LAPORAN AKHIR PKMP JUDUL KEGIATAN PENDAYAGUNAAN SENSOR CAHAYA SEBAGAI ALAT PENGUKUR KETINGGIAN AIR WADUK DENGAN SISTEM MULTIMETER DIGITAL Oleh: Imam Sudrajat Bayu Nirpito Anis Gufron Atik Supriyati (08302244024)/Angkatan2008 (08302244030)/Angkatan2008 (08302244039)/Angkatan2008 (09306141004)/Angkatan2009

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2011

Dibiayai oleh: Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional Sesuai dengan Surat Perjanjian Hibah Program Kreativitas Mahasiswa Tahun 2011 Nomor : 228/SP2H/PKM/DP2M/III/2011, Tanggal 20 Desember 2010

HALAMAN PENGESAHAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA LAPORAN AKHIR 1. Judul Kegiatan : Pendayagunaan Sensor Cahaya sebagai

Pengukur Ketinggian Air Waduk dengan Sistem Multimeter Digital2. Bidang Kegiatan 3. Bidang Ilmu : () PKM-P ( ) PKM-K ( ) PKM-T ( ) PKM-M : ( ) Kesehatan ( ) Pertanian ( ) MIPA ( ) Pendidikan ( ) Sosial Ekonomi ( ) Humaniora () Teknologi dan Rekayasa

4. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap b. NIM c. Jurusan d. Universitas/Institut/Politeknik e. Alamat Rumah dan No Tel./HP

: Imam Sudrajat : 08302244024 : Pendidikan Fisika : Universitas Negeri Yogyakarta : Kaliwaru 44 Condong Catur-Depok-SlemanYogyakarta / 085647705372 f. Alamat email : fun_bubble90@yahoo.com 5. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 3 orang 6. Dosen Pendamping a. Nama Lengkap dan Gelar : Pujianto, M.Pd b. NIP : 19770323 200212 1 002 c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Karang Malang Blok C No.15 Depok-Sleman-Yogyakarta / 08121527223 7. Biaya Kegiatan Total : Rp 5.500.000,a. Dikti : Rp 5.500.000,b. Sumber lain :8. Jangka Waktu Pelaksanaan : 4 bulan Yogyakarta, 19 Juni 2011 Menyetujui Ketua Jurusan Pendidikan Fisika

Ketua Pelaksana Kegiatan

Juli Astono,M.Si NIP.19580703 198403 1 002 Pembantu Rektor III

Imam Sudrajat NIM.08302244024 Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Herminanto Sofyan NIP.19540809 197803 1 005

Pujianto,M.Pd NIP.19770323 200212 1 002

Abstrak Sensor cahaya berupa LDR (Light Dependent Resistor) dapat diberdayagunakan sebagai pengatur otomatis display seven segment penampil angka 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, dan 9. Dengan merangkai komponen LED, LDR, dan seven segment dapat dibuat alat pengukur ketinggian air waduk. Rangkaian pertama berupa LDR dan seven segment, sedangkan rangkaian kedua berupa lampu LED sebagai sumber cahaya untuk mengalirkan arus ke seven segment setelah cahaya tersebut mengenai LDR. Sistem kerja alat yang digunakan meniru sistem multimeter digital dimana ketika digunakan mengukur hambatan maka besar hambatan tersebut akan tampil berupa angka-angka secara digital. Hambatan yang digunakan pada alat ini berupa LDR yang berubah-ubah besarnya tergantung intensitas cahaya yang mengenainya. Ketika sumber cahaya LED mengenai salah satu LDR, maka foton dari LED akan menumbuk elektron pada LDR dan menyebabkan elektron meloncat ke ujung LDR. Akibatnya arus listrik mengalir untuk kemudian menyalakan seven segment. Dengan merangkai lampu LED yang dipasang pada tiang alumunium dan menempatkan gabus pada ujung alumunium, maka ketika rangkaian ini ditempatkan pada permukaan air akan naik- turun mengikuti perubahan ketinggian air tersebut. Selanjutnya, perubahan ketinggian air tersebut akan tertampil pada display seven segment. Alat menggunakan LDR berjumlah 15 buah yang dipasang pada pipa paralon dengan jarak antar LDR sebesar 10 centimeter. Alarm dihubungkan pada LDR ke-15 (paling atas) sehingga berbunyi saat LDR paling atas tersebut terkena cahaya LED. Ketika lampu LED naik mengikuti perubahan kenaikan permukaan air setiap 10 centimeter, maka display seven segment akan bertambah setiap 0,1 meter. Pertambahan ini terhenti setelah mencapai pertambahan 1,5 meter yang berarti batas ukur alat sebesar 1,5 meter. Saat mencapai batas ukur ini alarm berbunyi. Pada pengambilan data di torrent penampung air diperoleh data yang akurat mengenai tinggi permukaan air yang tepat sama dengan display pada seven segment. Dari serangkaian uji coba dan pengambilan data yang akurat dihasilkan alat pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital yang memiliki rentang pengukuran 1,5 meter dengan skala tiap 0,1 meter. Kata Kunci : LDR, LED, seven segment, cahaya, permukaan air, ketinggian.

