## Penggunaan Keran Air Otomatis dalam Penghematan Air
Antonius Rildo 1 , Alfeto 2 , Chaterine Cristianti 3 1, 2, 3 Program Studi Teknik Komputer, Universitas Multimedia Nusantara, Tangerang, Indonesia antonius4@student.umn.ac.id alfeto@student.umn.ac.id chaterine.cristianti@student.umn.ac.id
Diterima 15 Mei 2020 Disetujui 16 Juni 2020
Abstract —Water is an important source for human life.  Nowadays,  clean  water  has  begun  to  be  rare and therefore it is necessary to preserve water. In this  study  we  made  an  automatic  water  faucet  to fill  the  container.  The  use  of  this  automatic  tap aims  to  stop  the  water  flow  when  the  container  is filled  to  the  desired  height.  The  tools  used  are Arduino  Uno,  ultrasonic  sensors,  solenoid  valves, and  potency.  Before  using  the  first  installation  of the  appliance  then  the  appliance  must  be  in calibration  first  before  use  every  day.  Automatic water tap experiment results can stop according to the calibration and mode selected by the user.
Index Terms— Arduino Uno, Calibration,
Ultrasonic Sensor, Solenoid Valve, Water Faucet

## I. P ENDAHULUAN
Belakangan  ini,  air  masih  belum  mendapatkan perhatian  khusus  sebagai  kebutuhan  yang  penting. Menurut  forum International  Decade  for  Action  on Water 2018-2028  yang  disampaikan  oleh  situs  resmi Word  Water  Day yang  dikutip  kembali  oleh  CNN Indonesia  (Ratnasari,  2020),  memaparkan  berbagai fakta tentang kondisi air sekarang ini, di mana sekitar 1,9 miliar orang masih hidup di area sulit air.
Pemborosan  air  masih  sering  terjadi  karena kesalahan  pemakaian  keran  air  dimana  banyak pengguna  keran  yang  lupa  menutup  kembali  keran yang  telah  digunakan  atau  seringkali  tidak  menutup keran  dengan  baik  sehingga  air  terus  mengalir sehingga  di  zaman  modern  ini  mendorong  manusia untuk  semakin  berinovasi  guna  melahirkan  teknologi terbaru,  termasuk  bagaimana  dapat  mengurangi pemborosan  dalam  penggunaan  air  dalam  aktivitas sehari-hari, sehingga dalam penelitian ini digunakanlah  teknologi  yang  dapat  membuat  sesuatu menjadi otomatis atau tidak perlu dikendalikan lagi.
Penelitian  yang  berjudul  “ Prototype  Smart Bathroom Berbasis  Arduino  Uno”  yang  ditulis  oleh Febry  Hario  Wibowo  (Wibowo,  2017)  dimana peneliti  tersebut  sama-sama  menggunakan  alat  yaitu Arduino  Uno  serta  Solenoid  Valve  walaupun  pada
objek  yang  diteliti  berbeda  yaitu  pada  penelitian Febry,  meneliti  secara  menyeluruh  bagaimana dirancang  khusus  sebagai  simulasi  kamar  mandi otomatis  sedangkan  pada  penelitian  ini,  berfokus kepada wadah penampungan air.
Dalam jurnal terdahulu yang dilakukan oleh Romi Shaputra,  Pamor  Gunoto  dan  Muhammad  Irsyam pada tahun 2019 (Shaputra, Gunoto, & Irsyam, 2019) tentang  “Kran  Air  Otomatis  pada  Tempat  Berwudhu Menggunakan  Sensor Ultrasonic Berbasis  Arduino Uno”  memiliki  sistem  yang  hampir  sama  dengan sistem  yang  kami  gunakan.  Dalam  sistem  tersebut, mereka menggunakan beberapa komponen yang sama diantaranya  sensor  ultrasonik,  Solenoid  Valve  dan Arduino.  Cara  kerja  dari  sistem  tersebut  juga memiliki kesamaan dengan penelitian kami, perbedaannya terletak pada tujuan dan objek. Dimana pada  penelitian  kami,  sensor  ultrasonik  digunakan mengukur  jarak  antara  keran  dan  kedalaman  air yang diinginkan.
Terdapat  pula  penjelasan  dari  aplikasi  yang  telah dipatenkan,  berasal  dari  UK  dengan developer bernama  James  Lain  McGregor  Gilfillan  (United  of Kingdom  Paten  No.  8504615,  1986)  dengan  sistem dan mekanisme mengenai  bak  mandi  untuk penghematan  air.  Sistem  pada  kedua  penelitian tersebut  memiliki  kesamaan,  yaitu  bertujuan  untuk penghematan  air  dengan  keran  yang  otomatis  hingga air  mencapai  suatu  kedalaman  tertentu.  Tetapi  pada sistem  kami,  ditujukan  untuk  wadah  yang  lebih universal.  Sehingga  penelitian  ini  diharapkan  agar pengguna  tidak  perlu  lagi  menunggu  proses  air memenuhi  wadah  bak  yang  juga  memiliki  manfaat lain sebagai pemanfaatan waktu tunggu.

