BLOG PERKULIAHAN ZHAFIR : MIKROKONTROLLER INTERGRASI KEAMANAN DAN PEMELIHARAAN KEPITING

KONTROL INTERGRASI TAMBAK KEPITING TB uP uC

Referensi Pakan

1. Anggriani, L. et al. (2018) ‘“ SMART Crab POND ” apartemen kepiting Pintar Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 Sebagai Solusi Kegagalan Budidaya kepiting Lele’, pp. 1–8.

2.N. Sholikin, I. A. Rozaq, M. Iqbal, and N. Y. D. Setyaningsih, “Kontrol Kadar Ph Dan Ketinggian Air Berbasis IOT,” J. ELKON, vol. 01, no. 01, pp. 5–8, 2021.

Dapi, Y., Ruslianto, I. and Suhardi, S. (2022) ‘Monitoring dan Kontrol Pemberian Pakan Air Tawar Menggunakan Internet Messaging Secara Real time’, Jurnal Sistem Komputer dan Informatika (JSON), 4(1), p. 94. Available at: https://doi.org/10.30865/json.v4i1.4821.

3.S. Pratisca and J. Sardi, “Alat Pemberi Pakan Otomatis Berbasis Suhu Air pada Kolam Ikepiting,” JTEIN J. Tek. Elektro Indones., vol. 1, no. 2, pp. 193–200, 2020, doi:10.24036/jtein.v1i2.81.

4. Kusumastuti, S. (2017) ‘Rancang Bangun Alat Pengkondisi Kolam Budidaya Kepiting’, Orbith, 13(3), pp. 172–182.

5.Setyadjit, K. and Harijanto, S.D. (2022) ‘Penerapan TTG Tambak kepiting dengan Pengontrol Suhu dan PH Air Secara Otomatis di Kolam Terpal di Desa Tebel Kecamatan Gedangan Kabupaten Sidoarjo’, 01(02), pp. 1–8.

Jurnal 1 : sensor suhu + pH

Jurnal 2 : pH + ultrasonic

Jurnal 3 : Sensor suhu

Jurnal 4 : suhu + pH

Jurnal 5 : ldr + pH

Tips And Trick

1. Memilih makanan yang tepat (Sumber : disini)

2. Banyak kepiting yang harus diberi makan (Sumber :disini)

3. Cari Tahu Jenis kepiting (Sumber : disini)

4. Tentukan Waktu Pemberian( Sumber: disini)

5.Perhatikan Lingkungan tempat kepiting tumbuh (Sumber : disini)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Abstrak

2. Pendahuluan

3. Tinjauan Pustaka

4. Metodelogi Penelitian

5. Hasil dan pembahasan

1. Abstrak[Back]

kepiting adalah salah satu jenis hewan yang dibudidayakan oleh banyak orang karena memiliki prospek bisnis yang menguntuntungkan. Cara budidaya kepiting pun lebih mudah dilakukan dibandingkan dengan lainnya. Namun, belakangan ini banyak pembudidaya kepiting yang merugi karena pencegahan berbagai masalah yang belum dilaksanakan secara maksimal oleh pembudidaya. Oleh karena itu perlunya alat Kontrol Kolam Otomatis dengan pemberi pakan, pengatur suhu,penggantian air otomatis,dan pengontrol pH air berbasis mikrokontroler sebagai solusi kegagalan budidaya kepiting. Dari pengujian yang dilakukan terhadap sistem, hasil pengukuran dari sensor suhu dan liquid sensor pH ditampilkan pada LCD character, hingga ketika suhu dibawah 27˚C maka mikrokontroler akan menghidupkan relay untuk menyalakan water heater dan pada saat pH < 6 dan atau pH > 8 mikrokontroler berhasil mengendalikan menggerakkan motor sehingga pH air akan dinetralkan dengan menggabungkan air yang berbeda pH nya. sebagai alarm untuk penggantian air sehingga kualitas air kolam kepiting dapat terkontrol. ketika LDR yang terbaca <500 maka akan mengaktifkan buzzer untuk memberi tahu bahwa air kotor,kemudian jika pakan sedikit(kurang dari 15 cm) maka buzzer juga menyala setelah semuanya aman,maka kepiting akan diberi makan untuk pemberi pakan otomatis digunakan motor. pada percobaan ini kepiting yang digunakan adalah kepiting laut,untuk kepiting jenis lain bisa disesuaikan faktornyo sesuai yang dibutuhkan kepiting tersebut.

