## PURWARUPA PENGONTROL PINTU AIR BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16
1 Wahyu Kusuma R., 2 Pramudita Rahardi
1,2 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No. 100, Depok 16424, Jawa Barat
1 wakura287@gmail.com, 2 Pramuditarahardi@yahoo.com

## Abstrak
Bendungan adalah salah satu konstruksi yang dibangun untuk menahan dan menampung air  dengan  kapasitas  besar.  Bendungan  dilengkapi  dengan  pintu  air  yang  digunakan  untuk mengatur  keluarnya  air  secara  terkendali.  Banyak  bendungan  yang  mempunyai  pengaturan pintu  airnya  bersifat  manual  atau  diatur  oleh  tenaga  manusia.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk menghasilkan    purwarupa  pengontrol  buka  tutup  pintu  air  bendungan  secara  otomatis. Purwarupa alat yang dibuat ini terdiri dari beberapa blok yaitu 1 buah Mikrokontroler Atmega 16  sebagai  modul  pengendali,  sensor  air  sebagai  pendeteksi  ketinggian  air.  Unit  keluaran terdiri  dari    lampu  led  sebagai  indikator  ketinggian  dan  motor  stepper  sebagai  penggerak pintu.Prinsip  kerja  dari  alat  ini  diamuali  dengan  pendeteksian  ketinggian  air  menggunakan sensor air. Hasil pendeteksian level air dikirimkan pada mikrokontroler untuk diproses sesuai dengan  program  menggerakan  motor  stepper  sebesar  90º.  Indikator  level  air  ditunjukkan dengan komponen lampu LED dengan warna merah, kuning, hijau.
Kata Kunci: Pengontrol buka tutup, mikrokontroler atmega 16, motor stepper

## Abstract
The dam is one construction that was built to hold and accommodate water with a large capacity.  The  dam  is  equipped  with  a  sluice  which  is  used  to  control  the  flow  of  water  in  a controlled manner. Many dams have floodgates which are manual or regulated by human labor. This  study  aims  to  produce  a  prototype  opening  and  closing  dam  controller  floodgates automatically.  This  prototype  tool  consists  of  several  blocks,  namely  1  Atmega  16 Microcontroller  as  a  control  module,  water  sensor  as  a  water  level  detector.  The  output  unit consists  of  an LED  lamp as  an indicator  of  height  and  a  stepper  motor  as  a  door  driver. The working principle of this tool is except for detecting the  water level using a  water sensor. The water  level  detection  results  are  sent  to  the  microcontroller  to  be  processed  according  to  the stepper motor drive program of 90º. The water level indicator is indicated by the components of the LED lights in red, yellow, green.
Keywords: Opening and closing controller, microcontroller atmega 16, motor stepper

## PENDAHULUAN
Air  adalah  sumber  segala  kehidupan yang dapat digunakan untuk kebutuhan hidup umat manusia.  Air juga bisa menjadi bencana yang  dapat  berupa  banjir.  Oleh  sebab  itu diperlukan  pengendalian  jumlah  debit  air
yang    mengalir  pada  sungai-sungai  yang dilaluinya. Salah satu cara pengendalian debit air  adalah  dengan  membuat  bendungan, melalui  pengaturan  pntu  air  bendungan tersebut [1]. Banyak bendungan yang mempunyai  pengaturan  pintu  airnya  bersifat manual  atau  diatur  oleh  tenaga  manusia.  Hal
ini  diperlukan  suatu  pengamatan  yang seksama  oleh  petugas  pintu  air.  Pekerjaan petugas  untuk  mengatur  buka  tutup  pintu  air dapat  dilakukan  dengan  pengendalian  secara otomatis  berdasarkan  level  air.  Oleh  karena itu  penelitian  ini  akan  merancang  dan membangun  purwarupa  pengontrol  pintu  air bendungan.
Beberapa  penelitian  mengenai  penggu- naan    teknologi  alat  kontrol  telah  dilakukan. Penelitian  menggunakan  pengontrol  dengan mengintergrasikan  Motor  servo  dan  mikro- kontroler  untuk  menggerakkan  media  pintu gerbang  rumah  [2].  Penelitian  penggunaan alat kontrol sebagai pengontrol alat menyiram tanaman  otomatis  melalui  sms  dan  manual dengan menggunakan password [3]. Penelitian menggunakan sistem kontrol untuk membuka  dan  menutup  pintu  gerbang  secara otomatis [4].

