Rancang Bangun Sistem Kendali Level Ketinggian Air Pada Waduk Dengan Menggunakan Personal Computer (PC) Dan Smartphone Melalui Jaringan Wi-Fi Dan Internet Berbasis RaspberryPi
PROPOSAL TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Di Politeknik Negeri Medan
ALFAJAR ZALUHU Nim : 1105042047
FEVRI ARIANDI SUHASTRA Nim : 1105042067
JONI HARAHAP Nim : 1105041021
TUNGGUL FRANCISKO Nim: 1105042091
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014
ABSTRAK
Banyak sistem yang digunakan dalam penerapan sistem drainase salah satunya yaitu sistem polder. Polder merupakan suatu kawasan atau lahan reklamasi dengan kondisi awal mempunyai muka air tanah tinggi yang diisolasi secara hidrologis dari daerah di sekitarnya dan kondisi muka air (air permukaan dan air tanah) dapat dikendalikan. Kondisi lahannya sendiri dibiarkan pada elevasi asalnya atau sedikit ditinggikan. Pada sistem polder air dikumpulkan pada kolam pengumpul atau waduk. Dari waduk ini kemudian air dibuang atau dialirkan menuju recipient menggunakan pompa. Pompa inilah yang mengatur ketinggian air pada kawasan polder dan pompa ini yang akan dikontrol menggunakan alat yang dirancang. Alat ini bekerja berdasarkan ketinggian air pada kolam pengumpul/waduk kemudian secara otomatis akan menghidupkan pompa ketika air mencapai ketinggian tertentu. Pada alat ini kami menggunakan 3 (tiga) buah pompa listrik yang akan hidup satu per satu sesuai ketinggian air yang terdeteksi oleh sensor. Dengan alat ini pengguna juga dapat mengamati ketinggian air pada waduk menggunakan Personal Cmputer (PC) atau Smartphone. Jika suatu waktu perlu dilakukan pengurasan waduk untuk perawatan atau keperluan lainnya, pengguna dapat menghidupkan pompa secara manual dari Personal Cmputer (PC) atau Smartphone tersebut. Sebagai pengendali utama pada alat ini kami menerapkan modul Raspberry Pi untuk membaca sensor dan mengendalikan pompa, serta melakukan komunikasi secara wireless dengan Personal Cmputer (PC) dan Smartphone dengan metode remote desktop. Kata kunci : Sistem kendali, Waduk, Pesonal Computer (PC), Smartphone, RaspberryPi.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir serta menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Kendali Level Ketinggian Air Pada Waduk Dengan Menggunakan Personal Computer (PC) dan Smartphone Melalui Jaringan Wi-Fi dan Internet Berbasis Raspberry Pi” disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma III, Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T., MT., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Berman P. Panjaitan, S.T., M.T., sebagai Kepala Program Studi Teknik Elektronika dan sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan saran dan arahan kepada penulis. 4. Bapak Ir. Mawan Ginting, M.T., sebagai dosen Wali Kelas Elektronika 6A. 5. Bapak Zumhari, S.T., M.T., sebagai Dosen Wali Kelas Elektronika 6D. 6. Bapak Ir. Akhiruddin, M.T., sebagai Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 7. Bapak Harris A.,S.T., M.T., sebagai Kepala Bengkel Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 8. Seluruh staf pengajar dan pegawai yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Ayah dan Ibu yang telah memberikan dukungan dalam bentuk materi dan moril, serta doa yang tidak henti-hentinya sehingga sekarang ini kami dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan. 10. Teman-teman Mahasiswa/i Program Studi Teknik Elektronika, yang turut membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, khususnya EK-6A dan EK-6D.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir masih memiliki banyak kekurangan yang perlu disempurnakan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya, khususnya generasi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.
