uP uC


Referensi :
Andreas, Sony (2020). Sistem Penanganan Banjir Otomatis Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor Raindrop. Universitas Andalas. Padang

Riana, Eri. Perancangan Alat Penanggulangan Dini Bencana Banjir Berbasis Inframerah Dengan Mikrokontroller Atmega16, Pompa Air, Dan Calling. MEDIA INFORMATIKA BUDIDARMA, Vol 2, No 3, Juli 2018.

William H.S. molle. Rancang Bangun Sistem Kendali Pompa Air Bersih Bertenaga Surya Di Kawasan Relokasi Korban Banjir Pandu. Jurnal Teknik Informatika vol 15 no 2 April-Juni 2020, hal. 119-126

Haryanto, Denni. RANCANG BANGUN POMPA AIR OTOMATIS ANTISIPASI BANJIR DAN PINTU AIR OTOMATIS DENGAN MONITORING KETINGGIAN AIR MELALUI DATABASE THINGSPEAK BERBASIS ARDUINO. Universitas Semarang

Septryanti, Ade. Sistem Pendeteksi Banjir dengan Sensor Ultrasonic berbasis Mikrokontroller di kota Pangkalpinang. Jurnal TRANSFORMATIKA, Vol.15, No.1, Juli 2017, pp. 1 - xxx

https://berita.99.co/mencegah-banjir-masuk-rumah/
https://www.ruparupa.com/blog/10-cara-mencegah-banjir-yang-bisa-kamu-lakukan/
https://www.rumah.com/panduan-properti/cara-mengatasi-banjir-57048
https://www.pinhome.id/blog/tips-rumah-anti-banjir/
https://kiaton.kontan.co.id/news/5-cara-mencegah-banjir-agar-tidak-masuk-rumah?page=all



Sistem Penanganan Banjir Otomatis 

Abstrak
Banjir merupakan suatu bencana alam yang sering terjadi di Indonesia. Terutama di daerah yang padat penduduk seperti salah satu contohnya Kota Jakarta. Mulai dari pelosok kota hingga ke pusat kota tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut , maka perlu dibuat suatu alat yang mempunyai daya serap air secara cepat dan tanggap sehingga genangan air dari banjir dapat teratasi. Saat sekarang sudah ada alat yang dapat menyerap air. Alat tersebut adalah sumur resapan yang mana terbuat dari komponen bak kontrol, saluran memasukan dan pengeluaran serta talang air. Namun alat tersebut hanya dapat menyerap air secara perlahan ketika banjir. Tentu hal ini kurang efektif untuk hujan yang deras dan juga lama. Agar lebih efektif maka dibuatlah sebuah alat penanganan banjir yang dapat menyerap air secara cepat dan berfungsi secara otomatis.

Pendahuluan
Pada alat ini Sensor Raindrop terdapat lapisan module yang mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi terhadap air hujan. Sensor Raindrop tersebut akan berfungsi mendeteksi air diwadah permukaan permukaan. Jika tidak ada air maka alat tidak akan berfungsi dan sebaliknya jika permukaan tersebut terdapat air maka alat akan berfungsi. Pompa DC akan aktif lalu menyedot air yang berada dipermukaan jalan menuju wadah penampung. Untuk membatasi kecepatan air yang masuk kedalam selang maka digunakan Sensor Waterflow sebagai pendeteksi kecepatan air dan Motor Driver L298 sebagai pengatur PWM pada Pompa DC. Sensor Ultrasonik digunakan untuk mendeteksi ketinggian air pada wadah penampung.

