http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06 Number 01  2020 ISSN:2302-3309
Received October  31, 2019; Revised Month February 01, 2020; Accepted February 02, 2020

## Water Pass Digital dengan Output Suara
Hendri Refsyi Syaputra 1
1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: hendrirefsyi@gmail.com

## Abstrak
Instrumentasi  adalah  alat-alat  dan  piranti  ( device )  yang  dipakai  untuk  pengukuran  dan  pengendalian dalam  suatu  sistem  yang  lebih  besar  dan  lebih  kompleks. Waterpass adalah  instrumentasi  yang digunakan  untuk  melakukan  pengukuran  benda  atau  garis  dalam  posisi  rata  baik  pengukuran  secara vertikal  ataupun  horizontal.  Pemanfaatan waterpass sebagai  instrumentasi  dalam  untuk  mengukur bagaimana  kemiringan  pada  pemasangan  tiang  listrik,  generator  bahkan  dalam  tukang  dalam  dunia bangunan  membutuhkan  tingkat  presisi  yang  sangat  tinggi  terhadap  kemiringan  suatu  benda.  Pada penelitian ini  waterpass dirancang  menggunakan  sensor accelerometer MMA7361 serta menggunakan mikokontrol  Atmega  32  sebagai  pusat  pemprosesan  sistem  dan  menggunakan  MP3  player  sebagai keluaran suara bagaimana kemiringan derajat suatu benda. Untuk menampilkan data bagaimana tingkat kemiringan pada suatu benda ditampilkan dalam Liquid Crystal Display .

## Abstract
Instrumentation  is  a  tool  and  device  used  for  measurement  and  control  in  larger  and  more  complex systems. Water pass is instrumentation used to measure objects or lines in a flat or horizontal position. The  use  of  water  pass  as  instrumentation  to  measure  the  slope  in  the  installation  of  electric  poles, generators and even in builders in the building world requires a high level of research. In this studio, the water  pass  is  designed  using  the  accelerometer  sensor  MMA7361  and  uses  the  Atmega  32 microcontroller as the center of the system and uses the MP3 player as a sound output on how to tilt an object. To display data about the slope of the object of interest in a Liquid Crystal Display.
Keywords : water pass, mp3 players, sensor accelerometer MMA7361
How  to  Cite: Hendri Refsyi Syaputra. 2020. Water pass Digital dengan Output Suara. JTEV, V6 (1): pp. 167-175.

## PENDAHULUAN
Instrumentasi  adalah  alat-alat  dan  piranti  ( device )  yang  dipakai  untuk  pengukuran  dan pengendalian  dalam  suatu  sistem  yang  lebih  besar  dan  lebih  kompleks.  Instrumentasi memiliki  tiga  fungsi  dasar,  yaitu  penunjukan  ( indicating ),  pencatatan  ( recording ),  dan pengendalian  ( control ).  Instrumentasi  pengujian  kuantitas  listrik  dan  elektronika  umumnya berfungsi untuk penunjukan dan pencatatan, sedangkan  yang digunakan pada proses industri kebanyakan ditujukan untuk fungsi pengendalian/kontrol [1].
Water  pass  adalah  instrumentasi  yang  digunakan  untuk  melakukan  pengukuran  benda atau garis dalam posisi rata baik pengukuran secara vertikal ataupun horizontal. Pemanfaatan water  pass  sebagai  instrumentasi  untuk  mengukur  bagaimana  kemiringan  pada  pemasangan tiang  listrik,  generator  bahkan  dalam  dunia  bangunan  membutuhkan  tingkat  presisi  yang sangat tinggi terhadap kemiringan suatu benda.
Penggunaan water pass sebelumnya hanya menggunakan botol kaca berisi alkohol yang dibingkai  panjang  untuk  menentukan  bagaimana  tingkat  kemiringan  suatu  permukaan. Beberapa kemungkinan kesalahan sering terjadi dalam penggunaan water pass adalah tingkat ketelitian  mata  dalam  pembacaan  water  pass,  posisi  berdiri  dalam  penggunaan  water  pass. Salah satu contoh water pass yang biasa digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Contoh water pass yang ada di pasaran.
Pada penelitian ini water pass dirancang menggunakan sensor accelerometer MMA7361 seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2. Sensor ini digunakan untuk mengukur percepatan suatu  objek,  mengukur  percepatan  dinamik  dan  statik.  Pengukuran  dinamik  adalah pengukuran percepatan pada objek bergerak, sedangkan pengukuran statik adalah pengukuran terhadap gravitasi bumi.
Gambar 2. Sensor accelorometer MMA 7361.
Pada  penelitian  ini  mikrokontrol  atmega  32  dimanfaatkan  sebagi  pusat  pemprosesan sistem yang mana, pengolahan terhadap data masukan akan diproses oleh atmega 32. Sebagai keluaran sistem digunakan Liquid Cristal Display (LCD) tipe 16x2, artinya LCD terdiri dari 2 baris dan 16 karakter [2]. Contohnya dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Contoh Liquid Cristal Display .
Pada  penelitian  ini  MP3  Players  dimanfaatkan  sebagai  indikator  suara  yang  mana keluarannya suara dengan bunyi “sudut telah dicapai” dan jika sudut yang dicari berdasarkan keypad belum didapatkan maka suara yang akan berbunyi “Sudut belum tercapai.”

