ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638
Juli 2021
Modul Deteksi dan Perekaman Data Gempa berbasis Database Earthquake Intensity (DEI)
IRNANDA PRIYADI 1 , FAISAL HADI 2 , SALWA KHOTIMAH 3 , BESPERI 4
1,2,3 Teknik Elektro Universitas Bengkulu, Indonesia
4 Teknik Sipil Universitas Bengkulu, Indonesia
Email: Irnanda_P@unib.ac.id
Received 28 Februari 2021 | Revised 24 Maret 2021 | Accepted 15 April 2021

## ABSTRAK
Indonesia,  khususnya  provinsi  Bengkulu,  adalah  salah  satu  negara  yang  rawan bencana  gempa.  Hal  ini  disebabkan  karena  secara  histografi,  posisi  wilayah Indonesia merupakan pertemuan tiga lempeng aktif yang setiap kali lempeng ini bergeser  menimbulkan  patahan  yang  menyebabkan  terjadinya  gempa  bumi. Paper ini membahas tentang rancangan modul deteksi gempa yang diberi nama Earthquake Intensity Meter. Rancangan modul terdiri dari sensor MEMS MPU6050 dan 2 buah sensor piezoelektrik. Masing-masing sensor dipisahkan dengan jarak 10  meter  dengan  sensor  MPU6050  yang  menjadi  pusatnya  dan  2  sensor piezoelektrik  hanya  sebagai  pemicu.  Kombinasi  sensor  MPU6050  dan  2  sensor piezoelektrik  mampu  digunakan  untuk  membedakan  getaran  gempa  dan  bukan gempa  dengan  tingkat  keberhasilan  32%.  Aplikasi  Vibrometer  yang  digunakan sebagai media kalibrasi, memiliki selisih 17% dengan intensity meter. Sedangkan akurasi sensor MPU6050 dalam rancangan modul memiliki selisih 11,17% dengan aplikasi  vibrometer.  Data  hasil  pendeteksian  rancangan  divisualisasikan  secara realtime dan disimpan pada aplikasi DEI yang dirancang dengan VB 2010.
Kata kunci : deteksi gempa, mpu6050, piezoelektrik, vibrometer, VB 2010

## ABSTRACT
Indonesia,  especially  Bengkulu  province,  is  one  of  the  countries  prone  to earthquake  disasters.  This  is  because  histographically,  the  position  of  the Indonesian  territory  is  a  junction  of  three  active  plates  which  each  time  these plates shift, causing fractures that cause earthquakes. This paper discusses the design of an earthquake detection module called the Earthquake Intensity Meter. The  module  design  consists  of  a  MEMS  MPU6050  sensor  and  2  piezoelectric sensors. Each sensor is separated by a distance of 10 meters with the MPU6050 sensor  at  the  center  and  2  piezoelectric  sensors  only  as  a  trigger.  The combination of the MPU6050 sensor and 2 piezoelectric sensors can be used to distinguish  between  earthquake  and  non-earthquake  vibrations  with  a  32% success rate. The Vibrometer application, which is used as a calibration medium, has a difference of 17% with an intensity meter. Meanwhile, the accuracy of the MPU6050  sensor  in  the  module  design  has  a  difference  of  11,17%  with  the vibrometer  application.  Data  from  design  detection  results  is  visualized  in  real time and stored in the DEI application designed with VB 2010.
Keywords : earthquake detector, mpu6050, piezoelectric, vibrometer, VB 2010

