Upload
others
View
11
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir
Pada penelitian ini akan diimplementasikan alat untuk sistem pembacaan
jumlah konsumsi air PDAM. Dalam implementasi alat ini digunakan sensor YF-
S201 berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS. Sensor YF-S201
menggunakan prinsip Hall effect sensor. Hall effect sensor dirancang untuk
mendeteksi adanya objek magnetis dengan perubahan posisi medan magnet. Sensor
jenis ini biasa digunakan untuk pengukur kecepatan.
Prinsip kerja dari alat ini berawal dari sensor YF-S201. Ketika air mengalir
melalui gulungan rotor, terjadi perubahan medan magnet secara terus menerus yang
menyebabkan timbulnya pulsa yang dapat ditentukan frekuensinya. Pulsa ini akan
dijadikan referensi menghitung jumlah pemakain air. Selanjutnya, jumlah pulsa
akan diteruskan ke mikrokontroler dan dilakukan konversi terhadap satuan volume
konsumsi air dan jumlah pembayaran sesuai dengan golongan tarif yang telah
ditentukan PDAM. Sistem ini juga terhubung dengan modul GSM. Modul GSM
berfungsi untuk menerima dan mengirimkan informasi berupa SMS. Hasil yang
diharapkan dari alat ini adalah mampu menerima SMS dari pelanggan dan petugas
kemudian mengirim SMS berupa informasi jumlah konsumsi air pelanggan PDAM.
Penelitian – penelitian sebelumnya yang terkait dengan penelitian ini adalah,
sebagai berikut :
1. Musyafa, dkk (2015) dengan penelitian yang berjudul “Rancang Bangun
Sistem Pembayaran Pada PDAM Berbasis Arduino UNO Revisi 3”. Penelitian
ini membuat rancang bangun sistem untuk pembayaran prabayar pada jumlah
konsumsi air PDAM. Penelitian ini memanfaatkan pulsa elektornik dengan
proses generate pulsa, yaitu dengan sebuah server yang bisa membuat deretan
angka yang berisi nilai pulsa air dan ID pelanggan sehingga meter air tinggal
membaca angka-angka tersebut untuk menjalankannya. Alat akan berhenti
otomatis ketika pulsanya habis. Konsep yang hampir sama dengan penggunaan
pulsa pada listrik pintar. Pada sistem prabayar diperlukan perhitungan untuk
7
mengetahui berapa banyak debit air yang keluar sesuai dengan nilai input yang
dimasukkan, maka dengan memanfaatkan output sensor yang berupa half-
effect akan diketahui flow rate air yang mengalir. (Journal of Control and
Network Systems (JCONES), Vol 5, No 2 (2015) / Online).
2. Henura dan Widodo (2015) dengan penelitian yang berjudul “Rancang Bangun
Sistem Jaringan Nirkabel Untuk Pemantauan Konsumsi Air Pelanggan
PDAM” Penelitian ini membuat rancang bangun sistem untuk memantau data
konsumsi air pelanggan PDAM melalui jaringan nirkabel. Dalam skala kecil,
sistem ini diperuntukkan bagi pelanggan yang tidak memiliki akses terhadap
riwayat pemakaian airnya, sehingga mempersulit pengelolaannya. Pada skala
yang lebih besar, sistem ini menjadi solusi atas permasalahan perusahaan yang
dalam mengumpulkan data pengunaan air pelanggannya masih perlu
mendatangi satu persatu rumah mereka setiap bulan. Sistem ini dibuat dengan
memasang komponen pada meter air yang mampu mengirimkan data
perhitungannya ke sebuah server untuk disimpan dalam database MySQL.
Sedangkan untuk pemantauannya digunakan suatu aplikasi pada smartphone
Android yang dapat meminta kepada server data-data pada waktu yang
diinginkan para pengguna. (Indonesian Journal of Electronics and
Instrumentation Systems (IJEIS), 2015 / Online).