## METODE PENELITIAN
Pada  bagian  ini  diperlihatkan  blok  diagram  sistem,  rangkaian  keseluruhan  ,  dan  bentuk rancangan mekanik alat yang dibuat, serta diagram alirnya.

## Blok Diagram
Gambar  4  menunjukkan  blok  diagram  sistem  digital  yang  dirancang.  Sebagai  masukan yaitu  keypad  dan  sensor  accelerometer  MMA  7361.  Keluarannya  yaitu  berupa  sudut  yang diperlihatkan  pada  LCD    dan  keluaran  suara  yang  dikeluarkan  oleh  Serial  MP3  Player. Keluaran suara yaitu berupa suara dengan bunyi “sudut telah dicapai” jika sudut tercapai, dan jika sudut yang dicari berdasarkan keypad belum didapatkan maka suara yang akan berbunyi “Sudut belum tercapai.”
Gambar 4. Blok diagram sistem water pass digital dengan output suara.

## Rangkaian Keseluruhan
Rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian keseluruhan sistem water pass digital dengan output suara.

## Perancangan Mekanik
Rangkaian mekanik sistem dapat dilihat pada Gambar 6.

## Gambar 6. Perancangan Mekanik

## Flowchart
Diagram alir sistem water pass digital dengan output suara dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Flowchart sistem water pass digital dengan output suara.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Rangkaian Mikrokontroller
Pengujian  rangkaian  sistim  minimum  mikrokontroler  ATmega32  diukur  dengan menghubungkan  rangkaian  catu  daya  5Vdc.  Pengukuran  tegangan  dilakukan  terhadap parameter  logika  ’0’  dan  logika  ‘1’  pada  port  I/O  mikrokontroller  ATmega32.  Titik pengukuran  dari  rangkaian  sistem  minimum  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  8  dan  hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 1.
Gambar 8. Pengujian rangkaian minimum ATMega32.

## Tabel 1.  Hasil pengukuran mikrokontroler ATmega32
MikrokontrolerATMega  32  memiliki  tegangan  kerja  antara  4.5  Vdc  –  5,5  Vdc  dan bekerja  pada  dua  kondisi  logika  yaitu  kondisi  low  (0),  dimana  tegangan  yang  terbaca  pada instrument  pengukuran tegangan port sebesar 0 VDC  yang berarti sistem masih dalam batas ideal.  Logika  yang  kedua  yaitu  dalam  kondisi  high  (1)  dimana  tegangan  yang  terbaca  pada instrumen pengukuran tegangan didapat tegangan port sebesar 5,1Vyang berarti sistem masih dalam batas ideal.