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara yang terletak di pertemuan tiga lempeng tektonik dunia yakni lempeng  Pasifik,  Eurasia,  dan  Indo-Australia.  Hal  ini  menjadikan  sebagian  besar  daerah  di Indonesia sering mengalami gempa bumi. BMKG mencatat sejak awal tahun 2021 hingga 18 Februari  2021  terjadi  30  kali  gempa  bumi  dengan  magnitudo  lebih  dari  5  SR.  Tujuh  kali diantaranya  terjadi  di  Provinsi  Bengkulu (BMKG,  2021) .  Indonesia  sebagai  negara  yang cukup luas hanya memiliki 194 seismograf  yang disebar di seluruh penjuru negeri. Kepala Badan  Meteorologi  Klimatologi  dan  Geofisika  (BMKG),  Dwikorita  Karnawati  memastikan pihaknya  akan  menambah  194  alat  sensor  pendeteksi  gempa,  seismograf  untuk mengantisipasi dan mengukur guncangan akibat gempa bumi di seluruh Indonesia. Dengan penambahan ini, maka keseluruhan sensor yang dimiliki BMKG nantinya akan berjumlah 400 buah (Putra,  2019) .    Seismograf  analog  yang  menggunakan  pena  dan  drum  membuat analisa  gelombang  gempa  tidak  dapat  dilakukan  dengan  real  time.  Selain  itu,  seismograf analog  menghasilkan  seismogram  berbentuk  kertas  memerlukan  perlakuan  khusus  dalam penyimpanannya.  Saat  ini  sudah  hadir  seismograf  digital  yang  analisa  datanya  dapat dilakukan secara lebih cepat dan mudah. Namun harga seismograf masih relatif tinggi. Alat pendeteksi gempa bumi adalah peralatan yang komplek dan mahal (Wang, 2016) .  Disisi lain  seismograf  digital  yang  digunakan  BMKG  saat  ini  memiliki  ukuran  yang  besar  dengan konstruksi  yang  rumit.  Data  yang  dihasilkan  juga  masih  berupa  data  mentah  yang  harus diolah lebih lanjut oleh perangkat yang terpisah. Penelitian ini bertujuan menghadirkan alat pengukur  intensitas  gempa  dengan  konstruksi  yang  sederhana  dengan  data  yang  lebih mudah  dianalisa  dan  harganya  murah  menggunakan  sensor  akselerometer  berbasis  MEMS dengan ukuran sekecil mungkin dan memiliki akurasi tinggi. Kedepan modul ini diharapkan bisa  menjadi  alternatif  referensi  bagi  masyarakat  terutama  para  peneliti  dalam  merancang modul deteksi bencana gempa.
Pada  penelitian  sebelumnya  yang  dilakukan  oleh  Yoga  Priyana  dkk,  digunakan  sensor akselerometer tipe ADXL335 dalam mendeteksi P- wave. Sensor tersebut mampu mendeteksi gempa  mulai  dari  getaran  terkecil  hingga  geratan  yang  paling  dahsyat.  Skala  gempa  yang digunakan  adalah  MMI scale.  Skala  MMI  memiliki  nilai  intensitas  mulai  yang  terrendah bernilai  1  hingga  yang  tertinggi  bernilai (Priyana,  2017). Adapun  penelilitian  yang dilakukan oleh Padma Nyoman dkk, digunakan sensor MPU6050 sebagai pendeteksi getaran gempa.  Hasil  pendeteksian  akselerasi  sensor  dikonversi  ke  dalam  Skala  Intensitas  Gempa bumi BMKG (SIG BMKG) (Crisnapati, 2019) . Selanjutnya penelitian yang menghubungkan magnitudo  gempa  bumi  dengan  percepatan  dilakukan  oleh  Rahinul  menggunakan  sensor ADXL345  untuk  mendeteksi  gempa bumi (Hoque,  2016) . Penerapan  jaringan  wireless sensor  di  daerah  rawan  gempa  dan  penerapan  ICT (Information  Communication  and Technology)  terbukti  sangat  membantu  dalam  menghindari  situasi  yang  menghancurkan saat terjadinya gempa dan melindungi banyak orang dari kerugian besar (Rahman, 2016) . Pada penelitian ini, modul deteksi gempa yang dirancang menggunakan sensor MEMS yang berukuran  sangat  kecil,  komunikasi  datanya  menggunakan  I2C  sehingga  tidak memungkinkan dilakukan pengukuran keluaran berupa tegangan, daya, dan arus. Pengujian performa  modul  dilakukan  menggunakan  simulasi  gempa  dengan  sistem  monitoring  hasil pembacaan sensor deteksi gempa tetapi tidak membahas spesifik tentang sistem penentuan episentrum  gempa.  Hasil  pembacaan  sensor  ini  akan  tersimpan  dalam  database  sistem aplikasi DEI yang dirancang untuk selanjutnya dapat digunakan dalam studi kegempaan.

