Modul 4
MODUL 4
Smart Clean Water Supply System with Settling Tank and Monitoring Sensors merupakan sebuah prototype sistem penyediaan air bersih pascabencana yang dirancang menggunakan mikrokontroler STM32 sebagai pusat kendali. Sistem ini memanfaatkan settling tank sebagai tempat pengendapan awal sebelum air diproses lebih lanjut, sehingga partikel-partikel kasar dapat dipisahkan terlebih dahulu sebelum memasuki tahap filtrasi dan distribusi.
Untuk memastikan proses berjalan dengan baik, sistem dilengkapi dengan beberapa sensor monitoring, yaitu sensor turbidity untuk mendeteksi tingkat kekeruhan air, sensor ultrasonik untuk memantau ketinggian air pada tandon distribusi, serta flow sensor untuk mengukur debit aliran air setelah melewati proses filtrasi. Data yang diperoleh dari seluruh sensor akan diproses oleh STM32 untuk mengendalikan pompa secara otomatis serta memberikan peringatan melalui LED dan buzzer apabila terdeteksi kondisi yang tidak normal, seperti air yang terlalu keruh, debit aliran yang rendah, atau tandon yang telah penuh. Informasi kondisi sistem juga ditampilkan secara langsung pada layar OLED sehingga memudahkan proses pemantauan oleh pengguna.
Melalui penerapan sistem ini, diharapkan proses penyediaan air bersih pascabencana dapat dilakukan secara lebih aman, efisien, dan terpantau. Selain menjadi solusi sederhana untuk membantu distribusi air bersih, proyek ini juga menunjukkan bagaimana teknologi mikrokontroler dan sensor dapat diimplementasikan dalam sebuah sistem otomasi yang bermanfaat bagi masyarakat.
Merancang prototype sistem penyediaan air bersih pascabencana berbasis STM32.
Memonitor kualitas air pascabencana menggunakan sensor turbidity.
Mendeteksi ketinggian air pada tandon untuk mendukung distribusi air yang aman.
Mengukur debit aliran air guna memastikan penyaluran air bersih berjalan lancar.
Mengotomatisasi pengendalian pompa dan sistem peringatan untuk mendukung penyediaan air bersih yang efisien pada kondisi pascabencana.
ALAT
1. Adaptor
4.1 Sistem Penyediaan Air Bersih Pascabencana
Ketersediaan air bersih merupakan salah satu kebutuhan utama dalam situasi pascabencana. Bencana alam seperti banjir, gempa bumi, tanah longsor, maupun tsunami sering menyebabkan rusaknya infrastruktur penyediaan air sehingga masyarakat mengalami kesulitan memperoleh air yang layak digunakan. Selain itu, sumber air yang tersedia umumnya tercampur dengan lumpur, pasir, maupun material organik sehingga kualitasnya menurun.
Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah membangun sistem penyediaan air bersih sederhana yang mampu melakukan proses pengendapan (settling), penyaringan (filtration), serta pemantauan kondisi air secara otomatis menggunakan mikrokontroler dan sensor. Dengan adanya sistem monitoring, kondisi air dapat dipantau secara terus-menerus sehingga proses distribusi menjadi lebih aman dan efisien.
4.2 Mikrokontroler STM32F103C8T6 (Blue Pill)
STM32F103C8T6 merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur ARM Cortex-M3 32-bit yang diproduksi oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini banyak digunakan pada sistem embedded karena memiliki performa tinggi, konsumsi daya rendah, serta dilengkapi berbagai fitur seperti GPIO, ADC, Timer, Interrupt, UART, SPI, dan I2C.
Pada proyek ini, STM32 berfungsi sebagai pusat kendali (controller) yang bertugas membaca data dari seluruh sensor, memproses informasi tersebut, kemudian mengendalikan pompa, relay, LED indikator, buzzer, serta menampilkan hasil monitoring pada OLED Display.