## METODE PENELITIAN
Rancangan  alat  Purwarupa  Pengontrol Pintu Air Bendunngan tersusun atas komponen-komponen  blok  diagram  yang ditunjukkan  seperti  Gambar  1.  Secara  ke- seluruhan dari blok diagram di atas
menjelaskan  perancangan  dari  sebuah  alat hardware Pintu Air Otomatis pada Bendungan  Berbasis  Mikrokontroler,  dimana dari  sistem  pembuka  dan  penutup  pintu  air bekerja  di  awali  dari  inputan  sebuah  sensor air  lalu  sinyal  yang  didapat  dari  sensor  air dikirim  ke  blok  mikrokontroler  dimana mikrokontroler sebagai pusat pengendali, jika masing-masing  sensor  mendeteksi  level  air atau sensor terhubung ke ground maka sensor itu  aktif,  setelah  itu  perintah  yang  tadi dikirimkan  oleh  sensor  air  outputnya  dari mikrokontroler  adalah  led  dan  driver  motor. Led  disini  adalah  sebagai  indikator  untuk menentukan  ketinggian  sebuah  level  air, sedangkan  driver  motor  sebagai  pengendali motor  stepper  untuk  mebuka  saat  air  pada bendungan  mulai  naik  dan  pintu  akan menutup  kembali  saat  air  pada  bendungan mulai surut.
Dengan  blok  diagram  sistem  pembuka dan  penutup  pintu  diatas  dapat  menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Kerja alat ini didukung  oleh  beberapa  bagian  rangkaian, dian-taranya  adalah  rangkaian  sensor  air, rangkaian  mikro-kontroler,  dan  rangkaian motor stepper.
Gambar 1. Blok Diagram Purwarupa Pengontrol Pintu Air Bendunngan

## Blok Power Supply
Pada  blok power  supply ini  digunakan IC  7812  dan  IC  7805.  IC  ini  mempunyai karak-teristik  yaitu  o utput IC  7812  adalah
11,8 V sampai 12,2 V, output IC 7805 adalah 4,8  V  sampai  5,2  V,  dan  arus output nya adalah 5  mA sampai 1A. Skematik rangkaian power supply ditunjukkan seperti Gambar  2.

## Blok Input
Blok  Input  disusun menggunakan sensor  yang  dapat  mendeteksi  adanya  air. Sensor  air  dapat  dibuat secara  langsung  yaitu dengan  menggunakan  dua  utas  kabel  berjenis kabel  tembaga  STP (Shielded  Twisted  Pair)
[5] . Sensor  air  disusun  dalam  tiga  level ketinggian  air    rendah  (PA.2),  sedang  (PA.1) dan  tinggi  (PA.0)  seperti  dapat  dilihat  pada
Gambar    3.  Sifat  air  yang  dapat  menghantar arus  listrik  dengan  baik  memberikan  indikasi adanya air yang telah menyentuh sensor.