## 2. METODE

## 2.1. Gambaran Rancangan Modul
Teknologi Internet of Things (IoT) telah diimplementasikan untuk memberikan solusi terkait deteksi  kejadian  tertentu  karena  kemudahan  instalasi,  kemampuan  komputasi  dan komunikasi,  serta  efektivitas  biaya.  Namun deteksi  kejadian  seismik  seperti  gempa  masih menjadi  tantangan  karena  kurangnya  penginderaan  dengan  ketepatan  tinggi  dan  efisiensi (Won, 2020) . Sebuah aplikasi yang mengukur gempa bumi menggunakan sensor akselerasi MEMS sedang dikembangkan di terminal informasi smartphone yang menerima, menyimpan, dan  menampilkan  catatan  seismik  di  server  cloud (Naito,  2013) . Teknologi  sistem elektromekanik  (MEMS)  berkembang  pesat  hampir  setiap  tahun  dalam  penggunaan elektronik. Sensor-sensor berbasis MEMS menjadi elemen penting dalam rancangan produk yang berbeda untuk pasar konsumen pengguna sistem cerdas.MEMS memberikan cara baru untuk berinteraksi dengan perangkat pintar teknologi lainnya, diantaranya gyroscope (sensor gempa) (Dadafshar, 2014) .
Sensor  seismik  digunakan  untuk  mendeteksi  dan  mengukur  getaran  gelombang  gempa. Sensor  akseleromter  3  axis  digunakan  sebagai  bagian  utama  dari  sensor  seismik,  untuk dapat mengukur getaran gempa 3 sumbu berdasarkan perubahan nilai gravitasi yang diukur untuk  setiap  sumbu.  Teknologi  MEMS  (sistem  elektro-mekanis  mikro)  diterapkan  pada accelerometer untuk mengukur percepatan pergerakan bumi yang terjadi di setiap sumbu (x, y, z) dan dapat diterapkan pada mitigasi bahaya gempa (Novianta, 2014) . Beberapa jenis sensor akselerometer berbasis MEMS telah dikembangkan dan digunakan secara luas dalam menyebarkan jaringan seismik berskala besar untuk sistem peringatan dini bencana gempa ( Earthquake Early Warning System) (Peng, 2017) .
Sensor acceleromoter cocok digunakan pada aplikasi portabel dan sangat mudah digunakan pada rangkaian mikrokontroler semacam papan pengembang Arduino. Hal ini karena akses data  yang  dilakukan  dengan  mudah  melalui  antarmuka  I2C.  GY-521  adalah  sebuah  modul Inertial Measurement Unit (IMU) yang menggunakan chip MPU-6050 dari InvenSense. MPU- 6050  adalah  chip  dengan  3-axis  accelerometer  (sensor  percepatan)  dan  3-axis  gyroscope (pengatur  keseimbangan),  atau  dengan  kata  lain  6  degrees  of  freedom  (DOF)  IMU.  Selain itu, MPU- 6050 sudah memiliki Digital Motion Processors (DMP), yang akan mengolah data mentah dari masing- masing sensor. Sejumlah data tersebut akan diolah menjadi data dalam bentuk  quaternions  (4  dimensi).  DMP  pada  MPU6050  juga  berfungsi  meminimalisasi  error yang dihasilkan. Sensor GY-521 memiliki range pengukuran akselerasi mulai dari 2g, 4g, 8g, dan  16g.  Masing  masing  range  mempunyai  alamatnya  masing-masing,  hal  ini  dikarenakan sensor ini menggunakan I2C sebagai antar mukanya (Firman, 2016) . Modul deteksi gempa yang dirancang berupaya meminimalkan biaya sensor yang menjadi masalah penting dalam membangun sistem peringatan dini gempa (Fu, 2019) .