Landasan Teori
a. Banjir
Pada umumnya banjir terjadi pada lahan kering yang terendam oleh air, dimana adanya dataran cekung yang tergenang akibat curah hujan yang berlebihan. Banjir juga dapat disebabkan oleh limpahan air yang alirannya sudah melebihi kapasitas sistem drainase penampungnya. Bencana banjir juga disebabkan oleh rendahnya permeabilitas tanah sehingga tanah tidak mampu lagi untuk menyerapair yang tergenang. Selain itu, banjir juga dapat terjadi akibat naiknya permukaan air diatas curah hujan yang normal, adanya perubahan suhu pada suatu wilayah, waduk/bendungan yang roboh, proses pencairan salju yang singkat, dan terhambatnya aliran air di tempat lain

b. Sensor Raindrop
Pada Sensor Raindrop terdapat IC komparator yang mengakibatkan sensor mampu mendeteksi adanya logika tinggi dan logika rendah (hidup atau mati). Tegangan yang dihasilkan oleh modul sensor ini kemudian dihubungkan ke pin Arduino khusus, yang dapat mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Sinyak analog dari sensor Raindrop digunakan untuk mendeteksi air.



c. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengubah besaran fisik berupa suara menjadi listrik. Sensor ultrasonik biasanya digunakan di berbagai layar nonsentuh, seperti pada aplikasi pengukuran jarak. Alat tersebut akan memancarkan gelombang ultrasonik ke arah target dan memantulkan kembali gelombang tersebut ke sensor.


d. Pompa DC
Pompa adalah alat yang memungkinkan cairan yang tidak dapat dimampatkan untuk mengalir, bergerak dan bersirkulasi dengan cara meningkatkan tekanan 11 dan kecepatan dari satu tempat ke tempat lain.Dengan kata lain, pompa adalah alat yang mengubah energi mekanik alat penggerak menjadi energi potensial. Prinsip kerja pompa adalah menyedot fluida dan memberikan tekanan padanya.



e. Driver Motor L298
L298 merupakan IC driver motor yang dapat mengontrol arah putaran dan kecepatan motor DC atau stepping motor. Pada IC L298 ini terdapat rangkaian transistor H-bridge NPN. Transistor - Transistor ini digunakan sebagai saklar 12 untuk mengatur arah putaran motor. Gerbang logika pada rangkaian digunakan untuk mengaktifkan transistor sesuai dengan sinyal input masing-masing pin. 


f. Mikrokontroler Arduino Uno
Arduino adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input / output, 6 pin di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM, 6 input analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, colokan listrik, header ICSP, dan tombol reset. Arduino dapat mendukung mikrokontroler; dapat dihubungkan ke komputer menggunakan kabel USB.


g. Pulse Width Modulation
Modulasi lebar pulsa adalah metode menghasilkan tegangan analog dari nilai digital. PWM adalah metode pengaturan kecepatan putaran motor dengan mengatur persentase lebar pulsa tinggi terhadap periode sinyal gelombang persegi berupa tegangan periodik yang diterapkan pada motor sebagai sumber tenaga. Semakin besar rasio durasi sinyal tinggi terhadap periode sinyal, semakin cepat motor akan berputar. Siklus kerja mewakili sebagian kecil waktu sinyal dalam keadaan logika tinggi dalam sebuah siklus. Satu siklus dimulai dari transisi sinyal rendah ke tinggi dan berakhir pada transisi berikutnya.

h. Sensor Water Flow
Sensor WaterFlow merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi aliran air. Sensor WaterFlow terdiri dari katup plastik (badan katup), rotor air, dan sensor efek Hall. Ketika air mengalir melalui rotor, rotor akan berputar, dan kecepatan rotor akan sesuai dengan aliran air yang masuk melalui rotor. Sinyal pulsa dari rotor akan diterima oleh sensor hall effect untuk diproses lebih lanjut di mikrokontroler.


Perancangan Sistem
1. Analisa Kebutuhan Sistem
a. Kebutuhan Fungsional Sistem
  • Sistem mampu mendeteksi air menggunakan Sensor Raindrop.
  • Sistem mampu mendeteksi ketinggian air pada wadah penampung menggunakan Sensor Ultrasonik.
  • Sistem harus dapat menyerap air pada wadah penampung dengan kecepatan maksimum.
  • Sistem mampu mengukur kecepatan air yang mengalir kedalam saluran menggunakan WaterFlow Sensor
b. Kebutuhan Non Fungsional Sistem

  • Pipa yang dipasang dari pompa ke poros penyerapan air diwadah permukaan maupun penampung dipasang secara vertikal. 
  • Pipa yang di pasang dari pompa pada poros pengeluaran air yang berasal dari permukaan maupun di wadah penampung dipasang secara horizontal.

