## Rancang Bangun Water Level Control  Pada Embung Daerah Kering Berbasis Mikrokontroller AT-Mega 328
Arief Budi Laksono 1 , Hasan Wahyudi 2
1 Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
2 Program Studi Teknik Informatika  Universitas Islam Lamongan Email : ariefbudila@gmail.com , hasanwahyudi@unisla.ac.id

## ABSTRAK
Kebutuhan air di suatu daerah adalah sangat vital, tanpa air masyarakat sangat kesulitan dalam memenuhi kebutuhan hidup. Karena air menjadi kebutuhan di segala bidang kehidupan. Hal ini juga menjadi  permasalahan  bagi  peneliti  terutama  pada  beberapa  daerah  di  Kabupaten  Lamongan  yang hingga  saat  ini  masih  kesulitan  air.  Dalam  penelitian  ini  peneliti  merencanakan  model  sistem pendistribusian  air  dari  sumber  air  yaitu  sungai  Bengawan  Solo  ke  wilayah  daerah  kering  dengan perencanaan WLC  (Water  Level  Control) yang terdiri  dari  mikrokontroller,  sensor  ultrasonik,  LCD, relay,  dan  pompa  air.  Mikrokontroller  merupakan  pusat  kendali  dari  seluruh  rangkaian,  dimana mikrokontroller akan mengambil data yang dikirimkan oleh sensor ultrasonik kemudian ditampilkan oleh LCD. Data yang ditampilkan oleh LCD adalah data ketinggian air.
Dalam  uji  coba water  level  control dengan  sensor  ultrasonik  pada simulator  dengan  kapasitas air  dengan  ketinggian  15  cm,  sensor  bekerja  dengan  baik  dan  memberikan  respon  kepada  pompa untuk mengalirkan air sungai ke embung yang lain berbasis atmega328.
Kunci : water level control , sensor ultrasonik, Atmega 328

## I. PENDAHULUAN
Kondisi  kekeringan  air  yang  bertahun- tahun  terjadi  menjadi  salah  satu  persoalan  yang perlu terus dikaji terutama bagaimana menemukan  solusi-solusi  dari  berbagai  bidang kajian.  Peneliti  mencoba  melakukan  desain simulasi  distribusi  air  dari  sungai  ke  embung- embung  dengan  sistem  Water  Level  Control (WLC)  .  Masalah  yang  muncul  ketika  level ketinggian  air  dalam  embung  atau  tandon penampung  air  tidak  diketahui,  dimungkinkan bisa  terjadi  keadaan  tandon  yang  meluap  atau kosong  dikarenakan  kurangnya  pengontrolan terhadap  tandon  tersebut  sehingga  perlu  dibuat suatu  alat  yang  dapat  melakukan  pengontrolan tandon secara otomatis.
Berdasarkan  uraian  tersebut,  dibutuhkan suatu  mekanis  pengontrolan  tinggi  permukaan air.  Langkah  awal  penelitian  adalah  membuat pemodelan water  level  control berbasis  atmega 328.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  :  (a)  Untuk mendesain  alat water  level  control  (WLC) berbasis  mikrocontroller  atmega  328  dengan sensor ultrasonik., (b) untuk mengetahui karakteristik  tata  laksana water  level  control berbasis    mikrocontroller  atmega  328  dengan sensor ultrasonik.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Fokus penelitian ini adalah pengukuran/ pemantauan  jarak  ketinggian  level  air  pada tandon penampung air terhadap sensor ultrasonik.  Adapun  penelitian  ini  dilakukan untuk mengontrol tinggi level air secara otomatis sehingga tidak terjadi keadaan tandon penampung yang meluap atau kosong. Penelitian dilaksanakan mulai pada bulan Maret 2018 .

