan  AddOn MakerHub sebagai Software pembangun

## Tata Kerja
Untuk  pertama  kali  dihidupkan, program  menginisialisasi  port-port  yang terhubung  antara  mikrokontroler  dan  pin – pin  motor  stepper.  Penulis  menggunakan motor  stepper  bipolar  dengan  half  stepp. Pada  tabel  3.1  terdapat  4  kabel  yang terhubung  dengan  motor  stepper  yaitu Orange, Yellow, Pink and Blue. Untuk dapat berputar  satu  putaran  mikrokontroler  harus mengirim 8 kali perubahan bit pada register.
Perhatikan Tabel  1 ,  merupakan perubahan  nilai  bit  pada  register  yang digunakan  untuk  memutar  motor  stepper.
Bit pertama merupakan bit yang perubahannya  akan  berpengaruh  pada kabel  warna  biru  pada  motor  stepper. Perubahan  tersebut  yaitu  dengan  nilai  “1”

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
untuk high yang berarti tegangan 5 volt dan nilai  “0”  untuk low untuk  tegangan  0  volt. Begitu  pula  dengan  bit  ke-2  ( pink ),  bit  ke-3 ( yellow ) dan bit ke-4 ( orange ).
Tabel 1 . Perubahan bit pada register
No BIT Dalam desimal Orange  Yellow  Pink  Biru 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 1 3 3 0 0 1 0 2 4 0 1 1 0 6 5 0 1 0 0 4 6 1 1 0 0 12 7 1 0 0 0 8 8 1 0 0 1 9
Pada  baris  nomor  1  dan  nomor  2 terdapat  berubahan  bit  yaitu  pada  bit  ke-1 (biru) dan bit ke-2 ( pink ).  Pada bit ke-2 dari nilai “0” menjadi “1” sedangkan untuk bit ke- 1  bernilai  tetap  yaitu  “1”.  Perubahan tersebut  menandakan  bahwa  rotor  yang bergerak  dari  kumparan  yang  terhubung dengan  kabel  warna  biru  dan  sekarang berada  diantara  kumparan  yang  terhubung dengan  kabel  warna  biru  dan pink . Kemudian baru pada baris ke-3 kabel warna biru  bernilai  “0”  dan  rotor  bergerak  menuju kumparan  yang  terhubung  dengan  warna pink .  Begitu  seeterusnya  program  akan terus berjalan sampai power mati.
Pada  set  poin  awal  ditentukan  dengan nilai  6  dan  program  mulai  bekerja  apabila nilai  ketinggian  lebih  dari  5,  penulis analogikan angka 5 dan 6 dalam cm. Tinggi pintu  air  pertama  kali  diseting  pada ketinggian  4  cm  dan  ketingian  awal  bisa diseting sesuai keinginan.
Ketika tinggi air bergerak dari angka  6 ke angka 16, program akan mendapatkan  selisih  16  -  6  =  10  yang berarti  pintu  air    akan  bergerak    turun
sekitar  1  cm  dan  angka  16  akan mengganti nilai SET POINT menjadi 16. Ketika tinggi air bergerak dari angka  16
ke angka 26, program akan
mendapatkan selisih 26 - 16 = 10 yang berarti  pintu  air    akan  bergerak    turun sekitar  1  cm  dan  angka  26  akan mengganti nilai SET POINT menjadi 26. Ketika tinggi air bergerak dari angka  26
ke angka 16, program akan mendapatkan selisih 16 – 26 = -10 yang berarti  pintu  air    akan  bergerak    naik sekitar  1  cm  dan  angka  26  akan mengganti nilai SET POINT menjadi 16. Ketika tinggi air bergerak dari angka  16 ke angka 6, program akan mendapatkan selisih 6 – 16 = -10  yang
berarti  pintu  air    akan  bergerak    turun sekitar  1  cm  dan  angka  16  akan mengganti nilai SET POINT menjadi 6.
Begitu  seterusnya  program  akan  berjalan dan akan berhenti sampai power dimatikan .
Pengujian alat secara keseluruhan bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  alat sudah dapat bekerja sesuai perencanaan.
Peralatan yang digunakan :
Arduino Labview software Sensor ulatrasonik HC-SR04 Motor stepper + ULN2003A driver Catu daya
Langkah-langkah pengujian:
Alat  dirangkai  sesuai  perencanaan seperti  yang  telah  dijelaskan  pada bagian sebelumnya
Kolom setpoint diisi dengan angka 6 Tinggi  pintu  air  diset  pada  ketinggian 4cm