2. Rancangan Umum


Dapat dilihat dsini sistem menggunakan tiga sensor, yaitu Sensor Raindrop, Sensor Waterflow, Sensor Ultrasonik. Sensor Raindrop berfungsi untuk mendeteksi banjir pada prototype wadah dipermukaan. Hasil dari bacaan data oleh Sensor Raindrop berupa nilai Analog Digital Converter (ADC) akan dikirimkan ke Arduino Uno untuk mengaktifkan Pompa DC. Sensor Waterflow berguna untuk mendeteksi debit air yang masuk menuju wadah penampung. Hasil bacaan dari Sensor Waterflow dikirimkan ke Arduino Uno lalu Motor Driver L298 akan mengatur kecepatan motor pada Pompa DC. Pompa DC berfungsi untuk memompa air dari wadah dipermukaan menuju wadah penampung dan wadah penampung menuju pembuangan/ laut. Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi ketinggian air pada wadah penampung dengan cara memancarkan gelombang menuju air yang berada di wadah penampung lalu memantulkan balik gelombang kearah Sensor Ultrasonik

3. Rancangan Proses


Sistem penanganan banjir secara otomatis dimulai dengan pembacaan air yang berada di permukaan. Kemudian jika air tersebut terdeteksi oleh sesnsor raindrop dan tegangan portnya sama dengan nol, maka proses pada wadah permukaan akan dilakukan dan jika tidak maka masuk pada proses selanjutnya yaitu menentukan ketinggian air yang berada pada wadah penampung. Jika tinggi air lebih dari 5cm maka pompa akan aktif dan menyerap air dari wadah penampung menuju pembuangan. Namun apabila air kurang sama dengan 5cm maka penyerapan tidak akan dilakukan dan kembali menuju proses awal.

4. Rancangan Detail Komponen Sistem

a. Perancangan Perangkat Keras


Prinsip kerja dari masing – masing perangkat keras adalah: 

1. Sensor Raindrop digunakan untuk mendeteksi air dan menentukan kondisi awal permukaan prototype jalan apakah banjir atau tidak. 

2. Sensor Waterflow digunakan untuk mendeteksi kecepatan air yang masuk kedalam. 

3. Sensor Ultrasonik digunakan untuk mendeteksi ketinggian air yang berada pada area penampung. 

4. Arduino Uno digunakan untuk memproses data dari masing – masing komponen sesuai dengan fungsinya. 

5. Driver Motor L298 digunakan untuk mengatur kecepatan dari motor yang berada pada Pompa DC. 

6. Pompa DC digunakan untuk menyerap dan membuang air dari permukaan maupun wadah penampung.

b. Perancangan Perangkat Lunak

Sistem penanganan banjir secara otomatis dimulai dengan pembacaan air oleh sensor raindrop. Kemudian jika tegangan port sama dengan nol maka pompa 1 dan Sensor Waterflow aktif serta proses selanjutnya akan dilakukan, jika tidak maka masuk pada proses selanjutnya yaitu pembacaan ketinggian air yang berada pada wadah penampung yang dilakukan oleh sensor ultrasonik. Jika tinggi air lebih dari 5cm maka pompa akan aktif dan menyerap air dari wadah penampung menuju pembuangan. Namun apabila air kurang sama dengan 5cm maka penyerapan tidak akan dilakukan dan kembali menuju proses awal. 