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan karunia, rahmat, dan hidayah serta bimbingan-Nya sehingga PKMP yang berjudul Pendayagunaan Sensor Cahaya sebagai Pengukur Ketinggian Air Waduk dengan Sistem Multimeter Digital dapat terselesaikan. Dengan adanya hasil penelitian kami diharapkan masyarakat terutama pengelola waduk dapat memanfaatkan LDR sebagai alat pengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital. Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidak akan pernah terwujud dan terselesaikan tanpa batuan dan uluran tangan berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat: 1. Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan Nasional atas pembiayaan penelitian kami. 2. Bapak Prof. Dr. Herminarto Sofyan selaku Pembantu Rektor III UNY dan Pejabat Pembuat Komitmen dalam PKM. 3. Bapak Juli Astono,M.Si selaku Ketua Jurusan Pendidikan Fisika UNY yang telah memberikan ijin kerjasama dalam pelaksanaan penelitian kami. 4. Bapak Pujianto, M.Pd selaku dosen pembimbing yang dengan sabar telah memberikan bimbingan dalam penyusunan, penelitian, dan penulisan laporan hasil penelitian. 5. Dinas Pengairan Yogyakarta yang memberikan izin Embung Tambak boyo sebagai salah satu tempat penelitian kami. 6. Bapak dan Ibu kami tercinta atas doa, kasih sayang dan dukungannya. 7. Teman-teman Pendidikan Fisika C 2008 dan Fisika B 2009 yang telah membantu dalam dokumentasi kegiatan dan memberi semangat kepada kami. 8. Kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian PKM Penelitian ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa PKM Penelitian ini masih banyak kelemahan dan kekurangannya, maka saran dan kritik yang konstruktif selalu kami harapkan demi perbaikan lebih lanjut. Yogyakarta, 19 Juni 2011 Pelaksana Kegiatan

I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Waduk adalah kolam besar tempat menyimpan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dapat terjadi secara alami maupun dibuat manusia. Waduk buatan dibangun dengan cara membuat bendungan yang lalu dialiri air sampai waduk tersebut penuh. Waduk di Indonesia mendapatkan aliran air dari sungai, laut, mata air, maupun air hujan. Waduk dapat diberdayagunakan untuk perairan, irigasi, pembangkit listrik tenaga air, wisata, bahkan sampai tempat pemancingan. Permasalahannya adalah ketika volume air meningkat secara tiba-tiba akibat hujan besar yang berkepanjangan, dikawatirkan dapat menimbulkan bencana banjir. Untuk mengantisipasinya dapat dilakukan dengan mengetahui ketinggian air pada waduk tersebut. Dengan demikian bisa diketahui peningkatan volume air pada waduk tersebut tiap saat. Olehkarena itu perlu dikembangkan suatu alat yang dapat memberikan informasi mengenai ketinggian air secara akurat dan efisien. Alat tersebut menggunakan LDR yang mempunyai kepekaan terhadap intensitas cahaya. Perubahan intensitas cahaya akan menyebabkan perubahan hambatan dan mengalirkan arus listrik yang dimanfaatkan untuk memunculkan angka pada seven segment. Selanjutnya angka ini akan menunjukkan ketinggian air pada waduk. Pendayagunaan LDR atau sensor cahaya dengan sistem multimeter digital dapat dirangkai menjadi sebuah alat yang dapat mengukur ketinggian air waduk. Dengan adanya alat ketinggian tersebut diharapkan dapat menyelesaikan permasalahan yang ada. Sehingga dibuatlah penelitian mengenai alat pengukur ketinggian air waduk tersebut. Perumusan Masalah Ada beberapa masalah yang akan dipecahkan pada program ini: 1. Bagaimanakah desain dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital ? 2. Bagaimana cara kerja dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital? 3. Bagaimana unjuk kerja dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital?

Tujuan Program Ada sejumlah tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti dalam program ini: 1. Mengetahui desain dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital. 2. Mengetahui cara kerja dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital. 3. Mengetahui unjuk kerja pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital. Luaran yang Diharapkan Luaran yang diharapkan dari program ini adalah temuan tentang hasil pengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital yang akan terpublikasikan dalam artikel ilmiah. Kegunaan Program Dari program penelitian ini bisa digunakan untuk: 1. Bagi Peneliti: a. Meningkatkan penelitian guna lebih memaksimalkan kinerja alat yang akan dibuat. b. Menerapkan materi yang didapat di kelas sehingga dapat alat menemukan guna lain dari sensor cahaya untuk mengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital. 2. Bagi Masyarakat: Alat ini dapat digunakan sebagai alat pengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital.

