http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06  Number 01  2020 ISSN: 2302-3309
Received February 03, 2020; Revised February 05, 2020; Accepted February 06, 2020

## Sistem Pendeteksi Ketinggian Air Menggunakan Pompa Berpenggerak Motor BLDC Berbasis Mikrokontroller
Siti Rahmah 1* , Hendri 2
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: rahmahs27@gmail.com

## Abstrak
Berbagai 0 macam peralatan 0 dengan sistem 0 pengoperasian secara manual 0 semakin ditinggalkan 0 beralih pada  peralatan 0 yang  serba  otomatis, 0 sehingga  peralatan 0 otomatis  lebih 0 mendominasi  dalam kehidupan 0 manusia.  Alat  bantu  sistem  pendeteksi  ketinggian 0 air  menggunakan  pompa  berpenggerak motor  BLDC  dirancang  dengan  operasional 0 sederhana  sehingga 0 pengoperasiannya  yang  mudah dan 0 alat  ini  akan  mengendalikan  pompa  BLDC  secara 0 otomatis.  Pemilihan  pompa  BLDC  ini dikarenakan pompa BLDC yang lebih efisien dari segi perawatan dan tiak berisik jika dihidupkan.  Alat ini 0 berfungsi  untuk  menghidupkan 0 dan  mematikan  pompa,  jika 0 air  pada 0 penampung 0 kosong maka 0 alat 0 ini 0 akan 0 menghidupkan 0 mesin  pompa 0 dan  jika  air 0 pada 0 wadah  sudah 0 penuh 0 maka  alat ini 0 akan mematikan 0 mesin pompa. Alat ini juga dapat mengisi penampung berdasarkan ketinggian air yang sesuai dengan keperluan dengan 0 menggunakan sensor 0 ultrasonik yang mendeteksi 0 ketinggian air dan 0 menggunakan  relay  sebagai  saklar  otomatis  pada  pompa.  Hasil  persentase  ketinggian  air  yang terdeteksi akan ditampilkan pada LCD ( Liquid Crystal Display). Kata kunci: Pompa BLDC, Sensor Ultrasonik, Relay, Sensor Ultrasonik
Abstract Various  kinds  of 0 equipment  with  manual 0 operating  systems  are 0 increasingly  being  left 0 to  switch 0 to completely  automated 0 equipment,  so 0 automatic 0 equipment  dominates 0 more  in 0 human 0 life. 0 Water level  detection  system  aids  using  BLDC  motor  driven  pumps  are 0 designed 0 with 0 simple  operation 0 so that 0 the operation is 0 easy and 0 this tool will 0 control the 0 BLDC pump automatically. The selection of BLDC pumps is due to BLDC pumps being more efficient in terms of maintenance and not noisy when turned  on. 0 This  tool 0 serves 0 to  turn 0 on  and 0 turn  off 0 the  pump, 0 if  the  water 0 in  the 0 reservoir 0 is empty 0 then this tool will 0 start the 0 pump engine 0 and if the 0 water in the container 0 is full then 0 this tool will  turn 0 off  the 0 pump 0 engine. 0 This  tool 0 can  also 0 fill 0 the  reservoir 0 based  on 0 the  water 0 level  as needed, using 0 an ultrasonic 0 sensor 0 that detects water level and uses a relay as an automatic switch on the  pump.  The  percentage  of  water  level  detected  will 0 be 0 displayed 0 on 0 the 0 LCD  (Liquid  Crystal Display). Keywords : BLDC Pump, Ultrasonic Sensor, Relay, Ultrasonic Sensor