## II. S TUDI L ITERATUR
Penggunaan keran otomatis untuk pengisian wadah pada  dasarnya  memiliki  cara kerja  yang  sama  seperti keran otomatis untuk mencuci tangan pada umumnya. Namun  yang  menjadi  pembeda  adalah  pada  keran otomatis sensor digunakan untuk mendeteksi anggota tubuh,  sedangkan  pada  keran  otomatis  yang  kami buat,  sensor  digunakan  untuk  mendeteksi  dua  hal

## ISSN 2355-3286
yaitu  mengukur  kedalaman  pada  wadah  dan menghentikan  air  jika  sudah  pada  batas  maksimal pengisian.  Untuk  itu  dalam  penelitian  ini,  terdapat tiga  poin  penting  yang  akan  kami  uraikan  terkait dengan keran otomatis yang kami buat.

## A. Pengujian Deteksi Sensor Ultrasonik
Dalam  jurnal  penelitian  “Kran  Air  Otomatis  pada Tempat  Berwudhu  Menggunakan  Sensor Ultrasonic Berbasis  Arduino  Uno”,  sensor  ultrasonik  digunakan untuk  mengukur  jarak  dari  keran  dan  sumber  objek tubuh  manusia  (tangan)  dan  jarak  akan  ditampilkan melalui LCD. Percobaan dilakukan dengan mendeteksi  beberapa  jarak  yang  ideal  untuk  batas maksimal  keran  mengisi.  Pada  akhirnya,  dipilihlah jarak 30 cm.
Ketika  sensor  mendeteksi  jarak  lebih  dari  30  cm dari  keran,  maka  Solenoid  Valve  akan  terbuka  dan menyala.  Begitupun  sebaliknya,  jika  jarak  terdeteksi sudah  mencapai  30  cm  dari  keran,  maka valve akan tertutup.  Cara  kerja  sensor  ultrasonik  dapat  dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Flowchart cara kerja sensor ultrasonik, data olahan peneliti, 2020

## B. Tingkat Kedalaman Air
Sistem  keran  air  kami  memiliki  kemiripan  dengan sistem  keran  otomatis  McGregor  Gilfillan  (United  of Kingdom  Paten  No.  8504615,  1986)  yaitu  keran memiliki  sensor  yang  dapat  berhenti  ketika  tinggi  air sudah  mencapai  batas  tertentu.  Perbedaannya,  sistem kami  memberikan  kesempatan  pada  pengguna  untuk
memilih  tingkat  pengisian  air.  Sementara  pada  keran air Gilfillan, keran otomatis akan berhenti pada jarak yang telah ditentukan oleh pabrik.

