## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## SIMULATOR PENGATUR OTOMATIS SUHU AIR HANGAT 37°C - 55 °C PADA WATER HEATER BERBASIS MICROKONTROLLER ATMEGA 8535
Zaki Rokhandi Program Studi Teknik Elektro Universitas Suryadarma, Jakarta Bekti Yulianti Program Studi Teknik Elektro Universitas Suryadarma, Jakarta Binsar Pangaribuan Program Studi Teknik Elektro Universitas Suryadarma, Jakarta Nurwijayanti. KN Program Studi Teknik Elektro Universitas Suryadarma, Jakarta
Abstrak—  Pemanas  air  (water  heater)  merupakan  alat  yang digunakan  untuk  memanaskan  air  yang  menggunakan  energi sebagai  sumber  pemanas.  metode  penggunaan  Pemanas  air (water  heater)  yang  digunakan pada  saat  ini masih menggunakan  indera  perasa  untuk  mengetahui  seberapa  besar suhu  air hangat yang diinginkan dan penggunaannya pun masih dengan  cara  manual  yaitu  dengan  mengkombinasikan  keran  air panas  dengan  keran  air  normal  untuk  mendapatkan  suhu  air hangat  yang  diinginkan.  Simulator  pengatur  suhu  otomatis warm  water,  merupakan  simulator  alat  dengan  fungsi  warm water yang akan  dikendalikan oleh microkontroller atmega 8535 sebagai  pengontrol  suhunya.  Untuk  suhu  tetapan  (setting  point) yang  di  gunakan  adalah  37°C,    jika  suhu  kurang  dari  setting point  maka  heater  on,  dan  jika  suhu  lebih  dari  setting  point maka  heater  off.  Sehingga  suhu  pada  tanki  pemanas  stabil  atau konstan  secara  otomatis.Hasil  dari  pengujian  validasi  sensor DS18B20  terhadap  alat  yang  sudah  di  validasi  hasilnya  sesuai. Selisih  perbandingan  nilai  pembacaan  kalibrasi  antara  sensor DS18B20  dengan  thermometer  digital  dan  thermometer  analog (air  raksa)  masih  dalam  batas  toleransi  yaitu  masih  di  bawah rata-rata  <  1.5°C  dengan  error  setiap  pembacaan  maksimal  <  4 %.  Dari  hasil  pengukuran  didapat  nilai  ketidakpastian  relative untuk  pengukuran  10  cm  pada  sensor  SRF-04  sebesar  0.003  %, pengukuran 20 cm pada sensor SRF-04 sebesar 0.001%.
Kata  Kunci—  water  heater,  microkontroller  atmega  8535, simulasi

## I. P ENDAHULUAN
Pemanas air (water heater) merupakan alat yang digunakan untuk  memanaskan  air  yang  menggunakan  energi  sebagai sumber  pemanas,  yaitu  listrik,  gas  atau  matahari.  Dari  ketiga jenis  sumber  energi  yang  digunakan  tersebut  energy  listrik lebih banyak digunakan karena lebih praktis dalam penggunaan dan pemasangannya.
metode  penggunaan  Pemanas  air  (water  heater)  yang digunakan  pada  saat  ini  masih  menggunakan  indera  perasa untuk mengetahui seberapa besar suhu             air hangat yang diinginkan dan penggunaannya pun masih dengan cara manual
yaitu dengan mengkombinasikan keran air panas dengan keran air  normal  untuk  mendapatkan  suhu  air  hangat  yang diinginkan.  Temperatur  yang  keluar  dari  pemanas  mulai  dari start dingin hingga panas semua nya fluktuatif tergantung dari personal  atau  pribadi  pengguna.  Akibatnya  selama  air  belum panas orang akan cenderung menunggu sambil membuka keran air sampai air yang akan digunakan sesuai dengan suhu yang di inginkan.  Akan  tetapi  jika  suhu  air  sudah  semakin  memanas maka  orang  akan  cenderung  menunggu  lagi  atau  mengecilkan keran sampai suhu air pada kondisi yang di inginkan.
Untuk mengurangi kelemahan penggunaan model Pemanas air (water heater) tersebut,  maka dibutuhkan sebuah alat yang mampu  mengatur  secara  otomatis  suhu  air  hangat  yang  tepat dan  sesuai  dengan  kebutuhan  yang  diinginkan  dengan menyesuaikan  suhu  air  yang  telah  diatur  dan  diprogram sehingga suhu air tersebut tetap stabil.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Langkah  pertama yang dilakukan  adalah  dengan melaksanakan identifikasi terhadap model pemanas air (water heater)  yang  sudah  digunakan  dan  kendala-kendalanya, sehingga  dapat  dibuat  alat  pemanas  air  (water  heater)  yang dapat disetting tingkat kepanasannya sesuai yang diinginkan.
Langkah kedua yaitu melakukan pembatasan masalah pada lingkup perancangan alat dengan menggunakan pemprograman    mikrokontroller  8535  dan  sensor  DS18B20 untuk mengendalikan suhu air dan sensor SRF04 untuk sensor ketinggian air pada tangki
Langkah  ketiga  adalah  dengan  melakukan  studi  literatur, dalam  hal  ini  literature  yang  digunakan  tidak  hanya  diambil dari perpustakaan saja, tetapi juga melalui pencarian informasi melalui internet dan studi lapangan.
Langkah  keempat  melakukan  perancangan  alat  dan melakukan  pemilihan  komponen  elektronika  yang  digunakan pada pemanas air (water heater).
Langkah  kelima  melakukan  pembuatan  alat  pemanas  air (water  heater)  yang  terdiri  dari  pembuatan  hardware  dan