## PENDAHULUAN
Air 0 merupakan  salah 0 satu  unsur  terpenting  yang 0 dibutuhkan  oleh 0 semua  makhluk hidup 0 yang  ada 0 di  bumi,  baik 0 itu  hewan,  tumbuhan 0 dan  manusia. Di  beberapa  daerah, penyediaan 0 air  bersih  untuk 0 masyarakat  masih 0 dihadapkan  pada 0 beberapa  permasalahan yang 0 cukup 0 kompleks dan 0 belum dapat diatasi 0 sepenuhnya.
Beberapa penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya,yaitu penelitian tentang Rancang 0 Bangun  Prototipe 0 Alat  Ukur 0 Ketinggian  Air 0 Terpadu  Berbasis 0 Mikrokontroller AT89S52.  Prototipe  ini  menggunakan  resistor  variabel  tipe  trimmer  potensiometer yang 0 dapat  dipakai 0 sebagai  elemen 0 sensor.  Perubahan 0 ketinggian 0 air  atau  cairan 0 dengan mekanisme 0 tertentu  akan 0 memutar  wiper 0 atau  trimer 0 resistor  variabel 0 ini.  Sensor  ini 0 akan dibaca oleh mikrokontroler AT89S52 yang diolah dan ditampilakan 0 berupa ketinggian air dan kondisi 0 air  dan 0 kondisi 0 pompa 0 air  pada 0 display 0 LCD 0 16x2.  Mikrokontroler  ini  juga  yang mengendalikan pompa [1].
Penelitian  tentang  Penentuan  Level  Air  Tangki  Dengan  Sistem  Kendali.  Mekanisme pengendalian 0 level 0 ketinggian 0 air 0 secara  otomatis 0 yaitu  dengan 0 memanfaatkan 0 Op-Amp sebagai 0 comparator 0 untuk  mendeteksi 0 ketinggian  air . Sistem 0 kendali 0 air 0 menggunakan kabel 0 sebagai 0 pendeteksi 0 (sensor).  Jika 0 air  mengenai 0 dan  melewati 0 kabel 0 tersebut 0 maka sistem 0 akan 0 menangkap 0 adanya 0 perubahan (penurunan 0 air atau 0 pengisian tangki). Perubahan 0 inilah 0 yang 0 menjadi 0 masukan 0 pada 0 kaki 0 LM339 0 yang 0 kemudian  dibandingkan dengan 0 nilai 0 referensi 0 atau 0 tegangan  referensi.  Nilai 0 referensi 0 atau  tegangan 0 referensi  yang diambil 0 adalah  keadaan 0 saat  bak 0 berisi  air.  Jadi 0 pada 0 saat  kabel 0 tidak 0 tersentuh  oleh 0 air maka 0 sistem 0 akan 0 mengaktifkan 0 pompa 0 yang kemudian 0 mengisi air kedalam 0 tangki [2]. Penelitian sebelumnya tentang 0 Aplikasi 0 On/Off Pompa 0 Air Otomatis 0 BerbasisSensor Ultrasonik. Alat ini 0 bekerja dengan 0 dua kondisi 0 yaitu saat 0 air mencapai 0 batas atas 0 pompa air otomatis 0 akan  mati 0 dan  sebaliknya 0 ketika  air  mencapai 0 batas  bawah 0 dari  pompa 0 air permukaan 0 akan 0 hidup 0 sampai  air 0 mencapai 0 batas  atas.  Data  yang  terbaca  pada  set  point yang  sudah  ditentukan  nantikanya  akan  diolah  oleh  mikrokontroler  Atmega16,  yang  akan mengkondisikan pompa saat sensor mencapai set point yang telah ditentukan [3].
Penelitian  sebelumnya  tentang  Pendeteksi 0 Volume 0 Tandon  Air 0 Secara 0 Otomatis Menggunakan  Sensor 0 Ultrasonik  Berbasis 0 Arduino  Uno 0 R3.  Pada  alat  ini  sensor 0 yang digunakan 0 adalah sensor 0 ultrasonik yang akan 0 mendeteksi 0 keberadaan air jika sudah penuh. ATMega 328P yang nantinya akan memabaca informasi dari sensor yang menanadakan level air yang terbaca, sehingga relay akan bekerja on atau off sesuai level set point [4]. Penelitian tentang Perencanaan 0 Pemilihan Pompa 0 Dan Sistem Kontrol 0 Kerja Pompa 0 Untuk 0 Penyediaan Air 0 Bersih  Rumah 0 Tangga.  Alat  ini  menggunakan  relay  sebagai  pengontrol  yang  terhubung dengan floating switch, yang mana jika kedua pelampung akan di  atur on atau off nya melalui keberadaan pelampungnya. Apabila posisi  air di  bawah kedua pelampung,  maka kontak NO akan menutup dan kontak NC terbuka. Kemudian apabila pelampung sudah terendam saklar akan  berubah  setelah  air  dalam  tangki  merenda  pelampung  atas  [5].  Berdasarkan permasalahan  yang  terjadi,  maka  penulis  merancang  alat  berupa  Sistem  Pendeteksi Ketinggian Air Menggunakan Pompa Berpenggerak Motor BLDC Berbasis Mikrokontroller. Menggunakan  Mikrokontroler  Arduiono  Uno  sebagai  processor  pengolah  data  analog  ke digital. Serta menggunakan pompa BLDC sebagai penggerak pompa yang akan menyalurkan air pada pipa.

