Elektron Jurnal Ilmiah Volume 9 Nomor 1 Juni 2017

## Pengontrolan Level Air Dan Pendeteksi Kekeruhan Kolam Ikan Berbasis Mikrokontroler
Anton Hidayat 1 , Suryadi 2 , Dwivo Arestu Yendrial 3 123 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang antonhidayat@pnp.ac.id
Kampus Politeknik Negeri Padang, Limau Manis Padang
Abstract— The number of freshwater fish ponds found in the Sweet Lemon area of Pauh District, Padang City is due to the presence of water dams made by the government for irrigating rice fields so that it is used by the community to collect freshwater fish both in front of homes and unproductive fields, because of abundant water sources. will be water for fish pond farmers in the sweet limes of Pauh sub-district, Padang City is not a problem. But the problem will occur if the rain falls where the water in the dam will increase so that this will increase the amount of debit of water entering the fish pond, this becomes a problem for pond farmers because the fish will easily die, the  fish will come out and also the fish will be diseased due to the many debits of water in a pool due to cloudy water. Based on these problems I tried to make a device using a microcontroller that can be set using the keypad and control the water level using an ultrasonic sensor and the level of turbidity of water in a jetted pool displayed on the LCD automatically by setting open and close the pool water so that the pool water level can arranged as needed. How to regulate the position of a DC motor can be used by using a microcontroller so that farmers in jetted fish can monitor water conditions in the pond and also be able to regulate water levels that will enter the pool automatically, to increase fish yields and prevent fish deaths due to water conditions that are not well.
Keywords: ATMega328 Microcontroller, Ultrasonic Sensor, Photodiode Sensor, LCD, Keypad, DC Motor
Abstrak— Banyaknya tambak ikan air tawar yang terdapat di daerah limau Manis Kecamatan Pauh Kota Padang ini disebabkan adanya bendungan  air  yang dibuat pemerintah untuk pengairan sawah sehingga dimanfaatkan  oleh masyarakat  untuk  berkolam  ikan  air  tawar  baik  didepan  rumah  maupun  diladang  yang  tidak  produktif,  karena sumber air berlimpah sehingga kebutuhan akan  air bagi petani  tambak ikan di limau manis kecamatan Pauh Kota Padang  tidaklah menjadi masalah. Namun permasalahan akan terjadi bila hujan turun dimana air pada bendungan akan  meningkat  sehingga  ini  akan  meningkatkan  jumlah  debet  air  yang  masuk  pada  kolam  ikan,  ini  menjadi permasalahan bagi petani tambak karena ikan akan mudah mati, ikan akan keluar dan juga ikan akan berpenyakit disebabkan  banyaknya  debet  air  dalam  kolam  di  karenakan  air  keruh.  Berdasarkan  permasalahan  tersebut  saya mencoba membuat sebuah alat menggunakan mikrokontroler yang dapat diatur menggunakan keypad dan mengontrol level  air  menggunakan  sensor  ultrasonik serta  tingkat  kekeruhan  air  pada  kolam  air  deras  ditampilkan  pada  LCD secara otomatis dengan cara mengatur buka tutup pintu keluar air kolam sehingga tinggi level air kolam dapat diatur sesuai kebutuhan. Cara mengatur posisi motor DC dapat dimanfaatkan dengan menggunaakan mikrokontroler agar petani tambak ikan air deras dapat memantau kondisi air pada kolam dan juga dapat mengatur ketinggian air yang akan masuk keluar kolam secara otomatis, guna meningkatkan hasil panen ikan serta mencegah kematian ikan akibat kondisi air yang tidak baik.
Kata kunci: Mikrokontroler ATMega328, Sensor Ultrasonik, Sensor Photodioda, LCD, Keypad, Motor DC
© 2017 Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Tambak  ikan  air  deras  banyak  terdapat  di  daerah limau  Manis  kecamatan  Pauh  Kota  Padang  dimana banyak  petani  menjadikan  tambak  ikan  merupakan mata  pencaharian  hidup.  Banyaknya  tambak  ikan  air tawar dengan air mengalir pada daerah limau manis ini disebabkan  adanya  bendungan  air  yang  dibuat pemerintah untuk pengairan sawah sehingga dimanfaatkan oleh masyarakat untuk berkolam ikan air tawar baik didepan rumah maupun diladang yang tidak produktif,  karena  sumber  air  melimpah  sehingga kebutuhan akan air bagi petani tambak dilimau  manis tidaklah menjadi masalah.
Namun permasalahan akan terjadi bila hujan turun dimana  air  pada  bendungan  akan  meningkat  sehingga ini  akan  meningkatkan  jumlah  debet  air  yang  masuk pada kolam ikan dan juga akan menumpuknya sampah pada  kolam,  ini  menjadi  permasalahan  bagi  petani tambak karena ikan akan mudah mati, ikan akan keluar dan juga ikan akan berpenyakit disebabkan banyaknya debet air dalam kolam oleh karena itu bagi petani bila hujan  turun  para  petani  tambak  ikan  akan  segera munutup  pintu  air  yang  masuk  kedalam  kolam  agar ikan tidak mati dan debet air yang banyak tidak masuk kedalam kolam dengan menyebabkan ikan akan mudah keluar.  Berdasarkan  permasalahan  tersebut  pada penelitian  ini  dikembangkanlah  Alat  Pengontrolan Level  Air  dan  Pendeteksi  Kekeruhan  Kolam  Ikan
Berbasis  Mikrokontroller.  Beberapa  penelitian  yang terkait  perlah  dilakukan  sebelumnya.  Rayza  dkk  [1] telah  membuat  pengontrolan  tinggi  kolam  ikan menggunakan Raspberry Pi dan komputer. Menggunakan  LDR  untuk  mendeteksi  kekeruhan  air Tegar dkk[2] membuat pengontrolan tinggi kolam ikan. Pada  penelitian  ini  mikrokontroler  digunakan  untuk pengaturan  pintu  air  kolam  sedangkan  photodiode digunakan  untuk  mendeteksi  kekeruhan  air.  Pintu  air kolam  secara  otomatis  dapat  digunakan  oleh  petani tambak  ikan  air  deras  untuk  mengatur  ketinggian  air yang  akan  masuk  kedalam  kolam  dari  guna meningkatkan  hasil  panen  ikan  dan  juga  mencegah kematian ikan akibat kondisi air yang tidak baik.