2. Pendahuluan[Back]

Budidaya kepiting air tawar belakangan ini terbilang cukup manjanjikan. Salah satunya adalah kepiting.kepiting laut merupakan salah satu jenis kepiting air tawar yang sangat populer di kalangan masyarakat Indonesia dan sering dibudidayakan banyak orang karena memiliki prospek bisnis yang menguntungkan. Hal ini didasarkan karena kepiting ini memiliki tingkat permintaan yang cukup tinggi Cara budidaya kepiting merupakan salah satu budidaya kepiting yang lebih mudah dilakukan dibandingkan dengan budidaya kepiting lainnya. Dengan sifat seperti ini, budidaya kepiting akan sangat menguntungkan bila dilakukan secara intensif. Namun, belakangan ini banyak pembudidaya yang mengalami kegagalan. Hal itu dikarenakan pencegahan berbagai masalah, mulai dari intensitas pemberian pakan, kualitas kadar air kolam kepiting , hingga pemeliharaan suhu kolam yang baik untuk pertumbuhan kepiting yang belum dilaksanakan secara maksimal oleh pembudidaya, sehingga banyak pembudidaya lele yang merugi. kolam kepiting untuk budidaya yang mampu memberi pakan secara otomatis sebanyak 3x sehari,menjaga stabilitas suhu air kolam sesuai kebutuhan hidup kepiting yakni pada suhu 27˚C - 32˚C, dan membunyikan alarm (buzzer) untuk mengganti air kolam kepiting ketika PH air sudah terlalu asam yakni pada kondisi air < 6 guna mengurangi kerugian selain itu juga digunakan sensor ldr untuk kekeruhan air dan rtc untuk waktu pemberian pakan otomatis

3. Tinjauan Pustaka[Back]

A. Sistem Kontrol

Sistem kontrol adalah sistem pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam satu rangkuman harga (range) tertentu.

B.Sensor LDR

LDR atau light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light-dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor. Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya

C. pH meter

pH meter sendiri adalah alat listrik yang digunakan untuk mengukur aktivitas ion hidrogen (keasaman atau kebasaan) dalam larutan. Prinsip Kerja Sensor pH Dilansir dari Ensyclopaedia Britannica (2021), pada dasarnya, pH meter terdiri dari voltmeter yang dipasang pada elektroda yang responsif terhadap pH dan elektroda referensi (tidak berubah). Elektroda yang peka terhadap pH biasanya kaca dan perak klorida. Meskipun kadang-kadang digunakan elektroda merkuri-merkuri klorida (kalomel). Ketika dua elektroda direndam dalam larutan, mereka bertindak sebagai baterai. Elektroda kaca mengembangkan potensial listrik (muatan) yang berhubungan langsung dengan aktivitas ion hidrogen dalam larutan (59,2 mV per unit pH pada 25 °C [77 °F]), dan voltmeter mengukur beda potensial antara kaca dan elektroda referensi. Sensor pH secara konsep memiliki keluaran analog. Arus yang mengalir pada sensor akibat ionisasi secara otomatis berubah menjadi tegangan melalui impedansi rangkaian pengkondisian sinyal.

