## 
Abstrak —Salah  satu  upaya  dalam  penghematan  air  adalah dengan  menggunakan  air  sehemat  mungkin.  Upaya  tersebut dapat  di  lakukan  dengan  memanfaatkan  sistem  keran  air otomatis.  Keran  akan  menutup  secara  otomatis  saat  tidak diperlukan. Tujuan penelitian ini adalah membuat keran dengan sistem  otomatis  yang  dapat  menyala/mati  sesuai  dengan ada/tidaknya  objek.  Keran  otomatis  ini  dibuat  dengan menggunakan modul sensor infared (IR) untuk mendeteksi objek berupa tangan manusia.
Pemrosesan data dilakukan menggunakan mikrokontroler  Atmega328P . Motor  servo MG996R digunakan untuk  memutar  katup pada ball valve yang terdapat di dalam pipa Polyvinyl Chloride (PVC) berdiameter ½ inci  sehingga  aliran  air  dapat  dibuat on / off .  Hasil  percobaan menunjukkan  bahwa  keran  otomatis  ini  dapat  bekerja  dengan baik dengan rentang penginderaan sensor 0 cm  s.d  10 cm. Daya yang  digunakan  adalah  0.73072  W  (pada  saat stand-by )  dan 0.712776 W (pada saat keran berputar). Tekanan minimum yang dibutuhkan  adalah  0  Pa  (Air  tetap  dapat  mengalir  walaupun tanpa adanya tekanan).
Kata Kunci: ATmega328P, infrared , keran otomatis, Arduino.

## I. PENDAHULUAN
AIR merupakan  salah  satu  kebutuhan  dasar  setiap  makhluk hidup, terutama manusia. Air dimanfaatkan baik pada kegiatan sehari  seperti  berwudhu,  mencuci  tangan,  dan  sebagainya. Dengan  semakin  besarnya  jumlah  penduduk,  maka  upaya penghematan  air  perlu  terus  dilakukan.  Tanpa  adanya penghematan, pasokan air  akan terus  menerus berkurang  [1]– [3].
Salah  satu  hal  yang  dapat  dilakukan  dalam  upaya penghematan  air  adalah  dengan  membuat  sistem  keran otomatis.  Pengguna  cukup  meletkkan  tangan  pada  jarak tertentu,  lalu  keran  otomatis  akan  menyala.  Keran  akan otomatis  menutup  ketika  tangan  sebagai  objek  sudah  tidak dideteksi lagi. Dengan penggunaanya yang praktis (tanpa perlu secara  manual),  keran  otomatis  ini  cukup  efektif  dalam menghemat penggunaan air.
Keran  otomatis  telah  banyak  beredar  di  pasaran.  Namun beberapa  produk  tidak  bersifat plug-in .  Keran  tersebut memerlukan proses instalasi yang rumit. Beberapa produk lain mensyaratkan tekanan minimum untuk mengalirkan air. Hal ini tidak  memungkinkan  keran  jenis  ini  dipasang  pada  tangki  air
yang memiliki tekanan air yang rendah. Produk lain di pasaran memiliki harga yang cukup tinggi, sehingga penggunaannya di tempat-tempat  yang  berpotensi  boros  air  kurang  maksimal. Berdasarkan  beberapa  latar  belakang  tersebut,  penelitian  ini bertujuan membuat keran otomatis yang bersifat plug-in dengan biaya  yang  lebih  murah.  Sifat plug-in yang  dimiliki  keran otomatis  ini  memudahkan  pengguna  dalam  melakukan pemasangan keran.

## II. M ETODE

## A. Desain Elektrik
Gambar  1  menjelaskan  diagram  blok  dari  sistem  elektrik pada  keran  otomatis  ini.  Pada  penelitian  ini,  keran  otomatis dibuat menggunakan mikrokontroler ATmega328P [4] (dalam modul Arduino Nano [5]). Modul ini dipilih karena ukurannya yang kecil.
Sensor  yang  digunakan  untuk  mendeteksi  objek  (tangan) adalah infrared (IR). Cara kerja sensor ini cukup sederhana. IR emitter memancarkan  cahaya  IR.  Cahaya  ini  kemudian dipantulkan  oleh  objek  di  depannya.  Pantulan  cahaya  ini kemudian  diterima  oleh  IR receiver .  Komparator  LM363 menghasilkan nilai low (objek terdeteksi) atau high (objek tidak terdeteksi)  berdasarkan  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  IR receiver tersebut. Saat  menggunakan  keran,  pengguna  cukup meletakkan  objek (tangan)  mendekati  sensor  IR,  maka  modul ini  akan  otomatis  mendeteksinya.  Sensitivitasnya  jarak  dapat diatur  menggunakan  potensiometer  yang  terdapat  di  dalam modul IR ini. Pada penelitian ini, sensor IR dapat mendeteksi halangan di depannya pada jarak 0 s.d 10 cm.
Motor  servo  MG996R  [6]  digunakan  untuk  menggantikan keran manual dalam memutar katup yang terletak di dalam pipa Polyvinyl  Chloride  (PVC).  Selama  sensor  tidak  mendeteksi objek  (tangan)  dari  jarak  yang  telah  di  tentukan,  maka  keran tidak membuka. Motor servo dirancang dengan sistem kontrol umpan  balik loop tertutup,  berguna  untuk  menentukan  posisi sudut  dari  poros output motor  yang  di  inginkan.  Motor  servo terdiri  atas  motor direct  current (DC),  serangkaian gear , rangkaian  kontrol,  dan  sebuah  potensiometer.  Manfaat  dari serangkaian  gear  pada  poros  motor  DC  ialah  memperlambat putaran  poros  dan  meningkatkan  torsi  pada  motor  servo. Potensiometer  berfungsi  sebagai  penentu  batas  posisi  putaran poros  motor  servo  dengan  perubahan  resistansi  saat  motor