## II. METODE PENELITIAN
Alat  pengontrolan  kolam  ikan  ini  menggunakan mikrokontroller  Arduino  Uno  sebagai  pengontrol utama  dari  rangkaian-rangkaian  elektronika  yang digunakan,  Arduino  Uno  ini  memiliki  input  sebagai masukan  dan  output  sebagai  keluaran  yang  dapat mengendalikan  komponen-komponen  dan  peralatan elektronika.  Dalam  pembuatan  tugas  akhir  ini, digunakan  keypad  sebagai  masukan  setting  point, sensor  ultrasonik  untuk  pengukur  ketinggian,  dan sensor photodioda untuk pengukur kekeruhan air pada kolam serta untuk output motor DC untuk memutar ulir guna membuka dan menutup pintu air kolam, kemudian output  LCD  untuk  menampilkan  nilai  setting  point, nilai kekeruhan, dan ketinggian kolam. Proses kerja alat dapat dilihat blok diagram pada gambar 1.

## Gambar 1. Blok Diagram Secara Keseluruhan
Prinsip  kerja  pada  Pengontrolan  Kolam  Ikan Otomatis ini yaitu Air yang berada di dalam kolam akan dideteksi kejernihannya menggunakan sensor photodioda. Kemudian air di dalam kolam akan diatur ketinggiannya  sesuai  keinginan  menggunakan  sensor ultrasonik  sebagai  pengatur  level  air.  Selanjutnya  air tersebut diatur buka tutup pintu air keluar sehingga air tersebut sesuai berdasarkan ketinggian yang diinginkan tersebut dengan gabungan sistem dari sensor ultrasonik dan  motor  DC  yang  dirakit  untuk  membuka  dan menutup pintu air keluar.