Sensor pH

pH meter adalah alat yang digunakan untuk menentukan keasaman atau kebasaan dari suatu larutan. pH adalah konsentrasi ion hidrogen pada suatu larutan. Suatu larutan yang mengandung banyak ion H+ akan dalam suasana asam sedangkan suatu larutan mengandung lebih banyak ion OH– maka akan menjadi suasana asam. Kisaran rentang pH di kimia adalah dari 1-14. Suatu larutan dengan nilai pH 1 akan menjadi sangat asam dan dengan nilai pH 14 akan menjadi sangat basa. Keasaman dan kebasaan dari suatu larutan tergantung pada konsentrasi dari ion hidrogen (H+ ) dan ion OH–. Suatu larutan netral yang terdiri dari air murni mempunyai pH 7. pH meter hampir semuanya berbentuk digital dengan display angka pada alatnya yang menunjukkan nilai pH dan suhu larutan.

Prinsip kerja utama pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektrode kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektrode kaca adalah lapisan kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastik memanjang, yang selanjutnya diisi dengan larutan HCl (0,1 mol/dm3). Di dalam larutan HCl, terendam sebuah kawat elektrode panjang berbahan perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCl. Konstannya jumlah larutan HCl pada sistem ini membuat elektrode Ag/AgCl memiliki nilai potensial stabil.

Gambar 32. Elektroda Kaca

Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca yang memiliki kemampuan untuk bertukar ion positif (H+) dengan larutan terukur. Kaca tersusun atas molekul silikon dioksida dengan sejumlah ikatan logam alkali. Pada saat bulb kaca ini terekspos air, ikatan SiO akan terprotonasi membentuk membran tipis HSiO+ sesuai dengan reaksi berikut:

SiO + H3O+ → HSiO+ + H2O

Gambar 33. Proses pertukaran H+

Seperti pada ilustrasi di atas bahwa pada permukaan bulb terbentuk semacam lapisan “gel” sebagai tempat pertukaran ion H+. Jika larutan bersifat asam, maka ion H+ akan terikat ke permukaan bulb. Hal ini menimbulkan muatan positif terakumulasi pada lapisan “gel“. Sedangkan jika larutan bersifat basa, maka ion H+ dari dinding bulb terlepas untuk bereaksi dengan larutan tadi. Hal ini menghasilkan muatan negatif pada dinding bulb.

Pertukaran ion hidronium (H+) yang terjadi antara permukaan bulb kaca dengan larutan sekitarnya inilah yang menjadi kunci pengukuran jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Kesetimbangan pertukaran ion yang terjadi di antara dua fase dinding kaca bulb dengan larutan, menghasilkan beda potensial di antara keduanya.

Edinding kaca/larutan ≈ |RT/2,303F loga(H3O+)|

dimana R adalah konstanta molar gas (8,314 J/mol K), T untuk temperatur (Kelvin), F adalah konstanta Faraday 96.485,3 C/mol, 2,303 adalah angka konversi antara logaritma alami dengan umum, dan a(H3O+) adalah aktivitas dari hidronium (bernilai rendah jika konsentrasinya rendah). Pada temperatur 25°C nilai dari RT/2,303F mendekati angka 59,16 mV. Angka 59,16 mV ini menjadi bilangan penting karena pada suhu konstan larutan 25°C, setiap perubahan 1 satuan pH, terjadi perubahan beda potensial elektrode kaca sebesar 59,16 mV.

Gambar 34. Perubahan tegangan menjadi pH

Perhitungan nilai aktivitas hidronium (a(H3O+)) pada persamaan di atas memiliki rentang yang sangat lebar yakni antara 10 hingga 10-15 mol/dm3. Sehingga untuk meringkas persamaan, maka lahirlah istilah pH dengan persamaan sebagai berikut:

pH = -log a(H3O+)

Tanda negatif adalah untuk membuat semua nilai pH dari berbagai larutan, kecuali larutan yang bersifat sangat ekstrim asam, menjadi bernilai positif.