II TINJAUAN PUSTAKA 1. Waduk a. Pengertian Waduk Waduk adalah kolam besar tempat menyimpan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dapat terjadi secara alami maupun dibuat manusia. Waduk buatan dibangun dengan cara membuat bendungan yang lalu dialiri air sampai waduk tersebut penuh. Waduk sering juga disebut danau buatan yang besar. Menurut Komisi Dam Dunia Bendungan/Waduk besar adalah bila tinggi bendungan lebih dari 15 m. Sedangkan embung merupakan waduk kecil dan tinggi bendungannya kurang 15 m. Embung banyak dibangun di Nusa Tenggara Timur dan Nusa Tenggara Barat. Pembangunan waduk besar di Indonesia sampai tahun 1995 kurang lebih 100 buah. Dan sebagian besar 80% berlokasi di P.Jawa. Sejak terjadi krisis moneter pada tahun 1998, pembangunan waduk besar di Indonesia belum dilakukan lagi kecuali perencanaan Waduk Jatigede di Kabupaten Sumedang Provinsi Jawa Barat. Sistem tata air waduk berbeda dengan danau alami. Pada waduk komponen tata airnya umumnya telah direncanakan sedemikian rupa sehingga volume, kedalaman, luas, presepitasi, debit inflow/out flow waktu tinggal air diketahui dengan pasti. Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. Bendungan (dam) dan bendung (weir) sebenarnya merupakan struktur yang berbeda. Bendung (weir) adalah struktur bendungan berkepala rendah (lowhead dam), yang berfungsi untuk menaikkan muka air, biasanya terdapat di sungai. Air sungai yang permukaannya dinaikkan akan melimpas melalui puncak / mercu bendung (overflow). Dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran air di saluran/sungai dan bisa juga sebagai penggerak pengilingan tradisional di negara-negara Eropa. Di negara dengan sungai yang cukup besar dan deras alirannya, serangkaian bendung dapat dioperasikan membentuk suatu sistem transportasi air. Di Indonesia, bendung dapat digunakan untuk irigasi bila misalnya muka air sungai lebih rendah dari muka tanah yang akan diairi. b. Jenis-jenis Bendungan (Dam) Dam dapat diklasifikasikan menurut struktur, tujuan atau ketinggian. 1) Berdasarkan struktur dan bahan

Berdasarkan struktur dan bahan yang digunakan, bendungan dapat diklasifikasikan sebagai dam kayu, "embankment dam" atau "masonry dam", dengan berbagai subtipenya. Tujuan dibuatnya yaitu menyediakan air untuk irigasi atau penyediaan air di perkotaan, meningkatkan navigasi, menghasilkan tenaga hidroelektrik, menciptakan tempat rekreasi atau habitat untuk ikan dan hewan lainnya, pencegahan banjir dan menahan pembuangan dari tempat industri seperti pertambangan atau pabrik. Hanya beberapa dam yang dibangun untuk semua tujuan di atas. Bendungan kayu kadang-kadang digunakan orang karena keterbatasan lokasi dan ketinggian di tempat ia dibangun. Di Lokasi tempat bendungan kayu dibuat, kayulah bahan yang paling murah, semen mahal dan sulit untuk diangkut. Bendungan kayu dulu banyak digunakan, tapi kebanyakan sudah diganti dengan beton, khususnya di negara-negara industri. Beberapa bendungan dam masih dipakai. Kayu juga bahan dasar yang digunakan berang-berang, sering juga ditambah lumpur dan bebatuan untuk membuat bendungan berang-berang. 2) Menurut ketinggian Menurut ketinggian, dam besar lebih tinggi dari 15 meter dan dam utama lebih dari 150 m. Sedangkan, dam rendah kurang dari 30 m, dam sedang antara 30 - 100 m, dan dam tinggi lebih dari 100 m. a. Sebab-sebab Jebolnya Tanggul Waduk Jebolnya tanggul memang tak terduga, apalagi sampai berakibat fatal yang menyebabkan jatuhnya demikian banyak korban jiwa dan kerusakan harta benda. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor antara lain yaitu: 1) Curah hujan yang ekstrim. 2) Masyarakat yang tidak disiplin. 3) Belum ada yang memonitor daerah-daerah yang lemah atau potensi untuk tanggul itu bisa roboh. 4) Kurangnya perhatian atau kelalaian dari petugas yang menjaga dan mengurusi waduk itu. Misalnya, lalai dalam pengecekan ketinggian air dan kondisi tanggul. 5) Pengaruh pembabatan hutan di kawasan hulu. 2. Karakteristik Alat Ukur Ketinggian Air a. Prinsip Sensor Cahaya (LDR)

