## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang

## RANCANG BANGUN SISTEM KENDALI LAJU ALIR FLUIDA PADA DUAL RESERVOIR BERBASIS ARDUINO-LABVIEW
Siti Rokhmanila 1 , Vandiansyah 2
1,2 Jurusan Teknik Elektro FT UNPAM Jln. Puspiptek Raya No 11 Buaran, Tangerang Selatan 15310  INDONESIA
1 nilacherry@gmail.com

## ABSTRAK
Sistem  kendali  ketinggian  level  air  pada  sebuah  tangki  banyak  digunakan  pada  industri. Perancangan dan pembuatan simulasi sistem pengatur ketinggian air pada dua tangki telah dilakukan menggunakan mikrokontroler arduino uno R3, relay, pompa air, sensor aliran YF- S201dan  program  LABVIEW  .  Sistem  ini  menggunakan  sensor  laju  alir  YF-S201untuk mengatur  debit  air  yang  masuk  ke  dalam  tangki  dan  sensor  ultra  sonik  untuk  mengukur ketinggian level air. Karena sistem ini dibuat sebagai alat simulasi, maka data kecepatan laju alir  dan  ketinggian  level  air  dapat  dipantau  menggunakan  komputer.  Pengambilan  data dilakukan  dengan  membaca  sensor-sensor  oleh  mikrokontroler  yang  kemudian  dikirim secara  serial  ke  komputer  menggunakan  program  LabVIEW.  Komunikasi  antara mikrokontroler  dan  komputer  menggunakan  mode  firmata  yang  sudah  terintegrasi  dengan LabVIEW,  sehingga  pembuatan  program  hanya  dilakukan  pada  sisi  komputer  saja. Sedangkan  pada  sisi  mikrokontroler  hanya  perlu  menambahkan  sub  program  firmata  yang sudah  dibuat  oleh  arduino.  Perhitungan  kecepatan  laju  alir,  debit,  ketinggian  level  air  dan penampilan data serta kontrol ketinggian level air dilakukan pada program LabVIEW. Sensor water  flow YF-S201  dapat  digunakan  untuk  mengukur  kecepatan  laju  alir  air  ( fluida )  pada drain  system dan operation  reservoir terimplementasikan  dengan  menunjukkan  kestabilan pembacaan  dengan    rata-rata  tegangan  (2,96V)  dan flow  rate (13,40  L/det)  pada drain system .  Rata-rata tegangan (2,80V) dan flow rate (12,70 L/det) pada operation reservoir 1 dan rata-rata tegangan (2,01V) dan flow rate (13,66 L/det) pada operation reservoir 2.
Kata kunci : Level air, firmata, arduino, LabVIEW, sensor aliran YF-S201, pompa air, sensor ultrasonik

## ABSTRACT
Water level control system in a tank is widely used in  industry. Design and development of regulating  water  levels  simulation  system  in  the  two  tanks  have  been  carried  out  using  a microcontroller  arduino  uno  R3,  relay,  water pump  and  fluida  sensor  YF02-01.  The  system uses flow rate sensors to regulate the water that flow into the tank and ultra sonic sensor to measure the height of the water level. Due to the system is created as a simulation tool, the data  speed  of  the  flow  rate  and  the  height  of  the  water  level  can  be  monitored  using  a computer. The data is read from the sensor that controlled by microcontroller. The data then sent serially to the computer using the LabVIEW program. The communication between the microcontroller and computer use firmata mode which is integrated with LabVIEW. Therefore, the designing of the program is only assembled on the computer side. On the other hand, on the microcontroller side, it only needs to add the firmata sub program that has been created by arduino. The calculation of the flow rate, discharge, water level, appearance of data and water level control are performed in LabVIEW program . Water flow sensor YF-S201 used to water  flow  instrument  in  drain  system  and  operation  reservoir  implementation  with  shows stability  reading  in  voltage  average    (2,96  V)  dan  flow  rate  (13,40  L/sec)  in  drain    drain systems. Voltage average (2,80 V) and flow rate (12,70 L/sec) in reservoir operation 1 and voltage average (2,01 V) and flow rate (13,66 L/sec) in reservoir opration 2 .

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Keywords  : Level  air,  firmata,  arduino,  LabVIEW,  Fluida  sensor  YF-S201,  water  pump, ultrasonic sensor

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang

## PENDAHULUAN
istem  akuisisi  data  merupakan  salah satu  bagian  yang  penting  dalam  dunia industri saat ini karena dengan akuisisi data  akan  diperoleh  berbagai  masukan data untuk mendapatkan informasi dan menentukan  sistem  kendali  proses  serta sebagai  jaminan  dari  kualitas  proses  itu sendiri.  Sistem  akuisisi  data  dilakukan terhadap  berbagai  macam  parameter,  salah satu  parameter  yang  banyak  digunakan dalam  dunia  industri  adalah  sistem  akuisisi data air ( fluida ). Kemampuan dalam pengendalian  proses  diperlukan  bagi  para mahasiswa  teknik  (calon  teknisi  profesional) sebagai  modal  menghadapi  dunia  industri nyata  termasuk  industri  dalam  bidang perairan.  Dengan  parameter  air  ( fluida ) sebagai dasar pengendalian proses, sehingga diperoleh berbagai informasi mengenai  aliran  yang  dapat  difungsikan sebagai masukan dalam pengendalian proses  debit  air  ( fluida )  pada  sistem  yang dibangun.  Sistem  yang  dibangun  dapat pula diaplikasikan  pada  dunia  industri  seperti sistem  pelapisan  air  kimia  ( coating )  pada permukaan  kaca,  atau  air  pendinginan ( water cooling system ) pada proses pembakaran material pada industri kaca atau metal.  Oleh  Karena  latar  be;akang  tersebut, penulis melakukan penelitan yang membahas laju aliran fluida.
Didalam  penelitian  ini  akan  dirumuskan beberapa masalah yaitu bagaimana menerapkan  sensor  ultrasonic  HC-SRF04 untuk  mengukur  level  ketinggian  cairan  dan penerapan  sensor  laju  aliran  YF-s201  untuk mengukur  kecepatan  laju  aliran  dengan menggunakan arduino dan LABVIEW. Adapun  parameter  yang  dipergunakan  di dalam  penelitian  ini  adalah  kecepatan  laju alir,  waktu  dan  tegangan.  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  membuat  miniatur  dan sistem  pengendali  laju  aliran  cairan  pada dual  reservoir ,  berupa  modul  praktikum dalam  Laboratorium  Praktikum  Jurusan Tekhnik  Elektro  Universitas  Pamulang  dan menampilkan  pengendaliannya  serta  sistem akuisisi  data  dari  perangkat  lunak  LabVIEW yang  berinteraksi  dengan  Arduino  yang difungsikan sebagai interface .

