## Jurnal Arus Elektro Indonesia (JAEI)

## Rancang Bangun Alat Pemurni Air MenggunakanMetode Fuzzy

## Mohamad Agung Prawira Negara
mohagungpn@gmail.com Universitas Jember
Badrul Munir badrulmunir.jbr@gmail.com
Universitas Jember Satryo Budiutomo satryo.budiutomo@yahoo.com Universitas Jembe

## Abstrak
Air  merupakan  zat  yang  paling  penting  bagi  kehidupan  setelah udara.  Sekitar  tiga  per  empat  dari  tubuh  kita  terdiri  dari  air  dan tidak seorangpun yang sanggup hidup tanpa air lebih dari 4-5 hari. Pengkonsumsian  air  kotor  dapat  menimbulkan  banyak  penyakit. Pada  tugas  akhir  ini  dirancanglah  sebuah  alat  pemurni  air  yang digunakan untuk menyaring air kotor agar layak digunakan. Sensor yang digunakan pada alat ini antara lain sensor pH, sensor TDS dan sensor  turbidi  untuk  mengukur  apakah  air  layak  digunakan  atau tidak.  Logika  fuzzy  digunakan  pada  alat  ini  untuk  mengambil keputusan  apakah  air  layak  digunakan  atau  perlu  dilakukan penyaringan  kembali.  Arduino  UNO  digunakan  sebagai  pemroses utama  sekaligus  mengontrol  pompa  yang  digunakan  untuk menyaring  air. Error pembacaan  sensor  turbidi  1  dan  2  adalah sebesar  2,46%  dan  1,46%. Error pembacaan  sensor  pH  1  dan  2 adalah  sebesar  1,32%  dan  0,56%. Error pembacaan  sensor  TDS  1 dan 2 adalah sebesar 0,89% dan 0,77%. Error defuzzifikasi adalah sebesar 0%
Kata Kunci — logika fuzzy, sensor pH, sensorTDS, sensor turbidi.

## Abstract
Water is the most important substance for life after the air. About three-quarters  of  our  body  consists  of  water  and  no  one  can  live without water for 4-5 days. Consumption of dirty water can cause many diseases. In this final project designed a water purifier that is used to filter the dirty water to be fit for use. The sensor used in this tool  include  a  pH  sensor,  TDS  sensor  and  turbidity  sensor    to measure whether the water is fit for use or not. Fuzzy logic is used in this tool to take a decision whether the water is fit for use or is necessary  to  re-screening.  Arduino  UNO  is  used  as  the  main processor  while  controlling  the  pumps  used  to  filter  water.  Error reading  sensor  turbidi  1  and  2  amounted  to  2.46%  and  1.46%. Error  reading  pH  sensors  1  and  2  are  1.32%  and  0.56%.  Error reading  sensor  TDS  1  and  2  are  0.89%  and  0.77%.  Error defuzzification is 0%.
Keywords — fuzzy logic, pH sensor, TDS sensor, turbidity sensor.

## I. PENDAHULUAN
Air merupakan zat paling penting dalam kehidupan setelah udara. Sekitar tiga per empat bagian tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorangpun dapat bertahan hidup lebih dari 4-5 hari tanpa  meminum  air.  Air  juga  digunakan  untuk  keperluan industri,  pertanian,  pemadam  kebakaran,  tempat  rekreasi, transportasi dan lain-lain[1].
Pengkonsumsian  air  yang  tercemar,  dapat  menimbulkan berbagai  masalah  terutama  masalah  kesehatan.  Salah  satu
contoh  kasus  yang  pernah  terjadi  yaitu  pada  tahun  1950  di teluk minamata jepang pernah terjadi pencemaran logam berat yang  meracuni  penduduk  lokal  sehingga  menyebabkan kerusakan  syaraf  yang  permanen.  Oleh  karena  itu  diperlukan adanya  sebuah  alat  yang  dapat  memurnikan  air  sehingg  air tersebut dapat dikonsumsi secara aman.