## Gambar 1. Cara Kerja Sistem
Rancangan modul sistem pendeteksi gempa secara singkat ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.  Gambar 1 menunjukkan bahwa cara kerja modul menggunakan tiga buah sensor dalam mendeteksi getaran gempa bumi. Sensor utama yang digunakan adalah jenis MEMS dengan  tipe  MPU6050,  dimana  terdapat  sensor  akselerometer  dan  giroskop  didalamnya.
Namun  yang  digunakan  untuk  mendeteksi  gempa  hanya  sensor  akselerometernya  saja. Selain  itu  digunakan  dua  buah  sensor  piezoelektrik  yang  dihubungkan  dengan  kabel  yang panjangnya sekitar 10 meter. Tujuan digunakannya kabel yang panjangnya sekitar 10 meter ini  adalah  untuk  memaksimalkan  jarak  antar  sensor.  Dengan  meletakkan  sensor  dengan jarak yang jauh, sistem akan mendeteksi getaran dalam jangkauan yang lebih luas.
Gambar  2  menunjukkan  peralatan  yang  digunakan  dan  koneksinya  ke  Arduino.  Sensor akselerometer  MPU6050  dan  piezoelektrik  berfungsi  sebagai  pendeteksi  getaran  gempa bumi, RTC berfungsi untuk memberi waktu untuk setiap data yang diperoleh secara real time yang disimpan pada SD card . LCD berfungsi menampilkan data yang diperoleh. Sedangkan terminal  Block  untuk  mempermudah  melakukan  bongkar  pasang  komponen.  Tiga  buah modul (MPU6050, LCD, dan RTC) dihubungkan ke Arduino melalui perantara antarmuka I2C pada pin yang sama, yakni pin data dan pin clock. Meski terhubung ke pin yang sama, dalam pemrogramannya masing-masing komponen memiliki alamatnya sendiri untuk dapat bekerja. Alamat  I2C  sensor  MPU6050  adalah  0x69,  RTC  0x68,  dan  LCD  0x27.  Selanjutnya,  untuk mengurangi  error,  maka  sampling  rate  yang  digunakan  pada  arduino  menggunakan kecepatan standar 9600 bps.
Gambar 2. Rangkaian Earthquake Intensity Meter
Keterangan Gambar 2 :
1. Arduino Mega dan Modul Sdcard shield 4. LCD 16x2 2. RTC 5. Terminal Block 3. MPU6050 6. Sensor Piezoelektrik

## 2.2. Rancangan Aplikasi DEI
Alat  yang  dirancang  akan  di monitoring  secara  realtime  dengan  aplikasi  DEI  (Database Earthquake  Intensity)  yang  dirancang  menggunakan  Visual  Basic  2010.  Antarnuka  aplikasi DEI ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan interface aplikasi DEI yang akan menampilkan  data  dari  Arduino.  Data  yang  dikirim  berupa  hasil  pembacaan  sensor  yang sudah dikonversi ke satuan MMI serta nilai maksimum gempa. Data yang diterima disimpan pada  tabel database  pada  bagian  bawah  aplikasi.  Data  tersebut  dapat  disimpan  dalam format  .xlxs  atau copy  paste  dari  tabel.  Nilai  maksimum  akan  tampil  saat  ketiga  sensor menerima getaran.