## TEORI

## 2.1. Sistem Kendali
Sistem  adalah  kombinasi  atas  beberapa komponen  yang  bekerja  bersama-sama untuk melakukan suatu pekerjaan tertentu.
Pada  umumnya  sistem  kendali  dibagi menjadi dua jenis yaitu:
1.  Sistem  Kendali  Terbuka  ( Open  Loop Control System )
Sistem  dimana  hasil output nya  tidak mempengaruhi aksi kontrol. Pada sistem ini  tidak  dilakukan  perbandingan  antara sinyal output dan input .  Performasi  dan akurasi  dari  aksi  kontrol  sistem  ini tergantung  dari  kalibrasi  sistem.  Jika terdapat  gangguan  maka  sistem  tidak dapat mengantisipasinya sehingga harus dikalibrasi ulang. Sebagai contoh, sistem  kontrol  yang  berbasiskan setting waktu adalah sistem kontrol open loop .
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  sistem kendali terbuka ( open loop ) dapat dilihat pada gambar 1 berikut ini:

## Gambar 1. Sistem Kendali Terbuka (Open Loop Control System).
2.  Sistem  Kendali  Tertutup  (Close  Loop Control System)
Sistem  kendali  tertutup  merupakan sistem kontrol umpan balik yang menggunakan  hubungan  antara output dan input yang diinginkan dengan teknik membandingkannya.
Hasil
perbandingan  ini  merupakan  deviasi yang  digunakan  sebagai  alat  kontrol. Actuating  error signal yang  merupakan perbedaan  antara input dan feedback
(dapat  berupa output itu  sendiri  atau fungsi  dari  output  seperti  turunan  atau integralnya), diumpankan ke pengontrol. Pengontrol mengurangi error dan membawa  sistem  pada  keadaan  yang diinginkan  ( output sesuai  dengan input
S

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
yang diinginkan). Jadi output
mempengaruhi aksi kontrol.
Untuk lebih jelasnya tampilan sistem  kendali  tertutup  ( close  loop ) dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini:
Gambar 2. Sistem Kendali Tertutup ( Close Loop Control System ).
2.2. Air ( Fluida ) Air  ( fluida )  adalah  suatu  zat  yang  dapat mengalir.  Air  ( fluida )  dapat  digolongkan  ke dalam  zat  cair  dan  gas.  Zat  yang  dapat mengalir  dan  dapat  memberikan  sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan  baik  itu  dalam  bentuk  air  atau  gas, selama  bisa  mengalir  disebut  air  ( fluida ).
Hampir semua bentuk air dan gas disebut air ( fluida ), karena zat cair dan gas memiliki sifat fisik yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat  yang  lain.  Pada  penelitian  ini mempergunakan fluida cair.
Tekanan hidrostatik adalah tekanan pada zat  cair  yang  diam  sesuai  dengan  namanya ( hydro :  air  dan static :  diam),  atau  lebih lengkapnya  tekanan  hidrostatik  didefinisikan sebagai  sebagai  tekanan  yang  diberikan oleh air pada kesetimbangan karena pengaruh  gaya  gravitasi.  Hal  ini  berarti setiap benda yang berada pada zat cair yang diam,  tekanan  tergantung  dari  besarnya gravitasi.
Tekanan  merupakan  gaya  yang  bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas  bidang  tersebut,  tidak menjadi  masalah bagaimana  orientasi  permukaan  (tegak, mendatar  atau  miring).  Tekanan  tidak memiliki  arah  tertentu  hingga  tekanan termasuk  besaran  skalar.  Berbeda  dengan tekanan, sebuah gaya adalah sebuah vektor, yang berarti memiliki arah tertentu.
Rumus  dari  tekanan  hidrostatis  adalah sebagai berikut:
P = ρ.g.h Dimana : P = Tekanan hidrostatis (kg ⁄ m.detik 2 ) ρ = Massa jenis zat cair (kg ⁄ m 3 ) g  =  Percepatan  gravitasi  bumi  (m  ⁄ detik 2 ) h = Kedalaman zat cair (m)
Hukum  utama  hidrostatis  menyatakan bahwa  semua  titik  yang  berada  pada  satu bidang  datar  dalam fluida  homogeny , memiliki  tekanan  total  sebanding.  Jadi, walaupun bentuk penampang tabung berbeda, besarnya tekanan total di titik A, B, C,  dan  D  adalah  sebanding.Untuk  lebih jelasnya  tampilan  hukum  utama  hidrostatis dapat dilihat pada gambar 3. berikut ini:

## Gambar 3. Hukum Utama Hidrostatis.
Tekanan  total  di  titik  A  dan  titik  B bergantung  pada  masa  jenis  dan  ketinggian fluida di  dalam  tabung.  Secara  matematis, persamaannya  dapat  dituliskan  sebagai berikut: pA = pB P 0 + ρ 1 gh 1 = P 0 + ρ 2 gh 2 ρ 1 gh 1 = ρ 2 gh 2 Dimana h 1 =Jarak  titik  A  terhadap  permukaan fluida 1 h 2 =Jarak  titik  B  terhadap  permukaan fluida 2 ρ 1 = Massa jenis fluida 1 ρ 2 = Massa jenis fluida 2
Berikut  ini  pada  tabel  1  menunjukkanMassa jenis zat:
Tabel 1. Massa Jenis Zat.

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Kapasitas  aliran  (Q)  untuk fluida yang tidak termampatkan ( incompressible ), yaitu: Q = A,v Dimana:
Q = Laju aliran fluida (m 3 ⁄s) A = Luas penampang aliran fluida (m 2 ) v  =  Kecepatan  rata-rata  aliran fluida (m⁄s)
Laju aliran berat fluida (W), yaitu: W = y , A, v Dimana:
W = Laju aliran berat fluida (N⁄s) y = Berat jenis fluida (N ⁄ m 3 ) Laju  aliran fluida Massa  (M), yaitu: M = ρ, A, v Dimana: M  =  Laju  aliran  massa fluida (kg⁄s) Ρ  =  Berat  jenis fluida (kg⁄m 3 ). [Iwan Setiawan, 2009] 2.3. Pompa Air
Pompa  air  adalah  satu  tipe  pompa  yang memanfaatkan energi kecepatan yang kemudian  diubah  menjadi  energi  tekanan sehingga  dapat  menggerakkan  air  ( fluida ) dari  lokasi  sumber  menuju  lokasi  target. Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  pompa  air dapat dilihat pada gambar 4 berikut ini:

## Gambar 4. Pompa Air.

## 2.4. Relay
Relay merupakan  salah  satu  perangkat elektronik  yang  sering  digunakan  dalam membuat  suatu  perangkat  keras.  Dalam dunia  elektronika, relay dikenal  sebagai komponen
yang dapat mengimplementasikan logika switching . Secara  sederhana relay elektromekanis  ini didefinisikan sebagai berikut:
1.  Alat yang menggunakan Gaya elektromagnetik  untuk  menutup  atau membuka kontak saklar.
2.  Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya/energi listik.
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan relay dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini:
Gambar 5. Relay.

## 2.5. Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor
ultrasonic
HC-SR04
menggunakan  sonar  untuk  menentukan jarak  ke  suatu  objek,  dapat  mendeteksi berbagai  jenis  benda noncontact dengan baik,  akurasi  tinggi  dan  pembacaan  stabil yang mudah untuk menggunakannya.
Dilengkapi dengan modul pengiriman
( transmitter )  dan  modul  penerima  ( receiver ) ultrasonik.
Berikut  ini  fitur-fitur  dari  sensor  ultrasonik
HC-SR04: 1. Power supply : +5V DC 2. Quiescent Current : < 2 mA
No. Nama Zat Massa Jenis (g/cm3) Massa Jenis (kg/m3) 1 Air (suhu 4 0 C) 1,00 1000 2 Alkohol 0,80 800 3 Air raksa/ mercury 13,60 13600 4 Alumunium 2,70 2700 5 Besi 7,90 7900 6 Emas 19,30 19300 7 Es 0,92 920 8 Kuningan 8,40 8400 9 Perak 10,50 10500 10 Platina 21,45 21450 11 Seng 7,14 7140

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
3. Working Current : 15 mA
4. Effectual Angle : <15° 5. Ranging Distance : 2 cm - 400 cm/1" - 13" 6. Resolution : 0,3 cm 7. Measuring Angle : 30 degree 8. Trigger Input Pulse width : 10uS 9. Dimension : 45 mm x 20 mm x 15 mm Adapun layout dan  jangkauan  sensor ultrasonik  HC-SR04  dapat  terlihat  pada gambar  6  dan  7  serta  spesifikasi  dan batasan  sensor  ultrasonik  HC-  SR04  dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini:
Gambar 6. Layout Sensor Ultrasonik HC-SR04
Gambar 7. Jangkauan Sensor Ultrasonik HC-SR04.
Tabel 2. Spesifikasi dan Batasan Sensor Ultrasonik HC-SR04.