## II. T INJAUAN PUSTAKA

## A. Sensor pH
Sensor  pH  adalah  sebuah  sensor  yang  digunakan  untuk mengukur derajat keasaman dari sebuah larutan. Prinsip dasar dari  sensor  ini  yaitu  perbedaan  potensial  elektrokimia  yang terdapat  didalam  elektroda  gelas  (membran  gelas)  yang  telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang  tidak  diketahui.  Hal  ini  dikarenakan  lapisan  tipis  dari gelembung  kaca  akan  berinteraksi  dengan  ion  hidrogen  yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur  potensial  elektrokimia  dari  ion  hidrogen  atau diistilahkan  dengan  potential  of  hidrogen.  Untuk  melengkapi sirkuit  elektrik  dibutuhkan  suatu  elektroda  pembanding. Keluaran  yang  dihasilkan  oleh  sensor  ini  berupa  tegangan bukan arus.

## B. Sensor TDS
Total  dissolved  solid  adalah  istilah  yang  digunakan  untuk menggambarkan  jumlah  garam-garaman  dan  jumlah  bahan organik yang terlarut dalam air[2]. Sensor TDS memanfaatkan sifat air dimana air murni merupakan isolator, akan tetapi air yang  telah  memiliki  bahan  terlarut  didalamnya  akan  berubah menjadi  konduktor.  Semakin  banyak  padatan  terlarut  yang terdapat  pada  air,  maka  air  tersbut  akan  menjadi  konduktor yang semakin baik

## C. Sensor Turbidi
Sensor  turbidi  digunakan  untuk  mengukur  tingkat kekeruhan air dalam satuan NTU. Prinsip kerja dari sensor ini yaitu  membiaskan  cahaya  yang  diterima  sensor  optik. Semakin tinggi intensitas cahaya yang diterima, semakin kecil tingkat kekeruhan air tersebut.
III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Desain Sistem
Pada  Gbr.  1  adalah  alur  sistem  yang  digunakan  pada  alat ini.  Terdapat  tiga  jenis  sensor  yang  masing-masing  jenis
sensor terdapat dua buah yang nantinya akan diletakkan pada tempat penampungan awal dan tempat penampungan akhir air. Nilai  yang  didapatkan  oleh  sensor  pada  bak  penampungan awal nantinya akan diolah oleh arduino menggunakan metode fuzzy  apakah  air  perlu  disaring  ulang  atau  tidak.    Ada  dua buah  pompa  air  yang  berfungsi  untuk  memompa  air  dari tempat  penampungan  awal  menuju  kotak  filtrasi  dan  untuk melakukan  filtrasi  ulang.  Hasil  dari  pembacaan  sensor  dan fuzzy akan ditampilkan pada sebuah lcd 20x4

## B. Perancangan Sensor pH
Sensor  pH  terdiri  dari  dua  bagian  utama  yaitu probe dan driver. Sensor  ini  sendiri  menghasilkan  keluaran  berupa tegangan.

## C. Perancangan Sensor TDS
Sensor  TDS  ini  menggunakan  dua  buah  komponen  utama yaitu  sebuah  kabel  power  dan  sebuah  resistor  10k Ω . Kemudian  rangkaian  tersebut  disambungkan  dengan  sumber sebesar  5V  DC.  Rangkaian  dari  sensor  ini  dapat  dilihat  pada Gbr.  2.

## D. Perancangan Sensor Turbidi
Sensor  turbidi  ini  menggunakan  sebuah  led  berwarna kuning  dan  sebuah  LDR  dengan  dua  buah  resistor.  Led  dan LDR  diletakkan  pada  sebuah  pipa  tertutup  yang  telah  diberi lubang  sebelumnya  agar  air  dapat  masuk  kedalam  pipa tersebut. Rangkaian dari sensor ini dapat dilihat pada Gbr. 3.

## E. Desain Kontrol Fuzzy
Logika fuzzy merupakan  suatu  logika  yang  memiliki  nilai kekaburan  atau  kesamaran  ( fuzzyness )  antara  benar  atau salah. Dalam teori logika fuzzy suatu nilai bisa bernilai benar atau salah secara bersama.[3] Dalam  alat  ini input fuzzy  yang  digunakan  ada  tiga  yaitu pH,  TDS  dan  turbidi.  Pada input pH  dibagi  dalam  tiga himpunan  yaitu  asam,  normal  dan  basa.  Fungsi keanggotaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
µ asam    =
(1)
µ normal = (2)
µ basa     = (3)
Pada input TDS dibagi dalam tiga himpunan yaitu sedikit, sedang  dan  banyak.  Fungsi  keanggotaannya  dapat  dituliskan sebagai berikut.
µ sedikit    =
(4)
µ sedang   = (5)
µ banyak  = (6)
Gbr. 1 Blok diagram sistem
Gbr. 2 Rangkaian sensor TDS