## Pengujian Rangkaian LCD
LCD  digunakan  untuk  menampilkan  sudut  yang  didapat  dari  hasil  pengukuran. Pengujian  LCD dilakukan untuk  mengetahui apakah  LCD  yang digunakan rusak atau dalam kondisi baik. LCD memiliki 4 kaki yang terdiri dari 2 pin jalur data, 1 pin sumber dan 1 pin ground.
Logika port  Hasil Pengukuran Low (0) 0 V High (1) 5,1 V

## Gambar 9. Rangkaian LCD
Dari  pengujian,  didapatkan  hasil  tegangan  keluaran  sumber  yang  diberikan  sebesar  5 VDC hanya menghasilkan tegangan keluaran  LCD sebesar 4,98 VDC.  Artinya terdapat  eror sebesar 0,02 VDC. Tegangan ini masih biasa digunakan karena masih bekerja dalam tegangan yang diperbolehkan. Tegangan operasional dari LCD adalah 3,1V – 5V.
LCD yang dihubungkan dengan Atmega 32 bertujuan untuk melakukan komunikasi data serial. Dengan adanya komunikasi data serial LCD dapat menjalankan perintah yang dikirim melalui Atmega 32. Rangkaian LCD  yang terhubung ke Atmega 32 terdiri dari pin PC0 dan PC1  terhubung  ke  Atmega  32.  Pin  VSS  dihubungkan  ke  grounding.  Sedangkan  pin  VDD dihubungkan ke sumber 5V.
Pengujian  LCD  dilakukan  dengan  cara  memasangkan  LCD  ke  board  Atmega  32 kemudian  program  didownloadkan  pada  mikrokontroler  sehingga  akan  tampil  pada  layar LCD seperti pada gambar berikut:

## Gambar 10. Tampilan Awal LCD
Gambar 11. Tampilan LCD ketika sudut ditemukan

## Pengujian sensor Accelerometer MMA7361
Sensor accelerometer MMA7361 merupakan komponen utama dalam siste m  waterpass digital  ini.  Sensor  ini  berbentuk  modul  yang  berfungsi  sebagai  pendeteksi  suatu  sudut  atau kemiringan.  Sensor  ini  mempunyai  3  axis  keluar  yaitu  axis  X,  axis  Y  dan  axis  Z.  Masing- masing  sensor  axis  mempunyai  bentuk  pengukuran  yang  berbeda,  axis  X  pengukurannya dilakukan  dari  kanan  ke  kiriatau  kiri  ke  kanan  dari  sensor  accelerometer,  axis  Y
pengukurannya  dilakukan  dari  depan  ke  belakang  atau  belakang  ke  depan  sensor accelerometer, axis Z pengukurannya dilakukan dari atas ke bawah atau bawah ke atas sensor accelerometer. Dalam pegukuran pada waterpass  penulis hanya memakai  1 keluar axis  yaitu axis  Y  dikarenakan  pengukurannya  dilakukan  menggunakan  busur  derajat  jadi  fungsi pengukuran yang sesuai untuk busur derajat adalah axis Y.
Keluaran  dari  sensor  axis  Y  ini  belum  linear  sehingga  untuk  mendapatkan  pengukuran sudut kemiringan yang lebih tepat maka keluaran sensor di linearkan terlebih dahulu dengan persamaan:
y = mx + b,
dimana y= kemiringan sudut, m= gradien garis, x= nilai variabel, dan b= titik potong dengan sumbu  y.  Y  dan  x  merupakan  data  dari  karakteristik  sensor,  dimana  y  adalah  nilai  dari kemiringan sudut permukaan sensor accelerometer dan x merupakan output tegangan sensor accelerometer.  Untuk  menetukan  nilai  m  (gradien)  dan  b  (titik  potong  dari  sumbu  y)  dapat digunakan rumus di bawah ini:
m =  𝑛  (𝑥𝑦)−  𝑥  𝑦 𝑛  (𝑥 2 )−(  𝑥) 2 , dan b = ∑ 𝑦−𝑚 ∑ 𝑥 𝑛 .
Namun  rumus diatas sulit jika diselesaikan secara manual, untuk  itu kita  membutuhkan software  yang  dapat  menghitung  hasil  dari  rumus  diatas  yakni  dengan  menggunakan Microsoft Excel. Persamaannya sebagai berikut:
m= SLOPE (y,x) ; b= INTERCEPT (y,x).
Tabel 2. Data keluaran sensor Accelerometer MMA7361
Sudut (º) Tegangan (V) Selisih V per-10º (V) V  per-1˚ (V) Gradien Titik potong 0 0,94 0,564 -108,902 10 0,95 0,01 0,001 20 0,99 0,04 0,004 30 1,04 0,05 0,005 40 1,10 0,06 0,006 50 1,18 0,08 0,008 60 1,26 0,08 0,008 70 1,43 0,17 0,017 80 1,54 0,11 0,011 90 1,68 0,14 0,014 100 1,89 0,21 0,021 110 1,95 0,06 0,006 120 2,10 0,15 0,015 130 2,17 0,07 0,007 140 2,25 0,08 0,008 150 2,31 0,06 0,006 160 2,38 0,07 0,007 170 2,45 0,07 0,007 180 2,49 0,04 0,004 Rata-rata 0,081578 0,008157