## METODE DAN MATERI
Dalam  proses  pembuatan  tugas  akhir  ini  digunakan  beberapa  rujukan  antara  lain  sebagai berikut:

## A. Pompa Air
Pompa  air  adalah  alat  yang  digunakan  untuk  memindahkan  cairan  dari  satu  tempat  ke tempat  lain  melalui  saluran  dengan  menggunakan  tenaga  listrik  untuk  mendorong  air yang  dipindahkan  secara  terus-menerus.  Pompa  yang  digunakan  adalah  pompa  motor BLDC JT600.
B. Mikrokontroller ( Arduino Uno )
Mikrokontroller  yang  digunakan  adalah  ATMega  328,  ATMega  328  merupakan  papan rangkaian  sistem  minimum  yang  menggunakan  IC  Atmega  dan  bersifat  open  source. Untuk  pemograman  menggunakan  software  Arduino  IDE  ( Integrated  Development Environment ). Dalam melakukan pemograman Arduino IDE dilengkapi dengan library C/ C++[6] [7] [8].

## C. Sensor Jarak
Sensor  jarak  yang  digunakan  adalah  sensor  ultrasonik  srf  04,  yang  mendeteksi keberadaan  suatu  objek.  Jarak  yang  dapat  dibaca  sensor  ini  berkisar  dari  2  cm  sampai dengan 300 cm dan frekuensi burst sebesar 40kHz.

## D. Relay
Relay  yang  digunakan  adalah  relay  5V.  Relay  merupakan  komponen  elektonika  berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay mempunyai dua bagian utama yaitu coil dan kontak saklar, sehingga menggunakan arus listrik yang kecil dan dapat meLnghantar arus listrik yang lebih tinggi.

## E. LED (Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) merupakan yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. Struktur LED  yang  solid,  berukuran  kecil,  masa  pakai  tahan  lama  dan  tidak  terpengaruh  on/off pensaklaran,  LED  banyak  digunakan  sebagai  display  atau  indikator  audio  atau  kontrol mesin [9].

## F. LCD ( Liquid Crysral Display)
LCD  ( Liquid  Crysral  Display yang  digunakan  adalah  M1632  yang  digunakan  untuk menampilkan  suatu  nilai  hasil  sensor,  menampilkan  teks,  atau  menampilkan  menu  pada aplikasi mikrokontroller.
G. Flowchart dan Diagram Blok
Flowchart berfungsi  sebagai  acuan  dalam  membuat  kode  program  yang  berisi  intruksi atau perintah dari program yang akan dibuat. Rancangan flowchart 0 sistem dari tulisan ini dapat 0 dilihat pada 0 gambar berikut.
Gambar 1. Flowchart sistem kerja alat
Blok diagram 0 merupakan 0 gambaran dasar 0 dari rangkaian 0 sistem yang 0 akan 0 dirancang.
Gambar 2. Blok 0 diagram