3. Sari, (2015) dengan penelitian yang berjudul “Perancangan Alat Pengukuran
Kecepatan Air Menggunakan Water flow sensor G1/2 Berbasis mikrokontroler
ATMega 8535”. Alat ini berfungsi untuk mengetahui kebocoran pada saluran
pipa air dimana sistem tersebut menggunakan mikrokontroler ATMega 8535,
Water flow sensor G1/2, dan LCD. Sensor flow meter yang digunakan terdiri
dari dua buah yang diletakkan dengan posisi yang berbeda dan dengan cara
membandingkan volume air yang lewat pada sensor flowmeter pertama dengan
volume air pada sensor kedua. Waktu perambatan tersebut yang akan
dikonversi ke dalam satuan Liter. Pengujian dilakukan dengan memasukkan air
dengan volume 500 ml, 1000 ml, 1500ml dan 2000ml dengan
membandingkannya antara sensor 1 dan sensor 2 terhadap volume standar.
Hasil yang didapatkan bahwa peletakan sensor menentukan kesalahan yang
8
terbaca pada saat pengujian hal ini dapat ditunjukkan pada persen kesalahan
yang terdapat pada Datasheet dari sensor flowmeter G1/2 tersebut. Dengan
hasil pengujian ini dapat dipastikan bahwa kedudukan atau posisi vertikal tidak
dapat menjamin pembacaan kecepatan air, diakibatkan pengaruh gravitasi
bumi. (Repository Universitas Sumatera Utara, 2015 / Online).
Kelebihan sistem pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan PDAM
berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS jika dibandingkan dengan
penelitian sebelumnya adalah :
1. Jika dibandingkan dengan penelitian Musyafa, dkk (2015) yaitu “Rancang
Bangun Sistem Pembayaran Pada PDAM Berbasis Arduino UNO Revisi 3”.
Dimana menggunakan pembayaran prabayar pada jumlah konsumsi air
PDAM. Penelitian kali ini menggunakan mikrokontroler ATmega328 yang
telah di burn bootloader, membutuhkan biaya yang lebih murah jika
dibandingkan dengan perangkat Arduino UNO. Pembayaran dengan sistem
prabayar juga berpotensi menghilangkan fungsi pengawasan PDAM kepada
pelanggan. PDAM masih sangat membutuhkan data pemakaian pelanggannya
sebagai evaluasi dan acuan jumlah kebutuhan air yang harus disediakan untuk
pelanggan PDAM.
2. Jika dibandingkan dengan penelitian Henura dan Widodo (2015) dengan
penelitian yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Jaringan Nirkabel Untuk
Pemantauan Konsumsi Air Pelanggan PDAM” Penelitian ini membuat rancang
bangun sistem untuk memantau data konsumsi air pelanggan PDAM melalui
jaringan internet. Penelitian dengan layanan komunikasi SMS yang lebih
umum dikalangan pelanggan PDAM. Layanan komunikasi SMS cenderung
lebih hemat jika dibandingkan dengan sistem jaringan nirkabel lainnya seperti
internet yang harus selalu online.
3. Jika dibandingkan dengan penelitian Sari, (2015) dengan penelitian yang
berjudul “Perancangan Alat Pengukuran Kecepatan Air Menggunakan Water
flow sensor G1/2 Berbasis mikrokontroler ATMega 8535”. Alat ini berfungsi
untuk mengetahui kebocoran pada saluran pipa air dimana sistem tersebut
menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Penelitian kali ini merupakan
9
pengembangan dari aplikasi Water flow sensor G1/2 yang sebelumnya hanya
dipakai sebagai pengukur kecepatan air, pada penelitian kali ini sudah
diaplikasikan pada pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan PDAM yang
memiliki tampilan jumlah pemakaian air dalam satuan volume pemakaian serta
jumlah pembayaran yang lebih mudah di baca oleh pelanggan.
Secara umum kelebihan sistem pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan
PDAM berbasis mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS dibandingkan
dengan flow meter analog yang dipakai PDAM Kabupaten Gianyar adalah :
1. Memiliki tampilan jumlah pemakaian air dalam satuan volume pemakaian
yang lebih mudah dibaca oleh pelanggan.
2. Memiliki tampilan konversi jumlah pemakaian air dalam satuan jumlah
pembayaran sehingga pelanggan dapat memastikan biaya yang harus dibayar.
3. Memiliki sistem peringatan kepada pelanggan PDAM mengenai informasi
jumlah konsumsi dan batasan konsumsi air pelanggan PDAM, sehingga dapat
mengurangi jumlah konsumsi air yang berlebih.
4. Memiliki layanan komunikasi SMS, sehingga pelanggan dapat memantau
jumlah pemakaian air dari jarak jauh.