Seperti yang telah kita bahas di atas, bulb kaca berisi larutan HCl yang merendam sebuah elektrode perak. HCl ini memiliki pH konstan karena ia berada pada sistem yang terisolasi. Karena pH konstan inilah maka ia menciptakan beda potensial yang konstan pada temperatur yang konstan pula. Sebut saja potensial tersebut bernilai E’, maka persamaan (Eq. 1) di atas bersama dengan persamaan (Eq. 2) didapatkan persamaan beda potensial total dari elektrode kaca:

Eelektrode kaca = E’ – RT/2,303F pH

…… Eq. 3

Pada sebuah sistem pH meter secara keseluruhan, selain terdapat elektrode kaca juga terdapat elektrode referensi. Kedua elektrode tersebut sama-sama terendam ke dalam media ukur yang sama. Elektrode referensi digunakan untuk menciptakan rangkaian listrik pH meter. Untuk menghasilkan pembacaan pH yang valid, elektrode referensi harus memiliki nilai potensial stabil dan tidak terpengaruh oleh jenis fluida yang diukur.

Seperti halnya elektrode kaca, di dalam elektrode referensi juga digunakan larutan HCl (elektrolit) yang merendam elektrode kecil Ag/AgCl. Pada ujung elektrode referensi terdapat liquid junction berupa bahan keramik sebagai tempat pertukaran ion antara elektrolit dengan larutan terukur, pertukaran ion ini dibutuhkan untuk menciptakan aliran listrik sehingga pengukuran potensiometer (pH meter) dapat dilakukan.

20140123-104334 AM.jpg

Gambar 35. Rangkaian Elektrode Kaca dan Elektrode Referensi Pada pH Meter

Gambar 36. perubahan temperature terhadap pengukuran pH

DS18B20(Sensor SUHU)

Sensor Suhu DS18B20 adalah sensor Suhu yang menggunakan interface one wire, sehingga hanya menggunakan kabel yang sedikit dalam instalasi nya. Unik nya sensor ini bisa di jadikan paralel dengan satu input. Arti nya kita bisa menggunakan sensor DS18B20 lebih dari satu namun output sensor nya hanya di hubungkan ke satu PIN Arduino. Alasan ini membuat sensor ini banyak di gunakan, apalagi sensor ini memiliki tipe waterprof, sehingga sensor ini bisa kita buat sebagai alat ukur dan kontrol pemanas air.

Spesifikasi:

· Unique 1 wire interface dengan output satu pin

· Range Suhu yang di ukur dari -55C – 125C (-67F – 257F)

· Akurasi pada suhu -10C sampai +85C adalah 0.5C

· Resolusi sensor 12bit

· Voltage 3v – 5.5V

· Pull up voltage 3v – 5.5v

Pada mode Normal power, pin akan terhubung sesuai dengan namanya yaitu VCC ke sumber tegangan (+5V), GND akan terhubung ke ground, dan Data akan terhubung ke pin digital arduino. Namun diantara pin data dan VCC diberi resistor pull-up sebesar +- 4K7 Ohm. Fungsi resistor pull-up ini untuk mengatasi kondisi mengambang (diantara Low dan High) yang terjadi pada rangkaian sensor agar keluaran dapat terdefinisi antara HIGH atau LOW.

Pada Parasite Power, perbedaannya pada pin GND dan VCC disatukan dan terhubung dengan Ground. Sedangkan Data tetap akan terhubung ke pin arduino dengan juga tetap menggunakan resistor pull-up. Pada mode ini daya sensor berasal dari jalur Data.

RTC DS1307

RTC (Real Time Clock) merupakan jenis timer yang bekerja berdasarkan waktu nyata, atau dengan kata lain berdasarkan waktu sesaui waktu kita. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start) dan pada saat berhenti (stop).

RTC dilengkapi dengan baterai sebagai supply pada chip sehingga jam akan up to date. Pada RTC dinilai cukup akurat sebagai pewaktu (timer) karena menggunakan osilator Kristal pada rangkaiannya.