## Pengukuran sudut permukaan
Untuk  mendapatkan  data  sudut  kemiringan  sensor  accelerometer,  maka  perlu  dilakukan pengukuran dengan alat pengukur sudut lainnya, seperti menggunakan alat ukur derajat.
Tabel 3. Perbandingan alat dan busur
Selain dengan membandingkan sensor accelerometer dengan busur derajat, pengambilan data  juga  bisa  dilakukan  dengan  cara  matematika.  Pengambilan  data  secara  matematika menggunakan  persamaan  berikut  :  sinA  = 𝑎 𝑐 ,  di  mana  SinA  =  sudut  permukaan  (º),  a  =  sisi depan sudut A (cm), dan c = sisi miring atau kemiringan alat (cm).
Pembacaan alat (º) Busur (º) Selisih 0 1 1 5 4 1 10 8 2 15 13 2 20 20 0 25 24 1 30 29 1 35 33 2 40 41 1 45 44 1 50 52 2 55 54 1 60 62 2 65 64 1 70 72 2 75 75 0 80 83 3 85 86 1 90 90 0 95 95 0 100 101 1 105 104 1 110 109 1 115 114 1 120 119 1 125 124 1 130 128 2 135 134 1 140 137 3 145 143 2 150 147 3 155 154 1 160 157 3 165 164 1 170 167 3 175 173 2 180 180 0 Rata-rata 1,3783

## Gambar 12.  Pengambilan Data

## PENUTUP
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  waterpass  digital  dengan  output  suara  agar dapat  digunakan  lebih  efisien  dan  lebih  presisi  dalam  mengukur  sudut  kemiringan  suatu permukaan.  Setelah  diuji  coba,  water  pass  digital  memiliki  rata-rata  error  lebih  kecil  dari pengukuran  menggunakan  busur  dan  teori  metematika.  Rata-rata  error  water  pass  dengan busur adalah 1,37º dan rata-rata error waterpass dengan teori matematika adalah 2,91º. Hal ini dikarenakan  kerena human error  yaitu kesalahan  pengukuran dari penglihatan manusia  yang kurang  teliti  dalam  penempatan  busur  dan  penggaris.  Data  keluaran  dari  sensor  MMA  7361 yang belum linear dari pengukuran sudut kemiringan dapat dilinearkan dengan persamaan y = mx  +  b.  Lebar  pulsa  yang  dibutuhkan  untuk  putaran  servo  0º  adalah  sebesar  24m/s  (T  On). Nilai lebar pulsa inilah yang digunakan untuk mengukur sudut yang telah ditentukan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Hadhi  Nugroho,  Dwiyoga  Nugroho.  Instrumentasi  Pemantauan  Jarak  Jauh  Untuk Mengukur  Kinerja  Turbin  Arus  Pasang  Surut  Laut. Jurnal  Kelautan  Nasional (2014 Vol.9, No.1). Hlm 47-57.
[2] Sugiartowo,  Roby  Charulloh.  (2014).  Aplikasi  Mikrokontroler  Atmega  8535  Untuk Menghitung  Jumlah  Danpanjang  Produk  Yang  Dihasilkan  Mesin  Rollforming  Secara Otomatis (Studi Kasus Di Aulia Engineering). TINF-017 , 2-4.
[3] M.Ary  Heryanto,  Wisnu  Adi.  (2008). Pemograman  Bahasa  C  untuk  Mikrokontroler ATMEGA 8535. Yogyakarta: Andi.
[4] Rahmat,  A.  (2010). Algoritma  dan  Pemograman  dengan  Bahasa  C-Konsep,  Teori  dan Implementasi. Yogyakarta: Andi.