## C. Solenoid Valve
Solenoid  Valve  merupakan  katup  yang  akan terbuka ketika mendapatkan aliran listrik. Pada jurnal penelitian  “Kran  Air  Otomatis  pada  Tempat Berwudhu  Menggunakan  Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino  Uno”  (Shaputra,  Gunoto,  &  Irsyam,  2019) cara  kerja  katup  tersebut  tidak  dijelaskan  secara mendetail,  namun  kami  mendapatkan  informasi  cara kerja dari solenoid- valve -info (Solenoid Valve Basics , 2020)  adalah  jika  ada  aliran  listrik  baik  AC  maupun DC maka kumparan pada bagian dalam solenoid akan bersifat  medan  listrik  dan  akan  menarik  piston  yang ada  pada  bagian  dalam  sehingga  air  dapat  melewati saluran tersebut.
Pada jurnal “Rancang Bangun Aplikasi Monitoring Penggunaan Shower Mandi Otomatis Dan Jumlah  Penggunaan  Debit  Air  Berbasi  Arduino” (Ramadhani,  Sari,  &  Wibawa,  2017)  menjelaskan secara besar sebagai suatu alat kontrol yang berfungsi untuk  membuka  dan  menutup valve /katup/keran secara otomatis.
Dikutip  pada  jurnal  yang  berjudul Automatic  Tap Control System in the Smart Home using Andorid and Arduino  (S.K  &  P.C,  2015)  mengatakan  bahwa Solenoida  Valve  dapat  mengontrol  aliran  air  yang bertindak sebagai keran yang dikendalikan secara listrik.

## III. M ETODOLOGI
Arduino  Uno  digunakan  sebagai controller dalam penelitian ini. Komponen yang digunakan diantaranya adalah potensio,  LED,  sensor ultrasonik, push button , AC-DC adapter ,  resistor,  diode,  transistor.  Adapun beberapa  bagian  utama  dalam  sistem  kami  adalah sebagai berikut:

## A. Pemasangan Alat
Pemasangan alat pada penelitian ini menggunakan wadah berbentuk logam sebagai tempat penampungan air.  Alat  pada  penelitian  ini  dimasukan  pada  sebuah wadah berbahan plastik. Sensor ultrasonik dipasangkan  pada  bagian  atas  wadah  plastik  tersebut. Valve dipasangkan di sisi yang berseberangan dengan posisi alat tersebut. Foto pemasangan alat dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Foto pemasangan alat penampang depan, data olahan, 2020
Gambar 3. Foto pemasangan alat penampang atas, data olahan peneliti, 2020

## B. Metode Kalibrasi
Metode  kalibrasi  merupakan  proses  awal  ketika alat  tersebut  dipasang.  Ketika  proses  kalibrasi berlangsung,  hal  pertama  yang  dilakukan  adalah pengguna  menekan  tombol  on  selama  lima  detik. Pada  proses  kalibrasi  ini  sensor  akan  merekam kedalaman  dari  wadah  tersebut  dan  hasil  dari perekaman  dimasukan  di  dalam  arduino  untuk selanjutnya dipakai untuk memilih tingkat kedalaman dan  juga  untuk  tingkatan  maksimal  pada  saat  air sudah  terisi  penuh  pada  wadah.  Cara  kerja  metode kalibrasi dapat dilihat pada Gambar 4.

## C. Tingkat Kedalaman Air
Kedalaman  air  akan  di  atur  menggunakan potensio.  Potensio  dibagi  menjadi  lima range dan digunakan untuk menyediakan empat tingkat kedalaman  air    yang  akan  dipilih  oleh  pengguna  dan sekaligus  untuk  mode  kalibrasi.    Satu  kedalaman diwakilkan  oleh  satu  LED.  Sensor  ultrasonik  akan mendeteksi  air  hingga  batas  yang  diinginkan  dan valve akan terbuka sehingga air akan mengalir sampai tingkat kedalaman tertentu. Jika sudah mencapai atau mendekati  batas  yang  diinginkan,  maka  sensor  akan membaca dan menghentikan kerja dari katup tersebut. Cara kerja dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Flowchart cara kerja alat, data olahan peneliti, 2020

## D. Kondisi State Push Button (On/Off)
Kondisi state  push  button sangat  mempengaruhi sistem  kami.  Karena  ketika  kondisi power  on ,  maka sistem  kami  akan  berjalan,  dimulai  dari  ultrasonik yang  menyala  dan  mulai  mendeteksi  jarak  serta kedalaman.  Kemudian  ultrasonik  akan  melakukan read mode , dimana memilih mode (tingkat kedalaman)  yang  akan  dipilih.  Ketika  itu, valve akan terbuka  dan  air  akan  mengalir  sesuai  tingkat kedalaman  yang  dipilih.  Berikut flowchart yang menjelaskan  cara  kerja  keseluruhan  sistem  kami (Gambar 6).