Fungsi pin-pin yang terdapat pada RTC :

· Pin VCC : sebagai power supply dan memiliki tegangan kerja 5V

· Pin GND : dihubungkan ke ground

· Pin SCL : sebagai saluran clock untuk komunikasi data antara mikroontroler dengan RTC

· Pin SDA : sebagai saluran data untuk komunikasi data antara mikrokontroler dan RTC

· X1 dan X2 : untuk saluran clock yang bersumber dari crustal external

· Vbat : sebagai saluran energi listrik dari battery external

DS1307 merupakan salah satu tipe IC RTC yang dapat bekerja dalam daya listrik rendah, yang juga sering kita jumpai dalam PC/hanphone. Waktu jam dan kalender memberikan informasi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Untuk bagian jam dapat berformat 24 jam atau 12 jam. Pendeteksi sumber listrik juga disediakan untuk mendeteksi kegagalan sumber listrik dan langsung mengalihkannya ke sumber baterai.

Komunikasi yang digukan untuk RTC mengacu I2C-Bus atau Inter-Integrated Circuit Bus, merupakan bus serial yang dikembangkan oleh Phillips. I2C Bus digunakan untuk menghubungkan berbagai macam IC yang dikontrol oleh sistem microprocessor atau microcontroller (intelligent control application).

Arduino Uno

Gambar 24. Arduino Uno

Arduino Uno adalah salah satu dari sekian jenis produk dari keluarga arduino yang papan elektroniknya memiliki mikrokontroler ATMega 328.

IC mikrokontroler di papan eletronik itu nantinya bertindak seperti layaknya sebuah komputer dikarenakan memiliki CPU, RAM, mapun ROM.

Dengan kata lain Arduino Uno merupakan board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet).

Ia memiliki 14 pin input dari output digital, dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.

Agar mikrokontroler dapat digunakan,pengguna cukup menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

Yang spesial dari Uno ini adalah dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial.

Nama “Uno” berarti satu dalam bahasa Italia, untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi dari Arduino. Uno adalah yang terbaru dalam serangkaian board USB Arduino, dan sebagai model referensi untuk platform Arduino, untuk perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks board Arduino.

SPESIFIKASI ARDUINO UNO

– Mikrokontroler : ATMega32P

– Tegangan operasional pada 5 Vdc

– Tegangan masukan (rekomendasi) pada 7 – 12 Vdc

– Jumlah Digital I/O > 14 pin

– Jumlah analog Input > 6 pin

– Flash Memory 32 KB

– SRAM 2 KB

– eepROM 1 KB

– Clocking speed > 16 MHz

– Panjang papan elektronik > 68.6 mm

– Lebar papan elektronik > 53.4 mm

– Berat modul : 25 gr

Sementara Arduino Uno yang terbaru saat ini yakni R3 sudah memiliki fitur tambahan yakni:

– Pinout yang juga ditambah dengan pin khusus SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan 2 pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF. Untuk ke depannya, module shield kompatibel dengan board yang beroperasi dengan tegangan 5V.

– Rangkaian RESET yang lebih efektif

– Penggunaan Atmega 16U2 menggantikan Atmega 8U2

DAYA ARDUINO UNO

Sumber daya Arduino UNO bisa berasal dari koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber dayanya pun dipilih secara otomatis.

adapun persediaan tegangan eksternal (non-USB) diperoleh dari tegangan masukan adaptor DC dengan range minimal 6 – 20Vdc ataupun baterai.

Adaptor dihubungkan dengan mencolokkan sebuah jack plug DC yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Sedangkan untuk baterai dapat dihubungkan menggunakan kabel jumper.

Pin daya yang terdapat pada Arduino Uno yakni:

– VIN yakni tegangan supply masuk sebesar 5V, sebagai pengganti daya dari USB maupun dari power supply jack DC.

– 5V yakni tegangan keluaran yang difungsikan catu daya untuk module, sensor, maupun shield

– 3V3 yakni tegangan keluaran khusus dengan output 3.3 v, yang difungsikan sebagai catu daya

– GND yakni pin ground baik untuk VIn, 5V, maupun 3V3

MEMORI

Papan Ic Arduino Uno jenis ATmega328 dilengkapi 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader), 2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM (EEPROM liberary).