## Gbr. 3 Rangkaian sensor turbidi
Pada input turbidi dibagi dalam tiga himpunan yaitu sangat jernih  (SJ),  jernih  dan  keruh.  Fungsi  keanggotaannya  dapat dituliskan sebagai berikut.
µ SJ      = (4)
µ jernih = (5)
µ keruh = (6)
Pada output dibagi menjadi dua himpunan yaitu layak dan tidak  layak.  Fungsi  keangotaannya  dapat  dituliskan  sebagai berikut.
µ tidak layak = (4)

## Jurnal Arus Elektro Indonesia (JAEI)
µ jernih          = (5)
Adapun  pembagian  himpunan  dari inpu dan output fuzzy diatas dapat  dilihat  pada  Gbr.  4,  Gbr.  5,  Gbr.  6,  dan  Gbr.  7. Dari  persamaan  diatas  nantinya  akan  didapatkan rule  base sebanyak  27,  dari rule  base tersebut  akan  didapatkan  apakah air yang telah disaring layak atau tidak.
Gbr. 4 Himpunan pH Gbr. 5 Himpunan TDS Gbr. 6 Himpunan turbidi
Gbr. 7 Himpunan output

## F. Diagram Alir
Secara  garis  besar,  diagram  alir  cara  kerja  alat  ini  tertera pada  Gbr.  8.  Pada  diagram  tersebut  menunjukkan  proses  alat ini bekerja dari awal hingga air layak digunakan.

## G. Rancang Bangun Alat
Rancang  bangun  alat  ini  dapat  dilihat  pada  Gbr.  9.  Pada  alat ini  terdapat  lima  buah  bangun  utama  yaitu  kotak  elektronik, penampungan  air  awal,  filter,  penampungan  air  akhir  dan penyangga.
Gbr. 8 Diagram alir cara kerja alat
Gbr. 9 Rancang bangun alat

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengujian Sensor pH
Pengujian  sensor  pH  dilakukan  dengan  menggunakan  10 buah  sampel  air  dengan  tingkat  keasaman  yang  berbeda. Pengujian ini juga membandingkan hasil yang didapatkan oleh sensor  dengan  alat  ukur  sebenarnya  berupa  pH  meter.  Hasil pengujian dapat dilihat pada Gbr. 10.

## B. Pengujian Sensor TDS
Pengujian  sensor  TDS  dilakukan  dengan  menggunakan  10 buah sampel air yang diambil secara acak. Pengujian ini juga membandingkan  hasil  yang  didapatkan  oleh  sensor  dengan alat ukur sebenarnya berupa TDS meter. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gbr. 11.

## C. Pengujian Sensor Turbidi
Pengujian  sensor  Turbidi  dilakukan  dengan  menggunakan 10  buah  sampel  air  yang  diambil  secara  acak.  Pengujian  ini juga  membandingkan  hasil  yang  didapatkan  oleh  sensor dengan  alat  ukur  sebenarnya  berupa  TDS  meter.  Hasil pengujian dapat dilihat pada Gbr. 12.
Gbr. 10 Pengujian sensor pH
Gbr. 11 Pengujian sensor pH 2
Gbr. 12 Pengujian sensor TDS 1

## D. Pengujian Sensor HC-SR04
Pengujian  sensor  ini  dilakukan  dengan  cara  meletakkan sebuah  papan  kayu  didepan  sensor.  Sensor  akan  digunakan untuk  mengukur  jarak  sebanyak  sepuluh  kali.  Hasil  yang didapatkan  oleh  sensor  kemidian  akan  dibandingkan  dengan alat  ukur  baku  berupa  sebuah  penggaris.  Hasil  pengujian sensor ini dapat dilihat pada Gbr. 13

## E. Pengujian Fuzzy
Pengujian fuzzy ini membandingkan keluaran dari arduino dengan  hasil  dari  simulink  matlab.  Hasil  pengujian  dapat dilihat pada Tabel I. dapat terlihat pada tabel bahwa program fuzzy  yang  digunakan  sudah  sesuai  dengan  hasil  yang didapatkan  simulink  matlab.  Dari  data  tersebut  dapat  terlihat bahwa  fuzzy  yang  digunakan  sudah  sangat  sesuai  dengan error persen rata-rata sebesar 0%.

