## PERANCANGAN CONTROL SYSTEM PENGISIAN FLUIDA OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIC SEBAGAI LEVEL AIR & SENSOR FLOW INDIKASI ALIRAN AIR BERBASIS IOT
Surya Atmajaya 1 , Aswadul Fitri Saiful Rahman 2 , A Asni B 3 1,2,3 Teknik Elektro,Fakultas Teknologi Industri Universitas Balikpapan Jln. Pupuk Raya Gn. Bahagia Balikpapan 76114 INDONESIA
Abstract — The  technology  applied  in  some  small  and  medium businesses  still  applies  conventional  processes  so  that  the effectiveness of production is less than optimal, on the other hand the  technology  develops  rapidly,  especially  industrial  automation, for example conventional activities where an officer has to monitor and  record  every  water  level  held  in  reservoir  /  tank,  this  activity can  be  replaced  by  an  electronic  system,  which  automatically carries  out  monitoring  by  reading  parameters  on  the  sensor.  By creating  an  automatic  reservoir  fluid  filling  system  and  ESP  8266 based  fluid  level  monitoring  integrated  with  internet  network  and LCD  Touchscreen  to  facilitate  the  operator  in  monitoring  fluid levels in the reservoir and fluid filling automatically.
I ntisari — Teknologi yang di terapkan pada sebagian usaha kecil menengah  masih  menerapkan  proses  konvensional  sehingga efektivitas  produksi  kurang  optimal,  di  sisi  lain  teknologi berkembang  pesat  terutama  automatisasi  di  bidang  industri, sebagai  contoh  aktivitas  konvensional  dimana  seorang  petugas harus  melakukan  monitoring  dan  mencatat  tiap  ketinggian  air yang  tertampung  di  dalam  reservoir  /  tank,  aktivitas  ini  dapat digantikan  oleh  sistem  elektronik,  yang  secara  otomatis melakukan monitoring dengan membaca parameter pada sensor. Dengan membuat sebuah sistem pengisian fluida reservoir secara otomatis  dan  monitoring  ketinggian  fluida  yang  berbasis  ESP 8266  yang  terintergrasi  dengan  jaringan  internet  dan  LCD Touchscreen  untuk  mempermudah  operator  dalam  monitoring ketinggian  fluida  pada  reservoir  dan  pengisian  fluida  secara otomatis.
Kata  Kunci  : Reservoir ,  fluida,  LCD Touchscreen ,  Level Ketinggian Air, Sensor Ultrasonic , ESP 8266

## I. P ENDAHULUAN
Teknologi  yang  di  terapkan  pada  sebagian  usaha  kecil menengah  masih  menerapkan  proses  konvensional  sehingga efektivitas  produksi  kurang  optimal,  di  sisi  lain  teknologi berkembang  pesat  terutama  automatisasi  di  bidang  industri,  sebagai contoh  aktivitas  konvensional  dimana  seorang  petugas  harus melakukan  monitoring  dan  mencatat  tiap  ketinggian  air  yang tertampung  di  dalam  reservoir/tank,  aktivitas  ini  dapat  digantikan
oleh  sistem  elektronis,  yang  secara  otomatis  melakukan  monitoring dengan membaca parameter pada sensor.
Arduino  Nano  dapat  menjadi  basis  dalam  kinerja  sebuah perancangan  Otomatis  input  dan  output  melalui  masing-masing portnya sehingga dapat menjadi solusi untuk membantu meringankan kinerja  bagi  petugas  dalam  pengontrolan  pengisian  fluida  indikasi aliran fluida dan monitoring fluida reservoir jarak jauh menggunakan sambungan wireless agar mempermudah operasional [1].