Input dan Output

Dalam perangkat ini, terdapat masing-masing 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt.

Masing-masing pin bisa memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Ada juga beberapa pin yang mempunyai fungsi khusus yakni:

– Serial 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.

– Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().

SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.

LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.

Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.

Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference ().

Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.

FUNGSI ARDUINO UNO

Seperti layaknya papan elektronik Arduino Uno berfungsi membuat program untuk mengendalikan berbagai komponen elektronika.

Dan fungsi Arduino Uno ini dibuat untuk memudahkan pengguna dalam melakukan prototyping, memprogram mikrokontroler, membuat alat-alat canggih berbasis mikrokontorler.

PEMROGRAMAN ARDUINO UNO

Memprogram Arduino sangat mudah, karena sudah menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi C++ yang mudah untuk dipelajari dan sudah didukung oleh library yang lengkap.

Arduino-Uno-project

Panduan lengkap pemrograman Arduino dan contoh contoh programnya dapat dipelajari disini

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

CONTOH PROJECT DENGAN ARDUINO UNO

Arduino Uno digunakan dalam banyak project seperti:

– Lampu flip-flop, lampu Lalu-lintas

– Robot pintar; line follower, maze solver, pencari api, dll

– Mengontrol motor stepper,

– Mendeteksi suhu dan mengatur suhu ruang,

– Jam digital

– Timer alarm

– Display LCD, dan masih banyak lagi contoh yang lainnya.

E.Sensor Ultrasonic

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.

Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu.

Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Salah satu sensor ultrasonik yang paling sering dijumpai adalah HC-SR04.

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba.

Bunyi ultrasonik dapat merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

CARA KERJA SENSOR ULTRASONIK

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut.

Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut.

Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 29. Sensor Ultrasonic

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi di atas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika sinyal menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan kembali oleh benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut.

Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340 . t / 2

Dimana:

S = Jarak antara sensor dengan benda yang diukur (m).

t = Waktu yang dibutuhkan sinyal untuk kembali ke sensor (s).

APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DALAM KEHIDUPAN

1. Bidang Kedokteran

Gelombang ultrasonik juga bermanfaat untuk diagnosis dan pengobatan dalam bidang kedokteran. Biasanya gelombang ultrasonik akan membantu untuk mendiagnosis berbagai penyakit yang dialami oleh pasien, contohnya penyakit tumor/ kanker.

Kita sering mendengar USG (Ultrasonografi) untuk ibu hamil agar dapat melihat janin dalam kandungannya.

2. Bidang Industri

Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam, meratakan campuran besi dan timah, meratakan campuran susu agar homogen, mensterilkan makanan yang diawetkan dalam kaleng, dan membersihkan benda benda yang sangat halus.

Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi. Selain itu penggunaan sensor ultrasonik banyak ditemui di pabrik-pabrik, salah satunya sebagai pengukur level muatan pada tangki baik itu berupa zat cair maupun padat.

3. Bidang Militer

Dalam bidang militer, gelombang ultrasonik digunakan sebagai radar atau navigasi, di darat maupun di dalam air. Gelombang ultrasonik digunakan oleh kapal pemburu untuk mengetahui keberadaan kapal selam, dipasang pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air, mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi ranjau, dan menentukan posisi sekelompok kepiting.

4. Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian, sensor ultrasonik digunakan untuk memantau tanaman, aplikasi pupuk, pengukuran level, dan aplikasi lainnya. Sensor ultrasonik juga digunakan untuk memantau sistem irigasi untuk mencegah over watering dan under watering sebagai pencegahan terhadap kerusakan tanaman. Sensor ultrasonik juga digunakan untuk memantau dan mengontrol aplikasi insektisida, pupuk, dan pestisida.

Pestisida digunakan secara luas pada tanaman untuk memastikan kesehatan yang baik dan hasil yang maksimal. Sering kali, ini digunakan secara berlebihan, yang menyebabkan pemborosan. Adopsi sensor ultrasonik mendeteksi celah antara tanaman dalam baris untuk disemprot di tempat-tempat yang tidak ada tanaman.