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling populer adalah kamera digital.Adapun salah satu jenis sensor cahaya yaitu Fotoresistor atau Light Gambar 1. Bagian-bagian dari LDR (http://www.google.co.id/intl/id_ALL/images/logos/images_lo go_sm.gif)

Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10M dan dalam keadaan terang sebesar 1K atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Namun perlu juga diingat bahwa respon dari rangkaian transistor akan sangat tergantung pada nilai LDR yang digunakan. Lebih tinggi nilai tahanan nya akan lebih cepat respon rangkaian. Akan lebih mudah mengatur respon rangkaian bila kita menggunakan Op-Amp sebagai penguat atau saklar pada rangkaian LDR. Kita bisa gunakan berbagai jenis Op-Amp yang tersedia. Kalau

tersedia jenis CMOS atau yang lain tidak akan mempengaruhi penampilan LDR pada rangkaian. Tergantung pada aplikasi rangkaian yang akan kita rakit. Apakah keluaran Op-Amp akan tinggi saat LDR tidak mendapat cahaya atau Keluaran Op-Amp akan mencapai tegangan supply pada saat LDR mendapat cahaya. Gunakan rangkaian dasar Op-Amp Inverse atau Non-inverse. LDR (Light Dependent Resistor) biasa digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri. b. Prinsip Multimeter Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multimeter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC. c. Prinsip Tekanan/Gaya ke atas (Hukum Archimedes) Dalam mekanisme kerja alat ini menerapkan prinsip Hukum Archimedes. Maksudnya yaitu menerapkan prinsip tekanan atau gaya ke atas yang disebabkan oleh fluida. Dalam hal ini, fluida adalah air (air sungai). Air merupakan salah satu benda cair yang mempunyai massa jenis 1000 kg/m3 pada temperatur 0o C dan tekanan 1,0 atm (Halliday dan Resnick, 1998:555). Hukum Archimedes yang dikemukakan oleh Archimedes menyatakan: Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida seluruhnya atau sebagian, benda tersebut akan mendapatkan gaya keatas sebesar berat fuida yang dipinahkan.(Subagya dan Agus, 2007:218)

Gambar 2. Gaya yang dialami benda ketika berada di dalam fluida (Subagya dan Agus, 2007:218) Berdasarkan bunyi Hukum Archimedes tersebut maka setiap benda yang dimasukkan ke dalam fluida baik seluruhnya atau

sebagian akan mendapatkan atau dikenai gaya dari segala arah sebesar beratnya benda yang dimasukkan tadi. Dengan demikian, dapat dikatakan setiap benda yang dimasukkan dalam fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas. Akibat adanya gaya angkat ke atas maka menyebabkan benda yang dimasukkan dalam fluida bisa dalam kondisi melayang, terapung, dan tenggelam. 1) Benda akan terapung apabila massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis fluida (benda < fluida). 2) Benda akan melayang apabila massa jenis rata-rata benda sama dengan massa jenis fluida (benda fluida). 3) Benda akan tenggelam apabila massa jenis rata-rata benda lebih besar dari massa jenis fluida(benda > fluida).

a

b

c

Gambar 3.(a) benda terapung, (b) benda melayang, (c) benda tenggelam (Subagya dan Agus, 2007:219) Berdasarkan pemaparan tersebut dapat disimpulkan bahwa benda akan dalam kondisi terapung, melayang, dan tenggelam tergantung pada besarnya perbandingan massa jenis benda terhadap massa jenis fluida. Dalam alat ini diterapkan prinsip benda terapung. Artinya, benda benda yang digunakan memiliki massa jenis relatif cukup kecil dari pada massa jenis air sungai. Hal ini bertujuan supaya ketika ketinggian air sungai meninggi maka benda juga akan ikut naik. Benda yang digunakan yaitu Sterofom (Gabus) dan Karet. Gabus merupakan suatu bahan yang ruangan di dalamnya banyak kandungan udara. Dengan banyaknya kandungan udara di dalam maka sering kali gabus digunakan sebagai pengapung atau pekampung. Gabus memiliki massa jenis berkisar antara 220-260 kg/m3 (http://id.wikipedia.org/wiki/Gabus). Sedang karet merupakan polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan dari getah beberapa jenis tumbuhan tetapi dapat diproduksi secara sintetis.

d. Seven Segment Display Seven Segment display adalah merupakan alat yang merupakan gabungan dari 7 buah led, yang dikombinasikan sedemikian rupa agar dapat menampilkan angka.. Seven segment display pada dasarnya adalah LED (Light Emitting Diode), yaitu diode yang dapat mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan pada pin-nya. seven segment merupakan alat yang merupakan gabungan dari 7 buah led, yang dikombinasikan sedemikian rupa agar dapat menampilkan angka. Gambar di disamping ini memperlihatkan gambaran tentang 7segment yang masing-masing segment diberi notasi mulai dari a, b, c, d, e, f, dan g.