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  alat  dipasang  sesuai  dengan rangkaian,  maka  didapat  hasil  sebagai berikut :
Pertama kali alat dihidupkan alat dalam keadaan standby dan  dalam  mode OTOMATIS Pada  saat  ketinggian  air  mencapai 16cm, maka pintu air akan turun dari  4 cm maenjadi 3 cm

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Pada  saat  ketinggian  air  mencapai 26cm, maka pintu air akan turun dari  4 cm maenjadi 2cm Pada  saat  ketinggian  air  turun  dari  26 cm menjadi 16 cm, maka pintu air akan naik dari  2 cm menjadi 3 cm Pada  saat  ketinggian  air  turun  dari  16 cm  menjadi  6  cm,  maka  pintu  air  akan naik dari  3 cm menjadi 4 cm
Gambar 3 . Sistem pada saat ketinggian air 16cm
Gambar 4 . Sistem pada saat ketinggian air 26 cm
Seperti yang penulis katakan sebelumnya  bahwa  alat  ini  merupakan model  dari  keadaan  sebenarnya.  Untuk  itu penulis merangkai pula alat dengan
keadaan sebenarnya. Ada beberapa komponen alat dan sebagian blok pemrograman  yang  berbeda,  yaitu  pada motor  dan  programnya.  Spesifikasi  alat dengan sistem sebenarnya yaitu:
Inverter  tipe  ATV12HU  15M2  dari Schneider Zelio Relay dari Schneider Motor  3  phasa  (jenis  dan  torsi disesuaikan dengan kebutuhan) Arduino Uno Menggunakan  Labview  Maker  Hub sebagai software pembangun Catu daya DC dan AC
Pada  model,  motor  yang  digunakan menggunakan motor stepper 28BYJ dengan driver  ULN203A  sedangkan  pada  sistem sebenarnya,  dapat  menggunakan  motor  3 phase (kekuatan motor disesuaikan dengan sistem)  dengan  inverter  tipe  ATV12HU 15M2  dan relay  dari Schneider. Sedangkan rangkaian dan  program seperti terlihat pada gambar dibawah ini .
Gambar 5 . Rangkaian motor 3 pahse dengan arduino
Sedangkan  untuk  program  kendali  motor dapat  menggunakan  progrsm  sederhana dengan blok diagram dibawah ini
Gambar 6 Blok diagram motor 3 phase
Keterangan : Pin  2  pada  arduino  terhunung  dengan relay FWD (Forwad) naik
Pin  3  pada  arduino  terhubung  dengan relay REV (Reverse) turun
Sedangkan  untuk  kecepatan  motor  bisa diatur  lewat setting an  inverter  atau  pwm pada Arduino
Sensor  Ultrasonik  HC-SR04  digunakan untuk mengetahui ketinggian air dan berapa ketinggian  pintu  air  yang  telah  terbuka.

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Perhatikan Gambar  7 ,  untuk  mengukur tinggi pintu air :
Pin Trigger pada sensor  ultrasonik HC- SR04  terhubung  dengan  pin  9  pada Arduino Pin  Echo  pada  sensor  ultrasonik  HC- SR04  terhubung  dengan  pin  8  pada Arduino
Untuk mengukur tinggi air : Pin  Trigger  pada  sensor  ultrasonik HC-SR04  terhubung  dengan  pin  7 pada Arduino Pin  Echo  pada  sensor  ultrasonik  HC- SR04  terhubung  dengan  pin  6  pada Arduino
Gambar 7 Arduino dan Sensor Ultrasonik HC-SR04
Gambar 8 Blok diagram sensor ultrasonik HC-SR04
Gambar 9 Front panel sensor ultrasonik HC-SR04
Untuk pertama kali dihidupkan program menginisialisasi  port-port  yang  terhubung
antara  mikrokontroler  dan  sensor  ultasonik HC-SR04.  Setelah  rangkaian  dan  program sudah singkron, pin Triger (TX) akan memancarkan gelombang ultrasonik dengan  frekuensi  40  KHz  kemudian  pin Echo (RX)menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yang mengenai suatu objek  dan    begitu  seterusnya  secara berulang.
Waktu  tempuh  gelombang  ultrasonik dari  pemancar  hingga  sampai  ke  penerima sebanding dengan 2 kali jarak antara sensor dan  bidang  pantul.  Hasil  perhitungan  jarak tersebut  akan  mengurangi  angka  30  yang ada padaregister dan kemudian ditampilkan di  monitor.  Hasil  pengurangan  tersebut merupakan  ketinggian  air  dan  ketinggian pintu air.
Gambar 10 Blok diagram pintu air turun
Gambar 11 Blok diagram pintu air naik

## KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  pengujian  terhadap  alat sesuai  dengan    rancangan,  maka  penulis menyimpulkan:
Sensor  ulatrasonik  HC-SR04  dapat membaca ketinggain air dan ketinggian pintu air dari 0 (nol) sampai 30 cm Pada  keadaan  otomatis,  ketinggian pintu  air  diset  pada  4  cm,  dan  setpoint 6,

## Journal of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
 Ketika tinggi air naik dari 0 cm ke 16 cm,  pintu  air  turun  dari  4  cm  ke  3 cm.
 Ketika  tinggi  air  naik  dari  16  cm  ke 26 cm, pintu air turun dari 3 cm ke 2 cm.
 Ketika  tinggi  air  turun  dari  26  cm  ke 16  cm, pintu  air  naik  dari  2  cm ke  3 cm.
 Ketika  tinggi  air  turun  dari  16  cm  ke 6  cm,  pintu  air  naik  dari  3  cm  ke  4 cm.
Pada  keadaan  manual,  pintu  air  dapat digerakkan  naik  dan  turun  sesuai keinginan

## UCAPAN TERIMAKASIH
Dalam  penulisan  ini  penulis  dibantu oleh  orang-orang  yang  menurut  penulis berkompeten dalam bidangnya, oleh karena itu  penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada beliau-beliau, diantaranya:
1) Prof.  Dr.  Masbah  R.T.  Siregar  ,  APU., selaku  Kaprodi  Pasca  Sarjana  Teknik Elektro, ISTN
2)  Dr.  Ir.  Djoko  Hari  Nugroho,  MT.,  selaku Dosen Pembimbing Tesis.
3) Syaiful  Bakhi,  Ph.D  ,  selaku  Kaprodi
Teknik Elektro UNPAM
4)  serta personal yang mendukung terlaksananya penelitian dan penulisan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Nguyen,  Cuong  Hong. Mobile  and Wireless  Technology  for  Measurement and  Monitoring .  Telemark  University College : Faculty of Technology, 2013.
[2] Schwartz, Marco dan Oliver Manickum.
Programming Arduino with LabVIEW .  BIRMINGHAM –  MUMBAI  :
Packt Publishing Ltd, 2015
[3] Halvorsen,  Hans-Petter  M.Sc.  2015.
LabView Web Service . Telemark University College Faculty of Technology  :  Department  of  Electrical
Engineering
[4] Daniel  K.  Fisher  dan  Ruixiu  S.,  2013,
An  Expensive  open-source  ultrasonic
sensing  system  for  monitoring  liquid level, Agric  Eng  Intl  CIGR  Journal, Vol.15, No 14, December
[5] Naveenkumar  R.,  Prasad  Krisna, Low
Cost    Data  Acquisition  and  Control using  Arduino  prototyping  Platformmed
LabVIEW’, International Journal of
Science  and  Research  (IJSR),  India online ISSN, 2319-7064
[6] Swarna  Prabha  Jena,  Shanaz  Aman, Rupanita  Das, Computerized  Green
House  Data  Acquisition  System  Using
Arduino  with  LabVIEW, International Journal  of  Advenced  Research  in Electrical, Electronics and Instrumentation  Engineering,  Vol.  4, Issue 4, April 2015, ISSN : 2320-3765.
[7] Joshi1.  N.  P.,  P.V.Patel. “ LabVIEW  and Web-Server based Human Body  Monitoring  System”.  International Journal  of  Advenced  Research  in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. University,  Rajkot,  Gujarat,  India, 2014
[8] Tool  For  Smart  Mind . Learning  Remote Control  Framework –  ADD-ON  for LabVIEW . Tool For Smart Mind, 2013.
[9] Syahwil,  Muhammad.Panduan  Mudah Simulasi    dan  Praktek  Mikrokontroler Arduino. Yogyakarta : CV ANDI OFFSET, 2013. [10] Kadir, Abdul . Panduan Praktis Mempelajari    Aplikasi  Mikrokontroler dan  Pemrogramannya  menggunakan Arduino . Yogyakarta : CV ANDI
OFFSET, 2013