5. Rancangan Pengujian
a. Pengujian Perangkat Keras


b. Pengujian Perangkat Lunak

Software yang akan di gunakan pada sistem adalah Arduino IDE. Arduino IDE berfungsi untuk menjalankan perintah – perintah yang telah diprogram pada sistem. Pengujian yang dilakukan adalah menguji program berhasil dan 25 melakukan profiling pada Mikrokontroler Arduino UNO, menguji pembacaan nilai dari Sensor Ultrasonik, Sensor Raindrop dan sensor waterflow, serta menguji pemberian nilai PWM pada Pompa DC.

6. Analisis Kebutuhan Penelitian


Implementasi dan Pengujian

1. Implementasi
a. Implementasi Hardware
Pada implementasi hardware terdapat sensor Raindrop yang digunakan sebagai inputan awal untuk mendeteksi adanya banjir. Selain sensor Raindrop, Sensor Walterflow dan juga sensor Ultrasonik menjadi input pada sistem. Sensor Waterflow berfungsi untuk mendeteksi kecepatan air yang mengalir didalam selang dan sensor Ultrasonik untuk mendeteksi ketinggian air pada wadah penampung. Selanjutnya data dari input sensor-sensor tersebut akan diolah menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO. Pada mikrokontroler ini terdapat program yang dapat mengaktifkan sistem atau tidaknya berdasarkan data input yang masuk.

b. Implementasi Software
Pada sistem ini software yang digunakan adalah Arduino IDE. Implementasi software pada sistem ini terdiri dari pendeteksiaan air, pembacaan kecepatan air yang mengalir, pendektesian ketinggian air dan pemrograman PWM.

c. Implementasi Sistem
Implementasi sistem merupakan penggabungan hardware dan software menjadi suatu sistem penanganan banjir otomatis ini. Sistem penanganan banjir ini di implementasikan berupa prototype.

2. Pengujian dan Analisa
a. Pengujian dan Analisa Hardware
  • Pengujian Sensor Raindrop

Pengujian Sensor Raindrop dilakukan untuk mengetahui kondisi jalan yaitu kering atau basah dengan keluaran tegangan sensor raindrop yaitu high atau low dan output ADC pembacaan sensor.

  • Pengujian Sensor Waterflow 

Pengujian Sensor Waterflow dilakukan untuk menguji data yang didapat oleh sensor sesuai dengan kondisi sebenarnya. Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan hasil yang didapatkan Sensor Waterflow dengan hasil yang didapatkan secara manual.

Percobaan ini dilakukan untuk menguji tingkat keakuratan dari Sensor Waterflow. 

  • Pengujian Sensor Ultrasonik

Pengujian Sensor Ultrasonik dilakukan untuk menguji ketepatan data sensor dan membandingkan data Sensor tersebut dengan data yang diukur manual yang menggunakan meteran.

  • Pengujian rangkaian Pompa DC

Pada pengujian ini rangkaian Pompa DC terdiri dari Pompa DC yang terhubung ke Motor Driver L298 kemudian Motor Driver L298 terhubung ke Arduino UNO. Pengujian Pompa DC bertujuan untuk mengetahui debit air yang mengalir dan diserap oleh Pompa DC pada berbagai nilai PWM yang diberikan.

b. Pengujian dan Analisa Software
Pengujian perangkat lunak terdiri dari pengujian dalam keberhasilan pengeksekusian program yang telah dibuat pada Arduino IDE. Diantaranya Program yang diujikan adalah pembacaan data input yaitu air, debit air yang mengalir, ketinggian air serta menguji program PWM yang mempengaruhi debit air.

c. Pengujian Secara Keseluruhan

  • Pengujian Kerja Sistem Secara Otomatis

 Pengujian pada kerja sistem secara otomatis dilakukan dengan melihat bagaimana kerja sistem pada kondisi tertentu. Saat air telah terdeteksi oleh Sensor Raindrop dan ketinggian air pada wadah penampung sudah melebihi dari ketinggian yang di tetapkan bagaimana keadaan sistemnya, apakah penyerapan akan dilakukan atau tidaknya.