Gambar 4. Rangkaian seven segment. (http://zainal777.blogspot.com/2010/12/sevensegment-display.html) Prinsip Kerja Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.

III METODE PENDEKATAN Metode Penelitian

Gambar 1.0 Tahapan Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan meliputi 3 tahap, yaitu : 1. Tahap Persiapan Yang pertama dilakukan adalah menyusun desain alat atau biasa disebut prototipe alat. Dengan memanfaatkan prinsip archimedes dan rangkaian listrik tertutup, dirangkailah sebuah alat pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital. Dalam merangkainya dibutuhkan bahanbahan utama sebagai berikut : LDR, LED, seven segment, dioda, resistor, speaker, kabel, pipa paralon, aki (accumulator), gabus pelampung, tiang alumunium, dan triplek sebagai wadah rangkaian seven segment. Selain itu juga dibutuhkan alat bantu berupa: soldier, penyedot tenol, gergaji, gunting, tang, obeng, dan palu.

Gambar 1.0 Desain alat Prinsip benda terapung diterapkan pada gabus. Hal ini dikarenakan ketika gabus dimasukan dalam air maka akan terapung dan selalu mengikuti pertambahan ketinggian air. Untuk menghubungkan gabus bawah dengan gabus atas digunakan tiang alumunium. Gabus bagian atas terdapat lampu LED sebagai sumber cahaya. Sedangkan pada pipa paralon terdapat sensor cahaya berupa LDR berjumlah 15 buah dengan jarak masing-masing LDR ditetapkan sebesar 10 centimeter. Sebelum alat diujicobakan, dilakukan verifikasi skala laboratorium terlebih dahulu guna mengecek keakuratan pengukuran. Setelah verifikasi skala laboratorium diperoleh bahwa untuk jarak antar LDR sebesar 10 cm menampilkan angka pada seven segment sebesar 0,1 meter. Tahap Uji Coba Uji coba pertama dilakukan di bak mandi. Yaitu dengan menambah dan mengurangi volume air pada bak mandi. Diamati kenaikan gabus yang terpasang pada alumunium dan angka yang tertampil pada seven segment. Dari pengamatan diperoleh hasil kesesuaian antara ketinggian sebenarnya air pada bak dengan display angka yang tertampil pada seven segment. Hal ini menunjukkan bahwa alat berfungsi dengan baik. Uji coba kedua berupa uji coba lapangan yang berlokasi di Embung Tambakboyo dengan sumber tegangan berupa accumulator. Alat diposisikan dengan keadaan tiang alumunium maksimal tertarik ke bawah, dan gabus pelampung tepat di permukaan air. Kemudian secara perlahan-lahan pada bagian atas pipa paralon diberi tekanan sedikit demi sedikit ke arah bawah. Saat diberi tekanan, gabus tetap mengapung (berada di permukaan air), sedangkan posisi LDR yang terkena cahaya berubah karena perubahan posisi lampu LED akibat pipa paralon ditekan secara perlahan-lahan. Perubahan ini menyebabkan perubahan display angka yang tertampil pada seven segment.

2.

3.

Perubahan tampilan seven segment yang sesuai dengan perubahan posisi lampu LED ini menunjukkan bahwa alat berfungsi dengan baik. Tahap Finalisasi Setelah beberapa uji coba dan menunjukkan alat berfungsi dengan baik, dilakukan pengambilan data di torrent penampung air dengan ketinggian awal sebesar 0,1 meter. Seiring bertambahnya air pada torrent penampung air, display yang tertampil pada seven segment bertambah tiap 0,1 meter. Pertambahan air dilakukan hingga mencapai 1,5 meter yaitu sampai batas ukur dari alat yang digunakan. Saat mencapai batas ukur ini alarm berbunyi. Dari 15 data yang diperoleh terdapat kesesuaian antara ketinggian sebenarnya air pada torrent dengan display yang tertampil pada seven segment. Hal ini menunjukkan keakuratan dari alat tersebut dan kelayakan untuk digunakan sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital.

