Judul : Sistem Monitoring Digital Penggunaan dan Kualitas Kekeruhan Air PDAM Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Menggunakan Sensor Aliran Air dan Sensor Fotodiode.
Latar Belakang :
Akibat penurunan kualitas air tanah, menyebabkan banyak masyarakat yang beralih menggunakan air PAM untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Meskipun demikian PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum) belum mampu melayani kebutuhan air bersih untuk seluruh masyarakat, masih banyak dijumpai fakta di lapangan bahwa kadar air yang di salurkan PAM (Perusahaan Air Minum) mengalami pencemaran baik bersifat kimiawi, bakteriologis maupun fisiologis. Secara fisiologis parameter yang dapat dijumpai dengan terjadinya perubahan warna, bau, rasa, suhu dan kekeruhan.
Kekeruhan merupakan sifat optik dari suatu larutan yang menyebabkan cahaya yang melaluinya terabsorbsi dan terbias. Air akan dikatakan keruh apabila air tersebut mengandung begitu banyak partikel bahan yang tersuspensi, sehingga memberikan warna atau rupa yang berlumpur dan kotor. Air keruh yang tidak tembus pandang menyatakan bahwa air tersebut memiliki tingkat kekeruhan yang sangat tinggi sedangkan air yang tembus pandang memiliki kekeruhan yang rendah. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini meliputi tanah liat, lumpur, pasir halus dan bahan-bahan organik.
Oleh karena itu perlu dibuat sebuah alat secara elektronik yang dapat memantau penggunaan volume air sekaligus mengkonversinya ke dalam satuan harga yang di tempatkan di rumah pelanggan sehingga pelanggan dapat dengan mudah memantau penggunaan air yang mereka gunakan secara akurat. Sistem ini juga dapat dikembangkan dengan pendeteksian kekeruhan air yang ditempatkan pada saluran pipa air.
Penjelasana Rancangan :
Sistem minimun yang dirancang menggunakan papan pengembang Arduino Nano versi 3.0 dengan mikrokontroler berbasis ATMega328 yang telah melekat didalamnya. Alasan penggunaan papan ini karena ukurannya yang minimalis dan mudah untuk dipasang pada breadboard serta dilengkapi dengan port mini-B USB. Pada Arduino Nano, sistem minimum sudah ditunjang oleh beberapa komponen yang umum seperti regulator DC 5 volt, tombol reset, oscilator, LED indikator dan rangkaian ICSP (In Circuit System Programming).
Untuk perancangan perangkat keras secara keseluruhan sistem, dilengkapi dengan interkoneksi masukan sensor aliran air, sensor fotodiode, LED dan button sedangkan untuk keluarannya berupa antarmuka LCD.
Perancangan pendeteksian kekeruhan air menggunakan sensor fotodiode dengan rangkaian sistem analog. Cara kerja rangkaian fotodiode yang digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan (turbidity) air, yaitu dengan melewatkan air diantara LED dan fotodiode. Karena keluaran tegangan yang dihasilkan fotodiode sangat kecil maka digunakan penguatan operasional menggunakan IC LM741 yang mempuyai satu saluran keluaran tegangan dengan prisip penguatan noninverting.
Modul kartu SD yang digunakan pada perancangan ini mendukung penggunaan kartu mikro SD yang biasa digunakan pada perangkat bergerak. Fungsi dari penggunaan kartu SD sebagai datalogger untuk menyimpan proses pembacaan sensor. Karena mikro SD bekerja pada tegangan 3.3 V maka dibutuhkan rangkaian pembagi tengangan dari masukan Arduino sebesar 5 V.
Fungsi Sensor yang Digunakan :
Sensor Aliran Air : Merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur debit air yang mengalir. Sensor aliran air terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor hall efek. Ketika air mengalir melalui rotornya, rotor akan berputar. Kecepatan putarannya bersesuian dengan rata-rata kecepatan aliran air yang melaluinya. Sensor efek hall akan menghasilkan pulsa-pulsa digital yang bersesuian dengan kecepatan rotor.
Sensor Fotodiode : Fotodiode adalah komponen elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodiode ini mulai dari cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra ungu sampai sinar-X. Prisnip kerja fotodiode jika terkena cahaya, maka akan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil. Sebaliknya jika fotodiode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan semakin besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan fotodiode tergantung besar kecilnya radiasi yang di pancarkan oleh sumber cahaya.
Masalah yang diselesaikan :
Dari hasil penelitian, alat ini mampu menampilkan pulse, debit air, volume air, biaya, dan kualitas kekeruhan air secara digital segingga memudahkan pengguna dalam melihat kualitas air dan memudahkan pelanggan dalam melakukan pembayaran.
Kesimpulan :
Dari hasil pengujian dan percobaan pengukuran yang dilakukan dari purwarupa instrument sistem monitoring digital penggunaan air PDAM dan kualitas kekeruhan air ini, maka dapat disimpulkan bahwa.
1. Alat ini mampu menampilkan pulse, debit air, volume air, biaya, dan kualitas kekeruhan air secara digital yang diharapkan bisa memudahkan pelanggan dalam memantau penggunaan dan kualitas air yang mereka gunakan. Sehingga pelanggan tidak perlu khawatir pada saat di loket harus membayar dengan biaya yang tak terpikirkan sebelumnya.
2. Telah dilakukan uji coba kalibarasi dengan pengukuran volume air secara konvensional dengan menampung volume air dalam kurung waktu tententu pada sebuah gelas ukur dan didapatkan akurasi yang cukup baik yakni sekitar 98,8 % dan untuk kalibrasi sensor fotodiode sebagai detektor kekeruhan air diperoleh sampel data air yang sesuai dengan alat pengujian alat tubiditymeter dengan batas deteksi maksimal kekeruhan air pada alat ini mencapai sekitar 173 NTU, sehingga bisa dikatakan alat ini berkerja cukup baik untuk mendeteksi standar kekeruhan air.
3 Pada alat ini tersedia media penyimpanan data yakni kartu memori mikro SD yang berfungsi melakukan penyimpanan data pembacaan variabel keluaran secara otomatis setiap 60 detik dalam bentuk format data “.txt”.
4 Sumber daya yang dibutuhkan untuk mengatifkan alat ini bisa menggunakan adaptor 6 - 12 Volt.