Persentase keberhasilan sistem otomatis secara keseluruhan adalah 100%. Hal ini menunjukan kerja sistem penanganan banjir otomatis berbasis mikrokontroler menggunakan sensor raindrop berjalan sangat baik dengan ditandai centang pada tabel.
 
Kesimpulan
  • Sistem dapat mendeteksi adanya air menggunakan Sensor Raindrop dengan nilai tegangan 0 (low).
  • Sistem dapat mengukur kecepatan air yang mengalir kedalam saluran yang menuju kewadah penampung menggunakan Sensor Waterflow dengan tingkat error pengukuran 6,57%.
  • Sistem dapat mendeteksi ketinggian air pada wadah penampung menggunakan Sensor Ultrasonik dengan tingkat error pengukuran 0,83%.
  • Sistem dapat melakukan penyerapan maupun pembuangan air akibat banjir menggunakan Pompa DC dengan tingkat keberhasilan 100%
  • Sistem dapat melakukan penanganan banjir secara otomatis.
Rangkaian Percobaan



Video Percobaan


Video Simulasi oleh kelompok lain



Daftar Pustaka

  1. Sari. Nursita, "Benarkah Banjir Jakarta tahun 2020 Adalah Yang Terparah," Kompas.com, Jakarta, 2020 
  2. Aziz, Fauzan Zulfa. 2019. Sistem Monitoring Banjir Berbasis Internet Of Things dan Geographic Information Sistem. Universitas Andalas: Padang
  3. Yohana, C., Griandini, D., & Muzambeq, S. (2017). Penerapan Pembuatan Teknik Lubang Biopori Resapan Sebagai Upaya Pengendalian Banjir. Jurnal Pemberdayaan Masyarakat Madani (JPMM), 1(2), 296- 308. https://doi.org/10.21009/JPMM.001.2.10
  4. Mualana, G., Pancono, S., & Mia, A. (2018) Desain dan Implementasi Sistem Pengendalian Otomatis untuk Mengatur Debit Air Pada Prototipe Bendung sebagai Pencegahan Banjir. Jurnal Teknik Informatika dan Sistem Informasi (JUTISI), 4(3), 407-421. http://dx.doi.org/10.28932/jutisi.v4i3.873
  5. Hasiholan, C., Primananda, R., Amron, K. "Implementasi Konsep Internet of Things pada Sistem Monitoring Banjir menggunakan Protokol MQTT ", jutisi, vol.2, no.12, pp. 6128-6135, Dec. 2018.
  6. Anshari, Fauzan. 2019. Sistem Monitoring Kelancaran Drainase Menggunakan Fuzzy Logic Untuk Peringatan Dini Banjir Berbasis Internet Of Things. Universitas Andalas: Padang
  7. Paat. Yustinus, "Banjir Jakarta Akibat Kurangnya Daerah Resapan Air," Beritasatu.com, Jakarta, 2016
  8. Rina.Yuk mengenal sumur resapan air hujan pencegah banjir. https://jawaracorpo.com/Yuk-Mengenal-Sumur-Resapan-Air-HujanPencegah-Banjir/, diakses pada 27 januari 2020 jam 17.56 WIB 
  9. Rahayu. Dkk. (2009). Banjir dan Upaya Penanggulangannya. Bandung : Pusat Mitigasi Bencana (PMB-ITB)
  10. IDEP, 2007. Panduan Umum Penanggulangan Bencana Berbasis Masyarakat, Edisi ke-2, Bali : Yayasan IDEP. 
  11. Ligal, S. 2008. Pendekatan Pencegahan dan Penanggulangan Banjir. Jurnal. Dinamika Teknik Sipil Volume 8, No. 2 Juli 2008.
  12. Kodoatie, R.J. dan Sugiyanto, 2002. Banjir, Beberapa Penyebab dan Metode Pengendaliannya dalam Perspektif Lingkungan, Pustaka Pelajar, Yogyakarta
  13. M. Suleman, Replika Sistem Atap Otomatis Untuk Pelindung Benda Terhadap Hujan Berbasis Mikrokontroller AT89S52. 
  14. M. Y. Mustar & R. O. Wiyagi. Implementasi Sistem Monitoring Deteksi Hujan dan Suhu Berbasis Sensor Secara Real Time. Jurnal.Semesta Teknika, Vol. 20, No. 1, 20-28, Mei 2017