## II. T INJAUAN PUSTAKA
Berikut  detail  dari  teori  yang  berkaitan  dengan  alat  makan dan  minum  ayam  secara  otomatis  sebagai  landasan  dalam pembuatan alat dan penyusunan laporan :

## A. Penelitian Yang Relevan
Penelitian  tentang  sensor  ultrasonik  telah  banyak  dilakukan  oleh peneliti-peneliti  sebelumnya  diantaranya  oleh  Githa,  Dwi  Putra Swastawan,  Wayan  Eddy  dalam  penelitiannya  yang  berjudul  Sistem Pengaman  Parkir  dengan  Visualisasi  Jarak  Menggunakan  Sensor PING  dan  LCD.  Hasil  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini  adalah berupa  alat  yang  dapat  mendeteksi  adanya  benda  penghalang  yang berada disekitar mobil [3].
Skripsi Slamet Hani tentang Sensor Ultrasonik Sebagai Pemantau Kecepatan Kendaraan Bermotor. Desain alat pemantau kecepatan ini terdiri  dari  dua  sensor,  pertama  mengukur  jarak  pantul  dari  sensor ultrasonik kurang dari batas maksimal pemantaun. Sensor akan mulai menghitung  waktu  dan  waktu  akan  berhenti  saat  sensor  kedua mendapatkan  pantulan.  Besar  nilai  kecepatan  yang  didapat  adalah hasil bagi antara jarak kedua sensor dengan waktu pantul antara dua sensor. Besarnya nilai kecepatan akan ditampilkan melalui LCD [4].
Berdasarkan  hasil  tersebut,  dapat  disimpulkan  bahwa  sensor ultrasonik  valid  dan  dapat  digunakan  sebagai  perangkat  pengukur kecepatan  aliran  udara  dalam  pipa.  Berdasarkan  penelitian  tersebut, sensor ultrasonik baik digunakan untuk mengukur jarak suatu benda yang  bersifat  padat,  cair,  dan  gas.  Oleh  karena  itu,  penulis  akan melakukan  penelitian  tentang  automatic  water  level  control  berbasis mikrocontroller  dengan  sensor  ultrasonik.  Dengan  adanya  penelitian ini diharapkan tidak ada lagi tandon penampung air yang meluap atau kosong dikarenakan kurangnya pengontrolan.

## B. IOT (Internet Of Things)
Menurut Wikipedia, Internet of Things atau dikenal juga dengan singkatan  IoT,  merupakan  sebuah  konsep  yang  bertujuan  untuk memperluas  manfaat  dari  konektivitas  internet  yang  tersambung secara  terus-menerus.  Adapun  kemampuan  seperti  berbagi  data, remote  control,  dan  sebagainya,  termasuk  juga  pada  benda  di  dunia
nyata.  Contohnya  bahan  pangan,  elektronik,  koleksi,  peralatan  apa saja,  termasuk  benda  hidup  yang  semuanya  tersambung  ke  jaringan lokal dan global melalui sensor yang tertanam dan selalu aktif [6].
C. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan  gelombang  suara  dan  digunakan  untuk  mendeteksi  7 keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik  terdiri  dari  dari  dua  unit,  yaitu  unit  pemancar  dan  unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah  kristal  piezoelectric  dihubungkan  dengan  mekanik  jangkar dan  hanya  dihubungkan  dengan  diafragma  penggetar.  Tegangan bolak-balik  yang  memiliki  frekuensi  kerja  40  KHz  –400KHz diberikan pada plat logam.
D. Modul Esp 8266
Modul ESP8266 adalah sebuah komponen chip terintegrasi yang didesain  untuk  keperluan  dunia  masa  kini  yang  serba  tersambung. Chip  ini  menawarkan  solusi  networking  Wi-Fi  yang  lengkap  dan menyatu, yang dapat digunakan sebagai penyedia aplikasi atau untuk memisahkan  semua  fungsi  networking  Wi-Fi  ke  pemproses  aplikasi lainnya.
E. LCD Nextion Touch Screen 2,4 inch
LCD  Nextion  adalah  display  atau user  interface  yang  digunakan sebagai  indikator  atau  monitoring  alat  yang  akan  dibuat.  LCD Nextion HMI ini dilengkapi dengan bantuan software Nextion Editor berbasis GUI WYSIWYG (What You See Is What You Get) dengan platform  Microsoft  Windows  yang  dapat  di  download  gratis  pada situs  resmi  produsen  nya  (ITEAD).  Dengan  besar  layar  2,4  inch, modul touch screen ini bisa menampilkan banyak data dan interface dengan sangat bagus
F. Flow Sensor
Flow  meter  adalah  alat  untuk  mengukur  jumlah  atau  laju  aliran air  dari  suatu  fluida  yang  mengalir  dalam  pipa  atau  sambungan terbuka. Alat ini terdiri dari primary device, yang disebut sebagai alat utama  dan  secondary  device  (alat  bantu  sekunder).  Flowmeter umunya  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu  alat  utama  dan  alat  bantu sekunder.  Alat  utama  menghasilkan  suatu  signal  yang  merespon terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu.