IV PELAKSANAAN PROGRAM Waktu dan Tempat Pelaksanaan 1. Uji Coba I Waktu Tempat Pelaksanaan 2. Uji Coba II Waktu Tempat Pelaksanaan 3. Pengambilan Data Waktu Tempat Pelaksanaan : Kamis, 05 Mei 2011 : Bak kamar mandi kost Kaliwaru 44 : Rabu, 11 Mei 2011 : Embung Tambakboyo : Sabtu, 21 Mei 2011 : Torrent penampung air Kaliwaru 44

Tahapan Pelaksanaan/Jadwal Faktual PelaksanaanWaktu No Kegiatan Maret April Mei Juni

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 Pembuatan alat Pengujian dan kalibrasi alat Pengambilan data dan pemantauan

kinerja alat 6 Analisis kinerja alat

Instrumen Pelaksanaan Instrumen Pelaksanaan berupa alat pengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital, bak mandi, Embung Tambakboyo, dan torrent penampung air. Rancangan dan Realisasi Biaya(terlampir) Rancangan biaya Realisasi biaya : Rp 5.500.000,: Rp 5.500.000,-

V HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian ini menghasilkan sebuah alat pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital yang dipublikasikan dalam bentuk artikel ilmiah. Dengan melakukan dua kali uji coba, yaitu di bak mandi dan Embung Tambakboyo, serta pengambilan data di torrent penampung air yang valid, keakuratan dari alat pengukur ketinggian air waduk sudah tidak diragukan lagi. Pengambilan data dilakukan di torrent penampung air. Dengan menyamakan keadaan pada torent air dengan keadaan pada Embung Tambakboyo. Ini dikarenakan setelah mengamati beberapa waktu, perubahan ketinggian air pada Embung Tambakboyo tidak signifikan. Berikut data tervalid dari pengukuran yang dilakukan : LDR keDisplay angka tertampil pada segment (meter) 0.1 0.2 0.3 yang Ketinggian sebenarnya air seven pada torrent (cm) 10 20 30

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Pembahasan Penelitian bertujuan untuk mengetahui desain dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital; mengetahui cara kerja dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital; mengetahui unjuk kerja dari pendayagunaan sensor cahaya sebagai pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital. Dalam mekanisme kerja alat ini menerapkan prinsip Hukum Archimedes yang menerapkan prinsip tekanan atau gaya ke atas yang disebabkan oleh fluida. Dalam hal ini, fluida adalah air (air waduk). Hukum archimedes berbunyi, Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida seluruhnya atau sebagian, benda tersebut akan mendapatkan gaya keatas sebesar berat fuida yang dipindahkan.(Subagya dan Agus, 2007:218) Berdasarkan bunyi Hukum Archimedes tersebut maka setiap benda yang dimasukkan ke dalam fluida baik seluruhnya atau sebagian akan mendapatkan atau dikenai gaya dari segala arah sebesar beratnya benda yang dimasukkan tadi. Dengan demikian, dapat dikatakan setiap benda yang dimasukkan dalam fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas. Akibat adanya gaya angkat ke atas maka menyebabkan benda yang dimasukkan dalam fluida bisa dalam kondisi melayang, terapung, dan tenggelam. Prinsip hukum archimedes yang diterapkan adalah prinsip benda terapung. Artinya, benda-benda yang digunakan memiliki massa jenis relatif cukup kecil dari pada massa jenis air sungai. Hal ini bertujuan supaya ketika

ketinggian air waduk meninggi maka benda juga akan ikut naik. Benda yang digunakan yaitu Sterofom (Gabus) dan Karet. Gabus merupakan suatu bahan yang ruangan di dalamnya banyak kandungan udara. Dengan banyaknya kandungan udara di dalam maka sering kali gabus digunakan sebagai pengapung atau pekampung. Gabus memiliki massa jenis berkisar antara 220-260 kg/m3 (http://id.wikipedia.org/wiki/Gabus). Sedang karet merupakan polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan dari getah beberapa jenis tumbuhan tetapi dapat diproduksi secara sintetis. Prinsip benda terapung diterapkan pada gabus yang memiliki peran sebagai pelampung pada Alat. Hal ini dikarenakan ketika gabus dimasukkan dalam air maka akan terapung dan selalu mengikuti pertambahan ketinggian air. Untuk menghubungkan gabus bawah dengan gabus atas digunakan tiang alumunium. Gabus bagian atas terdapat lampu LED sebagai sumber cahaya. Sedangkan pada pipa paralon terdapat sensor cahaya berupa LDR berjumlah 15 buah dengan jarak masing-masing LDR ditetapkan sebesar 10 centimeter. Penetapan jarak sebesar 10 centimeter bermaksud untuk pengakuratan alat. Dengan jarak antar LDR sebesar 10 centimeter atau 0,1 meter maka pencacah seven segment akan mencacah tiap 0,1 meter. Seven segment yang digunakan berjumlah 2 buah, satu menunjukkan pencacah satuan, dan yang lain menunjukkan desimal satu angka di belakang koma. Pada rangkaian seven segment ini terdapat kalibrasi yang digunakan untuk menentukkan digit angka awal pencacahan. Ketika gabus pelampung dimasukkan tepat di permukaan air, maka gabus akan terapung dan mengikuti perubahan ketinggian air tersebut. Selanjutnya, perubahan ketinggian air tersebut akan tertampil pada display seven segment. Satuan dari alat pengukur ketinggian air waduk ini adalah meter. Sebab sesuai namanya alat ini pada dasarnya diperuntukkan waduk. Walaupun tidak menutup kemungkinan dapat diberdayagukan untuk yang lain. Dengan catatan keadaannya pun harus disesuaikan dengan keadaan waduk, yaitu permukaan air tenang. Alat yang telah dibuat kemudian diverifikasi skala laboratorium sehingga keakuratannya jelas. Pada jarak LDR sebesar 10 centimeter, alat pendisplay menunjukan 0,1 meter. Alat ini dibuat dengan rentang ukur sebesar 1,5 meter karena perubahan kenaikkan air waduk dengan luas yang besar tidak melebihi 1,5 meter. Pengukur ketinggian air waduk ini selanjutnya diujikan dua kali. Yang pertama di bak mandi, dan yang kedua di Embong Tambakboyo. Pengambilan data dilakukan di torrent air dikarenakan debit air di Embung Tambakboyo tidak meningkat secara signifikan. Meskipun demikian, keadaan di torrent pun telah disesuaikan seperti di Embung Tambakboyo. Pengambilan data ini dilakukan berkali-kali hingga keakuratan data dapat dipercaya. Hal ini terlihat dari kesesuaian antara display angka yang tertampil pada seven segment dengan ketinggian sebenarnya air pada torrent. Lihat data hasil pengukuran. Dari hasil tersebut, alat dengan sistem multimeter digital ini layak untuk digunakan sebagai pengukur ketinggian air waduk oleh petugas yang