Medan,
Agustus 2014
Hormat Kami,
Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN ..................................................................... ……i LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... …...ii ABSTRAK ............................................................................................... …..iii KATA PENGANTAR .............................................................................. …..iv DAFTAR ISI ............................................................................................ …..v DAFTAR GAMBAR ................................................................................ …..viii DAFTAR TABEL .................................................................................... …..ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................ …...1 1.2
Maksud Dan Tujuan Pembahasan .................................................. …...1
1.3 Batasan Masalah ............................................................................ …...2 1.4
Manfaat .......................................................................................... …...2
1.5
Metodologi ..................................................................................... …...2
1.6
Sistematika Penulisan .................................................................... .......3
BAB 2 DASAR TEORI 2.1
Perangkat Keras ................................................................................... 4 2.1.1
Raspberry Pi ............................................................................. 4
2.1.2
Sensor Konduktivitas ............................................................... 8
2.1.3
Transistor.................................................................................. 9
2.1.4
Relay ........................................................................................ 11
2.1.5
Pompa ....................................................................................... 12
2.1.6
Buzzer ...................................................................................... 15
2.1.7
Wireless Access Point .............................................................. 16
2.1.8
Wireless Adapter ...................................................................... 17
2.1.9
Personal Computer ................................................................... 18
2.1.10 Smartphone .............................................................................. 19
2.2
2.3
Perangkat Lunak ................................................................................... 21 2.2.1
Scratch ...................................................................................... 21
2.2.2
VNC ......................................................................................... 23
2.2.3
Team Viewer ............................................................................ 26
Jaringan ................................................................................................ 27 2.3.1
Jaringan WiFi ........................................................................... 27
2.3.2
Jaringan Internet ....................................................................... 29
BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1
Blok Diagram Sistem ........................................................................ ….31
3.2
Perancangan Rangkaian .................................................................... ….32 3.2.1
Perancangan Rangkaian Sensor Level Air ............................... 33
3.2.2
Rangkaian Driver ..................................................................... 34
3.3
Perancangan Perangkat Lunak .......................................................... ….35
3.4
Listing Program ................................................................................ .....37 3.4.1 Program Indikator ................................................................. ….37 3.4.2 Program Otomasi .................................................................. ….38 3.4.3 Program Manual.................................................................... ….40
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM 4.1
Analisa Hardware.............................................................................. ….42 4.1.1 Tabel Pengukuran Tegangan Pin GPIO Raspberry Pi .......... ….42 4.1.2 Tabel Pengukuran Sensor ..................................................... ….42 4.1.3 Tabel Pengukuran Driver Transistor ..................................... ….43
4.2
Analisa Program....................................................................................... ….43
BAB 5 PENUTUP 5.1
Kesimpulan ....................................................................................... ….49
5.2
Saran ................................................................................................. ….49
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
2.1 RaspberryPi Model A ....................................................................... ….5 2.2 RaspberryPi Model B ....................................................................... ….5 2.3 Blok Diagram RaspberryPi Model B ............................................... ….5 2.4 Pin GPIO RaspberryPi ..................................................................... ….7 2.5 Bentuk Fisik Transistor .................................................................... ….9 2.6 Prinsip Kerja Transistor NPN (a) dan PNP (b) ................................ …10 2.7 Transistor Sebagai Sakelar ............................................................... ....10 2.8 Bentuk Fisik relay dan Skhematiknya .............................................. ....12 2.9 Relay Normally Close (a) dan Normally Open (b) .......................... ....12 2.10 Pompa Sentrifugal ........................................................................... ....13 2.11 Pompa Rotari ................................................................................... …14 2.12 Pompa Torak ................................................................................... …15 2.13 Bentuk Fisik Buzzer ....................................................................... …16 2.14 Bentuk Fisik Wireles access point .................................................... …17 2.15 USB Wi-Fi Adafter .......................................................................... …18 2.16 Bentuk Fisik Personal Computer ..................................................... …18 2.17 Bentuk Fisik Smartphone ................................................................. …21 2.18 Tampilan Scratch ..................................................................................... …22 2.19 VNC ........................................................................................................ …23 2.20 TeamViewer ............................................................................................. …26 3.1 Blok Diagram Sistem ............................................................................... …31 3.2 Rangkaian Keseluruhan ........................................................................... …33 3.3 Rangkaian Sensor Level Air .................................................................... …33 3.4 Rangkaian Driver Motor .......................................................................... …34 3.5 Rangkaian Driver Alarm .......................................................................... …35
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
2.1 Tabel Spesifikasi RaspberryPi ................................................................. ….8 2.2 Spesifikasi WiFi ....................................................................................... .....28 4.1 Pengukuran Tegangan Pin GPIO ............................................................. .....42 4.2 Pengukuran Sensor................................................................................... .....42 4.3 Pengukuran Driver Transistor .................................................................. .....43
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah Polder adalah suatu kawasan dataran rendah yang dikelilingi dengan tanggul dimana
air resapan tanah dan air hujan tidak bisa mengalir secara alami oleh sebab itu daerah ini merupakan daerah rawan banjir, sehingga dibutuhkan sistem pembuangan air buatan. Sistem ini terdiri dari waduk yang berfungsi sebagai kolam pengumpul air yang kemudian akan dibuang atau dialirkan ke pembuangan air, bisa berupa kanal atau laut menggunakan pompa air. Pompa inilah yang mengatur ketinggian air pada waduk. Dengan kemajuan teknologi yang ada pada bidang elektronika saat ini, penulis merencanakan suatu penerapan modul Raspberry Pi untuk membuat “Rancang Bangun
Sistem Kendali Level Ketinggian Air Pada Waduk Dengan Menggunakan Personal Computer (PC) Dan Smartphone Melalui Jaringan Wi-Fi Dan Internet Berbasis Raspberry Pi” sebagai judul Tugas Akhir penulis. Alat ini diharapkan mampu bekerja sesuai dengan yang diinginkan yaitu mengendalikan pompa secara otomatis dan juga dapat dimonitoring dan dikontrol dari jarak jauh sekalipun.