5. Bidang Otomotif

Dalam bidang otomotif, aplikasi sensor ultrasonik yang umum sekarang ini adalah sistem keamanan saat berkendara pada mobil. Sensor ultrasonik akan mendeteksi rintangan dan memperingatkan bahkan mengerem sebelum kemungkinan terjadinya tabrakan di lingkungan lalu lintas yang padat.

Sensor tersebut ditempatkan pada bumper depan dan belakang sehingga membantu dalam menentukan kecepatan dan jarak melalui gelombang suara. Selain itu sensor ultrasonik juga digunakan pada sistem parkir mobil otomatis.

RANGKAIAN SENSOR ULTRASONIK

Sensor ultrasonik terdiri dari beberapa bagian. Berikut adalah rangkaian sensor ultrasonik.

1. Piezoelektrik

Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis.

Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama, maka dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver. Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuaikan frekuensi kerja dari masing-masing transduser. Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.

2. Transmitter

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal.

Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen RLC / kristal tergantung dari desain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator.

3. Receiver

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter.

Oleh karena bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

CONTOH SENSOR ULTRASONIK

Salah satu contoh sensor ultrasonik yang mudah dijumpai adalah HC-SR04. Sensor ini banyak digunakan karena harganya yang sangat terjangkau.Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm - 4 m dengan akurasi sebesar 3 mm.

Alat ini memiliki 4 pin, pin VCC, GND, Trigger, dan Echo. Pin VCC untuk tegangan positif dan GND untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger/pemicu keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Gambar 30. Cara kerja ultrasonic sensor

Gambar 31. Grafik Ultrasonic sensor

4. Metodelogi Penelitian [Back]

Desain kolam dapat dilihat pada Gambar, Kotak sistem sebagai prototype

kolam kepiting terbuat dari akrilik berukuran 50x5x10 cm yang sudah dijual dipasaran.

5. Hasil dan pembahasan [Back]

Tabel 4. Hasil pengujian pengendali suhu air kolam otomatis

Gambar 6. Hasil pengujian kendali suhu

air kolam otomatis

Tabel 5. Hasil pengujian alarm penggantian air kolam otomatis

Gambar 7. Hasil pengujian alarm penggantian air kolam otomatis

Tabel 6. Hasil pengujian pemberi pakan otomatis

6. kesimpulan [Back]

Dari pengujian yang dilakukanterhadap sistem, pembuatan prototype kepiting pintar telah berhasil dilakukan. Diketahui pula bahwa hasil pengukuran dari sensor suhu dan liquid sensor pH ditampilkan pada LCD character, hingga ketika suhu dibawah 27˚C maka mikrokontroler akan menghidupkan relay untuk menyalakan water heater dan ketika kadar pH air kolam kepiting ≤ 5 maka mikrokontroler akan menyalakan buzzer sebagai alarm untuk penggantian air sehingga kualitas air kolam kepiting dapat terkontrol. Selain itu, untuk pemberi pakan otomatis motor servo juga telah berhasil bekerja meskipun masih memerlukan pengoptimalan.

7. Daftar Pustaka [Back]

[1] Arief, Muhammad. 2014. Pengaruh Pemberian Probiotik Berbeda pada Pakan Komersial Terhadap Pertumbuhan dan Efisiensi Pakan kepiting Sangkuriang. Jurnal Imiah kepiting dan Kelautan vol 6. No.1.

[2] Riska, Fiya Fajria, Mimit Primyastanto, dan Zainal Abidin. 2015. STRATEGI PENGEMBANGAN BUDIDAYA kepiting (Clarias sp.) PADA USAHA PERSEORANGAN “TONI MAKMUR” DI KAWASAN AGROPOLITAN DESA KAUMAN KECAMATAN NGORO KABUPATEN JOMBANG JAWA TIMUR. Jombang :Jurnal ESCOFiM. Vol. 3 No. 1.

