## Jurnal Ilmiah Widya Teknik

## SISTEM AKUISISI DATA PEMAKAIAN BAHAN BAKAR DAN JARAK YANG DITEMPUH BERBASIS ARDUINO
Bram Anggita Putra 1* dan Djoko Untoro Suwarno 2
Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma,Yogyakarta,Indonesia
1 bramanggita1@gmail.com , 2 joko_unt@usd.ac.id

## ABSTRAK
Pada  penelitian  ini  telah  dirancang  dan  dibuat  suatu  sistem  akuisisi  data  untuk  pengukuran  pemakaian bahan bakar dan jarak yang ditempuh. Sistem pada prototype ini terdiri dari bagian sensor konsumsi bahan bakar dan sensor jarak yang ditempuh. Sensor konsumsi bahan menggunakan metode counter per satuan volume. Sensor jarak  yang  ditempuh  menggunakan  rotary  encoder  dengan  resolusi  10  pulsa  per  rotasi.  Sistem  akuisisi  data menggunakan  Arduino,  disertai  RTC  (Real  Time  Clock)  dan  Sdcard.  Informasi  yang  disimpan  berupa  waktu, konsumsi bahan bakar dan jarak yang ditempuh. Sistem menyimpan data setiap 1 menit sekali. Resolusi pemakaian bahan bakar 20 cc/sample dan resolusi jarak 1m /10 pulsa.
Kata kunci : akuisisi data, sensor pemakaian bahan bakar, sensor jarak, increment encoder , arduino

## I. Pendahuluan
Kita  sebagai  warga  Negara  Indonesia  secara  tidak  langsung  hendaknya  memperhatikan  konsumsi  BBM  pada kendaraan  kita.  Informasi  data  mengenai  konsumsi  BBM  khususnya  mobil,  ternyata  menuai  banyak  keluhan  dari masyarakat  ketika  konsumsi  BBM  pada  kendaraan  mereka  tidak  sesuai  spesifikasi  yang  diklaim  pabrikan.  Telah ditelusuri, banyak pabrikan mobil yang mencantumkan informasi data konsumsi BBM yang tidak sesuai dari hasil pengujian dan diterapkan pada seluruh kendaraan yang akan dijual. Meski memiliki mesin yang sama, setiap model yang  berbeda  pasti  memiliki  tingkat  konsumsi  BBM  yang  berbeda  pula.  Selain  itu,  ada  kecenderungan  data konsumsi BBM yang diambil dari hasil pengujian di laboratorium atau lintasan khusus, tidak dibandingkan dengan pemakaian nyata di jalan raya. Oleh sebab konsumen perlu untuk diberi suatu kemudahan tentang informasi nyata pada mobil yang mereka pakai, salah satunya adalah sistem akuisisi data penggunaan bahan bakar dan jarak. Dalam hal  ini  konsumen  akan  di  beri  informasi  secara  detail  konsumsi  bahan  bakar  pada  kendaraan  mobil.  Mengingat produsen mobil mencantumkan hasil yang tidak sesuai dengan faktanya, sistem ini diharapkan akan mencatat berapa liter  bensin  yang  telah  terkonsumsi  dan  jarak  yang  bisa  ditempuh.  Karena  keunggulan  model  ini  berupa  sistem akuisisi  data,  mencatat  informasi  berupa  file  yang  akan  disimpan  pada Sdcard/MicroSD/MemoryCard .  Informasi data  mencantumkan  setiap  menit  konsumsi  bahan  bakar  per  liter  dan  jarak  yang  bisa  ditempuh.  Rancangan  ini diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan pengembangan model informasi data konsumsi BBM.[1]
Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu prototype untuk mengukur dan mencatat konsumsi bahan bakar dan panjang lintasan yang di dalamnya terdapat integrasi sistem antara mekanik, elektrik dan program. Bagian mekanik di dalamnya antara lain adanya integrasi antara pedal gas, motor dc dengan roda, dan motor servo dengan valve . Bagian elektrik menghasilkan rangkaian komunikasi antara mekanik ke Arduino. Di bagian program terdapat pengolahan data RTC ( Real Time Clock ) ke Arduino, pengolahan data sensor ketinggian menjadi volume kemudian disimulasi ke tampilan LCD, pembuatan database yang di simpan di Arduino dan di aplikasikan ke SDcard . Penelitian  ini  memiliki  manfaat  untuk  masyarakat  sebagai  acuan  data  untuk  penggunaaan  dan  efisiensi  bahan bakar. Selain itu juga meminimalisasi kecurangan pada pengisian bahan bakar khususnya untuk para pengusaha  di bidang rental mobil, motor, dan taksi. Menginformasikan juga pada pengguna data real konsumsi bahan bakar yang telah digunakan.