## Gambar 3. Interface Aplikasi DEI

## 2.3. Diagram Alir Sistem
Diagram alir sistem seismograf digital ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 menunjukkan alur pemrograman yang akan dilakukan. Inisialisasi sensor bertujuan mengenalkan anatara pin-pin yang digunakan pada board mikrokontroller Arduino dengan software pemrograman Arduino  agar hardware  yang  terhubung  dikenali  oleh  Arduino.  Selanjutnya  bila  inisialisasi telah dilakukan, maka sensor dapat mendeteksi getaran yang terjadi disekitarnya. Data yang diterima  oleh  Arduino  ditampilkan  pada  aplikasi  DEI  serta  LCD.  Data  yang  diperoleh  alat Eathquake Intensity meter ini disimpan pada database aplikasi DEI dan SDcard. Earthquake Intensity  Meter  akan  bekerja  lebih  optimal  dengan  jaringan  sistem  telemetri  yang  baik (Lasala, 2015) .
Bila  ketiga  sensor  yakni,  MPU6050  dan  2  buah  sensor  piezoelektrik  mendeteksi  getaran, maka  Arduino  mendefinisikannya  sebagai  gempa.  Bila  belum  memenuhi  kondisi  tersebut, maka arduino tidak akan mendefinisikannya sebagai gempa. Nilai akselerasi yang terdeteksi oleh sensor MPU6050 dan nilai ADC dari kedua sensor piezoelektrik diolah sedemikian rupa untuk mendapatkan keluaran berupa  MMI.
Gambar 4. Diagram Alir Seismograf (Earthquake Intensity Meter)

## 2.4. Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian  dan  Pengambilan  Data  alat  yang  dirancang  dilakukan  secara  eksperimental dengan  melibatkan  Stasiun  Geofisika  kelas  III  BMKG  Kepahiang  -  Bengkulu  sebagai  mitra. Tujuannya menyesuaikan hasil pembacaan alat yang dirancang dengan alat yang digunakan oleh BMKG. Tahapan pengujian dan pengambilan data yang dilakukan sebagai berikut :
1. Membandingkan  sensor  akselerometer  pada  aplikasi  Vibrometer smartphone  dengan Intensity  meter  P-alert  (pendeteksi  gempa  bumi  dengan  skala  MMI)  pada  Stasiun Geofisika kelas III BMKG Kepahiang Bengkulu.
2. Melakukan  kalibrasi  sensor  akselerometer  yang  digunakan  pada  rancangan  alat Earthquake  Intensity  meter  dengan  aplikasi  Vibrometer  pada  smartphone  yang  telah terkalibrasi.  Tujuannya  adalah  untuk  mengetahui  sensitivitas  sensor  dalam  mendeteksi getaran yang sangat kecil yang sesuai dengan karakteristik getaran gempa bumi.
3. Menguji  performa  sistem  secara  keseluruhan  pada  aplikasi  DEI  dan display  LCD  serta data logger di SDcard.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Modul deteksi gempa yang digunakan BMKG ditunjukkan pada gambar 5. Alat ini dilengkapi rekaman  data  atau  seismogram  serta  sistem  perhitungan  waktu  pencatatan  getaran  tanah hasil  rambatan  gelombang  gempa  bumi.  Seismometer  modern  menggunakan  sistem elektronik.  Pada  beberapa  sistem,  massa  dijaga  sampai  hampir  tidak  bergerak  relatif terhadap  kerangka  alat  dengan  sebuah  komponen  elektronik negative  feedback  loop (putaran umpan balik negatif). Gerakan relatif massa terhadap kerangka akan terukur, dan putaran  umpan  balik  menggunakan  gaya  magnet  (elektrostatis)  untuk  menjaga  massa hampir tidak bergerak.