## G. Relay
Relay  adalah  saklar  elektro-magnetik  yang  menggunakan tegangan DC rendah untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau  sistem  yang  terhubung  dengan  tegangan  DC  yang  tinggi  atau tegangan  AC.  Susunan  relay  yang  paling  sederhana  terdiri  atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi [16].
H. Pompa Aquarium Pompa  adalah  mesin  atau  peralatan  mekanis  yang  digunakan untuk  menaikkan  cairan  dari  dataran  rendah  ke  dataran  tinggi  atau untuk  mengalirkan  cairan  dari  daerah  bertekanan  rendah  ke  daerah yang  bertekanan  tinggi  dan  juga  sebagai  penguat  laju  aliran  pada suatu sistem jaringan perpipaan [18].

## III. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini,  penulis  melakukan  penelitian  di  halaman Kampus  Universitas  Balikpapan,  yang  akan  dilakukan  pengamatan dan  pengambilan  data  dilaksanakan  pada  tanggal  15  Januari  sampai dengan tanggal 15 juli 2019.
A. Diagram Alir Penelitian
Diagram penelitian disusun berdasarkan proses jalannya penelitian mulai  dari  persiapan  penelitian,  kajian  literature,  instrument penelitian,  pengumpulan  data  hingga  pada  penyusunan  laporan termasuk persiapan perancangan alat.
Didalam  alir  penelitian  dimulai  dengan  studi  literature  untuk mengumpulkan materi-materi berkaitan dengan penelitian yang akan dilakukan.  Dengan  studi  literatur  yang  telah  dikumpulkan  maka penulis  selanjutnya  mempelajari  konsep  dasar  dari  penelitian  yang akan  dilakukan  dan  dilakukan  juga  dengan  instrument  data pendukung  termasuk  alat  dan  peralatan.  Pengumpulan  data pendukung  diperlukan  untuk  mengumpulkan  data  pendukung  pada alat peralatan yang akan digunakan pada rangkaian.
Setalah data  yang digunakan telah siap, penulis masuk  kedalam sesi perancangan alat dan instalsi alat.
Diagram alir penelitian dapat ditunjukkan dalam gambar 3.1 agar mempermudah pemahaman penelitian.
Mulai Studi Literatur Penguasaan Konsep dasar Penyusunan Istrument Penelitian Pegumpulan Data Pendukung Perancangan Alat Alat Bekerja dengan baik ? Pembahasan dan hasil Kesimpulan dan Saran Selesai Pengujian Alat YA TIDAK Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