## Keran Air Plug-in Otomatis
M. R. Romadhan*, A. Jefiza, M. Arifin, dan I. K. L. N. Suciningtyas
Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
* Email: rizkimdh79@gmail.com
tersebut  berputar.  Posisi  pada  poros output akan  dibaca  oleh sensor  agar  dapat  diketahui  apakah  posisi  poros  yang  di inginkan  sudah  tepat.  Saat  posisi  belum  tepat,  kontrol  input mengirim  sebuah  sinyal  kendali  yang  akan  membuat  posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.
Keran  otomatis  ini  menggunakan  baterai  Lithium-ion sebagai  sumber  daya  listriknya. Buck  converter LM2596 digunakan  untuk  menurunkan  tegangan  ke  7.2V  dari  baterai menjadi 5V untuk menyuplai daya sensor IR dan Arduino.

## Gambar 1.  Diagram sistem blok elektrik
Flowchart cara  kerja  keran  otomatis  ini  dapat  dilihat  pada Gambar  2.  Pada  rentang  jarak  10  cm,  modul  sensor  IR  akan mendeteksi  pergerakan  atau  halangan  dengan  memancarkan gelombang  IR.  Kemudian  mikrokontroler  akan  membaca output dari  modul  sensor  IR  tersebut.  Setelah  itu, mikrokontroler  menggerakkan  motor  servo  untuk  memutar katup  keran  untuk  membuka  aliran  air.  Jika  sensor  tidak mendeteksi adanya pergerakan di dalam rentang 10 cm,  maka katup menutup dan keran berhenti mengalirkan air.
Gambar 2. Flowchart cara kerja keran otomatis

## B. Desain Mekanik
Gambar desain mekanik keran ini dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar  3(a) dan 3(b) merupakan gambar dari  produk atau bagian yang akan disambungkan antara katup berupa ball valve dan motor servo. Desain mekanik ini sederhana, namun cukup kuat untuk menahan setiap putaran pada katup.Penyambungan motor dan sensor IR menggunakan part seperti di  gambar 3(b). Desain ini cukup kuat untuk membuat plug bagian dalam ball valve berputar,  sehingga  air  dapat  mengalir.  Gambar  3(c) merupakan casing untuk  rangkaian  pengendali.  Bagian  ini terpisah dengan keran otomatisnya sehingga dapat menghemat tempat dan tidak terlalu besar.
(a) (b) (c)
Gambar 3.  Desain  mekanik:  (a) Holder untuk  motor  servo  dan  katup,  (b) Konektor pemutar katup; (c) Casing rangkaian pengendali

## III. H ASIL DAN A NALISIS
Keran otomatis yang telah dibuat dapat dilihat pada Gambar 4 dan 5. Keran ini akan diuji berdasarkan keandalan, konsumsi daya, dan keberfungsiannya.
Gambar 4.  Keseluruhan bagian keran otomatis
Gambar 5.  Pemasangan keran otomatis yang bersifat plug-in

## A. Pengujian Keandalan Alat
Pengujian  dilakukan  dengan  cara  menggerakkan  keran on dan off secara berulang-ulang sebanyak 45 kali dalam rentang waktu 45 menit. Dalam tiap menitnya, keran diset dalam posisi terbuka  selama  30  detik  dan  tertutup  selama  30  detik. Berdasarkan  pengujian,  alat  dapat  berfungsi  dengan  baik. Motor  servo  tidak  mengalami  masalah  (seperti  adanya  panas atau berhenti berputar).

## B. Pengukuran Konsumsi Daya
Pengujian  dilakukan  dalam  dua  kondisi:  1)    Katup  keran dalam  keadaan  diam  (kondisi stand-by )  dan  2)  Katup  keran dalam  keadaan  bergerak.  Pengambilan  data  masing-masing dilakukan sebanyak lima kali dalam kondisi tanpa air. Gambar 6 memperlihatkan setup pengujian.

## Gambar 6. Setup pengujian konsumsi daya
Hasil pengukuran konsumsi daya pada saat katup keran diam ( 𝑃 𝑂𝐹𝐹 )  dapat  dilihat  pada  Tabel  I.  Sedangkan  hasil  pengujian pada saat katup keran bergerak ( 𝑃 𝑂𝑁 ) dapat dilihat pada Tabel II. 𝑃 𝑂𝐹𝐹 rata-rata  yang  dihasilkan  adalah  0.67307  Watt, sedangkan 𝑃 𝑂𝑁 rata-rata yang dihasilkan adalah 0.71278 Watt. Selama  proses  pengukuran,  motor  servo  tidak  mengalami masalah.