## Alat dan Bahan
1. Atmega 328
2. Relay
3. Sensor Ultrasonik
4. Modul transmiter 433 MHz
5. Buzzer
6. Pompa air
7. Tandon Air

## Diagram Blok Sistem
Secara  garis  besar,  rancan  bangun  sistem  water level  control  menggunakan  sensor  ultrasonik  ini terdiri  dari push  button ,  LCD,  mikrokontroler ATmega 328, relay, sensor ultrasonik, pompa air, dan  tandon  penampung  air.  Diagram  blok  dari WLC menggunakan sensor ultrasonik
ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut
Gambar 1.  Desain Water Level Control Sistem
Keterangan desain sistem :
 Push  button berfungsi  untuk  mengatur setting  pengukuran  batas  bawah  pompa  on untuk mengisi tandon.
 LCD  berfungsi  untuk  menampilkan  level ketinggian air, dimana LCD akan menampilkan  level  ketinggian  air  dengan jarak yang berbeda-beda.
 Mikrokontroler  ATmega  328  merupakan pusat  kendali  dari  seluruh  rangkaian, dimana  mikrokontroler  akan  mengambil data yang dikirimkan oleh sensor ultrasonik kemudian  membandingkannya  dengan  nilai yang  benar  dan  ditampilkan  oleh  LCD, kemudian mengendalikan pengisian tandon.
 Relay  berfungsi  untuk  menghidup  atau mematikan  pompa  air  yang  dikendalikan mikrokontroler.
 Pompa air berfungsi untuk mengisi air pada tempat penampungan air.
 Sensor ultrasonik berfungsi sebagai pengendali  ketinggian  air.  Sinyal  yang dipancarkan  kedalam  air  kemudian  akan merambat  sebagai  sinyal.  Sinyal  tersebut kemudian  akan  dipantulkan  dan  akan diterima  kembali  oleh  bagian  penerima ultrasonik. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut  akan  diproses  untuk  menghitung jarak level ketinggian air pada penampungan.
 Tandon  penampungan  air  berfungsi  untuk menampung  air  yang  dikirim  dari  pompa air.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Perakitan Perangkat Keras
Tahap perakitan perangkat keras merupakan  tahap  awal  dalam  progress  yang
dilakukan  untuk  membuat  desain  WLC  dengan sensor  ultrasonic  air  pada  tandon/  embung  air. Tahap  ini  bertujuan  mengetahui  rancang  bangun dari alat yang akan dibuat. Kemudian, pada tahap ini  peneliti  bisa  menentukan  ukuran,  bahan,  dan alat  yang  akan  digunakan  saat  realisasi  produk. Perakitan perangkat keras yang dilakukan adalah membuat desain rancangan alat monitoring water level  control  dengan  pengiriman  data  radio frekuensi  (RF).  Karena  alat  ini  menggunakan  2 rangkaian  yaitu  rangkaian transmitter yang dipasangdi  atas  waduk  dan  rangkaian receiver yang dipasang di dalam kantor.
b. Perakitan Perangkat Keras Transmitter
Pada  perangkat  keras  Transmitter ini desain rangkaian transmitter hanya mengirimkan data  dan  menampilkan  dengan  LCD  16x2, komponen  pada  rangkaian transmitter yaitu mikrokontroller  Atmega  328,  modul transmitter 433 MHz dan sensor ultrasonik.
Gambar 3. Desain Rangkaian Transmitter

## Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan  perangkat  lunak  dibagi menjadi dua bagian, bagian pertama adalah pada bagian  pembaca  dan  pengirim  data.  Perangkat lunak dirancang sebagai pembaca data parameter yaitu data ketinggian air yang didapatkan melalui pembacaan  sensor  ultrasonik.  Kemudian  data tersebut  akan  dikirim  melalui  modul  RF  433 MHz.  Bagian  kedua  adalah  pada  bagian penerima,  data  pengukuran  yang  diterima melalui modul receiver RF 433 MHz selanjutnya dikirim  oleh  mikrokontroler  Arduino  Uno  yang terhubung  ke  LCD  16x2.  Bahasa  pemrograman yang digunakan pada bagian pengirim ( transmitter )  dan  bagian  penerima  ( receiver ) adalah bahasa C Arduino yang diprogramkan  ke dalam  mikrokontroler  ATMega328P  dengan menggunakan Arduino IDE ( Integrated Development Environtment).