## B. Diagram Alir Perancangan Alat
Didalam  perancangan  alat,  penulis  menyusun  diagram  alir seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.2
Mulai Studi Literatur Memilih Komponen Penelitian Perancangan Alat : Pembuatan alat monitoring level tanki menggunakan sensor ultrasonic Quality Kontrol : Memastikan alat bekerja dengan baik dan tidak ada
error Alat Berjalan dengan baik dan sesuai kebutuhan ? Hasil dan Analisa Penelitian Selesai YA TIDAK Gambar .2 Diagram Alir Perancangan
Didalam  gambar  .2  perancangan  tersebut  terlihat  alur  perancangan alat  penelitian.  Didalam  perancangan  awal  dilakukan  pemilihan komponen  dan  dilakukan  perancangan  alat  yaitu  menentukan  skema rangkaian  dan  penyusunan  koding  setelah  perancangan  alat  selesai maka  dilakukan  quality  qontrol  untuk  mengetahui  apakah  alat berjalan dengan baik atau  tidak ,  jika alat tidak berjalan dengan baik maka  dilakukan  pemeriksaan  komponen  ulang    untuk  memastikan. Komponen    mana  yang  tidak  sesuai  dan  jika  alat  berjalan  dengan baik maka proses hasil analisis dan penelitian telah selesai.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut ini adalah proses hasil dan pembahasan dari penelitian ini :
A. Implementasi Alat
Gambar 3 Tampak Depan dan Sisi Samping alat monitoring level
Penerapan  untuk  perancangan  alat  monitoring  level  reservoir otomatis  dengan  sensor  dan  berbasis  mikrokontroller  arduino  ini menggunakan  beberapa  komponen  utama.  Yaitu,  arduino  nano  itu sendiri  sebagai  antar  muka  untuk  Nextion  LCD  2.4  inch,  dan    ESP 8266  sebagai  input  sensor  dan  output  relay,    serta  berfungsi  untuk koneksi  penghubung  alat  dengan  server  dan  sensor  ultrasonik  yang digunakan  sebagai  mendeteksi  adanya  fluida  dalam  reservoir  ,  dan flow  sensor  berfungsi  untuk  mengetahui  adanya  aliran  fluida  untuk input pada  reservoir  dan output  reservoir  .dan  menggunakan  control relay yang berfungsi sebagi pemutus arus pompa.

## B. Cara Kerja Alat
Dalam tahap ini, penulis akan menjelaskan cara mengoperasikan alat dalam dua mode :
1. Mode Manual
1.  Pastikan  alat  terhubung  dengan  jarinagn  internet.  Ditandai dengan tampilnya total aliran pada display utama.
2.  Setelah  jaringan  internet  telah  terhubung,  tekan  tombol  setup sampai muncul tampilan “MANU” pada display.
3.  Tekan  tombol  ON/OFF,  untuk  mengetahui  kondisi  pompa hidup  atau  mati  dengan  melihat  pada  tampilan  utama  “WATER PUMP” maka kondisi pompa akan berubah saat menekan tombol ON/OFF.
4.  Jika  selesai  mengoperasikan  alat  dengan  mode  “MANUAL”, jangan lupa mengembalikan pada posisi “AUTO”.

## 2. Mode Otomatis Dengan IOT
1.  Untuk  Automatis  dari  handphone  dengan  cara  mengklik tombol  auto  pada  handphone,  maka  alat  akan  beroperasi  pada mode  automatis  dan  jika  kondisi  minimum  level  tercapai  maka pompa secara automatis akan menyala dan jika kondisi maksimal terpenuhi maka pompa akan mati.
2.  Untuk  menonaktifkan  mode  auto  yang  tadinya  di  aktifkan melalui  smartphone  atau  laptop dan  ingin  kembali  kepada  mode manual. Klik tombol "manual" pada smartphone atau laptop. dan tombol on off pompa  manual dapat digunakan. Jika penggunaan mode  manual  telah  selesai  digunakan  kembalikan  system  ke dalam mode “Auto”.