## Blok Proses
Blok proses pada alat ini  menggunakan mikrokontroler  ATMega  16  yang  berfungsi untuk  mengendalikan  seluruh  rangkaian  baik input  maupun output .  Agar  dapat  bekerja sesuai  yang  diperintahkan  maka  mikro- kontroler  diisi  program  terlebih  dahulu. Mikrokontroler  ATMega  16  hanya  memer- lukan  3  buah  kapasitor,  1  resistor  dan  1 kristal  serta  catu  daya  sebesar  5  Volt.  Kristal yang digunakan mempunyai frekuensi 8 MHz dan  2  buah  kapasitor  33  pF  digunakan  untuk melengkapi rangkaian oscillator [6].
Gambar  2. Skematik  Rangkaian Power Supply
Gambar 3.  Skematik Sensor Air
Pembentukan clock yang  menentukan kecepatan  kerja  mikrokontroler.  Kapasitor 10µF  dan  resistor  100Ω  digunakan  untuk membentuk  rangkaian  untuk reset dimana pada rangkaian ini saat pertama kali catu daya dihidupkan,  akan  mereset  rangkaian  mikro- kontroler  sehingga  program  akan  bekerja kembali dari awal.
Port  A  pada  mikrokontroler  ATMega 16  merupakan  output  untuk  alamat  (ADC0- ADC7)  tidak  mempunyai  tahanan  yang terhubung  ke  Vcc,  seperti  pada  konstruksi port-port  yang  lain.  Dibawah  ini  adalah Gambar    skema  rangkaian  sistem  minimum dari mikrokontroler ATMega 16 [7].
Tabel  1  merupakan  Tabel  pemasang pin-pin  mikrokontroler  ATMega  16  pada perancangan  pintu  air  otomatis  pada  ben- dungan menggunakan mikrokontroler .

## Blok Output
Pada  blok  output  tersusun  atas  2  kom- ponen  yaitu  rangkaian  lampu  led,  rangkaian driver,  dan motor stepper.  Rangkaian Lampu Led  berfungsi  sebagai  output  yaitu  indikator atau  mendeteksi  keberadaan  air  pada  kondisi aman, normal dan siaga (tidak aman). Gambar 5  merupakan  skema rangkaian  indikator led.
Tabel 1.  Pemasangan Pin-pin pada Mikrokontroler ATMega 16 Pin In/Out Ket Fungsi 1-8 - PB.0-PB.7 Tidak terpakai 9 input RST Untuk mereset program 10 5 volt Vcc Vcc 11 0 Volt GND Ground 12-13 input XTAL Osilator Kristal 8 MHz 14-17 output PD.0-PD.3 Keluaran ke driver L293 D 22-24 output PC.0-PC.2 Keluaran ke indicator LED 30,32 5 volt AVcc,Aref Tegangan untuk ADC dan referensi 31 0 volt GND ground 38-40 input PA.2-PA.0 Masukan sensor air sederhana
Gambar  5. Rangkaian Indikator Led
Mikrokontroler akan memberikan logika  ke  masing-masing  led  jika  sensor tersentuh air, maka led tersebut akan menyala sesuai  dengan  keadaannya.  Resistor  yang  di pakai  sebesar  220Ω  (R1=  R2  =  R3)  disetiap masing-masing  led  merah,  kuning,  dan  hijau. Driver motor stepper mengunakan IC L293D
yang  berfungsi  untuk  penggerak  motor stepper  [8].  Prinsip  kerja  driver  ini  sama seperti  fungsi  relai  yang  akan  aktif  jika  ada masukan  High  pada  bagian  inpunya  [9]. Komponen  yang  digunakan  pada  blok  input alat ini ditunjukkan pada Gambar  6.
Gambar  6. (a) Tampilan Fisik dan Konfigurasi Pin IC Driver Motor Stepper IC L293D (b)Tampilan Fisik Stepper Motor 4 Phase
Tabel 2. Fungsi dari Setiap Kaki pada IC L293 D No. PD.3 PD.2 PD.1 PD.0 KET 1 1 1 1 1 Keadaan normal pintu tertutup 2 1 1 1 0 Pintu mulai bergeser CW saat air menyentuh sensor 2 hingga terbuka Sesuai dengan perintah Kondisi pintu terbuka ½ (CW 90 o ) 3 1 1 0 1 4 1 0 1 1 5 0 1 1 1 6 1 1 1 0 Pintu mulai bergeser CW saat air tersentuh sensor 3 hingga terbuka Sesuai dengan perintah Kondisi pintu terbuka lebar (CW90 o ) 7 1 1 0 1 8 1 0 1 1 9 0 1 1 1

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Sensor Air
Pengujian ini dilakukan dengan membe-rikan  air  pada  sensor  dan  diukur tegangan  pada  bagian ouputnya.  Cara pengujian  sensor  air  ditunjukkan  seperti Gambar    7.  Sensor  akan  bekerja  atau  aktif pada saat terhubung ke ground melalui media air dengan seutas kabel di ujungnya.
Hasil  pengujian  kerja  sensor  dapat diamati  dari  pin  mikroprosesor  dan  led-led indikator, seperti ditunjukkan seperti Tabel 3. Pada  Tabel  3  menunjukkan  bahwa masing-masing  led  akan  menyala  (ON)
jika dibe-rikan tegangan 0V (low) dengan kondisi awal led OFF 5,05 ( high ).