## C. Pengujian Fungsi Alat
Pengujian fungsi alat dilakukan dengan cara mengoperasikan alat dalam rentang jarak tertentu. Pengujian dilakukan sebanyak 13 kali. Daya berasal dari baterai. Hasil pengujian dapat dilihat pada  Tabel  III.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  motor akan berputar untuk membuka katup keran untuk mengalirkan air  saat  jarak  dari  tangan  ke  sensor  hingga  10  cm.  Saat  jarak tersebut  melebihi  10  cm  motor  tidak  berputar  sehingga  katup tidak mengalirkan air.
Pengujian  keran  juga  dilakukan  secara  horizontal  untuk memastikan  bahwa  air  tetap  dapat  mengalir  tanpa  tekanan minimum.  Hasil  pengujian  ini  membuktikan  bahwa  dengan penggunaan  katup  berupa ball  valve ,  air  tetap  dapat  mengalir tanpa tekanan minimum. Ini salah satu kelebihan yang dimiliki keran ini dibandingkan produk sejenis di pasaran.
TABEL I H ASIL PENGUJIAN SAAT KATUP KERAN DIAM
Pengujian ke-  Tegangan (V)  Arus (A) 𝑃 𝑂𝐹𝐹 (W) 1 7.83 0.089 0.69687 2 7.79 0.084 0.65436 3 7.79 0.085 0.66215 4 7.77 0.091 0.70707 5 7.77 0.083 0.64491 Rata-rata 0.67307 TABEL II
H ASIL PENGUJIAN SAAT KATUP KERAN BERGERAK Pengujian ke-  Tegangan (V)  Arus (A) 𝑃 𝑂𝑁 (W) 1 7.81 0.098 0.76538 2 7.77 0.086 0.66822 3 7.76 0.089 0.69064 4 7.74 0.093 0.71982 5 7.74 0.093 0.71982 Rata-rata 0.71278 TABEL III H ASIL PENGUJIAN FUNGSI ALAT Percobaan ke- Pengujian Sensor IR Status Motor Jarak tangan-sensor (cm)  Status Sensor 1 1 ON Berputar 90° 2 2 ON Berputar 90° 3 3 ON Berputar 90° 4 4 ON Berputar 90° 5 5 ON Berputar 90° 6 6 ON Berputar 90° 7 7 ON Berputar 90° 8 8 ON Berputar 90° 9 9 ON Berputar 90° 10 10 ON Berputar 90° 11 11 OFF Tidak berputar 12 12 OFF Tidak berputar 13 13 OFF Tidak berputar

## IV. K ESIMPULAN
Keran  otomatis  yang  bersifat plug-in telah  berhasil  dibuat dan dipasang pada pipa PVC dengan ukuran ½ inci. Konsumsi daya  yang  dibutuhkan  adalah  0.  67307  Watt  pada  saat  katup keran diam ( stand-by ) dan 0.71278 Watt pada saat katup keran bergerak.  Keran  otomatis  ini  bekerja  dalam  rentang  deteksi objek  0  s.d.  10  cm.  Tidak  seperti  keran  otomatis  lainnya, dengan menggunakan keran ini air tetap dapat mengalir tanpa tekanan minimum.

## U CAPAN TERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Pusat  P2M Politeknik  Negeri  Batam  dan  Pengelola  Pasar  Mitra  Jaya, Batam  yang  telah  memberikan  bantuan  untuk  pembuatan  dan pengujian keran otomatis ini.

## R EFERENSI
[1] S. Suhardi, “Keran Air Otomatis Pada Bak Mandi Berbasis Arduino Uno Menggunakan Sensor Ultrasonic,” Algoritm.  J. ILMU Komput. DAN Inform. , vol. 3, no. 1, p. 48, Apr. 2019.
[2] L. R. La Raufun and S. Ardiansyah, “PROTOTYPE PENGONTROL
PENGISIAN TANDON AIR SECARA PARALEL
MENGGUNAKAN SOLENOID VALVE BERBASIS ATMEGA
2560,” J. Inform. , vol. 7, no. 2, Dec. 2018.
[3] M. Amin, “InfoTekJar :Jurnal Nasional Informatika dan Teknologi
Jaringan Sistem Cerdas Kontrol Kran Air Menggunakan Mikrokontroler Arduino dan Sensor Ultrasonic,” InfoTekJar  J. Nas. Inform. dan Teknol. Jar. , vol. 4, no. 2, pp. 55–59, Apr. 2020.
[4] Atmel, “ATmega328/P [Datasheet],” AVR Microcontrollers , 2016. .
[5] Arduino, “Arduino - ArduinoBoardNano,” Arduino . 2009.
[6] Towe Pro, “Data Sheet MG996R High Torque Metal Gear Dual Ball Bearing Servo,” Electonic Caldas , 2015.