## C. Spesifikasi Sistem
Dalam penerapan control system pengisian fluida reservoir secara otomatis  yang  telah  dirancang,  maka  diperlukan  pengujian  terhadap sistem yang dikerjakan.
Penjelasan dari rangkaian alat pada gambar di atas sebagai berikut : 1. Arduino  Nano,  pada  perancangan  alat  ini  Arduino  Nano merupakan  otak  dalam  mengendalikan  tampilan  pada  LCD Touch  Screen  dan  relay.  diprogram  melalui  software  Arduino IDE  yang  kemudian  diupload  ke  Arduino  Nano  untuk menjalankan program yang penulis buat.
2. ESP 8266 merupakan proses utama pada alat ini yang berfungsi untuk mengontrol sensor dan output relay serta koneksi internet untuk menjalankan program di web.
3. Sensor  Ultrasonik,  pada  alat  ini  sebagai  pengukur  level  fluida pada reservoir.
4. Relay,  pada  perancangan  alat  ini  berfungsi  sebagai  saklar  yang menghidupkan dan mematikan pompa.
5. Sensor  Flow  berfungsi  sebagai  indicator    jika  adanya  aliran fluida pada input dan output pada reservoir.
6. Pompa  air,  pada  perancangan  alat  ini  berfungsi  untuk  mengisi fluida pada reservoir.

## D. Pengujian Alat
Pengujian sistem berguna sebagai menguji coba dan mengetahui apakah  alat  sudah  bekerja  sesuai  dengan  spesifikasi  perencanaan yang  telah  direncanakan  sebelumnya.  Pengujian  ini dilakukan  untuk mengetahui  kerja  perangkat  keras  pada  masing  masing  rangkaian dapat  bekerja  dengan  baik  antara  lain  pengujian  rangkaian  Arduino Nano  dengan  LCD  Nextion  2.4  inch  dan  relay,  pengujian  rangkaian ESP 8266 dengan sensor ultrasonic, dan sensor flow. Kemudian data hasil  pengujian  yang  diperoleh  nantinya  akan  dibahas  untuk dijadikan dalam pengambilan kesimpulan.
Untuk  megatur  parameter  minimal  level,  maksimal  level  dan kalibrasi  reservoir  yang  akan  dipasang  alat  ini  dapat  dilakukan dengan cara,
1. Menyentuh pojok kanan atas layar pada LCD selama 3 detik.
2. Setelah  menyentuh  pojok  kanan  atas  layar,  maka  akan  muncul tampilan seperti berikut.
Gambar 5 Tampilan menu setting LCD pada alat.
3. MIN  berfungsi  untuk  memasukan  nilai  minimal  pembacaan level pada sensor ultrasonic. Jika nilai tercapai maka relay akan hidup.
4. MAX  berfungsi  untuk  memasukan  nilai  maksimal  pembacaan level pada sensor ultrasonic. Jika nilai tercapai maka relay akan mati.
5. DEEP  berfungsi  untuk  memasukan  nilai  dalam  satuan  cm  atau mengkalibrasi tinggi dari reservoir yang akan dipasang alat dari dasar  sampai  batas  sensor  ultrasonic.  Dalam  miniatur  ini dimasukan nilai DEEP sebesar 23.
6. Jika selesai memasukan nilai parameter maka sentuh OK.
7. Maka parameter MAX, MIN dan DEEP akan otomatis berjalan mengikuti settingan parameter yang telah dimasukan.
E. Pengujian Sensor Ultrasonic
Pengujian  rangkaian  terhadap  sensor  ultrasonic,  yaitu  pengujian untuk  pergerakkan  jarak  atau  level  yang  ditampilkan  pada  LCD dalam bentuk bar vertical.
Gambar 6 Tampilan pembacaan sensor ultrasonic pada LCD.
Berikut tabel pengujian tombol dengan Sensor.
Tabel  2  Tabel Pengujian Tombol dengan Sensor.
F.   Pengujian sensor Flow dengan Display LCD pengujian  flow  sensor  inpu  dan  output  dengan  LCD.  Dimana dalam  pengujian  ini  berguna  untuk  mengetahui  apakah  sensor berfungsi  jika  terdapat  aliran  pada  input  dan  output  jalur  pemipaan pada reservoir.
Ditampilkan  dengan  debit  air  satuan  Liter  per  menit  dan  total  debit dari input dan output flow sensor tersebut.
Gambar 7 Tampilan flow sensor input dan Output pada LCD.
Berikut tabel pengujian sensor aliran.
Tabel 3 Tabel Pengujian Sensor Aliran
G.   Pengujian Relay dengan Display LCD
Pada  tahap  ini  melakukan  proses  pengujian  relay  terhadap  LCD relay ini berfungsi jika kondisi parameter MIN dan MAX terpenuhi, saat level berada pada posisi minimal sesuai dengan nilai yang telah dimasukan  pada  menu  setting  maka  relay  aktif  secara  otomatis  dan akan  mati  jika  nilai  parameter  maksimal  telah  tercapai.  Dan  dapat diakses dengan cara mode manual
Gambar 8 Kondisi Motor ON dan OFF  pada LCD.
Berikut tabel Pengujian tombol dengan mode MANUAL dan AUTO
Tabel 4 Pengujian tombol dengan mode MANUAL dan AUTO
H. Pengujian  Alat  Dengan  Tampilan  WEB  Pada  laptop  atau komputer
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  monitoring  alat  dengan
koneksi  internet  dan  ditampilkan  pada  web  Localhost:8000,  maka parameter dari level, flow in, flow out dan kodisi motor akan terbaca pada  web  tersebut.  Ketik  pada  seacrh  dan  ketikan  “Localhost:8000” kemudian tekan enter maka akan muncul tampilan web.