## II. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan penelitian ini adalah pengumpulan bahan-bahan referensi berupa  buku-buku  dan  jurnal  penelitian  terkait.  Studi  pustaka  yang  mencakup  literatur  mengenai  Arduino, Data Logger Shield , RTC,  motor dc, motor servo, optocoupler , rotary encoder , reet switch,  LCD dan  metode counter per satuan volume.
Potensiometer  sebagai  pedal  gas,  ketika  diputar  akan  memberikan  nilai  tegangan  yang  akan  berpengaruh  ke motor servo dan motor dc. Pada motor servo nanti akan bergerak CW ( Clock Wise ) atau CCW ( Counter Clock Wise ) sesuai perintah. Gear pada motor servo terhubung ke valve sebagai pintu katub besar kecilnya cairan  yang keluar. Cairan  akan  keluar  dari valve menuju rain  gauge sebagai  media  pengukuran  20cc  per  sampel. Rain  gauge menerapkan metode counter dengan memanfaatkan reed switch sebagai sensornya. Banyaknya counter yang terjadi nantinya akan menjadi data total cairan yang keluar. Driver motor dc sebagai pengatur kecepatan motor dc. Motor
dc  pada prototype ini  akan  menggerakan  roda  sebagai  indikator  sekaligus  menggerakan rotary  encoder. Tombol dalam rancangan ini menggunakan push button sebagai suatu perintah pada menu progam yang akan di tampilkan ke LCD ( Liquid Crystal Display ). Indikator menu progam akan ditampilkan ke LCD untuk mempermudah penjelasan alir sistem. Data Logger shield merupakan suatu mikrokontroler tambahan yang akan saling berkomunikasi dengan arduino. Data logger shield akan mengkonversi data dari arduino untuk diolah ke bentuk file .txt dan di dalam data logger shield terdapat RTC ( Real Time Clock ) yang digunakan untuk pemberi keterangan waktu. File akan disimpan ke SD Card sebagai media penyimpanan.
Gambar 1. Diagram Blok Sistem prototype sistem akuisisi data pemakaian bahan bakar dan jarak yang ditempuh berbasis arduino

## II.1. Perancangan Pengukuran Volume Cairan menggunakan Rain Gauge
Gambar 2. Desain Magazine dan Foto Rain Gauge
Magazine berbentuk kubus dengan ukuran panjang 60cm dan lebar 40cm.  Magazine berfungsi sebagai tempat penampung  cairan.  Disertai  dengan valve sebagai  katub  untuk  keluarnya  cairan.  Besar  kecilnya  katub valve diatur dari motor servo yang terpasang pada magazine.
Kontruksi rain gauge menerapkan metode counter per satuan volume dengan kisaran ketelitian 20cc per sampel. Kontruksi rain gauge memanfaatkan reed switch sebagai  sensor untuk  metode counternya. Reed switch akan aktif jika jarak magnet ke reed switch dekat.

## II.2. Perancangan Pengukuran Jarak  yang Ditempuh
Pada  perancangan  ini,  digunakan  sebuah  roda  sebagai  prototype  yang  diketahui  memiliki  jari-jari  15,9cm. Untuk itu menghitung panjang lintasan roda digunakan rumus keliling lingkaran.
Untuk  menghitung  panjang  1  lintasan  putaran  roda  digunakan  rumus  keliling  lingkaran  yaitu  2πr,    dimana r=15,9cm.  Jadi,  2  x  3,14  x  15,9cm  =  100  cm.  Pada  motor  dc  pada  poros  yang  satunya  terhubung  dengan rotary encoder yang  berfungsi  mengkonversi  perpindahan  angular  dari  suatu  poros  menjadi  kode-kode  analag  maupun digital. Rotary encoder di sini memiliki 10 lines . Itu berarti 10 lines mewakili 1 putaran roda.  Lintasan 1 putaran
roda 100cm = 10 pulsa. Artinya setiap 1 pulsa telah terjadi 10cm lintasan roda. Sedangkan untuk mengetahui arah perputaran roda yaitu   x = clockwise.
Gambar 3. Desain motor dan foto motor dengan rotary encoder

## II.3.
Perancangan Hardware Elektrik

## II.3.1 Rangkaian Skematik pada Motor Servo
Pada  rangkaian  skematik  ini  bertujuan  mengatur  buka  tutup valve yang  diatur  dari  sebuah  potensio  sebagai pedal gas  melalui  motor servo  yang terhubung dengan valve secara  mekanik. Pada reed  switch digunakan sebagai metode counter pada rain gauge . Rangkaian apat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 4. Rangkaian Skematik pada motor servo, reed switch , potensio dan arduino

## II.3.2 Rangkaian Skematik pada Motor DC
Pada rangkaian skematik ini bertujuan mengatur kecepatan motor dc. Motor dc diatur melalui potensio sebagai pedal gas yang terhubung dengan rangkaian driver motor. Sensor optocoupler yang terdiri dari sebuah infrared dan photodioda sebagai sensor untuk rotary encoder .[2] Rangkaian ini dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Rangkaian Skematik pada motor dc, driver motor, dan sensor optocoupler

## II.3.3 Rangkaian Driver DC
Pada  rangkaian  driver  motor  bertujuan  untuk  mengatur  kecepatan  motor  dc.  Rangkaian  ini  dapat  dilihat  pada gambar 6.

