Jurnal Matematika, Sains, dan Pembelajarannya
Vol.6, No.1, Januari 2020, pp. 49~56
ISSN 2622-8904 (online)

## Rancang Bangun Seleksi Kendaraan Sederhana Menggunakan Sensor HC-SR04
Nissa Sukmawati 1*, Asti Sawitri 2 , dan M. Rizki G.N 3
1 Prodi Fisika UIN Sulthan Thaha Saifuddin Jambi;
2 Prodi Fisika UIN Sunan Gunung Djati Bandung;
3 Politeknik Manufaktur Bandung; email: *1 nissa.sukmawati@uinjambi.ac.id , 2 sawitriasti@gmail.com , 3 rizkigorby@gmail.com

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem seleksi kendaraan sederhana berdasarkan ketinggian dan  panjang  kendaraan  menggunakan  sensor  HC-SR04  dengan  mikrokontroler  arduino  UNO.  Sistem  ini terdiri  dari  sensor  ultrasonik  HC-SR04  yang  memancarkan  gelombang  ultrasonic  kemudian  diterima  oleh receiver  lalu  diolah  menjadi  sebuah  data  berupa  ketinggian  dan  panjang  untuk  menentukan  golongan kendaraan.  Metode  penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengukur  ketinggian  dan  panjang  kendaraan  yang melewati  sensor  sehingga   golongan  kendaraan dapat ditentukan.  Penelitian  terbatas pada  kendaraan box golongan III, IV, dan V. Hasil dari rancang bangun seleksi kendaraan dengan menggunakan sensor HC-SR04 sangat layak digunakan untuk seleksi kendaraan.
Kata kunci— HC-SR04, seleksi kendaraan, ultrasonik, Arduino Uno

## 1. PENDAHULUAN
Jalan tol adalah jalan yang dibuat untuk memperlancar  arus lintas dan  meningkatkan distribusi barang dan jasa. Pada dasarnya, jalan tol telah mampu berfungsi sebagaimana mestinya. Permasalahan utama yang sering dialami oleh jalan tol adalah adanya antrean kendaraan saat masuk ataupun keluar dari jalan tol (Listyono dkk, 2015). Untuk mengurangi antrean, salah satu solusi yang ditawarkan adalah penggunaan Gardu Tol Otomatis (GTO).  Pada GTO, sistem pembayaran tol tidak lagi menggunakan uang tunai, melainkan menggunakan kartu yang disentuhkan pada mesin GTO (Wasistha, 2017). Dengan penggunaan GTO tersebut, pengguna jalan tol dapat menghemat waktu pembayaran dan tidak perlu berinteraksi dengan petugas secara langsung sehingga dapat menghemat waktu hingga 4-7 detik. Penggunaan GTO tentu dilengkapi dengan teknologi canggih yang mampu membedakan golongan kendaraan. Pembedaan golongan kendaraan berkaitan dengan jumlah nominal yang  harus  dibayarkan  ketika  melewati  jalan  tol.  Jenis  golongan  kendaraan  yang  berbeda  akan  dikenakan besaran tarif yang berbeda.
Berdasarkan  Keputusan  Menteri  Pekerjaan    Umum  No.  370/KPTS/M/2007,  terdapat  6  golongan kendaraan yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Golongan kendaraan berdasarkan Keputusan Menteri Pekerjaan  Umum No. 370/KPTS/M/2007
No. Golongan Jenis Kendaraan 1. Golongan I Sedan, Jip, Pick Up/Truk Kecil, dan Bus 2. Golongan II Truk dengan 2 (dua) gandar 3. Golongan III Truk dengan 3 (tiga) gandar 4. Golongan IV Truk dengan 4 (empat) gandar 5. Golongan V Truk dengan 5 (lima) gandar 6. Golongan VI Kendaraan bermotor roda 2 (dua)
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Berbeda  dengan  gerbang  tol  biasa  yang  penentuan  golongan  kendaraannya  ditentukan  oleh  operator yang ditempatkan di pos gardu tol, pada GTO digunakan sensor untuk mendeteksi golongan kendaraan. Salah satu  sensor  yang  digunakan  adalah  sensor Optical  Beam  Sensor yang  menggunakan  sensor  infrared  untuk mendeteksi kendaraan. Sensor ini mulai ditinggalkan dan beralih ke sensor Automatic Vehicle Classification (AVC) . AVC memiliki sensor yang lebih banyak dibandingkan Optical Beam Sensor sehingga menunjukkan hasil yang lebih akurat ( Widodo Groho, 2019).
Terdapat beberapa teknologi yang dapat digunakan untuk seleksi kendaraan. Antara lain loop detector , infra  merah,  ultrasonik,  radar,  gelombang  mikro,  dan  deteksi  dengan  video  (Harlow  &  Peng,  2001).    dari beberapa  pilihan  tersebut,  peneliti  mencoba  untuk  menciptakan  sensor  sederhana  menggunakan  sensor ultrasonik  yang  mampu  mendeteksi  beberapa  jenis  golongan  kendaraan.  Sensor  ini  dapat  menyeleksi kendaraan berdasarkan jenis dan golongan mobil dari ketinggian dan panjang kendaraan. Hal tersebut dapat memudahkan dalam pembayaran e -toll sesuai dengan kendaraan yang digunakan. Pada penelitian kali ini jenis mobil  yang  akan  dibedakan  dibatasi  hanya  pada  mobil  box  yang  tergolong  dalam  golongan  III,  IV  dan  V. Golongan III, IV, dan V adalah kendaraan dengan ban bergandar yang memiliki bentuk dimensi tidak terlalu berbeda satu sama lain, sehingga sulit untuk dibedakan apabila ditinjau berdasarkan dimensinya. Oleh karena itu seleksi kendaran untuk golongan ini yang menjadi fokus penelitian.
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20 kHz sampai  2  MHz.  Sensor ultrasonik  terdiri  dari  rangkaian  pemancar  ultrasonik  yang  disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver . Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik.  Sinyal  yang  dipancarkan  tersebut  kemudian  akan  merambat  sebagai  sinyal/ gelombang  bunyi.    Ketika  gelombang  ultrasonik  yang  dipancarkan  oleh transmitter mengenai  penghalang, maka sinyal ini akan dipantulkan dan diterima oleh receiver . Jarak sensor dan objek adalah setengah dari jarak tempuh sinyal dan dapat diperoleh dengan mengetahui lama waktu penjalaran sinyal. Sensor ultrasonic dapat digunakan untuk  mengukur jarak maupun digunakan pada pemetaan (Niku, 2011)