## 2.6.   Sensor Laju AlirYF-S201
Sensor aliran adalah alat untuk mengendalikan  laju  aliran  air.  Biasanya sensor  aliran  adalah  elemen  penginderaan yang  digunakan  dalam flow  meter untuk merekam aliran air.
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  fisik  dan skematik  instalasi  sensor  laju  alir  YF-S201 dapat dilihat pada gambar 8 berikut ini:
Gambar 8. Sensor Laju Alir YF-S201.
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  mekanik dimensi  sensor  laju  alir  YF-S201  dapat dilihat pada gambar 9 berikut ini:
Gambar 9. Mechanic Dimensi Sensor Laju Alir YF-
S201.
Adapun  spesifikasi  sensor  laju  alir  YF-S201 adalah sebagai berikut:
1.  Debit  air  yang  dapat  diukur  :  1-30 Ltr/menit 2.  Maksimum tekanan air: 2 MPa 3.  Tekanan hidrostatik / Hydrostatic Pressure : ≤ 1,75 MPa
4.  Catudaya  antara  4,5  Volt  hingga  18  Volt DC
5.  Arus: 15 mA (pada Vcc = 5V)
6.  Kapasitas  beban:  <  10  mA  (pada  Vcc  = 5V)
7.  Rentang  kelembabab  saat  beroperasi: 35% - 90% RH ( no frost )
8. Duty Cycle : 50% ± 10%
9.  Periode signal ( output rise  /  fall  time ):
0,04µ / 0,18µs
10.Diameter  penampang  sambungan:  0,5 inch (1,25 cm)
11.Amplitude: Low ≤ 0,5V, High ≥ 4,6 Volt 12.Kekuatan elektrik ( electric strength ): 1250 V/ menit
13.Hambatan insulasi: ≥ 100 MΩ
14.Material: PVC
15. Cable Length : 15cm
16.1/2" Nominal  Pipe  Connections ,  0,78" Outer Diameter , 1/2" of Thread 17. Size : 2,5"
x 1,4" x 1,4". [http://www.elecdesignworks.com, 2016] Fungsi flow meter sistem untuk mengukur gerakan,  atau  laju  aliran  dari  volume  air
Parameter Min Typ. Max Unit Operating Voltage 04.50 05.00 05.05 V Quiescent Current 01.05 2 02.05 mA Working Current 10 15 20 mA Ultrasonic Frequency - 40 - kHz

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
tertentu  dan  mengekspresikannya  melalui sinyal listrik.
2.7.  IC  LM2917  ( Frequency  to  Voltage Converter ) IC LM2917 didesain khusus oleh National Semiconductor sebagai  konversi  frekuensi ke tegangan ( frequency to voltage converter ) sehingga  tidak  membutuhkan  komponen eksternal yang banyak. Rangkaian frequency to  voltage  converter berfungsi  sebagai pencacah  frekuensi  keluaran  dari encoder dan mengubahnya menjadi tegangan. Tegangan  yang  dihasilkan  berbanding  lurus dengan  jumlah  frekuansi  cacahan.  Nilai tegangan  ini  selanjutnya  dijadikan  sebagai preset value.
IC  LM2917  14-Pin  ini  memiliki  beberapa keunggulan  yaitu  memiliki  dioda zener internal sebagai  penyedia  tegangan  yang stabil,  nilai  tegangan  referensi  sinyal  0  V saat frekuensi 0 Hz.
Pada  gambar  10  dapat  dilihat  rangkaian internal IC LM2917 14-Pin.

## Gambar 10. Rangkaian Internal IC LM2917 14-Pin.
Agar  IC  LM2917  beroperasi  dengan optimal maka harus diperhatikan pemasangan  komponen  tambahan  pada kaki-kakinya,  terutama  pada  empat  kaki utama, yaitu:
Kaki 1  : Sinyal masukan Kaki 2  : C1 ke ground Kaki 3  : C2 paralel R1 ke ground Kaki 14  : ground Pada saat nilai masukan lebih besar atau kecil  dari  referensi  maka charge  pump akan aktif.  Cara  kerja  charge  pump  mirip  dengan kapasitor.  Semakin  tinggi  frekuensi  sinyal yang masuk, maka proses pengisian muatan menjadi  semakin  cepat  sehingga  nilai tegangan  DC  yang  dikeluarkan  semakin besar, begitu juga sebaliknya ketika frekuensi semakin kecil maka nilai tegangan DC yang dihasilkan akan semakin kecil pula. Berdasarkan datasheet IC LM2917 besarnya tegangan  yang  dihasilkan  dapat  dihitung menggunakan persamaan:
V OUT = V in × R 1 × C 1 × f n
Keterangan: V OUT = Tegangan keluaran ( Volt ) V in = Tegangan in ( Volt )
R 1 = Nilai resistor pada kaki 3 (Ω) C 1 = Nilai kapasitor pada kaki 2 (F) f n = Nilai frekuensi masukan (Hz) 2.8. Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakkan  oleh  energi  listrik,  mempunyai kumparan  sebagai  penggeraknya  yang berfungsi  untuk  menggerakkan  piston  yang dapat  digerakkan  oleh  arus  DC, solenoid valve atau katup solenoid mempunyai lubang keluaran,  lubang  masukan  dan  lubang exhaust .
Cara  kerja  dari solenoid  valve sendiri adalah ketika koil mendapat supply tegangan maka  koil  tersebut  berubah  menjadi  beban magnet sehingga menggerakkan piston pada bagian  dalamnya,  ketika  piston  berpindah posisi  maka valve pada  elektrik solenoid terbuka.
Pemasangan solenoid  valve ini  cukup mudah  dan  menggunakan  listrik  yang  kecil.
Solenoid  valve adalah  kombinasi  dari  dua dasar unit fungsional, yaitu:
1. Solenoid (elektromagnet)  terdiri  atas  koil yang berfungsi sebagai kumparan, 2. Valve merupakan  katup  dimana  saat
solenoid teraliri  listrik  katup  tersebut membuka dan menutup dengan sendirinya.  Untuk  lebih  jelasnya  tampilan solenoid  valve dapat  dilihat  pada  gambar 11 berikut ini:
Gambar 11. Solenoid Valve. Katup solenoid dapat  digunakan  untuk berbagai  macam  air  dan  gas  dalam spektrum  yang  luas  dari  aplikasi.  Penilaian kapasitas katup dalam hal yang berhubungan dengan semua kondisi operasi