5. Layanan komunikasi SMS memberikan kemudahan akses kepada petugas
pencatatan PDAM mengenai informasi jumlah konsumsi air pelanggan PDAM,
sehingga pengambilan data jumlah konsumsi air pelanggan PDAM dapat
dilakukan dari jarak jauh.
2.2 Komponen Elektronika
2.2.1 Water Flow Sensor YF-S201
Water flow sensor YF-S201 digunakan dalam pengendalian aliran air pada
sistem distribusi air, sistem pendinginan berbasis air, dan aplikasi lainnya yang
membutuhkan pengecekan terhadap debit air yang dialirkan. Water flow sensor
YF-S201 dapat digunakan untuk mendeteksi aliran air hingga 30 liter/menit (1.800
liter/jam). Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek
hall. Efek hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais. Efek
10
hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus terhadap arus
listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan
menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz
yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais
tersebut disebut potensial hall. Potensial hall ini sebanding dengan medan magnet
dan arus listrik yang melalui divais (Sari, 2015) .
Ketika air mengalir melewati rotor, rotor akan berputar. Kecepatan putaran
ini akan tergantung dengan kecepatan atau besarnya aliran air yang melewati sensor
tersebut. Sensor ini tidak akan menghasilkan tegangan apabila sensor belum dialiri
air atau belum bekerja dan baru akan menghasilkan tegangan ketika sensor telah
dialiri air. Sensor hall-effect yang terdapat dalam Water flow sensor tersebut akan
mengeluarkan output pulsa sesuai dengan besarnya aliran air. Kelebihan sensor ini
adalah hanya membutuhkan 1 pin sinyal (SIG) selain jalur 5V DC dan Ground.
Untuk mendapatkan nilai aliran dalam L/Jam (Q) bisa didapat dengan persamaan
(2.1) (Musyafa, dkk (2015).
(Q) =𝑃𝑢𝑙𝑠𝑒 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑦 x 60
7.5 (2.1)
Angka 7.5 adalah konstanta untuk Water flow sensor G1/2 dalam keadaan
horizontal. Bentuk fisik dari Water flow sensor YF-S201 ditunjukkan pada Gambar
2.1.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Water Flow Sensor YF-S201 (Sumber : Adijarto, 2015)
11
Dimensi secara umum dari produk sejenis dari Water flow sensor yang
memiliki diameter ½ inch ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Dimensi Water Flow Sensor G1/2
(Sumber: partelektrik, 2012)
Water flow sensor YF-S201 memiliki diameter input aliran air ½ inch atau
sama dengan 1,25 cm, memiliki panjang 5,6 cm. Terdapat 3 kabel penghubung
untuk mengoperasikan sensor ini yaitu:
1. Kabel berwarna merah : hubungan ke Vcc
2. Kabel berwarna kuning : hubungan ke Data (output ke mikrokontroler)
3. Kabel berwarna hitam : hubungan ke GND
Komponen pembentuk Water flow sensor ditunjukkan pada Tabel 2.1 (Sari, 2015).
Tabel 2.1 Komponen Water Flow Sensor
No. Nama Kuantitas Material Catatan
1 Valve body 1 PA66+33%glass fiber
2 Stainless steel bead 1 Stainless steel SUS304
3 Axis 1 Stainless steel SUS304
4 Impeller 1 POM
5 Ring magnet 1 Ferrite
6 Middle ring 1 PA66+33%glass fiber
7 O-seal ring 1 Rubber
8 Electronic seal ring 1 Rubber
9 Cover 1 PA66 +33% glass fiber
10 Screw 4 Stainless steel SUS304 3.0*11
mm
11 Cable 3 1007 24AWG
12
2.2.1.1 Spesifikasi Water Flow Sensor
Spesifikasi Water flow sensor YF-S201 adalah sebagai berikut (anonim, 2016) :
1. Debit air yang dapat diukur : 1 - 30 Ltr / menit
2. Maksimum tekanan air : 2 MPa
3. Tekanan hidrostatik / Hydrostatic Pressure : ≤ 1,75 MPa
4. Catu daya antara 4,5 Volt hingga 18 Volt DC
5. Arus : 15 mA (pada Vcc = 5V)
6. Kapasitas beban: kurang dari 10 mA (pada Vcc = 5V)
7. Maksimum suhu air (Water temperature usage) : 80°C
8. Rentang Kelembaban saat beroperasi : 35% - 90% RH (no frost)
9. Duty Cycle : 50%±10%
10. Periode signal (output rise / fall time): 0.04µs / 0.18µs
11. Diameter penampang sambungan : 0,5 inch (1,25 cm)
12. Amplitudo : Low ≤ 0,5V, High ≥ 4,6 Volt
13. Kekuatan elektrik (electric strength) : 1250 V / menit
14. Hambatan insulasi: ≥ 100 MΩ
15. Material: PVC
2.2.2 Mikrokontroler ATmega328
ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe
mikrokontroler yang sama dengan ATMega328 ini antara lain ATMega8535,
ATMega16, ATMega32, ATmega328. Perbedaan antara mikrokontroler antara lain
adalah, ukuran flash memory , banyaknya GPIO, peripherial (USART, timer,
counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil
dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler lainnya. Namun untuk segi memori
dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran
memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya
saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler lainnya (Dhan, 2014).