## Pengujian Rangkaian
Pengujian  rangkaian  dilakukan  dengan menguji  rangkaian  mikrokontroller,  rangkaian power supply, sensor ultrasonik, bazzer dantampilan  LCD  16x2  ,  kemudian  dilanjutkan
Sensor ultrasonik Atmega 328
Pompa Tandon Air Relay Tandon Air
dengan  pengujian  untuk  mengetahui  jarak maksimum transmisi data dengan modul RF 433 MHz  baik  tanpa  halangan  maupun  dengan halangan.  Untuk  sensor  ultrasonik  merupakan sensor  yang  dapat  mengukur  jarak  atau  tinggi 2cm sampai 400cm. Sensor ini menerima inputan mulai  dari  1  V  sampai  5  V.  Output  sensor  ini sebagai  masukan  ke  arduino  pada  pin  analog yang akan diproses menjadi nilai jarak atau tinggi sebenarnya.
Pengujian Rangkaian RF 433 MHz a. PengujianTransmisi Data Luar Ruangan Modul  RF  433MHz  berfungsi  sebagai  jalur komunikasi  yang  dapat  mengirimkan  dan menerima  data.  Pada  pengujian  modul  ini dilakukan  diarea  terbuka  tanpa  hambatan gedung.  Untuk  jarak  pengukuran  dimulai  dari  1 sampai  70  Meter  dengan  baudrate  9600  bps, menggunakan data bit 8.
Tabel 1 Pengujian jarak dan penerimaan dataDi ruang Terbuka ( Out door ).
Jarak (Meter) Data yang Dikirim Data yang Diterima Keterangan ±1 “9” “9” Berhasil ±5 “11” “11” Berhasil ±10 “12” “12” Berhasil ±13 “15” “15” Berhasil ±15 “19” “19” Berhasil ±17 “20” “20” Berhasil ±20 “25” “25” Berhasil
Dari  data-data  tabel  di  atas  maka  menunjukan bahwa  pengujian  modul  RF  433MHz  dalam kondisi  baik.Dalam  satu  kali  pengiriman  data berhasil,  jumlah  data  yang  diterima  akan  persis sama  jumlahnya  dengan  data  yang  dikirim.  Dan Sebaliknya,  ketika  jarak  optimal  terlampaui, maka  tidak  ada  data  yang  diterima  oleh  bagian receiver . b. Pengujian Transmisi Data Dalam Ruangan Sedangkan untuk pengujian modul di dalam gedung  (indoor)bertujuan  untuk  mensimulasikan keadaan  secara  real  saat  keadaan  komunikasi radio  mengalami  cuaca  buruk.  Salah  satumodul yang  bertindak  sebagai transmitter (modul  RF 433MHz  yang  terpasang  di  atas  tandon  )  dan modul  yang  bertindak  sebagai receiver (modul RF  433MHz  yang  terpasang  di  dalam  kantor). Untuk  jarak  pengukuran  dimulai  dari  1  sampai 10Meter dengan baudrate 9600 bps, menggunakan data bit 8.
Tabel. 2 Pengujian jarak dan penerimaan data di dalam ruangan (Indoor).
Jarak (Meter) Data yang Dikirim Data yang Diterim a Keterangan ±1 “9” “9” Berhasil ±5 “11” “11” Berhasil ±9 “12” “12” Berhasil ±10 “15” “15” Berhasil ±13 “19” - Gagal ±15 “20” - Gagal ±20 “25” - Gagal
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  di  ruangan tertutup  terdapat  kegagalan  dalam  pengiriman dan  penerimaan  data  hal  inibisa  terjadi  karena kecepatan pengirimandata (baudrate) yangdigunakan  9600bps  sehingga  pada  saat pengujian  di  ruangantertutup  pada  jarak  7- 10meter  data  yang  dikirimkanmengalami losses karena RFradio menggunakanAsynchronous maka pembacaan pada LCD 16X2 yangseharusnya  1  0  pada receiver terjadi pelemahan sinyal( atenuasi ) sehingga LCD 16X2 mengolah  data  menjadi  0  0  .Maka  data  yang diterima  pada  hyper  terminal  terdapat  karakter yang  tidak  jelas  atau  tidak  sesuai  dengan  data yang  ditransmisikan.  Penyebab  adanya losses bisa  dikarenakanjarak  antara transmitte r  dan receiver yang  berada  padaruangan  tertutup terhalang  oleh  tembok  dan  pohon  yang dapatmenyebabkan  pelemahan  sinyal  (atenuasi) sehingga terdapat karakter yang tidak diinginkan.