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
dilakukan  dengan  menentukan  faktor  aliran (Cv) dari katup. Nilai faktor aliran (Cv) adalah jumlah  galon  AS  60°F  air  per  menit,  ketika mengalir melalui katup, menyebabkan penurunan  tekanan  dari  1  psi.  Ini  ukuran kapasitas dinyatakan untuk setiap model.
Ada  5  parameter  utama  yang  harus dipertimbangkan  ketika  memilih  katup:  Cv, kompatibilitas  media,  tekanan,  suhu,  dan proses fitting . Untuk masing-masing parameter  ini,  nilai-nilai  maksimum  yang terdaftar  untuk  setiap  katup.  Untuk  memilih katup  yang  benar,  membandingkan  setiap parameter  dan memeriksa  bahwa  itu  adalah kurang  dari  nilai  maksimum  yang  terdaftar. Untuk  sebagian  besar  aplikasi,  air  dianggap mampat dan hanya faktor-faktor berikut perlu dipertimbangkan dalam ukuran katup.
Faktor-faktor  ini  mengaitkan  sesuatu  seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
𝐶 𝑉 = 𝑄√ 𝐺 ∆𝑃
Dimana:
C v = Flow factor of valve Q  = Flow  expressed  in  US  gallons  per minute (GPM) ∆P  = Pressure  drop  across  the  valve = P 1 - P 2 P 1 = Inlet pressure (psig)
P 2 = Outlet pressure (psig)
G  = Specific  gravity  of  the  fluida (G  = 1,0 forwaterat 60 ℉ ).

## 2.9. Mikrokontroler Arduino Uno R3
Mikrokontroler  adalah  sebuah  sistem komputer  fungsional  dalam  sebuah chip .  Di dalamnya  terkandung  sebuah  inti  prosesor, memori
(sejumlah kecil RAM , memoriprogram, atau keduanya), dan perlengkapan input output . Dengan kata lain, mikrokontroler  adalah  suatu  alat  elektronika digital  yang  mempunyai  masukan  dan keluaran  serta  kendali  program  yang  bisa ditulis  dan  dihapus  dengan  teknik  khusus, teknik kerja  mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
Arduino  adalah  kit  elektronik  atau  papan rangkaian  elektronik open  source yang  di dalamnya  terdapat  komponen  utama  yaitu sebuah  chip  dengan  jenis  AVR  dari perusahaan Atmel.
Pada  gambar  12  berikut  ini  diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari ATmega328 yang dipakai pada Arduino Uno.
Gambar 12. Diagram Blok Arduino.
Blok-blok diagram dijelaskan sebagai berikut: 1. Universal Asynchronus Reseiver/Transmitter (UART) adalah
antar  muka  yang  digunakan  yang digunakan  untuk komunikasi serial seperti  pada  RS-232,  RS-442  dan  RS- 485.</p>
2.  2KB  RAM  pada  memori  kerja  bersifat volatile (hilang  saat  daya  dimatikan), digunakan  oleh  variabel-variabel  di dalam program.
3.  32KB  RAM flash memori  bersifat non- volatile, digunakan  untuk  menyimpan program  yang  dimuat  dari  komputer.
Selain  program, flash memori  juga menyimpan boot  loader . Boot  loader adalah  program  inisiasi  yang  ukurannya kecil,  dijalankan  oleh  CPU  saat  daya dihidupkan.  Setelah boot  loader selesai dijalankan,  berikutnya  program  didalam RAM akan dieksekusi.
4.  1KB  EEPROM  bersifat non-volatile , digunakan  untuk  meyimpan  data  yang tidak  boleh  hilang  saat  daya  dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
5. Central  Processing  Unit  (CPU), bagian dari  untuk  menjalankan  setiap  instruksi dari program.
Port  Input dan Output ,  pin-pin  untuk menerima  data  ( input )  digital  atau  analog, dan  mengeluarkan  data  ( output )  digital  atau analog.
Setelah  mengenal  bagian-bagian  utama dari  ATmega328  sebagai  komponen  utama, selanjutnya  menjelaskan  tentang  bagian- bagian dari papan Arduino itu sendiri.
Gambar 13. Bagian-bagian Arduino Board.

## Bagian-bagian  komponen  dari  Arduino
Board dapat dijelaskan sebagai berikut: 1.  14 pin input/output digital (0-13) Berfungsi  sebagai input atau output , dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6  buah  pin  3,  5,  6,  9,  10  dan  11,  dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana  tegangan output -nya  dapat diatur.  Nilai  sebuah  pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
2.  USB Berfungsi untuk:
o Memuat  program  dari  komputer  ke dalam papan.
o Komunikasi  serial  antara  papan  dan komputer.
o Memberi daya listrik kepada papan.
3.  Sambungan SV1 Sambungan  atau jumper untuk  memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan  Arduino  versi  terakhir  karena
pemilihan  sumber  daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.
4.  Q1 – Kristal (quartz crystalo scillator )
Jika mikrontroler dianggap sebagai sebuah otak,  maka  kristal adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan  detak-detak  yang  dikirim kepada  mikrokontroller  agar  melakukan sebuah  operasi  untuk  setiap  detak-nya.
Kristal  ini  dipilih  yang  berdetak  16  juta kali per detik (16MHz).
5.  Tombol Reset S1
Untuk  me- reset sehingga  program  akan mulai  lagi  dari  awal.  Perhatikan  bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan. 6. In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port  ICSP  memungkinkan  pengguna untuk  memprogram  secara  langsung, tanpa  melalui boot  loader .  Umumnya pengguna  Arduino  tidak  melakukan  ini sehingga  ICSP  tidak  terlalu  dipakai walaupun disediakan.
7.  IC 1 – Atmega
Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.
8.  X1 – sumber daya eksternal
Jika  hendak  disuplai  dengan  sumber daya  eksternal,  papan  Arduino  dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.
9.  6 pin input analog (0-5)
Pin  ini  sangat  berguna  untuk  membaca tegangan  yang  dihasilkan  oleh  sensor analog,  seperti  sensor  suhu.  Program dapat  membaca  nilai  sebuah  pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

## 2.10. Perangkat Lunak LabVIEW
Menurut  Wikipedia,  LabVIEW  merupakan software yang  khusus  digunakan  untuk pemrosesan  dan  visualisasi  data  dalam bidang akuisisi data, kendali dan instrumentasi,  serta  otomatisasi  industri. Software ini pertama kali dikembangkan oleh perusahaan  National  Instruments  (NI)  pada tahun 1986,  LabVIEW merupakan singkatan dari
Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench . Pada

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
pemrograman  LabVIEW  terdiri  atas  dua jendela yaitu:jendela front panel dan jendela block diagram.