Tabel 4.1 Spesifikasi STM32F103C8T6
4.3 Settling Tank
Settling tank atau bak pengendapan merupakan wadah yang digunakan untuk mengurangi kandungan partikel tersuspensi melalui proses sedimentasi. Air yang berasal dari sumber akan ditampung terlebih dahulu sehingga lumpur, pasir, dan partikel berat lainnya mengendap di dasar tangki akibat gaya gravitasi.
Dengan adanya settling tank, air yang menuju tahap filtrasi menjadi lebih bersih sehingga media filter tidak cepat tersumbat dan proses penyaringan menjadi lebih efektif.
4.4 Sensor Turbidity
Sensor turbidity digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air berdasarkan perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh fotodetektor. Semakin tinggi kandungan partikel di dalam air, maka semakin tinggi pula tingkat kekeruhannya.
Pada prototype ini, sensor turbidity ditempatkan sebelum pompa dan filter untuk memastikan bahwa air yang diproses masih berada dalam batas aman.
Berdasarkan program yang digunakan, sistem menetapkan batas maksimum:
- Turbidity ≤ 25 NTU → Kondisi Normal
- Turbidity > 25 NTU → Air Keruh
Apabila nilai melebihi 25 NTU maka pompa akan dihentikan dan buzzer akan aktif sebagai alarm.
4.5 Sensor Ultrasonik HC-SR04
HC-SR04 merupakan sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik dengan frekuensi sekitar 40 kHz. Sensor bekerja dengan memancarkan pulsa ultrasonik melalui pin Trigger dan menerima pantulannya melalui pin Echo.
Jarak dihitung menggunakan persamaan:
Pada implementasi program STM32 digunakan pendekatan:
Sensor ini dipasang pada bagian atas tandon untuk mengetahui tinggi permukaan air.
Pada sistem yang dirancang:
- Jarak ≤ 6 cm → Tandon dianggap penuh.
- Jarak > 6 cm → Pengisian dapat dilakukan apabila kondisi sensor lain memenuhi syarat.
4.6 Flow Sensor YF-S201
Flow sensor YF-S201 bekerja menggunakan rotor yang dilengkapi magnet dan sensor Hall Effect. Ketika air mengalir, rotor akan berputar sehingga menghasilkan pulsa digital.
Frekuensi pulsa tersebut berbanding lurus dengan debit aliran air.
Pada program digunakan persamaan:
dengan konstanta kalibrasi sebesar 7,5.
Sistem menetapkan batas minimum debit:
- Flow ≥ 1,3 L/menit → Normal
- Flow < 1,3 L/menit → Debit rendah / kemungkinan filter tersumbat
4.7 OLED Display
OLED (Organic Light Emitting Diode) digunakan sebagai media tampilan informasi sistem secara real-time. Data yang ditampilkan meliputi level air pada tandon, nilai kekeruhan air, debit aliran, dan status operasional sistem sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan pemantauan.
4.8 Relay dan Pompa DC
Relay merupakan sakelar elektronik yang dikendalikan oleh mikrokontroler. Pada prototype ini relay digunakan untuk menghubungkan atau memutus sumber tegangan menuju pompa DC.
Pompa DC berfungsi memindahkan air dari settling tank menuju media filter dan selanjutnya dialirkan ke tandon distribusi.
Pengoperasian pompa dilakukan secara otomatis berdasarkan hasil pembacaan seluruh sensor.
4.9 LED Indikator dan Buzzer
LED dan buzzer digunakan sebagai media notifikasi kondisi sistem.
LED hijau menunjukkan kondisi normal, LED kuning menunjukkan kualitas air tidak memenuhi syarat, sedangkan LED merah menunjukkan kondisi kritis seperti debit air rendah atau tandon telah penuh.
Buzzer akan aktif ketika sistem mendeteksi adanya kondisi abnormal sehingga operator dapat segera melakukan tindakan.
4.10 Logika Kerja Sistem
Prototype menerapkan sistem prioritas dalam pengambilan keputusan. Sensor ultrasonik memiliki prioritas tertinggi, diikuti sensor turbidity dan flow sensor.
Komentar
Posting Komentar