## Gambar 1 Prinsip kerja sensor ultrasonik
Sensor ultrasonik yang tepat digunakan untuk alat seleksi kendaraan e-toll adalah sensor yang memiliki ketepatan  pengukuran yang baik pada jangkauan jarak yang jauh maupun dekat. Seperti sensor HC-SR04 yang memiliki jarak pengukuran 2- 400 cm. Jangkauan jarak ini cukup untuk digunakan pada pengukuran penelitian ini (indo-ware.com).
Pengolahan data pada penelitian ini menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno. Arduino Uno memiliki kaki  digital  input  dan  output  berjumlah  14.  Terdapat  6  kaki  yang  digunakan  sebagai  sinyal Pulse  Width Modulator (PWM) yang menghasilkan analog output yang diinginkan. Selain itu, Arduino Uno juga memiliki
sinyal ultrasonik sinyal ultrasonik sinyal ultrasonik pemancar ultrasonik penerima ultrasonik p en g h al an g
6 kaki analog input, koneksi USB, konektor listrik, kaki IheaderI dari ICSP dan tombol reset untuk mengatur ulang program (Magdalena, Greisye and Halim, Fransiscus Ati and Aribowo, 2013).

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian yang dilakukan terdiri pada beberapa tahap yaitu,  kalibrasi sensor, membuat prototype alat seleksi kendaraan, dan uji coba alat seleksi kendaraan. Pada penelitian ini digunakan sensor HC-SR04 sebagai sensor pendeteksi jarak serta perangkat arduino uno untuk pengolahan data.
Gambar 2 Sensor HC-SR04