## ISSN 2355-3286
Gambar 6. State pada cara kerja, data olahan peneliti, 2020
Hal  pertama  yang  dilakukan  jika  alat  baru dijalankan  adalah  metode  kalibrasi.  Hal  kedua  jika sensor telah membaca kedalaman air, maka pengguna dapat  memilih  beberapa  tingkatan  pengisian.  Hal ketiga  adalah  pengguna  hanya  tinggal  menekan tombol  supaya  alat  dapat  bekerja.  Alat  akan  berhenti ketika  sensor  telah  membaca  ketinggian  air  sudah mendekati hasil pemilihan pengguna.
Alat yang kami buat memiliki beberapa keunggulan. Pertama adalah alat ini mudah digunakan bagi  pengguna.  Kedua  adalah  alat  ini  memiliki komputasi  yang  tidak  rumit.  Ketiga  adalah  alat  ini memiliki bentuk yang sederhana. Keempat adalah alat kami  menggunakan  daya  yang  cukup  kecil.  Kelima, alat ini memiliki bentuk ukuran 20x20cm.

## IV. H ASIL DAN A NALISIS
Dari  hasil  penelitian  ini,  keran  secara  otomatis dapat  mengetahui  kedalaman  yang  ditentukan  pada proses  kalibrasi.  Hal  ini  membuat  pengguna  dapat memilih  tingkat  kedalaman  yang  diinginkan.  Berikut ini  beberapa  mode  yang  dapat  dipilih  oleh  pengguna dan cara pemilihannya (pada Gambar 7-12):
Gambar 7. Foto cara kerja alat ketika kalibrasi, data olahan peneliti, 2020
Gambar 8. Foto cara kerja alat ketika mode 1 ( full ), data olahan peneliti, 2020
Gambar 9. Foto cara kerja alat ketika mode 2 (3/4), data olahan peneliti, 2020
Gambar 10. Foto cara kerja alat ketika mode 3 (1/2), data olahan peneliti, 2020
Gambar 11. Foto cara kerja alat ketika mode 4 (1/4), data olahan peneliti, 2020
Gambar 12. Foto cara kerja alat ketika pengguna mulai mengoperasikan, data olahan peneliti, 2020
Akurasi  sensor  ultrasonik  pada  penelitian  ini menunjukan  hasil  yang  cukup  baik  dimana  pada  saat keadaan  wadah  belum  terisi  oleh  air,  sensor menunjukan  pengukuran  yang  cukup  akurat.  Namun pada  saat  pengujian  sensor  ketika  air  sudah  mengalir ke  dalam  wadah,  maka  tingkat  akurasi  pada  sensor tersebut  menjadi  berkurang  karena  gelombang  suara yang  memantul  ke  segala  arah  yang  mengakibatkan tingkat  akurasi  dari  sensor  ultrasonik berkurang.  Cara untuk  mencegahnya  dengan  memberikan  pembatas pada  sensor  ultrasonik  sehingga  tingkat  akurasi meningkat.  Jarak  yang  dapat  diukur  menggunakan sensor ultrasonik adalah 30 cm hingga 100 cm.
Keuntungan yang di dapat dari penggunaan alat ini adalah  pengguna  tidak  perlu  membongkar  atau merubah  tata  letak  ( layout )  dari  kamar  mandi. Keuntungan  lainnya  pada  penggunaan  alat  ini  adalah cara  kerja  yang  serupa  dengan  penggunaan shower namun  jika  penggunaan  tersebut,  secara  otomatis mendeteksi  berdasarkan  objek  sehingga  penggunaan alat  ini  dapat  mendeteksi  berdasarkan  ketinggian  air pada wadah dengan menggunakan sensor ultrasonik.
Untuk  tahap  pengembangan  selanjutnya,  akan ditambahkan  sistem  notifikasi  melalui mobile  phone dimana pengguna dapat mengetahui melalui smartphone -nya,  apabila  bak  mandi  sudah  terisi dengan  air  sesuai  tingkat  kedalamannya.  Akan  ada juga  penyimpanan  yang  digunakan  untuk  menyimpan state  terakhir  dari  status  keran  otomatis.  Cara  kerja dari alat kami dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Hasil kerja alat, data olahan peneliti,
2020