## Gambar 6. Tegangan bias pada rangkaian darlington
Pada  gambar  basis  transistor  berfungsi  untuk  mengatur  level  tegangan  basis  transistor  BFY51  yang  dirangkai secara darlington dengan transistor TIP31. Besar tegangan bias basis dikontrol dengan potensiometer 10KΩ.  Dari luar  transistor  Darlington  nampak  seperti  transistor  biasa  dengan  3  buah  kutub:  B  (basis),  C  (Kolektor),  dan  E (Emitter).  Dari  segi  tegangan  listriknya,  voltase  base-emitter  rangkaian  ini  juga  lebih  besar,  dan  secara  umum merupakan  jumlah  dari  kedua  tegangan  masing-masing  transistornya.Tegangan  Base  Emitter  dari  rangkaian darlington  adalah  hasil  jumlah  dari  kedua  transistor  dapat  dirumuskan  VBEtotal  =  VBE1  +  VBE2,  dimana 1.5Volt=0.78Volt+0.72Volt. Penguat total dari transistor darlington mencapai 1000 kali. Hal ini bisa dirumuskan  β = h .  h ,  dimana  1000=25x40.  Motor  dc  dapat  bergerak  berdasarkan  tegangan  bias  basis  yang  dikeluarkan tegangan tersebut. Dioda 1N4148 berfungsi sebagai pelindung transistor dari tegangan balik efek induksi dari motor dc. [3]

## II.4 Perancangan Software
Rancangan  progam  dibuat  dalam  bentuk  flowchart,  supaya  mempermudah  proses  pembuatan listing progam. Flowchart progam di bagi menjadi 3 subrutin, berikut adalah gambar flowchartnya:
Gambar 7. Flowchart Utama
Gambar 8. Flowchart subrutin pedal gas dan flowchart subrutin perhitungan jarak
Gambar 9. Flowchart subrutin perhitungan volume

## III. Hasil Awal Penelitian
Dari serangkaian metode penelitian pada prototype ini, penelitian dibuat sebaik-baiknya untuk memperoleh data yang  akurat.  Sebagaimana  hasil  data  yang  diperoleh  mencakup  waktu,  perhitungan  jarak  dan  perhitungan  volume. Hasil  data  yang  didapat  sebagaimana  hasil  percobaan  tetap  akan  ada  suatu  error.  Hasil  data  yang  diharapkan tercantum seperti tabel dibawah ini:
Gambar 10. Grafik Perhitungan Volume
Gambar 11. Grafik Perhitungan Jarak
Data yang disimpan pada Sdcard berbentuk file .txt yang di dalamnya ada keterangan waktu detail data tersebut diambil, sebagai contoh di bawah ini adalah hasil file .txt nya:

## Gambar 15. Data file berbentuk .txt yang disimpan di SD Card

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan  perancangan  pada  prototype  ini  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem  ini  masih  dalam  tahap perancangan. Perancangan pada desain raingauge harus  masih diperbaiki,  masih ditemukan  kendala dalam kinerja mekanismenya.
Pengambilan  data  harus  masih  dilakukan  dan  masih  menggunakan  analisa  secara  sistematis  dan  belum  diuji secara langsung. Namun akan segera dibuat untuk mendapatkan hasil yang nyata dalam prakteknya dan dapat dicari kekurangannya.
Dalam tahap pengembangan prototype ini dimungkinkan untuk memperoleh data dengan ketelitian yang lebih kecil lagi.

## Daftar Pustaka
[1] Kementerian  energi  dan  sumber  daya  mineral,  “Kajian  Supply  Demand  Energy”,  Pusat  Data  Informasi Energi Dan Sumber Daya Mineral, 2012.
[2] McRoberts, Michael., “Beginning Arduino, 2nd Edition:Apress”, NewYork, USA, 2011.
[3] ....., ......, Rangkaian Pengatur Kecepatan Fan (Kipas) DC dengan Transistor, http://skemarangkaianpcb.com/rangkaian-pengatur-kecepatan-fan-kipas-dc-dengan-transistor/ , diakses tanggal 24 Juli 2015, diakses tanggal 16 April 2015.