## Gambar 3 Arduino Uno
Kalibrasi  sensor  dilakukan   dengan  menempatkan  sensor  HS-CR04 pada  jarak  tertentu  dengan  objek dan membandingkan hasil yang dibaca oleh sensor dengan jarak yang sebenarnya. Pengambilan data kalibrasi dilakukan  dengan  selisih  10  cm  setiap  data  pada  jarak  10  –  400  cm.  Selisih  data  10  cm  setiap  pengujian bertujuan untuk memastikan sensor HS-CR04 memiliki ketepatan yang tinggi sehingga baik digunakan.
Tahap  kedua  penelitian  yaitu  pembuatan  prototype  alat  seleksi  kendaraan  beserta  media  ukurnya. Prototype dibuat dengan perbandingan 1:10 dengan data dimensi kendaraan sebenarnya pada setiap golongan.
Tabel 2 Data dimensi kendaraan rata-rata Golongan kendaraan Panjang (cm) Lebar (cm) Tinggi (cm) III 430 250 200 IV 500 250 250 V 600 250 250
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Gambar 4. Bagan sistem kerja sensor seleksi kendaraan
Tahap  selanjutnya  pada  penelitian  yaitu  tahap  uji  coba  alat  seleksi  kendaraan.  Tahap  ini  dilakukan dengan memasang dua buah sensor HC-SR04 di atas tempat kendaraan yang berhenti untuk membayar tol. Sensor  dipasang  di  bagian  atas  dan  akan  mengukur  jarak  pantulan  yang  akan  mendeteksi  keberadaan kendaraan. Kendaraan yang dimaksud dalam penelitian ini adalah mobil box dengan beberapa ukuran. Karena
MULAI INISIALISASI Input Sinyal Ketinggian Kendaraan Deteksi Tinggi Kendaraan Kendaraan Golongan III Tinggi > 200 cm Deteksi Belakang Kendaraan Kendaraan Golongan IV Kendaraan Golongan
V
setiap golongan kendaraan mempunyai tinggi dan panjang kendaraan yang berbeda maka hal tersebut dapat digunakan sebagai dasar pembuatan alat seleksi.
Sensor  pertama  diletakkan  di  atas  bagian  depan  box  kendaraan.  Jika  sensor  mendeteksi  kendaraan dengan  ketinggian  200  cm, maka  sensor  akan  menyimpulkan  bahwa kendaraan  masuk  dalam  golongan  III. Selanjutnya,  jika  sensor  mendeteksi  kendaraan  dengan  ketinggian  lebih  dari  200  cm,  maka  sistem  seleksi dilanjutkan  oleh  sensor kedua. Sensor  kedua diletakkan  di  bagian  atas  belakang  kendaraan.  Karena  adanya perbedaan panjang kendaraan golongan IV dan golongan V, maka sensor diatur berada di antara selisih panjang tersebut. Jika sensor mendeteksi adanya kendaran yang memiliki ketinggian yang sama dengan sensor pertama, maka  disimpulkan  kendaraan  termasuk  dalam  golongan  V.  namun  jika  sensor  tidak  mendeteksi  adanya kendaraan atau terdapat kendaraan yang lebih rendah, maka disimpulkan bahwa kendaraan termasuk golongan IV. Algoritma sistem seleksi kendaraan disajikan lebih lengkap pada    Gambar 4.
Gambar 5 Rangkaian alat seleksi kendaraan
Gambar 6 Rancang bangun penelitian
Sensor HC-SR04
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  kalibrasi  sensor  HC-SR04  ditunjukkan  pada  Tabel  3  dan  disajikan  dalam  Grafik  1.  Kalibrasi dilakukan dengan pengukuran pada jarak 10 hingga 400 cm dengan selang jarak 10 cm. Tabel 3 menunjukkan bahwa pada setiap jarak pengukuran, perbedaan antara jarak sebenarnya dan jarak hasil pengukuran antara 0 – 4 cm. Semakin jauh jarak pengukuran, maka semakin kecil nilai error yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan bahwa  sensor  HC-SR04  relatif  lebih  baik  digunakan untuk  pengukuran  jarak  dengan  jangkauan  yang  lebih jauh. Jangkauan maksimal pengukuran jarak HC-SR04 adalah 450 cm.
Tabel 3. Data kalibrasi sensor HC-SR04 No. Jarak Sebenarnya (cm) Jarak Pengukuran (cm) Selisih Jarak Sebenarnya dan Pengukuran (cm) No. Jarak Sebenarnya (cm) Jarak Pengukuran (cm) Selisih Jarak Sebenarnya dan Pengukuran (cm) 1 10 10,71762376 0,71762376 21 210 207,0948515 2,9051485 2 20 20,68079208 0,68079208 22 220 217,2875248 2,7124752 3 30 30,44405941 0,44405941 23 230 226,8894059 3,1105941 4 40 40,18792079 0,18792079 24 240 237,000297 2,999703 5 50 49,62871287 0,37128713 25 250 246,9422772 3,0577228 6 60 59,38138614 0,61861386 26 260 257,159605 2,840395 7 70 69,09584158 0,90415842 27 270 267,1573267 2,8426733 8 80 79,3450495 0,6549505 28 280 277,2729703 2,7270297 9 90 89,58891089 0,41108911 29 290 287,0828713 2,9171287 10 100 98,50326733 1,49673267 30 300 296,9609901 3,0390099 11 110 108,4631683 1,5368317 31 310 307,0893069 2,9106931 12 120 118,0292079 1,9707921 32 320 317,1991089 2,8008911 13 130 128,1060396 1,8939604 33 330 327,0370297 2,9629703 14 140 138,0644554 1,9355446 34 340 336,9261386 3,0738614 15 150 147,5728713 2,4271287 35 350 346,7 3,3 16 160 157,7579208 2,2420792 36 360 356,7488119 3,2511881 17 170 167,3549505 2,6450495 37 370 366,8 3,2 18 180 177,5111881 2,4888119 38 380 376,5863366 3,4136634 19 190 187,0746535 2,9253465 39 390 387,1171287 2,8828713 20 200 197,4791089 2,5208911 40 400 396,3375248 3,6624752
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Grafik 1 Data kalibrasi sensor HC-SR04
Kalibrasi sensor dilakukan dengan mengkondisikan sekitar area objek ukur tanpa penghalang. Hal ini dilakukan karena kalibrasi hanya bertujuan untuk mengetahui tingkat ketepatan pembacaan sensor terhadap jarak yang sebenarnya. Pembacaan sensor terhadap jarak sebenarnya memiliki ketepatan sebesar 98,66 %. Hal ini menunjukkan kelayakan penggunaan sensor untuk aplikasi alat seleksi kendaraan pada e-toll .
Selanjutnya dilakukan  seleksi kendaraan pada prototype yang telah dibuat.  Pengujian dilakukan dengan melewatkan  kendaraan  prototype  yang  telah  dibuat  pada  penghalang  yang  telah  diletakan  dua  buah  sensor untuk  mengukur  tinggi  dan  panjang  kendaraan  tersebut  kemudian  data  tersebut  diolah  menggunakan mitrokontroler arduino uno sehingga data tersebut berubah menjadi golongan kendaraan yang sesuai dengan kendaraan yang diukur. Pengujian dilakukan berulang dengan hasil yang konstan dan disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Hasil uji coba prototype Golongan kendaraan seharusnya Panjang (cm) Lebar (cm) Tinggi (cm) Golongan kendaraan hasil ujicoba III 43 25 20 III IV 50 25 25 IV V 60 25 25 V
Berdasarkan Tabel 4 terlihat ketetapan antara golongan kendaraan sebenarnya dengan golongan kendaraan menggunakan sensor HC-SR04.
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 400,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Jar ak Data ke Jarak Sebenarnya Jarak Pengukuran
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik

## 4. KESIMPULAN
Hasil  dari  rancang  bangun  seleksi  kendaraan  dengan  menggunakan  sensor  HC-SR04  sangat  layak digunakan  untuk  seleksi  kendaraan  karena  sensor  tersebut  dapat  mengukur  jarak  hingga  400  cm  dengan ketepatan sebesar 98,4%. Berdasarkan hasil ujicoba prototype didapat bahwa golongan kendaraan prototype dengan pembacaan data pada display menunjukkan golongan kendaraan yang tepat. Oleh karena itu sensor ini dapat digunakan untuk menseleksi golongan kendaraan berdasarkan tinggi dan panjang kendaraan

## DAFTAR PUSTAKA
Groho,  W.,  2019,    Begini  Cara  Gerbang  Tol  Mendeteksi  Jenis  Dan  Golongan  Kendaraan . https://www.widodogroho.com/2019/08/begini-cara-gerbang-tol-mendeteksi.html ,  diakses  tanggal  14 Januari 2020.
Harlow, C., & Peng, S. (2001). Automatic vehicle  classification system with range sensors. Transportation Research Part C: Emerging Technologies , 9 (4), 231–247. https://doi.org/10.1016/S0968-090X(00)00034- 6
Indoware,  2013, Ultrasonic Ranging  Module HC - SR04, Datasheet, http://dropbox.indo- ware.com/files/Ultrasonic%20HC-SR04.pdf , diakses tanggal 14 Januari 2020.
Listyono,  A.  F.,  Darjat.,  Wahyul  A.S.,  (2015).  Perancangan  Prototipe  Identifikasi  Kendaraan  Jalan  Tol Berbasis Rfid Dan Notifikasi Pembayaran Via SMS, TRANSIENT, No. 4, Vol. 4, Hal  902-908.
Magdalena,  Greisye  and  Halim,  Fransiscus  Ati  and  Aribowo,  A.  (2013).  Perancangan  Sistem  Akses  Pintu Garasi Otomatis Menggunakan Platform Android. Prosiding Csgteis , 4 (4), 301–306.
Niku, S.B., 2011, An introduction to Robotics: Analysis, Control, Applications , 2 nd edition, John Wiley and Sons, USA.
Wasistha,  Magistra  Zuhair.,  2017,    Gerbang  Tol  Pandaan-Malang,  Tugas  Akhir,  Departemen  Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.