Maping pin dari mikrokontroler Atmega328 ditunjukkan pada Gambar 2.3.
13
Gambar 2.3 Pin Mikrokontroler Atmega328 (DIP 28).
(Sumber : ATmel, 2016)
Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism (Dhan, 2014). Instruksi – instruksi dalam
memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu
instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam
setiap satu siklus clock. ATMega328 memiliki 32 x 8-bit register serba guna
digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic Unit) yang
dapat dilakukan dalam satu siklus. Enam dari register serbaguna ini dapat
digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak
langsung untuk mengambil data pada ruang memori data (Dhan, 2014). Ketiga
register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27),
register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31).
Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori
program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit (Dhan, 2014). Selain register serba
guna, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O
selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain
sebagai register Control Timer / Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM,
dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat
14
0x20h – 0x5Fh (Dhan, 2014). Arsitektur dari ATmega328 ditunjukkan pada
Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Arsitektur ATmega328
(Sumber : ATmel, 2016)
ATMega328 memiliki 3 buah Port utama yaitu Port B, Port C, dan Port D
dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. Port tersebut dapat difungsikan
sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya (Dhan,
2014).
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai
input/output. Selain itu Port B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah
ini
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran
PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur
komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai
sumber clock external untuk timer.
15
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler.
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan
sebagai input/output digital. Fungsi alternatif Port C antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog
menjadi data digital.
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada Port C. I2C
digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki
komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga
memiliki fungsi alternatif.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level
sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan
RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data
serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai
interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program,
misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi
interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan
menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun
sumber clock dapat memanfaatkan sumber clock dari CPU, sehingga tidak
membutuhkan external clock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1
dan timer 0.
16
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog
comparator.
2.2.2.1 Fitur ATmega328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari Atmel yang mempunyai
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses
eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set
Computer). Mikrokontroler ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain (Dhan,
2014) :
1. Memiliki 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu
siklus clock.
2. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
3. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
4. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
5. Memiliki 32 x 8-bit register serba guna.
6. Memiliki clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
7. Memiliki 32 KB Flash memory dan pada Arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
2.2.2.2 Konversi Pin ATmega328 Ke Arduino UNO
Mikrokontroler ATmega328 yang dikonversi menjadi sebuah modul
Arduino UNO melalui proses burn bootloader. Burn bootloader adalah proses
pengisian bootloader pada sebuah mikrokontroler, sehingga dapat difungsikan
seperti modul Arduino.
Arduino UNO menggunakan mikrokontroler ATmega328, tetapi data pin
pada Arduino UNO berbeda dengan ATmega328. Konversi pin dari mikrokontroler
ATmega328 ke Arduino UNO ditunjukkan pada Gambar 2.5.
17
Gambar 2.5 Konversi Pin ATmega328 ke Arduino UNO
(Sumber : Putra, 2010)
2.2.3 Modul GSM (Global System for Mobile Communication)
2.2.3.1 Modul IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino
IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino adalah modul GSM
yang dikeluarkan oleh Iteadstudio. IComSat dapat digunakan untuk mengirim dan
menerima data dengan menggunakan SMS (Short Message Service). Icomsat
dapat dikontrol dengan menggunakan AT commands.
Modul GSM ini berfungsi menggantikan sebuah telepon seluler dalam hal
pengiriman atau penerimaan pesan SMS. Namun demikian, sebuah modul GSM
tidak akan bisa berjalan tanpa dikontrol oleh sebuah program. Dengan serangkaian
perintah yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman, instruksi-instruksi
khusus dikirimkan dari komputer kepada alat ini melalui kabel yang dihubungkan
ke terminal datanya. IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino
produksi ITead Studio ditunjukkan pada Gambar 2.6.