## 2.1 Perancangan Hardware
Pada rancangan ini sensor photodioda digunakan untuk mendeteksi warna. Sensor ini mendeteksi kejernihan air yang  ada  didalam  kolam  kemudian  ditampilkan  di LCD.  Terdapat  3  buah  pin  yaitu  pin1  adalah  input sumber  tegangan  +5V  DC,  pin  2  adalah  output  nilai yang  terbaca  pada  photodioda,  dan  pin  3  adalah Ground, seperti yang terlihat pada gambar 2.

## Gambar 2. Rangkaian elektronika keseluruhan alat
Liquid  Crystal  Display  berfungsi  sebagai  tampilan Setting Point,  nilai kekeruhan air, dan ketinggian air. LCD tersebut akan dihubungkan ke I2C terlebih dahulu kemudian  ke  Arduino  Atmega  328.  Pemasangan  ke arduino  yaitu  pada  pin  A4(SDA),  A5(SCL),  +5V  DC dan  ke  Ground  .  Rangkaian  Ultrasonik  berfungsi sebagai  pembaca  jarak.  Pada  kolam  ikan  berfungsi untuk membaca ketinggian air di dalam kolam dengan menggunakan  paralon  yang  diberi  pelampung  agar pembacaan  sensor  lebih  akurat.  Pemasangan  ke Arduino  yaitu  trigger  ke  pin  digital  13,  echo  ke  pin digital  12,  +5V  DC,  dan  Ground.  Rangkaian  Keypad berfungsi sebagai memasukkan nilai input ke Arduino. Pada  Pengontrolan  Kolam  Ikan  digunakan  sebagai setting  point  untuk  menentukan  ketinggian  air  yang diinginkan. Pemasangan ke  Arduino yaitu dipasang di pin digital yaitu pin 2, pin 3, pin 4, pin 5, pin 6, pin 7, pin  8,  dan  pin  9.  Rangkaian  Driver  Motor  berfungsi sebagai  pengatur  putaran  motor  DC  untuk  membuka dan menutup pintu air kolam. Pemasangan ke Arduino yaitu  dipasang  di  pin  digital  10,  11  dan  +12V  DC, Ground.

## 2.2 Perancangan Software
Flowchart  proses  kerja  alat  pengontrolan  level  air dan pendeteksi kekeruhan air dapat dilihat pada gambar 3. Proses dimulai dari inisialisasi Keypad , Ultrasonik , Photodioda. Selanjutnya  dilakukan  pengaturan  set point  menggunakan  keypad.  Jika  nilai  set  point melebihi  dari  nilai  yang  ditetapkan  maka  motor  DC berputar membuka pintu air. Jika nilai set point kurang dari  nilai  yang  ditetapkan  maka  motor  DC  berputar
menutup pintu air. Selanjutnya jika Jika nilai set point sama  dari  nilai  yang  ditetapkan  maka  motor  DC berhenti berputar.

## Gambar 3. Flow Chart

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini akan diperlihatkan hasil  pengujian alat yang telah dibuat. Pertama pengujian sensor secara keseluruhan.  Selanjutnya  pengujian  motor  DC berdasarkan  ketinggian  Gambar  4  merupakan  gambar alat secara keseluruhan
Gambar 4. Pengontrolan Level Air Dan Pendeteksi Kekeruhan Kolam Ikan