1.2
MaksuddanTujuanPembahasan MaksuddantujuandaripembuatanTugasAkhiriniadalah : 1. Merancangdanmembuatsistem
monitoring
padawadukdenganmenggunakanpersonal
dankendali
level
ketinggian
computer
air (PC)
dansmartphonemelaluijaringan Wi-Fidan internet berbasisRaspberry pi. 2. MengetahuidanmemahamiRaspberry
Pisecaraumumdan
sensor-sensor
sertakomponenlainnya yang digunakandalampembuatanTugasAkhirini. 3. Sebagaisyaratuntukmenyelesaikanperkuliahan di PoliteknikNegeri Medan.
1.3
BatasanMasalah Dalam perancangan dan pembuatan Tugas Akhir ini diberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut : 1. PerancangandanpembuatansisteminiberbasisRaspberry Pi. 2. Menggunakan sensor level air sebagaipendeteksiketinggian air. 3. Menggunakanpompa air dengantegangan 220 Volt AC. 4. KomunikasiRaspberryPi
dengan
Personal
Computer
(PC)
dan
Smartphonemenggunakan Wi-Fi dan Internet. 5. KomunikasiRaspberry Pidengan Personal Computer (PC) danSmartphoneuntuk jaringan lokal menggunakan aplikasi VNC (Virtual Network Computing) melalui jaringan Wi-Fi. 6. MenggunakanaplikasiTeam Viewersebagai remote jarakjauhmelaluijaringan Internet.
1.4
Manfaat TugasAkhirinisekiranyaakanbergunauntuk : 1. Membantumemonitoring level air danmengontrol motor padawaduk. 2. Denganalatinimasalahbanjirpadasuatu area dapatdiawasidandikontrololehpetugasbaik di pospengawasan, di kantor, ataudimanapun, dengansyaratterjangkaujaringan internet. 3. Mahasiswadanmahasiswidapatmenambahpengetahuandanwawasandalammelaksanaka nproyekTugasAkhir.
1.5
Metodologi Dalam Penulisan Tugas Akhir ini penulis mengumpulkan data yang dilakukan sebagai berikut : 1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan jalan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini. 2. Mengadakan konsultasi dan arahan/bimbingan dari dosen pembimbing serta sumbersumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini.
3. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet.
1.6
Sistematika Penulisan Adapun sistematika yang digunakan dalam penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut :
Bab 1
Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat pembahasan, batasan masalah, metode pembahasan, serta sistematika penulisan.
Bab 2
Dasar Teori
Bab ini berisikan tentang teori-teori pendukung dalam perancangan alat dan komponen utama yang digunakan.
Bab 3
Perancangan Dan Realisasi
Pada bab ini dibahas mengenai langkah-langkah rancangan dan prinsip kerja rangkaian secara hardware.
Bab 4
Pengujian Dan Analisa Sistem
Bab ini membahas mengenai hasil-hasil pengujian dan analisa rangkaian.
Bab 5
Penutup
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang berguna untuk pengembangan sistem pada masa yang akan datang.