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
software  dan  melakukan  pengujian  alat  untuk  melihat  apakah alat dapat  berfungsi dengan baik.

## III. P ERANCANGAN D AN P ENGUJIAN

## A. Blok Diagram Alat
Setting  awal  suhu  air  pada  tangki  penampung  diprogram dibawah 37°C. Pada kondisi ini maka heater akan aktif untuk memanaskan  air  didalam  tangki  supaya  menjaga  kesetabilan air  di  suhu  37°C  agar  tidak  lama  dalam  proses  memanaskan air,  dan  ketika  suhu  air  stabil  nya  sudah  tercapai  di  dalam tanki  yaitu di suhu 37°C maka heater  akan off.
Selain itu pengguna juga dapat menginput nilai suhu yang di  inginkan  secara  variabel  namun  simulator  ini  hanya membatasi  pada  rentan  suhu  air  hangat  yaitu  antara  37°C sampai  dengan  55°C  untuk  kebutuhan  mandi  dengan  air hangat. Jika pengguna menginput 55°C maka heater akan aktif untuk  memanaskan  air  sampai  dengan  55°C,  jika  suhu  sudah tercapai maka heater akan  off ,  coil valve dan motor pompa akan aktif dengan ouput air hangat sudah disiap digunakan.
Gambar 1. Blok  Diagram Sistem Kontrol Simulator pengatur suhu
Untuk  menjaga  kondisi  air  tetap  penuh,  karena berhubungan  dengan  keaktifan  sensor  suhu  pada  tangka tersebut,  ,maka  simulator  dirancang  menggunakan  2  buah tangki  yaitu  tangka  utama  dan  tangki  cadangan  untuk memenuhi kebutuhan air di tangka utama.
Pada  tangka  utama  dipasangkan  sensor  suhu  dan  sensor ketinggian air sebagai inputan untuk mengaktifkan motor agar air  mengalir  dari  tangka  cadangan.  Sedangkan  pada  tangka
cadangannya  hanya  dipasangkan  sensor  ketinggian  air,  untuk mengaktifkan motor untuk mengalirkan air ke tangki 2.
Gambar 2. Blok  Diagram Sistem Kontrol Simulator pengisian air.

## B. Perancangan Simulator
Perancangan simulator pemanas air (water heater) :
1. DS18B20  memberikan  signal  data  digital  ke  dalam mikrokontroler untuk diolah kedalam port.
2. SRF04  untuk  mengontrol  ketinggian  air  pada  tangka selama water heater bekerja.
3. Mikrokontroler ATmega 8535 sebagai controller untuk mengaktifkan  komponen  yang  digunakan  dengan menggunakan pemograman bahasa C.
4. LCD  4x20  ,  Sebagai  monitoring  tampilan  suhu  yang sudah terprogram.
5. Modul  relay  5  volt,  berfungsi  untuk  mengatur berjalannya heater berdasarkan perintah dari mikrokontroler ATmega 8535.
6. Keypad 4x4 berfungsi untuk memberikan nilai variabel suhu air yang ingin dibutuhkan.
7. Coil  valve  berfungsi  mengontrol  membuka    atau menutup air yang keluar dari tangki pemanas.
8. Motor pompa berfungsi untuk menambah daya tekanan kedalam coil valve.
9. Heater  220/1000  watt,  berfungsi  memanaskan  air didalam tangki.
10. Dua  buah  tabung  sebagai  wadah  air.  Dimensi  untuk tabung  tersebut  memiliki  diameter  150  mm  dan  tinggi 440 mm.