## V. S IMPULAN
Kesimpulan  dalam  penelitian  ini  adalah  dalam perancangan sistem ini menggunakan sensor ultrasonik dan di kontrol dengan Arduino Uno. Keran air  otomatis  akan  berhenti  sesuai  tingkat  kedalaman yang  dipilih  oleh  pengguna.  Sensor  ultrasonik  akan mendeteksi jarak antara air dan keran  serta  membaca tingkat  kedalamannya,  lalu  Solenoid  Valve  akan menyala  dan  air  akan  mengalir  sampai  batas  yang diinginkan. Solenoid Valve akan berhenti berdasarkan sensor ultrasonik  ketika sudah  mendeteksi  ketinggian yang dipilih oleh pengguna.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Atmaja,  F.Y.  (2010).  Otomatisasi  Kran  Dan  Penampung  Air Pada  Tempat  Wudhu  Berbasis  Mikrokontroler.  Retrieved from https://core.ac.uk/reader/12348490. [2] Bridge,  I.,  &  Gilfillan,  J.  L.    United  of  Kingdom  Patent  No. 8504615. 29 Oktober 1986. Available:
https://patentimages.storage.googleapis.com/a8/35/92/a887a3 5d307b5d/GB2174219A.pdf.
[3] Ramadhani,  P.,  Sari,  M.,  &  Wibawa.  (2017).  Rancang Bangun  Aplikasi  Monitoring  Penggunaan  Shower  Mandi Otomatis  Dan  Jumlah  Penggunaan  Debit  Air  Berbasis Arduino.  Seminar  Nasional  Dinamika  Informatika  2017  (pp.
89-94). Yogyakarta: Universitas PGRI Yogyakarta. [4] Ratnasari,  E.  D.  (2020,  Mei  12).  Hari  Air  Sedunia,  7  Fakta Mengejutkan Masalah Air. Available:
https://www.cnnindonesia.com/gaya-hidup/20180322115007- 282-284979/hari-air-sedunia-7-fakta-mengejutkan-masalah- air.
[5] S.K,  V.,  &  P.C,  S.  (2015,  October).  Automatic  Tap  Control System  in  the  Smart  Home  using  Android  and  Arduino. International  Journal  Of  Computer  Applications,  127,  19-23.
Retrieved
from https://www.ijcaonline.org/research/volume127/number8/vani -2015-ijca-906407.pdf.

## ISSN 2355-3286
[6] Shaputra, R., Gunoto, P., & Irsyam, M. (Nov. 2019). Kran Air Otomatis  Pada  Tempat  Berwudhu  Menggunakan  Sensor Ultrasonic  Berbasis  Arduino  Uno.  Sigma  Teknika,  Vol.2, No.2, pp .192-201,. Available: https://www.journal.unrika.ac.id/index.php/sigmateknika/artic le/view/2085/1454. [7] Solenoid  Valve  Basics.  (2020,  Mei  12).  Available: http://www.solenoid-valve-info.com/solenoid-valve-
basics.html. [8] Wibowo,  F.  H.  (2017).  Prototype  Smart  Bathroom  Berbasis Arduino Uno. 1-9. Retrieved from http://journal.student.uny.ac.id/ojs/index.php/elektronika/artic le/viewFile/9241/8923.