## Pengujian Sistem Keseluruan - Pengujian Sistem Pengukuran Ketinggian
Hasil  pengujian  alat  pengukur  ketinggian  air bergantung  pada  kinerja  sensor  ultrasonik.  Pada ruang pengukuran sensor ultrasonik dibuat dalam kondisi yang berbeda-beda,untuk menguji ketahanan  ultrasonik  terhadap  gangguan  noise karena  pantulan  sinyal  ke  dinding  ruang pengukur.
Dari  hasil  pengujian  didapat  data  jarak  yang dapat diukur oleh ultrasonik berada pada rentang 2cm- 400cm. Data yang dikirim melebihi rentang tersebutakan mengalami error dipenerima.

## - Pengujian Pengiriman Data Ketinggian Air.
Pengujian ini dilakukan dengan mengisi air pada ember pengukur sesuai denganbatas kemampuanbatas ukur maksimum dari ultrasonik yaitu  jarak  terdekat  2  cm  dan  jarak  terjauh  400
cm. Setelah dilakukan seting ketinggian permukaan  air  maka  datahasil  pembacaan dikirim  melalui  transmiter  RF  433MHzdan diterima  melalui  receiver  RF  433MHz  lalu  hasil ketinggian air akan ditampilkan melalui LCD 16 x 2.

## Gambar 4. Hasil Rancangan sistem WLC

## PENUTUP

## Simpulan
a. Rancang bangun Water Level Control dengan sensor  ultrasonik  dapat  digunakan  sebagai salah satu solusi peralatan pengatur distribusi air.
b. Rata  –  rata  persentase  kesalahan  ( error ) pengukuran  ketinggian  air  menggunakan sensor  ultrasonik  berkisar  antara  2,09% sampai  dengan  2,56%.  Secara  umum, semakin  dekat  jarak  yang  ditampilkan  oleh pembacaan  sensor  semakin  kecil  persen kesalahan.  Hasil  pengujian  pengiriman  dan penerimaan data secara nirkabel menggunakan  RF  433  MHz memiliki jangkauan  jarak  1  –  20  meter  pada  kondisi outdoor .  Sedangkan  pada  kondisi indoor jangkauanjarak  pengiriman  dan  penerimaan data  antara  1  –  10  meter. S istem  kerja pembacaan  data  sensor  ultrasonik  dapat ditampilkan  nilai  ketinggian  air  dalam  satuan cm pada LCD dan  pompa dapat diatur untuk hidup dan mati sesuai dengan ketinggian level air.

## Saran
a. Sistem  ini  masih  tahap  simulasi  di laboratorium dan masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk diaplikasikan  ke  waduk,  bendungan  atau dam. b. Perlu penelitian lebih lanjut untuk memperbaiki sistem agar diterapkan dengan efektif dan efisien.

## Ucapan Terima Kasih disampaikan kepada :
DRPM  Kemenristekdikti  atas  bantuan  hibah penelitian  dosen  pemula    tahun  2018  lewat Universitas Islam Lamongan.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] Ilham  Arifin.  2015.  Automatic  Water Level  Control  Berbasis  Mikrocontroller Dengan Sensor Ultrasonik. Unnes Semarang [2] Ilmu.Sugiharto,  Agus.  2002. Penerapan Dasar Tranduser dan Sensor. Yogyakarta: Kanisius [3] Istiyanto, JaziEko. 2014 . PengantarElektronikadanInstrumentasi . Yogyakarta: Andi Offset [4] Syahwil,Muhammad. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler    Arduino .  Yogyakarta: Andi Offset
[5] Rianto,  Sigit.  2007. Robotika Sensor dan Aktuator . Yogyakarta: Graha [6] Sugiyono. 2011. Metode Penelitian
Kuantitatif  Kualitatif  dan R&D. Bandung: Alfabeta
[7] Hani,  Slamet.  2012.  Sensor  Ultrasonik sebagai  Pemantau  Kecepatan  Kendaraan
Bermotor. Skripsi . FakultasTeknologi Industri IST AKPRIND. Yogyakarta
[8] Rianto,  Heru.  2010.  Pengaman  Parkir Mobil  menggunakan  sensor  Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler. Skripsi . FakultasTeknikUniversitas Negeri Semarang. Semarang