18
Gambar 2.6 IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino ( Sumber : ITead Studio, 2011 )
Beberapa AT Command untuk modul GSM adalah sebagai berikut:
AT+CPBF : untuk mencari nomer telepon.
AT+CPBR : untuk membaca buku telepon.
AT+CPBW : untuk menulis nomer telepon di buku telepon.
AT+CMGF : untuk menseting mode SMS text atau PDU.
AT+CMGL : untuk melihat semua daftar sms yang ada.
AT+CMGR : untuk membaca SMS.
AT+CMGS : untuk mengirim SMS.
AT+CMGD : untuk menghapus SMS.
AT+CMNS : menseting lokasi penyimpanan ME(ponsel) atau SM (SIM Card)
AT+CGMI : untuk mengetahui nama atau jenis ponsel
AT+CGMM : untuk mengetahui kelas ponsel
AT+COPS : untuk mengetahui nama provider kartu GSM
AT+CBC : untuk mengetahui level baterai
AT+CSCA : untuk mengetahui alamat SMS Center
2.2.3.2 Spesifikasi IComSat v1.1-SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino
Spesifikasi dari IComSat v1.1 -SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino
adalah (ITead Studio, 2011) :
1. Ukuran board IComSat yaitu 77.2mm x 66.0mm x 1.6mm.
2. Indikator yang terdapat pada IComSat yaitu LED power, LED status dan
LED status jaringan.
19
3. Power supply IComSat adalah 9-20 Volt.
4. Protokol komunikasi dalam IcomSat mengunakan protokol UART.
Fitur-fitur dari IComSat V1.1- SIM 900 GSM/GPRS adalah (ITead Studio, 2011):
1. Memiliki 4 tingkat jaringan frekuensi 850/900/1800/1900MHz.
2. Paket data GPRS kelas 10/8.
3. GPRS mobile station kelas B.
4. Compliant to GSM phase 2/2+.
5. Kelas 4 (2W @ 850 / 900MHz).
6. Kelas 1 (1W @ 1800 / 1900MHz).
7. Di kontrol melalui AT Command (GSM 07.07, 07.05 dan SIMCOM
enhanced AT commands).
8. Dapat digunakan untuk SMS.
9. Dapat menggunakan serial Port.
10. Semua pin SIM900 terdapat di luar.
11. RTC didukung dengan super kapasitor.
12. Power ON/OFF dan fungsi reset yang didukung oleh Arduino.
2.2.4 Real Time Clock (RTC) DS1307
RTC DS1307 adalah RTC serial dengan protokol komunikasi I2C (Inter-
Integrated Circuit). Fungsinya adalah sebagai penyimpan data waktu digital yang
dapat diakses oleh mikrokontroler. Selain itu, RTC ini juga memiliki RAM sebesar
56 byte (Maxim, 2008).
Pada alat ini RTC DS1307 akan dijadikan sebagai komponen utama pada
sistem penunjukan tanggal dan waktu. RTC (Real Time Clock) DS1307 bekerja
dengan daya rendah (low power), memiliki kalender/jam BCD dan SRAM yang
nonvolatile dengan kapasitas 56 bytes. Alamat dan data dikirim melalui 2 kabel dua
arah. Jam dan kalender pada DS1307 menyediakan informasi detik, menit, jam,
hari, tanggal, bulan dan tahun. Banyak hari dalam satu bulan diatur secara otomatis
oleh IC ini baik untuk 31 hari maupun kurang. Jam bekerja dalam format 24 jam
atau 12 jam dengan indikator AM/PM. DS1307 dapat mendeteksi secara otomatis
catu dayanya, jika catu daya ke sistem mati, maka secara otomatis DS1307 akan
20
mengambil catu daya dari baterai (jika dipasang). DS 1307 memiliki 8 buah pin dan
tersedia dalam bentuk 8-pin DIP serta 8- pin SOIC. Konfigurasi dari DS1307
ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Diagram Pin RTC DS1307
(Sumber : Putra, 2010)
1. Vcc, GND: Input tegangan adalah tegangan DC. Vcc bernilai 5 Volt. Jika
diberikan tegangan 5 Volt, IC dapat diakses secara penuh, baik untuk menulis
maupun membaca data. Ketika baterai disambungkan pada IC dan nilai Vcc
dibawah 1.25 VBAT. Proses penulisan dan pembacaan data tidak dapat dilakukan,
namun proses pencacahan waktu tetap dapat berjalan dan tidak terpengaruh oleh
penurunan Vcc, karena IC akan mengambil sumber tegangan dari VBAT.