## Jendela Front Panel
Front  Panel merupakan  bagian  dimana pengguna  berinteraksi    dengan  VI  ketika program  dijalankan.  Selain  itu  pada front panel terdapat  bagian  kontrol  danin  dicator.
Kontrol  berfungsi  mengatur  parameter  dan input yang  diinginkan  sedang  kanin  dikator berfungsi  sebagai output yang  mempunyai tampilan baik itu data, grafik maupun gambar. Untuk  mengontrol front  panel digunakan mouse dan keyboard untuk  memasukkan data  yang  diinginkan  oleh  pengguna.  [Dian Artanto, 2012]. Front Panel digunakan untuk berinteraksi  dengan  pengguna  pada  saat program  itu  berjalan.  Pengguna  dapat mengontrol  program,  mengubah input ,  dan memantau  data  secara real-time .  Kontrol digunakan untuk pengaturan input , seperti:
1. Setting nilai alarm,
2.  Menekan switch on/off ,
3.  Men- stop program.
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  front  panel dapat dilihat pada gambar 14 berikut:
Gambar 14. Tampilan pada Front Panel.
Jendela Block Diagram
Block diagram merupakan bagian dimana pengguna
menghubungkan
komponen sehingga  program  dapat  berjalan.  Pada bagian  ini  pengguna  juga  dapat  melihat aliran  program  berjalan. Block  diagram berisiko  sumber  yang  bersifat  grafis.  Di
dalam block diagram objek  dari front  panel berbentuk terminal, sehingga terdapat:
1.  Terminal yang berasal dari front panel ,
2.  Fungsi  dan  struktur built-in dari  pustak VI,
3. Wire yang menghubungkan semua node.
Untuk  lebih  jelasnya  tampilan  jendela block  diagram dapat  dilihat  pada gambar 15 berikut ini:
Gambar 15. Tampilan pada Block Diagram.

## METODOLOGI

## 3.1. Gambaran Sistem
Pada penelitian ini menggunakan metode eksperimen.  Gambaran  sederhana  dari sistem  yang  terlihat  pada  gambar  16 menunjukkan bahwa pompa air pada tandon terintegrasi sensor ultrasonik terhubung pipa melalui  sensor  aliran (flow  sensor) sebelum melalui titik percabangan, pada percabangan pertama  pipa  terhubung  dengan  tangki  1 melalui  kontrol inlet  valve (IV1)  terintegrasi level sensor (LS1) untuk mengalirakan air ke tangki  1,  pada  percabangan  kedua  pipa terhubung  dengan  tangki  2  melalui  kontrol inlet  valve (IV2)  terintegrasi level  sensor (LS2)  untuk  mengalirakan  air  ke  tangki  2, dan pada percabangan ketiga pipa terhubung  kembali  dengan  tandon  melalui kontrol drain  valve (DV)  terintegrasi  sensor aliran (flow  sensor) untuk  mengalirakan  air kembali ke tandon.

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Gambar 16. Gambaran Sistem . Gambar  17  menunjukkan  alur  proses ( flowchart )  dari  sistem  yang  akan  dibuat dalam penelitian ini.
Gambar 17. Diagram Alir Proses Sistem .

## 3.2. Perancangan Sistem
Rancang  bangun  sistem  kendali  laju  alir fluida pada penelitian ini meliputi perancangan  perangkat  keras  ( hardware ) dan perancangan perangkat lunak ( software ), gambar  18  menunjukan block  diagram kontrol loop dan  gambar  19  menunjukkan block  diagram perangkat  keras  ( hardware ) dan perangkat lunak ( software ) dari perancangan sistem tersebut.
Gambar 18. Block Diagram Kontrol Loop .
Gambar 19. Block Diagram Perangkat . 3.3. Perancangan Perangkat Keras ( Hardware )
Perancangan perangkat keras ( hardware ) merupakan  perangkat  elektronika  sebagai komponen  sistem  yang  menjadi  suatu kesatuan sistem dan tidak dapat terpisahkan satu  sama  lain  dari  sistem  yang  dibangun dalam penelitian ini.
3.4. Perancangan Perangkat Lunak
Dalam  perancangan  perangkat  lunak pada  penelitian  ini  meliputi  pemrograman Arduino  Uno  R3  yang  difungsikan  sebagai interface , dan pemrograman LabVIEW sebagai sistem akuisisi data dan monitoring .
3.5. Pengujian Sistem
Melakukan  pengujian  apakah  program dapat  mendeteksi  proses  dari  sensor, kemudian dapat divisualisasikan pada komputer  dengan  nilai  presisi,  akurat  dan linier.
3.6. Analisa dan Kesimpulan
Hasil  dari  pengujian  sistem  dianalisa  dan menyimpulkan hasil dari analisis tersebut. 3.7. Relevansi
Manfaat  dari  sistem  kontrol  berbasis mikrokontroler terintegrasi visualisasi LabVIEW memudahkan dalam pengendalian, perawatan dan trouble shooting pada mesin- mesin industri dan bermanfaat bagi mahasiswa Universitas Pamulang khususnya  fakultas  teknik  elektro  dalam pembelajaran  dan  praktikum  mikrokontroler dan visualisasi dalam komputer.