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Alat  atau  Suatu  sistem    dapat  dikategorikan  bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan perencanaannya apabila telah teruji sesuai fungsi kerja dari peralatan tersebut. Hasil pegujian menunjukkan hasil akhir  perencanaan sesuai  dengan kenyataan bahwa perangkat  keras  yang telah dibuat bisa bekerja dengan baik dan dapat dilakukan oleh pengguna.
Keterangan :
1. Box sumber air
2. Box penampung air
3. Sensor jarak
4. Box kontroller
5. Pompa BLDC
Gambar 4. Letak Sensor Jarak
Keterangan :
1. Mistar
2. Sensor jarak
3. Dasar penampung
Saat  pompa bekerja menyalurkan  air dari box sumber ke box penampung melalui pipa  yang mengisi box penampung, perlahan ketinggian air ini akan naik dan dideteksi oleh sensor jarak. Pada saat sensor mendeteksi air setinggi 14 cm yang mana kondisi box sedang kosong, maka pompa  akan  bekerja  menyalurkan  air  dari  box  sumber  ke  box  penampung.  Apabila,  sensor mendeteksi air setinggi 3 cm yang mana kondisi box penampung sudah penuh, maka pompa akan berhenti bekerja sesuai perintah yang ada program, begitu seterusnya.

## A. Instrumen pengujian Alat Multimeter Digital
Multimeter  yang digunakan adalah multimeter DEKKO. Multimeter ini berfungsi  untuk menguji tegangan dari catu daya.
B. Pengujian dan Analisa Hardware / Catu Daya
1. Catu 0 Daya Pengukuran 0 tegangan catu 0 daya menggunakan 0 multimeter 0 digital DEKKO. Tabel 1. Pengujian Catu Daya Titik Pengukuran Sumber Tegangan VCC  dihubungkan  dengan  Aktif 11.95 VDC
positif multimeter
Ground  dihubungkan  degan negatif multimeter Tidak Aktif 0 VDC
Dari  pengukuran  diatas  dapat  dikatakan  bahwa  ketika  catu  daya  terhubung  dengan aliran listrik maka tegangan  yang dihasilkan adalah 11.95 volt. Pengujian catu daya ini 0 bertujuan 0 untuk  mengetahui 0 berapa tegangan 0 yang digunakan  untukmenghitung daya  yang  dikonsumsi  oleh 0 masing-masing  komponen  yang 0 digunakan 0 pada  tugas akhir 0 ini.
Gambar 5. Pengujian catu daya
2. Sensor jarak
Pengujian  tegangan 0 pada 0 sensor  ini 0 bertujuan 0 untuk  mengetahui  apakah 0 tegangan yang 0 diberikan  sebesar  5  volt  dari  mikrokontroller  ATMega328  akan  sama  dengan tegangan  yang  diterima  agar  sensor  d  apat  bekerja  sesuai  dengan  tegangan  yang direkomendasikan  oleh  datasheet.  Pengukuran  dilakukan  dengan  menghubungkan Vcc modul sensor dengan positif sumber dan mneghubungkan ground sensor dengan negatif sumber.
Gambar 6. Pengukuran tegangan sensor jarak
Dari  pengukuran  diatas  didapatkan  hasil  bahwa  tegangan  sumber  yang  diberikan  5 volt  sedangkan  yang  diterima  oleh  sensor  adalah  sebesar  4,18  volt.  Tegangan  kerja
yang  direkomendasikan  untuk  sensor  adalah  3  volt  sampai  5  volt.  Itu  artinya  ada error  sekitar  16,4%,  tapi  sensor  disini  masih  bisa  digunakan  karena  sudah    berada pada tegangan kerjanya.
3. Pengukuran relay
Pengujian catu daya dilakukan menggunakan multimeter digital  DEKKO. Tegangan yang dikeluarkan dari catu daya yaitu 5VDC.
Tabel 2. Pengujian relay Logika 0 Port Hasil 0 Pengukuran 0 (low) 0.06 V 1 (high) 4.31 V
Relay  memiliki  tegangan  kerja  5  VDC,  relay  bekerja 0 pada  dua 0 kondisi 0 yaitu kondisi 0 low  (0)  dan  high  (1).  Pada  saat  kondisi  logika  low  (0) 0 tegangan 0 yang terbaca 0 pada  pengukuran  didapatkan  tegangan 0 sebesar  0,06  VDC  yang 0 berarti tegangan yang masuk sangatlah kecil dan sistem masih batas ideal. Sedangkan pada kondisi  logika  high  (1),  tegangan 0 yang  terbaca 0 pada 0 pengukuran  didapatkan tegangan 0 sebesar  4.31  VDC 0 yang 0 berarti 0 sistem 0 masih  dalam 0 batas  ideal 0 karena masih berada dalam range tegangan kerja.
Gambar 7. Pengujian tegangan relay
4. Pengujian LED
Penguian  catu  daya  yang  dilakukan  menggunakan  multimeter  digital  DEKKO. Tegangan yang dikeluarkan dari catu daya yaitu sebesar 5 VDC.
Tabel 3. Pengujian LED Logika 0 Port Hasil 0 Pengukuran 0 0 (low) 0 V 1 0 (high) 4.31 V
Tegangan  kerja  LED  sebesar  5  VDC  yang  bekerja 0 pada  dua 0 kondisi  yaitu 0 kondisi low  (0)  dan  high  (1).  Saat  kondisi  logika  low  (0)  didapatkan 0 tegangan  sebesar  0 VDC yang 0 berarti saat itu tidak da tegangan masukan dan sistem berada pada batas ideal. Sedangkan pada kondisi high (1) didapatkan 0 tegangan 0 sebesar 4,31 VDC yang
berarti 0 masih  berada 0 dalam  batas 0 ideal 0 karena  masih  berada  pada  range  tegangan kerja.
5. Pengujian LCD
Pengujian 0 LCD 0 menggunakan  Mikrokontroller  ATMega328  sebagai 0 alat 0 untuk memerintahkan 0 LCD 0 menampilkan beberapa 0 karakter. Pada pengujian 0 ini tegangan yang  terukur  adalah  sebesar  4,23  VDC  yang  terhitung  masih  berada  pada  range tegangan kerja.
LCD juga akan menampilkan perintah berdasarkan program dari arduino, yang menampilkan persentase ketinggian air pada penampung.