2. VBAT: digunakan sebagai masukan baterai lithium 3 Volt atau sumber energi
yang lain. Tegangan baterai harus berkisar antara 2 Volt sampai 3.5 Volt. Baterai
lithium 48 mA atau lebih besar dapat digunakan lebih dari 10 tahun pada suhu
25°C.
3. SCL (Serial Clock Input): SCL digunakan untuk sinkronisasi perpindahan data
pada antarmuka serial.
4. SDA (Serial Data Input/Output): SDA berfungsi sebagai pin masukan dan
keluaran pada antarmuka serial 2-kabel. Pin SDA dan SCL membutuhkan
resistor pull-up sekitar 10 K Ohm.
5. SQW/OUT (Square Wave/Output Driver): jika diaktifkan, SQWE bit harus diset
ke 1. SQWE akan mengeluarkan gelombang kotak dengan pilihan frekuensi (1
Hz, 4 KHz, 8 KHz, 32 KHz). Pin SQW/OUT membutuhkan resistor pull-up
eksternal. SQW/OUT dapat bekerja baik dengan sumber tegangan Vcc maupun
tegangan baterai.
6. X1, X2 – dihubungkan dengan kristal 32,768 KHz
.
21
2.2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi
sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid
Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan
teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi
memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-light (anonim, 2012).
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening
dengan elektroda transparan Indium Oksida dalam bentuk tampilan seven-segment
dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan
medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan
diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya
vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan
lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul
yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap
dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. LCD 4x20 ditunjukkan pada
Gambar 2.3.
Gambar 2.8 LCD 4x20
(Sumber : Vishay, 2014)
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal
Display) diantaranya adalah :
1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan
menggunakan LCD (Liquid Cristal Display). LCD dilengkapi dengan 8 jalur
data (DB0..DB7) yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun
perintah pengatur kerja LCD.
22
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan
jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan
perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada LCD, jika low adalah
instruksi tulis data, sedangkan high adalah instruksi baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini
dihubungkan dengan trimpot 10 KOhm, jika tidak digunakan, pin dihubungkan
ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.3 Flow meter
Flow meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa atau laju
aliran volumetrik cairan atau gas. (Abdat, 2014). Flow meter sangat penting bagi
perusahaan air minum untuk memonitor secara terus-menerus pemakaian air
pelanggan sehingga didapat rekening tagihan bulanan yang akurat, selain itu flow
meter berfungsi untuk mengontrol dan mengendalikan pemakaian air pelanggan
sesuai dengan kebutuhan (PDAM Kab. Tabanan, 2012).
Prinsip kerja flow meter menggunakan laju air sebagai penggerak dari
mekanikal yang ada di dalam meter dan terhubung kepada angka register meter.
Kecepatan pada air secara spesifik dikonversi menjadi volume yang terbaca pada
register meter. Komponen dasar dari flow meter analog ditunjukkan pada Gambar
2.9.
Gambar 2.9 Komponen Dasar Flow Meter
(Sumber : Abdat, 2014)
23
Salah satu jenis flow meter yang dipakai dipakai di PDAM Kabupaten
Gianyar untuk pelanggan golongan NA.1 adalah turbin multijet produksi Multimag.
Meter ini mempunyai beberapa keping kipas atau rotor yang dipasang pada sumbu
as. Cara kerja meter ini menggunakan kecepatan air untuk memutar baling-baling
dan yang diteruskan pada register untuk dikonversi menjadi volume atau kubikasi.
Jenis ini ada yang bertipe vertikal dimana sumbu as baling-baling terpasang secara
vertikal biasanya digunakan pada aliran yang memiliki aliran turbulensi, konstruksi
meter dibuat sedemikian rupa sehingga alir tidak langsung mengenai kipas/baling-
baling. Hal ini memungkinkan meter ini bisa menerima semua type aliran air
sehingga pembacaan meter lebih akurat.