Tegangan  yang  diperlukan  untuk  menghasilkan  gaya  ini  adalah  output  dari  seismometer yang direkam secara digital. Pada sistem yang lain massa dibiarkan bergerak, dan gerakan ini  menghasilkan  sebuah  tegangan  listrik  dalam  kumparan  yang  dipasang  pada  massa  dan bergerak  melalui  medan  magnet  dari  sebuah  magnet  yang  dipasang  pada kerangka/dudukan.  Seismometer  modern  bekerja  secara  elektronik,  yang  tidak  lagi menggunakan  pena  dan  drum,  gerakan  relatif  antara  beban  dan  rangka  menghasilkan tegangan listrik yang direkam oleh sebuah komputer. Dengan memodifikasi susunan pegas, beban, dan rangka, seismometer dapat merekam gerakan pada berbagai arah. Seismometer juga  merekam  gerakan  tanah  yang  disebabkan  oleh  berbagai  jenis  sumber  getaran  alami dan  sumber  getaran  buatan  manusia,  seperti  pohon  tertiup  angin,  mobil  dan  truk  di  jalan raya, dan ombak lautan yang menghantam pantai.
Umumnya semua tipe sistem operasi seismograf dilengkapi oleh putaran gulungan koil yang terhubungkan  dengan  penguat  listrik.  Hal  terpenting  dalam  sistem  seismograf  adalah dinamika  pendulum,  mekanis  seismograf,  putaran  koil  dalam  jenis  seismometer elektromagnet,  dan  seismometer  arus  balik  ( feed  back).  Seismograf terbaru  menggunakan sensor  akselerometer  untuk  mendeteksi  getaran  bumi  dari  3  arah.  Arah  barat-timur direpresentasikan oleh sumbu X, arah utara-selatan oleh sumbu Y, dan arah atas-bawah oleh sumbu Z.
Gambar 5. Modul Gempa Milik BMKG Gambar 6. Modul Gempa Yang Dirancang
Bentuk fisik hasil rancangan Modul Deteksi Gempa ditunjukkan pada Gambar 6. Keterangan Gambar 6 adalah sebagai berikut :
1. LCD 5. RTC DS3231 2. Arduino Mega 2560 dan SDcard shield 6. Sensor Piezoelektrik 1 3. Kabel telepon sepanjang 10 meter 7. Sensor Piezoelektrik 2
4. Sensor MPU6050
Kabel yang dipilih untuk menghubungkan sensor utama dengan kedua sensor piezoelektrik adalah kabel telepon (RJ11). Dipilihnya kebel tersebut karena penghantarnya tipis sehingga rugi-rugi  daya  pada  penghantar  yang  panjang  dapat  diminimalkan.  Sebelum  dilakukan pengunggahan  kode  program,  dilakukan  terlebih  dahulu  pengukuran  nilai  tegangan  pada ujung penghantar yang digunakan untuk memastikan apakah kabel ini dapat digunakan atau tidak.  Hasil  pengukuran  tegangan  yang  didapatkan  saat  pengujian  bernilai  4.984  V.  Hasil tegangan  ini  sudah  cukup  untuk  memenuhi  syarat  dalam  mengoperasikan  sensor piezoelektrik.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  panjangnya  kabel  tidak  mempengaruhi  besar tegangan yang sampai pada sensor dan kabel ini dapat diterapkan pada sistem pendeteksi gempa.