## Gambar 10. Kode Program untuk LCD
Program 0 diatas 0 merupakan kode program 0 yang digunakan 0 untuk menampilkan hasil persentase dari ketinggian air yang ada pada penampung. Dengan karakter yang akan ditampilkan  berupa  “  isi  air  “.  Cara  menghitung  persentase  ketinggian  yang  ada adalah dengan cara:
%Ketinggian = 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑑𝑒𝑡𝑒𝑘𝑠𝑖 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ 𝑎𝑖𝑟 X 100%
Gambar 11. Tampilan persentase air saat penampung kosong
Gambar 12. Tampilan persentase air saat penampung penuh
Analisa:
Alat ini menggunakan sensor jarak untuk mendeteksi ketinggian air yang di program pada  ketinggian  minimal  14  cm  dari  sensor  yang  menunjukan  batas  bawah  air  lalu akan  terbaca  program  untuk  memerintahkan  agar  pompa  bekerja  karena  air  pada penampung terdeteksi kosong, dan ketinggian maksimal 3 cm dari dari sensor  yang menunjukan  batas  atas  air  lalu  akan  terbaca  program  untuk  memerintahkan  agar pompa berhenti bekerja karena penampung sudah memenuhi batas atas pendeteksian air.  Jika  saat  sensor  mendeteksi  penampung  kosong,  LED  warna  merah  akan  hidup dan  jika  sudah  penampung  sudah  penuh,  LED  warna  hijau  akan  hidup.  Kemudian, pada  saat  pompa  bekerja  dan  menyalurkan  air  pada  penampung  LCD  akan menampilkan persentase air yang ada pada penampung.