2.4 SMS (Short Message Service )
Short Message Service (SMS) merupakan salah satu layanan pesan teks
yang dikembangkan dan distandarisasi oleh suatu badan yang bernama European
Telecomunication Standards Institute (ETSI) sebagai bagian dari pengembangan
GSM Phase 2, yang terdapat pada dokumentasi GSM 03.40 dan GSM 03.38. Fitur
SMS ini memungkinkan perangkat Stasiun Seluler Digital (Digital Cellular
Terminal, seperti handphone) untuk dapat mengirim dan menerima pesan-pesan
teks dengan panjang sampai dengan 160 karakter melalui jaringan GSM. SMS
dapat dikirimkan ke perangkat Stasiun Seluler Digital lainnya hanya dalam
beberapa detik selama berada pada jangkauan pelayanan GSM. Lebih dari sekedar
pengiriman pesan biasa, layanan SMS memberikan garansi SMS akan sampai pada
tujuan meskipun perangkat yang dituju sedang tidak aktif yang dapat disebabkan
karena sedang dalam kondisi mati atau berada di luar jangkauan layanan GSM.
(Abdat, 2014). Skema cara kerja SMS ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Skema Cara Kerja SMS
(Sumber : Wirdy, 2013)
24
Jaringan SMS akan menyimpan sementara pesan yang belum terkirim, dan
akan segera mengirimkan ke perangkat yang dituju setelah adanya tanda kehadiran
dari perangkat dijaringan tersebut. Dengan fakta bahwa layanan SMS (melalui
jaringan GSM) mendukung jangkauan/jelajah nasional dan internasional dengan
waktu keterlambatan yang sangat kecil, memungkinkan layanan SMS cocok untuk
dikembangkan sebagai aplikasi-aplikasi seperti: pager, e-mail, dan notifikasi voice
mail, serta layanan pesan banyak pemakai (multiple users). Namun pengembangan
aplikasi tersebut masih bergantung pada tingkat layanan yang disediakan oleh
operator jaringan.
2.5 Debit Air
Debit aliran merupakan jumlah volume air yang mengalir dalam waktu
tertentu melalui suatu penampang air, sungai, saluran, pipa atau kran. Aliran air
dikatakan memiliki sifat ideal apabila air tidak dapat dimanfaatkan dan berpindah
tanpa mengalami gesekan, hal ini berarti pada gerakan air tersebut memiliki
kecepatan yang tetap pada masing-masing titik dalam pipa dan gerakannya
beraturan akibat pengaruh gravitasi bumi (Sari, 2015). Pada penelitian ini akan
diukur debit air yang melewati penampang pada sensor dalam satuan Liter/detik.
Jumlah debit air yang melewati penampang pada sensor dalam satuan Liter/detik
akan dijumlahkan sehingga menghasilkan jumlah air yang melewati sensor.
2.5.1 Teknik Pengukuran Debit Air
Pengukuran merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam suatu
sistem pengolahan air. Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk
mengetahui debit air pada saluran air, diantaranya (Sari, 2015) :
1. Dilution
2. Timed Gravimetric
3. Weir atau flume
4. Area velocity
Dari beberapa teknik pengukuran ini, pada proses pengujian sistem
digunakan teknik pengukuran Timed Grafimetric, alasannya adalah teknik
25
pengukuran Timed Grafimetric sangat sederhana dan tidak memerlukan instrument
pengukuran khusus. Teknik pengukurannya adalah, air dialirkan ke dalam suatu
wadah penampung selama waktu tertentu. Variasi lain dari metode ini adalah
dengan menggunakan wadah yang telah diketahui volumenya kemudian dilakukan
pengukuran waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh penampungan air. Untuk
mengetahui debit air menggunakan persamaan (2.2) (Sari, 2015).
𝑄 =V
𝑡 (2.2)
Dimana:
Q = Debit (L/s)
V = Volume (L)
t = Waktu (s)
2.6 Perhitungan Pembayaran Air di PDAM Kabupaten Gianyar
Implementasi alat untuk sistem pembacaan jumlah konsumsi air PDAM
menggacu pada pelanggan PDAM di Kabupaten Gianyar dengan Golongan Non
Niaga (NA) untuk Rumah Tangga (NA.1). Pada golongan Rumah Tangga (NA.1)
digunakan istalasi pipa ukuran diameter ½ inch dengan beban biaya administrasi
setiap bulan sebesar Rp.10.000. Tarif air PDAM untuk golongan Non Niaga (NA)
untuk Rumah Tangga (NA.1) ditunjukkan pada Tabel 2.2 (PDAM Kab. Gianyar,
2009).