## 3.1. Pengujian Sensor MPU6050
Sensor  MPU6050  merupakan  sensor  MEMS  yang  terdiri  dari  dua  sensor  didalamnya,  yakni akselerometer  dan  giroskop.  Sensor  MPU6050  memiliki  I2c  address  yang  bernilai  0x68. Namun  adrees  ini  akan digunakan  untuk  RTC.  Karena  itu  digunakan  address  0x69  dengan merubah nilainya pada file.h pada folder librarynya. Untuk menggunakan address tersebut, maka  pin  AD0    harus  dihubungkan  dengan  VCC  atau  memberi  logika  HIGH  pada  sensor. Bentuk pemasangannya ditunjukkan pada Gambar 7.
Sebelum  dipasang  pada  sistem, dilakukan  pengujian  terlebih  dahulu  untuk  melihat  apakah sensor  akselerometer  atau  giroskop  cocok  dalam  mendeteksi  gempa.  Dalam  hal  ini digunakan library  dari  MPUlight  yang  berlisensi  dan  dibuat  oleh  MIT.  Hasil  pengujiannya sensor  akselerometer  ditunjukkan  pada  Gambar  7  dan  hasil  pengujian  sensor  giroskop ditunjukkan pada Gambar 9.

## Gambar 7. Pemasangan Sensor MPU6050

## Gambar 8. Hasil Pengujian Sensor Akselerometer
Gambar  8  menunjukkan  bahwa  sumbu  X,Y,dan  Z  secara  berturut-turut  divisualisasikan dengan warna merah, kuning, dan biru. Kelemahan dari sensor akselerometer ini adalah saat kondisi  diam/tidak  mendeteksi  getaran,  pembacaan  percepatan  pada  sumbu  X  tidak menunjukkan  angka  nol.  Selain  itu,  rentang  pembacaan  sensor  juga  kecil,  hanya  bernilai ±2g  saja.  Setelah  dilihat  pada library,  tenyata  memang  digunakan  range  ±2g  saja, ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Penggunaan Range 2G pada Library
Penggunaan range akselerometer ditunjukkan pada Gambar 8 yang ditandai dengan warna kuning. Sempitnya rentang pembacaan sensor akselerometer ini akan menyebabkan proses kalibrasi akan menjadi sulit.
Gambar  10  menunjukkan  bahwa  hasil  pembacaan  sensor  utuk  sumbu  X,Y,  dan  Z  secara berturut-turut  divisualisasikan  dengan  warna  kuning,  biru  muda,  dan  merah.  Rentang  nilai pembacaan  sensor  yang  dihasilkan  lebih  lebar  dari  sensor  akselerometer.  Dengan  hasil pengujian  ini,  maka  dipilihlah  sensor  giroskop  untuk  digunakan  pada  sistem  pendeteksi gempa yang dirancang.

## Gambar 10. Hasil Pengujian Sensor Giroskop

## 3.2. Pengujian Sensor Piezoelektrik
Sensor  pendeteksi  getaran  yang  digunakan  selain  sensor  MPU6050  adalah  sensor piezolektrik.  Hasil  pengujian  sensor  piezoelektrik  saat  diberikan  getaran  ditunjukkan  pada Gambar 11.

## Gambar 11. Hasil Pengujian Sensor Piezoelektrik
Gambar 11 menunjukkan hasil pembacaan sensor piezoelektrik. Sensor piezo memiliki 3 pin, yakni  VCC,  GND,  dan  data.  Saat  menerima  getaran  pin  data  sensor  piezoelektrik  akan mengeluarkan  tegangan  yang  berbanding  lurus  dengan  seberapa  kencang  getaran  yang diterimanya. Nilai yang ditampilkan pada grafik di atas adalah hasil konversi nilai tegangan 0 hingga 5 V menjadi nilai digital yang bernilai 0 hingga 1023. Nilai 1023 diperoleh dari 2 -1 karena Arduino menggunakan ADC 8 bit.

## 3.3. Perbandingan  Hasil  Ukur  Aplikasi  Vibrometer Smartphone  dengan Intensity Meter P-Alert
Vibrometer  adalah  aplikasi  android  yang  mengolah  data  dari  sensor  akselerometer  pada smartphone android untuk mendeteksi getaran gempa bumi. Aplikasi ini digunakan sebagai pembanding  data  dari  sistem  pendeteksi  gempa  yang  dikembangkan.  Sebelum  digunakan sebagai pembanding, aplikasi ini terlebih dahulu dibandingkan hasil pembacaannya dengan Intensity Meter P-alert milik Stasiun Geofisika Kelas III di Kepahiyang Bengkulu.
Tabel 1. Perbandingan Hasil Vibrometer Dengan Intensity Meter Pada Nilai 3 MMI Percobaan ke- Aplikasi Vibrometer (MMI) Intensity Meter (MMI) Error (%) 1. 2,2 3 26,66 2. 2,3 3 16,66 3. 2,2 3 26,66 4. 2,4 3 20 5. 2,2 3 26,66 6. 2,4 3 16,66 7. 2,3 3 23,33 8. 2,5 3 16,66 9. 2,3 3 23,33 10. 2,6 3 13,33 Rata-Rata Error 21 Tabel 2. Perbandingan Hasil Vibrometer Dengan Intensity Meter Pada Nilai 4 MMI Percobaan ke- Aplikasi Vibrometer (MMI) Intensity Meter (MMI) Error (%) 1. 3,4 4 15 2. 3,2 4 20 3. 3,6 4 10 4. 3,4 4 15 5. 4 4 0 6. 3,6 4 10 7. 3,4 4 15 8. 3,7 4 7,5 9. 3,5 4 12,5 10. 3,4 4 15 Rata-rata Error 12
Tabel menunjukkan bahwa rata-rata error untuk nilai 3 MMI adalah 21%. Sedangkan untuk nilai 4 MMI adalah 12%. Dengan demikian maka error yang dihasilkan adalah:
Error = = 16,5 % ≈ 17%