## 3.1 Pengujian Sensor Ultrasonik
Setelah dilakukan pengukuran dan pengujian , maka didapat hasil seperti yang terlihat pada Tabel 1 berikut ini.
Tabel 1. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic No. Jarak Menggunakan Meteran Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik Error 1. 5 cm 5, 28 cm 0,28 cm 2. 10 cm 10,29 cm 0,29 cm 3. 20 cm 19,48 cm 0,52 cm 4. 30 cm 30,82 cm 0,82 cm 5. 40 cm 39,81 cm 0,19 cm 6. 50 cm 49,94 cm 0,06 cm 7. 60 cm 59,70 cm 0,30 cm 8. 70 cm 68,63 cm 1,37 cm 9. 80 cm 78,43 cm 1,57 cm 10. 90 cm 88,13 cm 1,87 cm 11. 100 cm 97,88 cm 2,12 cm 12. 110 cm 107,07 cm 2,93 cm 13. 120 cm 117 cm 3 cm 14. 130 cm 126 cm 4 cm 15. 140 cm 136,62 cm 3,38 cm 16. 150 cm 145,96 cm 4,04 cm
Dari  hasil  pengukuran  yang  dilakukan  diperoleh  hasil dari  tabel  di  atas  diketahui  bahwa  Sensor  Ultrasonik sebagai  pengukuran  jarak  memiliki  error  0,28  cm sampai 4,04 cm dibandingkan dengan alat ukur. Rata- rata  error  yang  dihasilkan  oleh  perbandingan  tersebut yaitu  26,74  /  16  =  1,67  cm  dan  bisa  mempengaruhi ketinggian kolam yang diinginkan karena semakin jauh jarak yang dibaca maka semakin besar juga nilai error yang dihasilkan oleh perbandingan tersebut.
3.2 Pengujian Sensor Photodioda
Hasil pengukuran dan pengujian dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian sensor photodiode Air Uji (Air Kolam) Nilai ADC Murni 543 Tanah Liat 1 546 Tanah Liat 2 550 Tanah Liat 3 557 Tanah Liat 4 563 Tanah Liat 5 571 Tanah Liat 6 577 Tanah Liat 7 581 Tanah Liat 8 585 Tanah Liat 9 589

## Tabel 3 Hasil Pengujian Sensor Photodioda untuk Jenis Ikan
Dari hasil pengujian nilai ADC sensor Photodioda didapatkan  nilai  ADC  untuk  air  kolam  yang  diambil dari  kolam  sipil  didapatkan  nilai  ADC  yaitu  543  dan kemudian untuk selanjutnya diberikan tanah liat sedikit demi sedikit sampai pada titik keruh air didapatkan nilai ADC yaitu 589. Rumus yang digunakan untuk menguji dengan  nilai  ADC  yaitu  ADC  =  Vin  /  (  Vref/1023). Untuk  pengujian  berdasarkan  jenis  ikan  saya melakukan  pengujian  pada  peternakan  ikan  yang berlokasi  di  Jalan Sawah  Laing  Balaibaru  Kecamatan Kuranji Kota Padang Sumatera Barat. Berdasarkan dari pengujian yang dilakukan didapatkan tingkat kekeruhan tertinggi pada kolam ikan patin dengan nilai ADC yaitu 633, Sedangkan tingkat kekeruhan terendah pada kolam ikan mas dengan nilai ADC 543.
3.3 Pengujian Motor DC
Hasil Pengujian motor untuk membuka pintu dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil pengujian Motor DC untuk membuka pintu
Tabel 4. Hasil pengujian Motor DC untuk  menutup pintu
Dari  data  diatas  didapatkan  analisa  bahwa  motor membutuhkan waktu yang berkisar 10 detik setiap 0,5 cm.  Dan  dengan  pengujian  kontrol  pintu  air  kolam untuk  mencapai  tinggi  yang  diinginkan  tidak  terlalu
lama  sehingga  pengujian  pada  motor  untuk  membuka pintu  sangat  efisien  karena  dengan  waktu  yang dibutuhkan  untuk  membuka  pintu  lebih  mudah mengontrol  air  yang  ada  di  dalam  kolam.  Jika  motor membuka  pintu  terlalu  cepat  maka  air  yang  didalam kolam  akan  cepat  berkurang  sehingga  air  yang  ada didalam  kolam  bisa  kurang  dari  nilai  SP  yang diberikan.