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Pengujian
Tujuan  pengujian  dimaksudkan  untuk mengetahui  keseluruhan  pengujian  dari perencanaan  yang  telah  dibuat,  dengan demikian akan diketahui tingkat keberhasilan hardware dan software yang  telah  dibuat dalam  tugas  akhir  ini.  Pengujian  dilakukan secara  perbagian  dan  kemudian  dilakukan pengujian  sistem  secara  keseluruhan.  Agar lebih memudahkan pengujiannya dan dibahas  masing-masing  bagian,  pengujian yang dilakukan meliputi: 1.  Pengujian drain system,
2.  Pengujian operation control reservoir 1,
3.  Pengujian operation control reservoir 1 ,
4.  Pengujian operation  control reservoir 1 dan 2
4.2. Drain system Pengujian program LabVIEW drain system bertujuan  untuk  menguji water  flow sensor  dengan  sistem  operasi  secara otomatis  menghidupkan    pompa  air  dan solenoid valve drain beroperasi sehingga air bersirkulasi hanya pada tendon secara terus- menerus tanpa melalui reservoir .
Gambar 20. Tampilan Block Diagram Program Drain System .
Gambar  20  merupakan  tampilan  dari seluruh  nilai  akuisisi  data  dan  parameter yang  dihasilkan  dari  sensor  ultrasonik  HC- SR04  dan  sensor water  flow YF-S201.  Saat analog  Pin  0  Arduino  mendapat  signal tegangan  VDC  dari  konverter  frekuensi tegangan  sebagai  keluaran  dari  sensor  alir maka  tegangan  ini  dikali  dengan  0,22  untuk mendapatkan nilai flow rate .
Adapun hasil pengujian program LabVIEW drain  system dapat  dilihat  pada tabel 3, Gambar 21 dan gambar 22  berikut: Tabel 3. Hasil Pengujian Program LabVIEW Drain system.
Gambar 21. Grafik Hasil Pengukuran Flow Sensor Signal (V) Drain system.
Gambar 22. Grafik Hasil Pengukuran Flow Rate (L/det) Drain system .
Dari  tabel  dan  gambar  menunjukkan kestabilan  pembacaan  dengan  rata-rata tegangan (3.04 V) dan flow rate (0.67 L/det) sehingga  pembacaan  program  LabVIEW drain  system terimplementasikan  untuk mengukur laju alir air.
4.3. Operation Control

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
Pengujian  program  LabVIEW operation control bertujuan  untuk  menguji water  flow sensor dengan  sistem  operasi  secara otomatis  menghidupkan  pompa  air  dan manual kontrol valve 1 untuk mengalirkan air dari tandon ke reservoir 1 dan kontrol valve 2 untuk  mengalirakan  air  dari  tandon  ke reservoir 2  kemudian  membaca flow  rate pada saat pengisian masing-masing
reservoir tersebut.
Gambar 23. Tampilan Block Diagram Program Operation Control .
Gambar  23  merupakan  tampilan  dari seluruh  nilai  akuisisi  data  dan  parameter yang  dihasilkan  dari  sensor  ultrasonik  HC- SR04  dan  sensor water  flow YF-S201.  Saat analog  Pin  0  Arduino  mendapat signal tegangan  VDC  dari  konverter  frekuensi tegangan  sebagai  keluaran  dari  sensor  alir maka  tegangan  ini  dikali  dengan  0,22  untuk mendapatkan nilai flow rate .
Adapun hasil pengujian program
LabVIEW operation control terdapat 3 bagian antara lain:
a. Operation Reservoir 1
Hasil Pengujian dapat LabVIEW operation reservoir 1  dilihat  pada  tabel  4  dan  gambar gambar 24 Tabel 4. Hasil Pengujian Program LabVIEW Operation
Reservoir 1.
(a) (b)
Grafik 24. (a) Hasil Pengukuran Flow Sensor Signal (V) Operation (b) Grafik Hasil Pengukuran Flow Rate (L/det) Operation Reservoir 1 . Dari  tabel  dan  gambar  menunjukkan kestabilan  pembacaan  dengan    rata-rata tegangan  (2.95V)  dan flow  rate (0.65  L/det), walaupun  ada  sedikit  penurunan  dengan hasil pengujian drain system yaitu: tegangan (3.04V) dan flow rate (0.67 L/det) akan tetapi mengenai  hal  ini  tidak  menjadi  masalah karena  adanya  perbedaan  media  dan  jarak aliran  air  antara drain  system dan operation control ,  hanya  saja  yang  perlu  ditekankan adalah  semakin  besar  tegangan  maka