  15. [Online]. Available: https://3.imimg.com/data3/VA/PK/MY-3287828/rainsensor-rain-drops-detection-sensor-500x500.jpg. [Diakses 8 februari 2020].
  16. U. M. Arief, Pengujian Sensor Ultrasonic PING untuk Pengukuran Level Ketinggian dan Volume Air, 2011
  17. Badidi, J., Asri, E., & Aisuwarya, R. (2018, March 29). Rancang Bangun Robot Tank Automatik Pendeteksi Halangan dengan Kendali Fuzzy Logic. JITCE (Journal of Information Technology and Computer Engineering),2(01),7-18.
  18. [Online].Available:https://www.makerlabelectronics.com/my_uploads/201 6/05/ultrasonic-sensor-HCSR04-1.jpg. [Diakses 8 februari 2020].
  19. Pamungkas, H. Y. 2010. Monitoring kelembaban tanah dalam pot berbasis mikrokontroler atmega 168 dengan tampilan output situs jejaring sosial twitter untuk pembudidaya dan penjual tanaman hias anthurium. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.
  20. Rohman, Fathor. Tanpa tahun. Prototype alat pengukur kecepatan aliran dan debit air (flow meter) dengan tampilan digital. Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma:Depok
  21. Research Design Lab. No Year. Motor Driver L298. www.reasearchdesignlab.com. diakses tanggal 9 Februari 2020, jam 08.18 WIB. 
  22. Djuandi, Feri.2011. Pengenalan arduino. http://tobuku.com/docs/ArduinoPengenalan.pdf. Diakses Pada 9 februari 2020, jam 08.37 WIB.
  23. Kasoep, W. (2017, March 20). Rancang Bangun Mobile Robot Micromouse Untuk Pencarian Rute Terpendek Menggunakan Algoritma Flood Fill. JITCE (Journal of Information Technology and Computer Engineering),1(01),8-16.
  24. Hidayati, Qory. Tanpa Tahun. Pengaturan kecepatan motor DC dengan menggunakan mikrokontroler atmega 8535. Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Balikpapan: Balikpapan.
  25. Prayogo, Rudito. 2012. Pengaturan pulse width modulation dengan PLC. Universitas Brawijaya: Malang.
  26. Marzuki, Andri. Pulse Width Modulation (PWM). Bogor :Institut Pertanian Bogor.
  27. Thomas Braunl. 2006. Embedded Robotics, Mobile Robot Design and Applications with Embedded Systems, Second Edition. Springer.
  28. Aisuwarya, R., & Fatimah, N. (2019, March 29). Rancang Bangun Sistem Pencampur Minuman Jamu Otomatis Berbasis Mikrokontroler. JITCE (Journal of Information Technology and Computer Engineering), 3(01), 8-17.

Link Download
Download HTML disini
Download Jurnal  disini
Download Rangkaian disini
Download Program Arduino Waterflow disini
Download Program Arduino Ultrasonik disini
Download Library Rain sensor disini
Download Library Ultrasonik sensor disini
Download Video Percobaan disini
Download Datasheet LCD disini
Download Datasheet Atmega 328p disini
Download Datasheet Rain Sensor disini
Download Datasheet Ultrasonik Sensor disini



 



Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

  Bahan Presentasi untuk Mata Kuliah Kimia 2020         OLEH: Apriliya Rahmi Putri 2010953019     Dosen Pengampu : D...

  • (tanpa judul)
      Bahan Presentasi untuk Mata Kuliah Kimia 2020         OLEH: Apriliya Rahmi Putri 2010953019     Dosen Pengampu : D...