## F. Pengujian  Akhir
Pengujian  akhir  ini  bertujuan  untuk  membandingkan apakah waktu penyaringan air hingga mencapai layak .  Pada pengujian  ini  digunakan  sepuluh  bahan  uji  air  yang  diambil secara  acak  ,  air  tersebut  kemudian  akan  disaring  dan dibandingkan  lama  waktu  penyaringan  antara  penyaringan manual  dan  penyaringan  menggunakan  metode  fuzzy manakah  yang  mampu  menyaring  lebih  cepat  dan  dengan hasil  air  yang  layak  minum.  Hasil  dari  pengujian  ini  dapat dilihat pada Gbr. 14, Gbr. 15, Gbr. 16 dan Gbr. 17.
Gbr. 13 Pengujian sensor HC-SR04 TABEL IV P ENGUJIAN F UZZY
No pH Turbidi
TDS Arduino  Matlab E % 1 7 20 250 2,44 2,44 0% 2 6 15 200 2,60 2,6 0% 3 7 3,5 250 7,56 7,56 0% 4 7,6 8 100 2,44 2,44 0% 5 8,2 40 450 2,52 2,52 0% 6 5 23 900 2,37 2,37 0% 7 2 11 10 2,23 2,23 0% 8 8 6,7 110 2,55 2,55 0% 9 6,3 37 255 2,52 2,52 0% 10 10 10 10 2,3 2,3 0% Error % rata-rata 0%

## Jurnal Arus Elektro Indonesia (JAEI)
Gbr. 14 Perbandingan nilai pH air
Gbr. 15 Perbandingan nilai TDS air
Gbr. 16 Perbandingan nilai turbidi air
Gbr. 17 Pengujian lama penyaringan
Dari hasil pengujian akhir ini kedua metode pengujian yang digunakan  manual  dan  fuzzy  sama-sama  dapat  memenuhi standar  yang  digunakan,  yaitu  dengan  pH  normal  berkisar antara  6,5-8,5.  Dari  nilai  padatan  terlarut  yang  terukur  juga masih  dalam  batas  aman  yaitu  dibawah  500  ppm.  Dari  nilai kekeruhan  kedua  metode  juga  telah  memenuhi  syarat  yaitu dibawah  5  NTU.  Pada  lama  waktu  penyaringan  terlihat perbedaan yang sangat mencolok dimana penggunaan metode fuzzy  dapat  mempersingkat  lama  waktu  penyaringan  dari kesepuluh sampel air yang diuji. Dari hasil ini dapat dikatakan bahwa pengunaan metode fuzzy dapat menghasilkan air layak minum  lebih  cepat  daripada  tidak  menggunakan  metode  atau penyaringan secara manual.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  yang  teelah  dilakukan  dari penelitian  yang  berjudul  “rancang  bangun  alat  pemurni  air menggunakan metode fuzzy” didapatkan beberapa kesimpulan antara lain:
1. Hasil  pengujian  dari  semua  sensor  menunjukkan  bahwa sensor  yang  digunakan  sudah  layak,  hal  ini  dibuktikan dari grafik pengujian sensor yang berhimpit dengan alat ukur.
2. Alat ini sudah dapat menghasilkan air yang layak untuk dikonsumsi.
3. Pengunaan  metode  fuzzy  mampu  mempersingkat  lama waktu penyaringan.

## R EFERENSI
[1] Chandra,  B.  “ Pengantar  Kesehatan  Lingkungan. Cetakan  Pertama”. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC, 2006.
[2] World  Health  Organisation.  “ Criteria  and  Other  Supporting Information, Cetakan 2(2)”. Geneva, 1996
[3] Sri  Kusumadewi.  dan  Sri  Hartanti.  “ NEURO  FUZZY  :  Integrasi Sistem Fuzzy & Jaringan Syaraf” . Yogyakarta. Graha Ilmu, 2006.