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang
semakin  cepat  laju  alir  airnya,  jika  tegangan mengecil maka melambat pula laju alir airnya, berarti  pengukuran  ini  sudah  sesuai  dengan tujuan penelitian pada tugas akhir ini.
b. Operation Reservoir 2 Hasil Pengujian dapat LabVIEW operation reservoir 2  dilihat  pada  tabel  5  dan  gambar 25
Tabel 5. Hasil Pengujian Program LabVIEW Operation
Reservoir 2.
(a)
(b)
Grafik 25. (a) Hasil Pengukuran Flow Sensor Signal (V) Operation (b) Grafik Hasil Pengukuran Flow Rate (L/det) Operation
Dari  tabel  dan  gambar  menunjukkan kestabilan  pembacaan  dengan    rata-rata tegangan  (2.99V)  dan flow  rate (0.66  L/det), walaupun  ada  sedikit  penurunan  dengan hasil  pengujian drain  system dan operation reservoir 1  yaitu: operation  reservoir 1 dengan  rata-rata tegangan (2.95V) dan flow rate (0.65  L/det)  dan drain  system dengan rata-rata  tegangan  (3.04V)  dan flow  rate (0.67  L/det)  akan  tetapi  mengenai  hal  ini tidak  menjadi  masalah  karena  adanya perbedaan media  dan jarak  aliran  air  antara drain  sistem  dan operation  control, hanya saja  yang  perlu  ditekankan  adalah  semakin besar tegangan maka semakin cepat laju alir airnya, jika tegangan mengecil maka melambat  pula  laju  alir  airnya,  berarti pengukuran  ini  sudah  sesuai  dengan  tujuan penelitian pada tugas akhir ini.
c. Operation Reservoir 1 dan 2
Hasil Pengujian dapat LabVIEW operation reservoir 1  dan  2  dilihat  pada  tabel  6  dan gambar 26 Tabel 6. Hasil Pengujian Program LabVIEW Operation
Reservoir 1 dan 2.

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang

## (b)
Grafik 26. (a) Hasil Pengukuran Flow Sensor Signal (V) Operation . (b) Hasil Pengukuran Flow Rate (L/det)

## Operation
Dari  tabel  dan  gambar  menunjukkan kestabilan  pembacaan  dengan    rata-rata tegangan  (2.77V)  dan flow  rate (0.61  L/det), walaupun  ada  sedikit  penurunan  dengan hasil  pengujian drain  system , operation reservoir 1  dan operation  reservoir 2  yaitu: operation  reservoir 2  dengan    rata-rata tegangan  (2.99V)  dan flow  rate (0.66  L/det), operation  reservoir 1  dengan    rata-rata tegangan  (2.95V)  dan flow  rate (0.65  L/det) dan drain system dengan  rata-rata tegangan (3.04V) dan flow rate (0.67 L/det) akan tetapi mengenai  hal  ini  tidak  menjadi  masalah karena  adanya  perbedaan  media  dan  jarak aliran  air  antara drain  system dan operation control, hanya  saja  yang  perlu  ditekankan adalah  semakin  besar  tegangan  maka semakin  cepat  laju  alir  airnya,  jika  tegangan mengecil maka melambat pula laju alir airnya, berarti  pengukuran  ini  sudah  sesuai  dengan tujuan penelitian pada tugas akhir ini.

## KESIMPULAN
1.  Sensor ultrasonik HC-SR04 dapat digunakan untuk mengukur level
ketinggian  dan  volume  air  pada  tandon dan  mengontrol  pompa  air  secara otomatis dapat terimplementasikan dengan hasil perbandingan antara pembacaan  pada  LabVIEW  dengan ruller hanya  terdapat  rata-rata error correction 0.08cm.
2.  Sensor water  flow YF-S201  dapat digunakan  untuk  mengukur  kecepatan laju  alir  air  ( fluida )  pada drain  system
dan operation reservoir terimplementasikan dengan menunjukkan  kestabilan  pembacaan dengan  rata-rata tegangan (2,96V) dan flow  rate (13,40  L/det)  pada drain system ,  rata-rata  tegangan  (2,80V)  dan
flow  rate (12,70  L/det)  pada operation
reservoir 1  dan  rata-rata  tegangan
(2,01V) dan flow rate (13,66 L/det) pada operation reservoir 2. 3.  Mikrokontroler Arduino dapat difungsikan  sebagai interface dalam sistem  komunikasi  untuk  pembacaan sensor.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Dwi Setyo Pambudi, Yoyok. "Penerapan Pemodelan  dan  Metode  Kurva  Reaksi Proses  Untuk  Mengidentifikasi  Sistem Duress". Pusat  Teknologi  Reaktor  dan Keselamatan  Nuklir,  BATAN.  ISSN 0216-3128. 2011.
[2]  Rifki  Ayub,  Nafila. “Rancang  Bangun Media  Pembelajaran  Sistem  Kendali Motor”. Fakultas  Teknik,  Universitas Negeri Semarang, Indonesia. 2014.
[3]  Suryadharma,  Ikhtiari. “Perancangan Kontrol  Sistem  Distribusi  Air  Bersih Berbasis  Elektro  Mekanis”. Fakultas Teknik  Elektro,  Universitas  Indonesia, Depok. 2008.
[4]  Cryton Technologies. "Sensor Ultrasonik HC-SR04". Product User's Manual V.10. May 2010.
[5] Kusumo  A,  Radityo.  “Studi  Konsumsi Energi  Listrik  Motor  Induksi  Satu  Fasa Penggerak  Pompa  Air  pada  Pengisian Tandon  secara  Bertingkat”.  Jurusan Elektro  Fakultas  Teknik,  Universitas Diponegoro, Semarang. 2010.
[6]  Artanto,  Dian. "Interaksi  Arduino  dan
LabVIEW". Jakarta:  PT  Elex  Media
Komputindo. Kelompok Gramedia. Anggota IKAPI. 2012.
[7] Munzilin,  Rifan.  “Rancang  Bangun Peralatan Pengaman Pada Toko Perhiasan  Berbasis  Arduino”.  Jurusan Sistem Komputer, Konsentrasi
Komputer  Sistem,  STMIK  Raharja.
Tangerang. 2015

## Journal Of Electrical Power, Instrumentation and Control (EPIC) Teknik Elektro – Universitas Pamulang