## IV. KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengambilan data dan percobaan alat secara  langsung  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai berikut :
1. Jarak jangkauan sensor ultrasonik  memiliki rata-rata error 1,67 cm.
2. Hasil uji nilai ADC sensor photodioda yaitu pada air jernih 543 sampai pada titik keruh tertinggi pada 589.
3. Motor pembuka pintu  membutuhkan  waktu 10 detik untuk membuka pintu setiap 0,5 cm agar air yang dikontrol sehingga air tersebut bisa mencapai nilai yang diinginkan dengan tepat

## .REFERENSI
[1[1].    Maidi  Rizki,  Rahyul  Amri.  Perancangan  Kontrol  dan Monitoring Level Ketinggian Air di Waduk Bagian Hulu Untuk Meningkatkan  Efektifitas  Kinerja    PLTA  Koto  Panjang.  Jom FTEKNIK Volume 3 No. 1 Februari 2016, hal 1-6.
[2].Heki Apriyanto..Rancang Bangun Pintu Air Otomatis Menggunakan Water Level Float Switch
Berbasis
Mikrokontroler.  Jurnal  SISFOKOM,  Volume  04,  Nomor  01, Maret 2015,hal 22-27.
[3].  Abdul  Fatah  Maemunnur,  Goib  Wiranto,  Waslaluddin Waslaluddin.  Rancang  Bangun  Sistem  Alat  Ukur  Turbidity Untuk  Analisis  Kualitas  Air  Berbasis  Arduino  Uno.  Jurnal Online Fisika Fibusi Vol 4, No 1 (2016).
[4] Dina Mulya Siltri, Yohandri,  Zulhendri  Kamus. Pembuatan Alat Ukur  Salinitas  Dan  Kekeruhan  Air  Menggunakan  Sensor Elektroda  Dan  LDR.  Jurnal  Sainstek  Vol.  VII  No.2:  126-139, Desember 2015
[5] Fauzi Amani, Kiki Prawiroredjo. Alat Ukur Kualitas Air Minum Dengan  Parameter  Ph,  Suhu,  Tingkat  Kekeruhan,    Dan  Jumla h Padatan  Terlarut.  JETri,  Volume  14,  Nomor  1,  Agustus  2016, Halaman 49 - 62, ISSN 1412-0372.
[6]  Prerana  ;  Mangalpady  R.  Shenoy  ;  Bishnu  P.  Pal  ;  Banshi  D. Gupta. Design, Analysis, and Realization of a Turbidity Sensor Based on Collection of Scattered  Light by a Fiber-Optic Probe. IEEE  Sensors  Journal  (  Volume:  12  ,  Issue:  1  ,  Jan.  2012  ) Page(s): 44 – 50
[7]  YK  Lu.  Adaptive  Fuzzy  Integral  Sliding  Mode  Regulator  for Induction  Motor  Using  Nonlinear  Sliding  Surface.  IJPEDS International  Journal  of  Power  Electronics  and  Drive  Systems. 2015; 5(4): 512-519.
Air untuk jenis ikan Nilai ADC Ikan Kalai 585 Ikan Mas 543 Ikan Lele 583 Ikan  Patin 633 No. Pergerakan pintu air Waktu yang dibutuhkan 1 0,5 cm 10 detik 2 1 cm 20 detik 3 1,5 cm 30 detik 4 2 cm 40 detik 5 2,5 cm 50 detik 6 3 cm 60 detik 7 3,5 cm 70 detik 8 4 cm 80 detik 9 4,5 cm 90 detik 10 5 cm 100 detik No. SP (Set Point) Air yang diberikan Waktu 1
24 cm 25 cm 2 detik 2 22 cm 3 detik 3 20 cm 4 detik 4 18 cm 5 detik 5 16 cm 5,5 detik 6 12 cm 6,5 detik 7 18 cm 20 cm 2 detik 8 16 cm 3 detik 9 14 cm 4 detik 10 12 cm 5 detik 11 11 cm 5,5 detik