bersangkutan sehingga dengan adanya alat ini lebih mudah, cepat, dan akurat dalam mengetahui dan mengontrol ketinggian air waduk setiap saat. VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Desain dari alat ini dibuat dengan menggunakan sistem rangkaian tertutup. Bahan yang dibutuhkan berupa: LDR, LED, seven segment, dioda, resistor, speaker, kabel, pipa paralon, aki (accumulator), gabus pelampung, tiang alumunium, dan triplek sebagai wadah rangkaian seven segment.. Selain itu juga dibutuhkan alat bantu berupa: solder, penyedot tenol, gergaji, gunting, tang, obeng, dan palu. 2. Cara kerja pada alat pengukur ketinggian air waduk ini memanfaatkan prinsip benda terapung yang diterapkan pada gabus pelampung pada alat. Ketika gabus ditempatkan pada permukaan air maka lampu LED pada tiang alumunium akan naik-turun mengikuti perubahan ketinggian air tersebut. Lampu LED akan mengenai LDR dan mengalirkan arus listrik ke rangkaian seven segment sehingga menyalakan seven segment. Display yang tertampil pada seven segment ini menunjukkan ketinggian air yang terukur. 3. Unjuk kerja dari alat pengukur ketinggian air waduk bisa digunakan pada waduk dengan kondisi air yang tenang. 4. Alat pengukur ketinggian air waduk dengan sistem multimeter digital ini memiliki rentang pengukuran 1,5 meter dari yang terendah ke yang tertinggi. Dengan setiap pertambahannya sebesar 0,1 meter. Saran 1. Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambah batas ukur agar diperoleh rentang pengukuran ketinggian air waduk yang lebih besar. 2. Alat pengukur ketinggian air waduk sistem multimeter digital ini dapat dimodifikasi ukurannya menjadi lebih kecil dengan kemampuan yang sama.

VII DAFTAR PUSTAKA Halliday dan Risnick. 1998. Fisika Jilid I (Terjemahan oleh Pantur Silaban dan Erwin Sucipto, ITB). Jakarta: Erlangga.

Kanginan, Marthen. 2006. Fisika SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga.

Subagyo, Hari dan Agus Taranggoro. 2007. Sains Fisika I SMA/MA. Jakarta: Bumi Aksara.

http://id.wikipedia.org/ wiki/Waduk. Diakses pada tanggal 16 Agustus 2010.

http://www.blogger.com/favicon.ico. Diakses pada tanggal 16 Agustus 2010. http://zainal777.blogspot.com/2010/12/seven-segment-display.html. Diakses pada tanggal 01 Juni 2011

LAMPIRAN Rancangan dan Realisasi Biaya Keperluan No Uraian Pembelian Bahan a. Bahan Habis Pakai 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LDR Bulat Kabel 1 X 7 Japit Buaya LED 10 m/m Putih Casing LED 10 m/m NPN DOP 3 Pipa 3 PCB 147 Spiker 2 Elco 220 mikro farad 110 V VR 100 k coklat C. Keramik Resistor LDR 9014 9012 LDR EU03 7 segmen 4123 2,5 Kabel 1 X 14 Jek Banana m/h Steker Best Casing LED 5 m/m Besi 7 segmen C. Jumlah Harga/satuan Total