[3] Santoso, Budi, dan Agung Dwi Arfianto. 2014. SISTEM PENGGANTI AIR BERDASARKAN KEKERUHAN DAN PEMBERI PAKAN kepiting PADA AKUARIUM AIR TAWAR SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16. Malang : Jurnal Ilmiah Teknologi dan Informasi ASIA.Vol. 8 No. 2.

[4] Santoso, Hari. 2015. Panduan Praktis Arduino untuk Pemula. Trenggalek : Elang Sakti.

[5] http://www.atmel.com/ diakses 18 Mei 2018 pukul 7.30

[6] http://www.microchip.com/ diakses 18 Mei 2018 pukul 7.50

Al Qalit, Fardian, Aulia Rahman. 2017. Rancang Bangun Prototipe Pemantauan Kadar pH dan Kontrol Suhu Serta Pemberian Pakan Otomatis pada Budidaya kepitingLele Sangkuriang Berbasis IoT. Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala :Banda Aceh

Arief,Kamarady dan Ferdiansyah.2007. Aplikasi Pakan kepiting Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 16.Teknik Informatika , Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur : Jakarta.

Muksin.2010. Simulasi Alat Pemberi Pakan Dan Pengendali Kincir Air yang Berdasarkan Suhu dan Kadar Oksigen Pada Kolam kepiting Berbasis MCU AT89C51.Teknik Elektro Universitas Widyagama : Malang.

8. Percobaan [Back]

8.1 Prosedur Percobaan

   1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
   2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen
   3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus
   4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

8.2 Rangkaian Simulasi

8.3 Prinsip Kerja

A. Sensor LDR

Ketika sensor LDR belum mendeteksi adanya kekeruhan <500 Lux, maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD2 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 1 arduino dalam keadaan(FALSE(Logika 0)) yang terhubung baterai untuk membunyikan buzzer tidak aktif dan tertampil di layar kondisi LDR.

Ketika sensor LDR mendeteksi adanya kekeruhan >=300 Lux, maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD2 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 1 arduino dalam keadaan(TRUE(Logika 1)) yang terhubung ke baterai untuk membunyikan buzzer aktif dan tertampil di layar kondisi LDR.

B. Sensor Suhu

Ketika sensor suhu mendeteksi adanya suhu >=27 derajat celcius, maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD1 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 0 arduino dalam keadaan(FALSE(Logika 0)) yang terhubung baterai untuk menyalakan heater tidak aktif dan tertampil di layar kondisi suhu

Ketika sensor suhu mendeteksi adanya kekeruhan <27 derajat, maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD1 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 0 arduino dalam keadaan(TRUE(Logika 1)) yang terhubung ke baterai untuk menyalakan heater aktif dan tertampil di layar kondisi suhu

C. Sensor Ultrasonik

Ketika sensor ultrasonik mendeteksi adanya jarak <15 cm, maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin 8arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 1 arduino dalam keadaan(FALSE(Logika 0)) yang terhubung baterai untuk membunyikan buzzer tidak aktif dan tertampil di layar kondisi jarak

Ketika sensor ultrasonik mendeteksi adanya kekeruhan >=15cm maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin 8 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 0 arduino dalam keadaan(TRUE(Logika 1)) yang terhubung ke baterai untuk membunyikan buzzer aktif dan tertampil di layar kondisi jarak

D. Sensor PH

Ketika sensor PH mendeteksi adanya ph<6 , maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD0 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 10 arduino dalam keadaan(TRUE(Logika 1)) yang terhubung baterai untuk menyalakan pompa basa aktif dan tertampil di layar kondisi pH

Ketika sensor PH mendeteksi adanya ph >8 maka output dari sensor akan keluar dan masuk ke pin AD0 arduino sebagai input kemudian dihubungkan ke pin 9 arduino dalam keadaan(TRUE(Logika 1)) yang terhubung ke baterai untuk menyalakan pompa asam aktif dan tertampil di layar kondisi PH

8.4 Flowchart