## Pengujian  Keluaran  Mikrokontroler  pada Motor Stepper
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui  fungsi  kerja  motor  stepper berdasarkan keluaran dari pin output mikroprosesor  Tegangan  diukur  pada  port keluaran    mikrokontroler  yaitu  dari port D.0 sampai port D.3.  Pengujian  ini  juga mengamati  putaran  motor  stepper  apakah berputar  atau  diam,  arah  putarannya,  dan kondisi  pintu  airnya.    Hasil  pengujian  ini ditunjukkan pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Gambar  7.  Skematik Pengukuran Ttegangan pada Sensor
Tabel 3. Hasil Pengujian Tegangan pada Indikator Led Sensor Led merah PC.2 (volt) Led kuning PC.1 (volt) Led hijau PC.0 (volt) Keterangan NORMAL 5,05 5,05 5,05 Semua Sensor tidak terkena air Sensor  1 5,05 5,05 0 Sensor 1 terkena air Sensor  2 5,05 0 5,05 Sensor 2 terkena air Sensor 3 0 5,05 5,05 Sensor 3 terkena air
Tabel 4. Hasil Pengukuran Tegangan pada Port D Mikrokontroler saat  Membuka Pintu
Sensor Port D.3 (D) (volt) Port D.2 (C) (volt) Port D.1 (B) (volt) Port D.0 (A) (volt) Putaran Motor Kondisi Pintu Sensor 1 5,05 5,05 5,05 5,05 Diam Tertutup Sensor 2 5,05 5,05 5,05 0,01 Berputar CW 90 Terbuka keatas 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05 Sensor 3 5,05 5,05 5,05 0,01 Berputar CW 90 Terbuka keatas 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05
Tabel 5. Hasil Pengukuran Tegangan pada Port D Mikrokontroler saat Menutup Pintu
Sensor  Port D.3 (D) (volt) Port D.2 (C) (volt) Port D.1 (B) (volt) Port D.0 (A) (volt) Putaran motor Kondisi pintu Sensor 3  5,05 5,05 5,05 5,05 Diam Terbuka Sensor 2  0,01 5,05 5,05 5,05 Berputar CCW 90 Turun perlahan 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05 5,05 0,01 Sensor 1  0,01 5,05 5,05 5,05 Berputar CCW 90 Turun perlahan hingga tertutup 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05 5,05 0,01 5,05 5,05 5,05 5,05 0,01
Berdasarkan  Tabel  4  menunjukkan  ke- adaan  awal  pintu  tertutp,  kondisi  pintu  akan membuka  jika  motor  stepper  bergerak Clock Wise  (CW) .  Tabel  5  menunjukkan    keadaan awal  pintu  tertutp,  kondisi  pintu  akan  mem- buka  jika  motor  stepper  bergerak Counter
Clock  Wise  (CCW) .  Pergerakan  motor  akan mencapai  90º  diperoleh  dengan  membuat program  pergerakan  motor stepper sebanyak 12 step. Setiap step mempunyai sudut gerakan sebesare 7,5º.
Hasil  penguian  dan  pengamatan  posisi
pintu  dengan  posisi  ketinggian  air  yang menge-nai  sentor  dan  posisi  step  gerakan motor  ditunjukkan  seperti  Tabel  6.  Berdasar- kan  hasil  pengujian  Tabel  6  menunjukkan kondisi  posisi  pintu  mulai  membuka  jika sensor  tersentuh  air  (titik  D  sampai  dan  F) maka motor  bergerak  90º searah  jarum jam.
Sebaliknya  saat    air    sudah    mulai  surut, sensor    tidak  terkena  air  (titik  F  sampai  D) maka  motor  akan  berputar  90º  berlawanan jarum  jam. ( Counter Clock Wise ). Kondisi ini sampai  pada    titik  A,  sehingga  motor  stepper tidak  berputar  lagi  dan  menandakan  pintu telah tertutup.
Tabel 6. Hasil Pengujianhubungan Ketinggian Air dengan Pergerakan Motor Posisi pintu Posisi ketinggian air Posisi step motor Posisi pintu dari tutup ke buka A A bergeser 0 o dari titik awal B A (0 o ) C A (0 o ) D B         bergeser CW 90 o dari titik A E B (0 o ) F C         bergeser CW 90 o dari titik B Posisi pintu dari buka ke tutup F 2 C (0 o ) E 2 B         bergeser CCW 90 o dari titik C D 2 B (0 o ) C 2 A         bergeser CCW 90 o dari titik B B 2 A (0 o ) A 2 A (0 o )

## KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian ini dapat disimpulkan bahwa perancangan  dan  pembuatan  purwarupa  pe- ngontrol  pintu  air  bendungan  Berbasis Mikrokontroler ATmega 16 berfungsi dengan baik.  Purwarupa  alat  yang  dibangun  tersusun atas  sensor  air  sebagai  blok  input,  rangkaian mikrokontroler dan driver motor sebagai blok proses,  dan  blok  keluaran  terdiri  dari  motor stepper dan led indikator.
Berdasarkan pengujian bahwa  level air sangat  mempengaruhi  pergerakan  motor stepper ,  yang   mempunyai pergesaran motor 90º    CW  untuk  membuka  pintu  air,  dan
berputar    serta  90º  CCW  untuk  menutup pintu.
Pengembangan  penelitian  yang  dapat dilakukan  yaitu  dengan  sistem  monitoring sms    gateway  dan Internet  of  Things (IoT) untuk  mengetahui  ketinggian  air,  sehingga informasi  ketinggian  dapat  diketahui  secara cepat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R.  Muchlisin,  “Pengertian,  Fungsi,
Manfaat  dan  Jenis-jenis  Bendungan”, [Online].
Available:https://www.kajianpustaka.c
om/2018/12/pengertian-fungsi- manfaat-dan-jenis-bendungan.html,
[Accessed Jan. 14, 2017].
[2] Sumarsono,  Saptaningtyas.,  D.  W., “Pengembangan
Mikrokontroler
sebagai  Remote  Control  Berbasis Android”, Jurnal  Teknik  Informatika , Vol 11. No. 1, Hal 67-74, April 2018.
[3] Yurindra,  M.  Sobri.,  “Pengontrol  Alat
Penyiram Taman Otomatis Menggunakan SMS Berbasis Mikrokontoler IC Atmega 16”, Jurnal
SISFOKOM ,  Vol  03,  Nomor  01,  hal. 50-59, Maret 2014.
[4] Hartono,  S.  Nurhadayono,  D.  Sucipto,
“Sistem  Kontrol  Buka  tutup  Pintu Gerbang  dengan  Sensor  Jarak  Berbasis Mikrokontroler  Atmega  32”, Jurnal ITEKS  STT  Wiworotomo ,  Vol  10,  No.
1, hal 1-11, 2018.
[5] Dickson Kho, “Pengertian  Kabel
Listrik  dan  Jenis-jenisnya”,  [Online]. Available :
https://teknikelektronika.com/pengertia n-kabel-listrik-jenis-jenis-kabel/, [Accessed Apr. 6, 2018]. [6] H. Andrianto, Pemprograman
Mikrokontroler  AVR  ATmega  16 , Penerbit Informatika, Bandung, 2008. [7] Widodo, Panduan Praktikum Mikrokontroler  AVR  ATMEGA  16 , Penerbit  Elex  Media  Komutindo  , Jakarta, Januari 2008.
[8] Syahrul, Motor  Stepper:  Teknologi, Metoda, dan Rangkaian Kontrol ,
Majalah Imiah UNIKOM, Vol.6, No. 2, 2011.
[9] P. Marian, “L293D datasheet”
[Online]. Available: https://www.electroschematics.com/l29 3d-datasheet/,      [Accessed  Apr.  16, 2018].