Tabel 2.2 Tarif Air PDAM Untuk Rumah Tangga (NA.1)
No. Pemakaian ( m3 ) Harga
1. 0-10 Rp. 17.000
2. 11-20 Rp. 4.250 / m3
3. 20-30 Rp. 5.100 / m3
4. >30 Rp. 5.950 / m3
Berikut ini adalah contoh perhitungan pembayaran rekening air (NA1) ½ inch
1. Pemakaian 0-10 m3
10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000
Biaya Administrasi = Rp. 10.000
Total = Rp. 27.000
26
2. Pemakaian 12 m3
10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000
2 x Rp. 4.250 = Rp. 8.500
Biaya Administrasi = Rp. 10.000
Total = Rp. 35.500
3. Pemakaian 25 m3
10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000
10 x Rp. 4.250 = Rp. 42.500
5 x Rp. 5.100 = Rp. 25.500
Biaya Administrasi = Rp. 10.000
Total = Rp. 95.000
4. Pemakaian 34 m3
10 x Rp. 1.700 = Rp. 17.000
10 x Rp. 4.250 = Rp. 42.500
10 x Rp. 5.100 = Rp. 51.000
4 x Rp. 5.950 = Rp. 23.800
Biaya Administrasi = Rp. 10.000
Total = Rp. 144.300
2.7 Arduino IDE
Software yang digunakan dalam membuat listing program adalah Arduino
IDE (Integrated Development Environment), yaitu software yang merupakan
bawaan dari Arduino itu sendiri. Pada software Arduino IDE dapat dilakukan
proses compile dan upload program yang dibuat ke dalam mikrokontroler Arduino.
Kode - kode program Arduino umumnya disebut dengan sketch dan dibuat
menggunakan bahasa pemrograman C (Yulias, 2011). Pada penelitian ini
menggunakan Software Arduino Uno 1.0.5.r-2.
27
2.7.1 Struktur
Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi
yang harus ada.
1. void setup( ) { }
Semua kode di dalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika
program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.
2. void loop( ) { }
Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah
dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus
menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.
2.7.2 Variabel
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk
memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang digunakan
untuk memindahkannya. Terdapat beberapa variabel dasar yang digunakan dalam
program Arduino.
1. int (integer)
Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak
mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.
2. long (long)
Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Data long (long) memakai
4 byte (32 bit) dari memori (RAM) dan dapat menyimpan data dengan
rentang nilai dari -2,147,483,648 dan 2,147,483,647.
3. boolean (boolean)
Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai true (benar)
atau false (salah). Variabel boolean sangat berguna karena hanya
menggunakan 1 bit dari RAM.
4. float (float)
Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)
dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan
3.4028235E+38.
28
5. char (character)
Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65).
Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.
2.7.3 Syntax
Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format
penulisan.
1. // (komentar satu baris)
Digunakan untuk memberi catatan pada arti dari kode-kode yang dituliskan.
Syntax di belakang // akan diabaikan oleh program
2. /* */ (komentar banyak baris)
Jika terdapat banyak catatan, maka syntax dapat dituliskan pada beberapa
baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua simbol
tersebut akan diabaikan oleh program.
3. { }(kurung kurawal)
Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir.
Kurung kurawal juga digunakan pada fungsi dan pengulangan.
4. ; (titik koma)
Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma. Jika ada titik koma
yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan.
2.7.4 Struktur Perulangan
Program sangat tergantung pada struktur perulangan yang akan dijalankan
berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar dari struktur perulangan.
1. if..else, dengan format seperti berikut ini:
if (kondisi) { }
else if (kondisi) { }
Dengan struktur tersebut program akan menjalankan kode yang ada di dalam
kurung kurawal jika kondisinya true, dan jika tidak false maka akan diperiksa
apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya false maka kode pada else yang
akan dijalankan.
29
2. for, dengan format seperti berikut ini:
for (int i = 0; i < #perulangan; i++) { }
Digunakan bila melakukan perulangan kode di dalam kurung kurawal beberapa
kali. #perulangan dapat di isi dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. Jika
melakukan penghitungan ke atas dengan instruksi i++ atau ke bawah
dengan instruksi i--.