Mengukur Debit dan Volume Air dengan Flow Meter dan Arduino

Flow meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran suatu zat (air atau gas) dalam luasan penampang tertentu. Pengukuran dengan flow meter akan menghasilkan sebuah nilai yang disebut ‘flow rate’ atau dalam bahasa kita disebut ‘debit’ dengan satuan L/h (Liter per hours). Satuan ini kemudian bisa diturunkan menjadi L/m (Liter per minutes) atau L/s (liter per second) sesuai kebutuhan. Dari besaran flow rate/debit ini jika dikalikan dengan waktu, akan menghasilkan nilai volume dalam ‘liter’ dengan rumus

[alert-announce]V = Q x t[/alert-announce]

dengan V adalah volume (L), Q adalah debit air (L/s) dan t adalah satuan waktu dalam detik

Pada tutorial kali ini, saya akan mendemonstrasikan bagaimana mengukur debit dan volume air menggunakan flow meter dan Arduino sebagai kontrollernya. Di pasaran, tersedia sebuah flow meter yang relatif murah yang dapat kita manfaatkan. Kurang lebih begini penampakannya

Flow meter ini memiliki spesifikasi sebagai berikut :
– tegangan : 5 – 24 VDC
– konsumsi arus : 15 mA
– bekerja pada tekanan air < 1,75 MPa
– range debit air : 1 – 30 L/menit
– luas penampang : ½ inci

Buat yang butuh flow meter / flow sensor ini bisa dibeli di sini

Prinsip kerja dari sensor flow meter ini adalah mengukur aliran air dengan cara mengitung putaran sebuah kincir air di dalam flow meter ini yang otomatis berputar jika ada aliran air yang melewatinya. Dalam kincir air disematkan sebuah rotor yang memiliki magnet dan ketika berputar akan menghasilkan medan magnet berdasarkan prinsip ‘Hall effect’. Dari event ‘ada medan magnet’ dan ‘tidak ada medan magnet’ yang berulang-ulang saat kincir air berputar akan menghasilkan output berupa gelombang kotak. Signal inilah yang nantinya akan kita hitung untuk menghasilkan nilai debit dan volume air yang melewati flow meter ini.

Sensor output ini memiliki tiga kabel yang berwarna merah, hitam dan kuning (ada produk lain yang berwarna biru/putih). Untuk warna merah dan hitam sudah jelas peruntukkannya yakni untuk tegangan 5V dan Ground, sedangkan untuk warna kuning adalah output dari sensor. Untuk mencoba menangani sensor flow meter ini, susunlah gambar rangkaian sebagai berikut :

Berikutnya isikan dan upload sketch di bawah ini ke dalam Arduino Anda:

byte indikator = 13;

byte sensorInt = 0; 
byte flowsensor = 2;

float konstanta = 4.5; //konstanta flow meter

volatile byte pulseCount;

float debit;
unsigned int flowmlt;
unsigned long totalmlt;

unsigned long oldTime;

void setup()
{

// Inisialisasi port serial
Serial.begin(9600);

pinMode(indikator, OUTPUT);
digitalWrite(indikator, HIGH); 

pinMode(flowsensor, INPUT);
digitalWrite(flowsensor, HIGH);

pulseCount = 0;
debit = 0.0;
flowmlt = 0;
totalmlt = 0;
oldTime = 0;

attachInterrupt(sensorInt, pulseCounter, FALLING);
}


void loop()
{

if((millis() - oldTime) > 1000) 
{ 
detachInterrupt(sensorInt);
debit = ((1000.0 / (millis() - oldTime)) * pulseCount) / konstanta;
oldTime = millis();
flowmlt = (debit / 60) * 1000;
totalmlt += flowmlt;

unsigned int frac;

Serial.print("Debit air: ");
Serial.print(int(debit));
Serial.print("L/min");
Serial.print("\t");

Serial.print("Volume: "); 
Serial.print(totalmlt);
Serial.println("mL"); 

pulseCount = 0;

attachInterrupt(sensorInt, pulseCounter, FALLING);
}
}


void pulseCounter()
{
// Increment the pulse counter
pulseCount++;
}

Untuk mengetahui hasil pengukuran, bukalah jendela Serial Monitor melalui menu Tools-Serial Monitor. Seharusnya Anda akan melihat tampilan seperti gambar di bawah:

Selamat, Anda sudah berhasil membuat sebuah meteran air digital sederhana. Untuk pengembangannya dapat Anda tambahkan display untuk menampilkan data pengukuran dalam bentuk seven segment atau LCD. Aplikasi di atas dapat pula dikembangkan untuk membuat sebuah counter PERTAMINI yang sekarang ini menjamur di jalan-jalan :).

Berikut ini adalah contoh implementasi rangkaian di atas (flow meter) ditambahkan dengan solenoid valve untuk membuat alat pengisi botol air otomatis, Bisa juga diimplementasikan untuk galon air yang lebih besar atau kemasan air/minyak dengan volume tertentu (untuk mempercepat proses pengepakan). Silahkan lihat video di bawah ini

Dan terakhir, dengan menambahkan teknologi IoT (Internet of Things), Anda dapat mengaplikasikan pengukuran debit dan volume air ini secara jarak jauh (remote monitoring) untuk mendukung program Smart City yang sedang digalakkan pemerintah saat ini. Kapan-kapan akan saya tulis tutorial tentang IoT ini, stay tune on my blog ya …