10 buah 6 buah 2 buah 10 buah 1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 20 buah 50 buah 2 buah 1 buah 1 buah 6 buah 4m 2 buah 15 buah 5 buah 1 buah

Rp. 5.000 Rp. 1.000 Rp. 1.500 Rp.3.000 Rp. 5.000 Rp. 1.000 Rp 7.500 Rp.120.000 Rp 10.000 Rp. 20.000 Rp. 3.000 Rp. 3.000 Rp. 2.000 Rp. 1.000 Rp. 3.000 Rp. 1.500 Rp. 1.000 Rp. 5.000 Rp. 60.000 Rp. 1.500 Rp. 4.000 Rp. 1.000 Rp. 4.000 Rp. 5.000

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

50.000 6.000 3.000 30.000 5.000

Rp. 1.000 Rp 15.000 Rp. 120.000 Rp 10.000 Rp. 20.000 Rp. Rp. Rp. Rp. 3.000 3.000 2.000 20.000

Rp. 150.000 Rp. Rp. Rp. 3.000 1.000 5.000

Rp. 360.000 Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. 6.000 8.000 15.000 20.000 5.000

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Jumlah

Anoda Dioda 5392 (2 A) PCB Lubang TR Kabel Hp Photo Dioda 5 m/m Putih Dioda 4002 (1 A) Kabel 1 X 0,75 Federal 7 Segmen 3 LDR Kecil Dioda 4022 PCB Titik Tenol Triplek (3 X 1,5 ) Cat warna emas Buat Tulisan Kabel LAN Alumunium 4 m Cetak Pamflet Foto Copy Cetak Banner Log Book Map Multimeter Karet

10 buah 1 buah 1m 1 buah 50 buah 2m 4 buah 15 buah 20 buah 2 buah 3 buah 1 buah 2 buah 5 buah 20 m 2 buah 30 buah 110 lembar 1 buah 1 buah 5 buah 1 buah 1 buah

Rp. 2.000 Rp. 5.000 Rp. 5.000 Rp. 5.000 Rp. 1.000 Rp. 5.000 Rp. 50.000 Rp. 2.000 Rp. 1.000 Rp. 4.000 Rp. 2.000 Rp. 45.000 Rp. 35.000 Rp. 10.000 Rp. 5.000 Rp. 100.000 Rp. 5.000 Rp. 100 Rp. 200.000 Rp. 20.000 Rp. 2.000 Rp. 100.000 Rp. 35.000

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

20.000 5.000 5.000 5.000 50.000 10.000

Rp. 200.000 Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. 30.000 20.000 8.000 6.000 45.000 70.000

Rp. 50.000 Rp. 100.000 Rp. 200.000 Rp. 150.000 Rp. 11.000

Rp. 200.000 Rp. 20.000 Rp. 10.000 Rp. 100.000 Rp. 35.000 Rp 2.295.000

Peralatan Penunjang PKM 1 Bor Besi 2 Obeng 3 Solder 4 Palu Penyedot 5 tenol

1 buah 2 buah 4 buah 1 buah 1 buah

Rp. 150.000 Rp. 15.000 Rp. 40.000 Rp. 50.000 Rp. 75.000

Rp. 150.000 Rp. 30.000 Rp. 160.000 Rp. 50.000 Rp. 75.000

6 7 8 9 10 Jumlah Perjalanan 1 2 Jumlah Operasional 1 2 3 4 5 6

Gunting Adaptor Tang Accu kering Gergaji Besi

3 buah 1 buah 3 buah 2 buah 1 buah

Rp. 5.000 Rp. 130.000 Rp. 25.000 Rp. 250.000 Rp. 60.000

Rp. 15.000 Rp. 130.000 Rp. 75.000 Rp. 500.000 Rp. 60.000 Rp.1.245.000

Transportasi pembelian alat dan bahan Survei Lokasi

Rp. 300.000 Rp. 450.000

Rp. Rp. Rp

300.000 450.000 750.000 360.000 200.000 200.000 200.000 150.000 50.000

Pembuatan Proposal Penyediaan alat bantu Perakitan Rental komputer Internet Pembuatan Laporan kemajuan 1 Pembuatan Laporan kemajuan 2

6 buah

Rp.

60.000

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

Rp. 200.000 Rp. 200.000 Rp. 200.000 1 bulan 5 buah 5 buah Rp. 150.000 Rp 10.000

7

Rp.

10.000

Rp.

50.000

Jumlah JUMLAH TOTAL BIAYA

Rp. 1.210.000 Rp 5.500.000

Bukti Kuitansi