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan  analisa  pada  rancangan  sistem  pendeteksi  ketingginan  air berbasis  mikrokontroller,  sensor  ultrasonik  yang  digunakan  dapat  membaca  ketinggian  air saat bertambah maupun berkurang dengan baik berdasarkan konfigurasi dari relay dan pompa BLDC  dan  dapat  dilihat  dari  tampilan  LCD  berapa  persen  air  yang  sudah  tertampung  pada penampung. Untuk penelitian selanjutnya disarankan sistem dapat bekerja tidak hanya dengan menggunakan LCD tetapi juga dapat digunakan dengan interface android.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] I  Gusti  Agung  Putu  Raka  Agung.  “Rancang  Bangun  Prototipe  Alat  Ukur  Ketinggian  Air  Terpadu Berbasis Mikrokontroller AT89S52.” Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, 2011.
[2] Andani  Achmad,  &  A  Ejah  Umreani.  “Penentuan  Level  Air  Tangki  Dengan  Sistem  Kendali.” Jurnal Ilmiah Elektrikal Enjiniring. 2011.
[3] Joko  Susilo.  “Aplikasi  On/Off  Pompa  Air  Otomatis  Berbasis  Sensor  Ultrasonik.“ Sekolah  Tingi Manajemen Informatika dan Komputer Atmaluhur Pangkal Pinang . 2015.
[4] Imam  Muklisin,  Ahmad  Sholehudin,  Mukhlison.  “Pendeteksi  Volume  Tandon  Air  Secara  Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonic Berbasis Arduino Uno R3” . Jurnal Qua Teknika,7 (2), 55-65. 2017.
[5] Ni Wayan Rasmini. “Perencanaan Pemilihan Pompa dan Sistem Kontrol Kerja Pompa Untuk Penyediaan Air  Bersih  Pada  Rumah  Tangga.” Matrix:  Jurnal  Manajemen  Teknologi  dan  Informatika,  7( 2),  32-37. 2017.
[6] Abdul Kadir. “Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler Dan Pemrograman Menggunakan Arduino” . Yogyakarta: Andi Publisher. 2013.
[7] H. Masdi, , Mariun, N., Mahmud, S., Mohamed, A., & Yusuf, S.  “Design of a prototype D-STATCOM for  voltage  sag  mitigation.”  In PECon  2004.  Proceedings.  National  Power  and  Energy  Conference, 2004. (pp. 61-66). IEEE. 2004.
[8] Aswardi,  Aswardi,  Oriza  Candra,  and  Zul  Saputra.  "Sistem  Pemanas  Logam  dengan  Induction  Heater Berbasis Atmega32." JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) 5.1.1 (2019): 151-157.
[9] Herdiman T. Pohan. LED (Lighting Emitting Diode). Jakarta: Penerbit Dian Rakyat. 2004.

## Biodata Penulis
Siti  Rahmah, lahir  di  Solok  27  September  1997.  Menyelesaikan  studi  DIV  Teknik  Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Drs.  Hendri,  M.T,  Ph.D lahir  di  Padang,  17  September  1964.  Beliau  memperoleh  gelar Sarjana  Teknik  di  Universitas  Negeri  Padang  pada  tahun  1989.  Kemudian  melanjutkan jenjang pendidikan S2 di ITB dan memperoleh gelar Master dari Institut Teknologi Bandung (ITB) pada tahun 2000.  Kemudian beliau kembali  melanjutkan S3 untuk mendapatkan  gelar Ph.D  di  Jurusan  Teknik  Elektro  dan  Elektronik,  Fakultas  Teknik  University  Putra  Malaysia tahun 2010. Beliau juga aktif menjadi staff pengajar di Fakultas Teknik khususnya di Teknik Elektro FT UNP sampai sekarang.