Membuat Sistem Monitoring Ketinggian Air Otomatis dengan Arduino dan Bluetooth

Proyek karya Ramesh G ini memantau ketinggian air pada tangki atas dan mengendalikan pompa secara otomatis. Sensor ultrasonik membaca jarak air, Arduino menghitung persentase isi, LCD dan Android menampilkan hasil, sedangkan sensor sump mencegah pompa berjalan ketika sumber air kosong. Panduan merupakan adaptasi edukatif, bukan terjemahan kata demi kata.

Langkah 1: Memahami Tujuan Sistem

Tangki air yang diisi pompa dapat meluap jika tidak dimonitor. Sistem menghitung persentase isi, menyalakan pompa ketika tangki hampir kosong, mematikannya saat penuh, dan menghentikan pompa ketika tangki sumber atau sump kekurangan air. Data juga dikirim menggunakan Bluetooth ke Android.

Langkah 2: Menyiapkan Perangkat

Siapkan Arduino UNO, HC-SR04, LCD 20x4 I2C, HC-05, relay, buzzer, tombol kalibrasi, dan sensor ketersediaan air pada sump. Sensor sump disebutkan dalam uraian proyek meskipun tidak muncul pada daftar hardware terstruktur. Siapkan wadah air untuk eksperimen tanpa listrik AC.

Langkah 3: Memahami Sensor Ultrasonik HC-SR04

HC-SR04 mengukur jarak tanpa menyentuh air, menggunakan pulsa suara sekitar 40 kHz. Arduino memicu TRIG selama 10 mikrodetik dan menghitung lama sinyal pada ECHO. Jarak dapat dihitung dengan rumus jarak = (waktu perjalanan pulsa / 2) × kecepatan suara. Rentang sensor yang disebut penulis sekitar 2 sampai 400 cm.

Langkah 4: Menempatkan Sensor di Atas Tangki

Tempatkan sensor menghadap permukaan air dari posisi tetap, terlindung dari percikan dan kondensasi. Ukur jarak sensor ke dasar tangki saat kosong. Jangan menempatkan sensor terlalu dekat dengan permukaan air ketika penuh karena terdapat batas jarak minimum pembacaan.

Langkah 5: Menghubungkan Sensor dan LCD

Hubungkan TRIG HC-SR04 ke D6, ECHO ke D7, VCC ke 5V, dan GND ke GND. LCD 20x4 I2C beralamat 0x27 menggunakan SDA ke A4 dan SCL ke A5 pada Arduino UNO. Alamat I2C dapat berbeda sesuai modul, sehingga periksa menggunakan I2C scanner.

Langkah 6: Memasang Relay, Buzzer, dan Sensor Sump

Hubungkan sinyal relay ke D8, sinyal buzzer ke D9, dan output analog sensor sump ke A0. Relay diberi suplai sesuai modulnya. Uji menggunakan LED atau beban DC tegangan rendah terlebih dahulu. Untuk pompa yang tersambung listrik rumah, pemasangan wajib dilakukan oleh teknisi listrik kompeten dengan proteksi yang sesuai.

Langkah 7: Menambahkan Tombol Kalibrasi dan Bluetooth

Tombol kalibrasi memakai D10 pada kode asli. Contoh edukatif memakai INPUT_PULLUP sehingga tombol dihubungkan antara D10 dan GND. HC-05 berkomunikasi pada 9600 Baud. Karena program asli menggunakan Serial hardware untuk mengirim persentase, koneksi UART Bluetooth sebaiknya diputus saat mengunggah kode; pada kode edukatif di bawah digunakan SoftwareSerial di D2/D3.

Langkah 8: Kalibrasi Tinggi Tangki

Saat tangki benar-benar kosong, lakukan kalibrasi dengan menekan tombol sehingga sensor mengukur jarak ke dasar. Simpan nilai kalibrasi di EEPROM agar tidak perlu mengukur ulang setiap kali Arduino dinyalakan. Penulis menetapkan tinggi isi maksimal sebesar 90% jarak tangki kosong, sehingga tersisa jarak aman 10% di dekat sensor. Besaran 10% ini bukan otomatis 10 cm.

Langkah 9: Menghitung Persentase Air

Dalam logika asli, WaterLevelMAX = 0.9 × TankHeight dan GapbwSonar = TankHeight − WaterLevelMAX. Persentase air dihitung dari jarak ultrasonik setelah dikurangi celah aman: (WaterLevelMAX − (SonarReading − GapbwSonar)) / WaterLevelMAX × 100. Batasi output ke 0–100% agar nilai pembacaan abnormal tidak menyesatkan.

Langkah 10: Menentukan Otomatisasi Pompa

Logika asli menyalakan pompa pada level 20% atau kurang, mempertahankan status antara 20% sampai 100%, dan mematikan pompa jika nilai melampaui 100%. Kode edukatif menggunakan penghentian saat mencapai 100% dan menyimpan status siklus pompa di RAM, agar tidak bergantung pada nilai tidak normal di atas 100%.

Langkah 11: Mencegah Dry Run

Sensor sump pada A0 digunakan untuk menilai apakah air tersedia pada tangki sumber. Artikel menggunakan ambang pembacaan analog sekitar 100, tetapi ambang yang benar harus dikalibrasi berdasarkan jenis sensor dan kondisi air. Bila sump kosong, relay harus OFF dan buzzer memberi peringatan. Sensor atau sambungan yang gagal juga sebaiknya membuat pompa berhenti.

Langkah 12: Menampilkan Status pada LCD

LCD empat baris menampilkan WATER LEVEL, PUMP STATUS, TANK HEIGHT, dan SUMP STATUS. Perhatikan bahwa setiap baris hanya mampu menampilkan 20 karakter; bersihkan atau isi spasi sisa kolom agar karakter lama tidak tertinggal.

Langkah 13: Membaca Persentase melalui Android

Proyek menggunakan HC-05 dan aplikasi Android yang dibuat dengan MIT App Inventor 2. Arduino mengirim nilai persentase melalui Serial pada 9600 Baud. Aplikasi yang dibagikan penulis dapat ditemukan di https://drive.google.com/file/d/1_5t3tVkQNHQk60k0gRRFQR1lUCjvaC1z/view. Periksa kompatibilitas dan keamanan APK sebelum instalasi.

Langkah 14: Mengunggah Kode dan Menguji Sistem

Pasang library NewPing, LiquidCrystal_I2C, serta gunakan EEPROM dan Wire. Unggah program, lalu uji beberapa posisi air. Simulasikan tingkat rendah, menengah, penuh, dan kondisi sump kosong. Pastikan pompa tetap OFF ketika sensor jarak gagal membaca atau setelah perangkat baru menyala sebelum kalibrasi.

Langkah 15: Pengembangan dan Keselamatan

Pengembangan dapat meliputi grafik riwayat air, alarm kebocoran, indikator kesalahan sensor, watchdog, dan koneksi WiFi. Jangan merendam Arduino, HC-SR04 standar, atau sambungan listrik. Gunakan rangkaian daya terlindung dan pertimbangkan sensor pelampung independen sebagai pengaman agar tangki tidak meluap.

Halaman sumber menampilkan galeri empat gambar di bagian Story. Akan tetapi, URL individu gambar pada komentar HTML tidak dapat diperiksa melalui akses yang tersedia. Untuk menghindari tautan yang tidak benar, hanya foto sampul dan gambar schematic yang URL-nya dapat diidentifikasi yang dicantumkan.