## Gambar 9 Monitoring Level menggunakan IOT

## Tabel 5  Pengujian koneksi alat dengan Laptop
I. Pengujian Alat Dengan Smart Phone
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  monitoring  alat  dengan koneksi internet dan ditampilkan pada web browser, maka parameter dari level, flow in, flow out dan kodisi motor akan terbaca pada web tersebut.  di  tampilan  awal  aplikasi  kemudian  pilih  “MATI”  dan
tombol akan otomatis menjadi “AKTIF’ klik link yang telah tersedia. Maka secara otomatis akan mengarahkan ke web monitoring.
Gambar 10  Menu Utama pada aplikasi SimpleHttpServer.
Gambar 11 Tampilan Monitoring  pada browser smartphone

## V. KESIMPULAN
Setelah  selesai  melakukan  tahap  perancangan  dan  pembuatan sistem  yang  kemudian  dilanjutkan  dengan  tahap  implementasi  dan pengujian  alat  maka  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  peneliti berhasil  membuat  perancangan  control  system  pengisian  fluida reservoir  secara  otomatis  menggunakan  sensor  ultrasonic  sebagai level  air  &  sensor  flow  sebagai  indikasi  aliran  air  berbasis  iot  esp 8266,  alat  ini  dapat  berfungsi  secara  otomatis  sesuai  dengan parameter  yang  telah  diisi,  dan  dapat diakses  dalam  2  mode,  Auto dan  Manual  serta  alat  ini  juga  dapat  dimonitoring  melalui  web  baik menggunakan laptop maupun smartphone.

## R EFERENSI
[1] E. N. Diansyah, “Rancang Bangun Alat Sistem Monitoring Volume dan Kejernihan Air Pada Tangki Berbasis  LabView dengan Kontroller NI MYRIO,” Coding J. Komput. dan Apl. Untan, 2015
[2] D.  P.  Githa  and  W.  E.  Swastawan,  “Sistem  Pengaman Parkir  dengan  Visualisasi  Jarak  Menggunakan  Sensor  PING  dan LCD,” J. Nas. Pendidik. Tek. Inform., vol. 3, pp. 1–5, 2014.
[3] S.  Hani,  “Sensor  Ultrasonik  SRF05  sebagai  Memantau Kecepatan Kendaraan Bermotor,” J. Teknol., vol. 3, no. 2, pp. 120– 128, 2010.
[4] Wikipedia Contributors, “Internet  of Things - Wikipedia.” 2019. [Accessed Sunday. Juny. 02, 2019]
[5] “SPDT  1-Amp  12V  Relay  Switch.”  @  radioshack.com    .
[Accessed thursday. March. 07, 2019]
[6] Sentral  Pompa,  “Resun  SP-2500  Pompa  Celup  for Aquarium.”@sentralpompa.com