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
Gambar 3. Sketsa Fisik Dimensi Rangka Mekanik Simulator
Gambar 4. Rangkaian Skematik Keseluruhan Sistem sensor suhu
Gambar 5. Rangkaian Skematik Keseluruhan Sistem sensor ketinggian

## C. Pengujian Sensor DS18B20
Pengujian  sensor  DS18B20  di  uji  berdasarkan  alat  ukur yang  sudah  di  validasi,  berikut  pengujian  sensor  DS18B20 yang sedang di validasi.
Tabel 1. Pengujian validasi sensor DS18B20 N o Alat Valiadasi Selisih Pembac aan (Penyi mpanga n) Error Waktu Batas Tolera nsi Thermo Digital Sensor DS18B20 1 35.8 °C 35 °C 0.8 °C 2.23 % 0 menit Ya 2 40.8 °C 40 °C 0.8 °C 1.96 % 4.59 menit Ya 3 45.9 °C 45 °C 0.9 °C 1.96 % 4.23 menit Ya 4 50.4 °C 50 °C 0.4 °C 0.79 % 3.74 menit Ya 5 55.2 °C 55 °C 0.2 °C 0.36 % 3.36 menit Ya

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## D. Pengujian Sensor SRF04
Tabel 2. Acuan kalibrasi untuk penyesuaian data sensor
SRF04 dengan mistar 10 cm. No Mistar (cm) Permukaan Air terbaca sensor (cm ) 1 10 10.2 2 10 10.2 3 10 10.3 4 10 10.4 5 10 10.6 Ketidakpastian relative % 0.003 Tabel 3. Acuan kalibrasi untuk penyesuaian data sensor SRF04 dengan mistar 20 cm. No Mistar (cm) Permukaan Air terbaca sensor (cm ) 1 20 20.2 2 20 20.1 3 20 20.4 4 20 20.6 5 20 20.6 Ketidakpastian relative % 0.001 Tabel  4.  Acuan  kalibrasi  untuk  penyesuaian  data  sensor SRF04 dengan mistar 30 cm. No Mistar (cm) Permukaan Air terbaca sensor (cm ) 1 30 30.3 2 30 30.3 3 30 30.1 4 30 30.2 5 30 30.4 Ketidakpastian relative % 0.001

## E. Pengujian Setpoint
Pengujian  setpoint  supaya  untuk  mengetahui  respon  dari mikrokontroler berdasarkan nilai yang sudah ditentukan.
Tabel 5. Pengujian setpoin berdasarkan nilai keypad N O Nilai Set point Sensor DS18B 20 Ther mo Digit al Selisi h Pemb acaan (Peny impan gan) Erro r Vol t Statu s Heat her 1 37 36.0 °C 36.3 °C 0.3 °C 0.82 % 4.9 8 OFF 2 37 38.0 °C 39.3 °C 1.3 °C 3.30 % 4.9 8 ON 3 37 36.5 °C 36.0 °C 0.5 °C 1.36 % 4.9 8 OFF 4 37 38.5 °C 38.0 °C 0.5 °C 1.29 % 4.9 8 ON 5 37 36.0 °C 35.7 °C 0.3 °C 0.83 % 4.9 8 OFF 6 37 38.0 °C 38.7 °C 0.7 °C 1.80 % 4.9 8 ON 7 37 36.0 °C 36.5 °C 0.5 °C 1.36 % 4.9 8 OFF 8 37 38.0 °C 38.5 °C 0.5 °C 1.29 % 4.9 8 ON Tabel 6. Pengujian setpoin berdasarkan nilai keypad NO Nilai Variab el Keypa d Senso r DS18 B20 Therm o Digital Selisi h Pemb acaan (Penyi mpan gan) Err or Vol t Bata s Tole ransi 1 37 37.0 ° C 37.8 °C 0.8 °C 2.11 % 4.9 8 Ya 2 45 45.5 ° C 45.9 °C 0.4 °C 0.87 % 4.9 8 Ya 3 50 50.0 ° C 50.6 °C 0.6 °C 1.18 % 4.9 8 Ya 4 55 55.0 ° C 55.4 °C 0.4 °C 0.72 % 4.9 8 Ya Tabel 7. Setpoint Ketinggian 20 cm NO Setpoint > 20 cm Output ( Volt ) Keterangan 1 5 cm 0 Pompa air  tidak aktif

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
2 10 cm 0 Pompa air tidak aktif 3 15 cm 0 Pompa air  tidak aktif 4 20 cm 4.98 Pompa air aktif 5 25 cm 4.98 Pompa air aktif Tabel 8. Setpoint Ketinggian10 cm NO Setpoint < 10 cm Output ( Volt ) Keterangan 1 5 cm 4.98 Pompa air aktif 2 10 cm 4.98 Pompa air aktif 3 15 cm 0 Pompa air  tidak aktif 4 20 cm 0 Pompa air  tidak aktif 5 25 cm 0 Pompa air  tidak aktif
Setpoint  >  20  cm  dimaksudkan  untuk  mengotrol  output logika  I/O  dari  mikrokontroler  atmega  8535  sesuai  dengan nilai  atau  data  yang  sudah  dijadikan  batasan  untuk  dapat mengaktifkan  instrument  (motor  pompa)  aktif  atau  tidaknya, jika  data  jarak  yang  diapat  dari  sensor  melebihi  nilai  yang sudah  dijadikan  batasan  maka  mikrokontroler  atmega  8535 akan memberikan logika I/O.

## IV. K ESIMPULAN
1. Untuk validasi dengan thermometer analog (air raksa )  dan  thermometer  Selisih  perbandingan  nilai  pembacaan kalibrasi  antara  sensor  DS18B20  dengan  thermometer  digital dan  thermometer  analog  (air  raksa)    masih  dalam  batas toleransi yaitu masih di bawah rata-rata < 1.5°C dengan error setiap pembacaan maksimal < 4 %.
2. Proses  memanaskan  air  membutuhkan  waktu  dari suhu  35°C  ke  40°C  waktu  yang  didapat  kurang  lebih  4.59 menit,  semakin  suhu  panas  waktu  pembacaan  disensor semakin  cepat  karena  ada  beberapa  faktor  seperti  volume dalam tangki dan berapa liter air yang digunakan.
3. Dari  hasil  pengukuran  didapat  nilai  ketidakpastian relative untuk pengukuran 10 cm pada sensor SRF-04 sebesar 0.003  %,  pengukuran  20  cm  pada  sensor  SRF-04  sebesar 0.001%  dan  pengukuran  35  cm  pada  sensor  SRF-04  sebesar 0.001%.
4. Dalam  proses  pembacaan  nilai  data  suhu  saat pemanasan air, terjadi delay pembacaan nilai digital data suhu pada  sensor  DS18B20  karena  merupakan  bagian  dari  setting program dari software sensor DS18B20 dengan mikrocontroller at mega 8535.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  tim  editorial Jurnal Teknologi Elektro atas dipublikasikannya penelitian ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Andrianto,  Heri.  2016.  “Pemrograman  Mikrokontroller  AVR ATMEGA16 Menggunakan Bahasa C [Code Vision AVR]”, Bandung: PT. Informatika
[2] Budiharto,  Widodo.  2016.  “Panduan  Praktikum  Mikrokontroller  AVR ATMega16 ”, Jakarta: PT. Elex Media Komputindo Wardhana, Lingga. 2006. “Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR Seri.
[3] Anonim.  DS18B20  High  –  Precision  1-  Wire  Digital  Thermometer. www.maxim-ic.com. Diakses Tanggal 28 Juli 2016.
[4] Data  sheets.maxim-ic.com/../ds18s20.pdf  ,  Di  akses  Tanggal  30  Juli 2016.
[5] ATMega 8535, Simulasi, Hardware, dan Aplikasi”,Yogyakarta:Penerbit Andi
[6] Bolton,  W.2016.  ”Sistem  Instrumentasi  dan  Sistem  Kontrol”. Jakarta:Penerbit Erlangga
[7] Adriansyah,  Andi.  2008.  “Dasar  Sistem  Kontrol  –  Pengantar  Sistem Kontrol”.Modul Perkuliahan. Jakarta : Universitas Mercu Buana.
[8] Barry  G  Woolard,  M  Phil,  C  Eng,  Miere,  M  Inst  Mc,  Alih  bahasa  H. Kristono,  Elektronika  Praktis,  Cetakan  Ke  Enam,  PT  Pradaya Paramitha, 2006.
[9] F. Suryatmo, Dasar - Dasar Teknik Listrik, Cetakan Pertama, PT Rineka Cipta, 1991.
[10] Katsuhiko  Ogata,  Alih  bahasa  Ir.  Edi  Leksono,  ITB,  Teknik  Kontrol Automatik  (Sistem  Pengaturan),  Jilod  I,  Erlangga,  1984.ATMega  16 Menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta : Penerbit ANDI.
[11] Sumanto. 1994. Mesin Arus Searah. ANDI OFFSET: Yogyakarta.
[12] Zhanggischan,  Zuhal.  2004.  Prinsip  Dasar  Elektronika,  Gramedia Pustaka Utama: Jakarta