## 3.4. Kalibrasi  Rancangan  Alat  Pendeteksi  Gempa  Dengan  Aplikasi  Vibrometer Smartphone
Setelah diketahui tingkat akurasi aplikasi Vibrometer, selanjutnya dilakukan kalibrasi sensor pada rancangan  pendeteksi  gempa dengan  aplikasi  tersebut. Hasil  perbandingan  keduanya ditunjukkan pada Gambar 12.
Gambar 12 menunjukkan pada sumbu X grafik merupakan hasil pembacaan sensor giroskop pada MPU6050 dan sumbu Y merupakan hasil pendeteksian pada aplikasi vibrometer dengan skala  MMI.  Dari  grafik  dihasilkan  persamaan  polinomial  orde  3.  Persamaan  ini  kemudian digunakan  untuk  menentukan  besaran  intensitas  gempa  pada  rancangan  alat  yang  akan dibuat.
y = 0.0001x 3 - 0.0152x 2 + 0.6201x - 1.7591 R² = 0.5746 -2 0 2 4 6 8 10 0 20 40 60 80 EA RT H Q U AK E IN TE N SI TY (M M I)

## MPU6050 OUTPUT
Gambar 12. Perbandingan Hasil Pembacaan Sensor MPU6050  dan Aplikasi Vibrometer
y  =   0,0001x   − 0,0152x   +  0,6201x  −  1,7591 (1)
Untuk  mendapatkan  nilai  yang  setara  dengan  aplikasi  vibrometer  (y),  maka  hasil pendeteksian  sensor  giroskop  MPU6050  (x)  dikalikan  dengan  nilai  yang  terdapat  pada Persamaan  1.  Hasil  pendeteksian  rancangan  alat Earthquake  Intensity  meter  ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Perbandingan Vibrometer Dengan Rancangan Alat Earthquake Intensity Meter
No VM vs MPU6050 VM (MMI)  MPU6050 (MMI) ERROR (%) 1 4,4 4 10,00 2 5,3 6 11,66 3 4,5 4 12,50 4 4,7 5 6,00 5 4,7 4 17,50 6 4,9 5 2,00 7 5,8 7 17,14 8 5,2 6 13,33 9 5,3 5 6,00 10 5,2 5 4,00 11 5,3 7 24,28 12 5,4 6 10,00 13 5,5 7 21,42 14 6,2 8 22,5 15 5,7 7 18,57 16 5,8 7 17,14 17 5,8 7 17,14 18 6,1 6 1,66 19 6,1 8 23,75 20 6,3 7 10,00 21 6,4 7 8,57 22 6,9 7 1,42 23 7 7 0 24 7,5 8 6,25 25 7,7 7 10,00 Max Error 24,28 Rata-rata 11,17 3.5. Pengujian RTC
Sistem  pendeteksi  gempa  yang  akan  dirancang  dilengkapi  dengan  fasilitas  penyimpanan data. Dalam menyimpan data diperlukan suatu alat yang mampu untuk mencatatkan waktu secara realtime yaitu RTC Ds3231. Hasil pengujian RTC ditunjukkan pada Gambar 13.

## Gambar 13. Hasil Pengujian RTC

## 3.6. Pengujian Secara Keseluruhan Pada Lcd
Hasil  pengujian  sensor  MPU6050  dan    kedua  sensor  piezoelektrik  diatur  sedemikian  rupa dengan  logika  AND  dalam  menentukan  apakah  terjadi  gempa  atau  tidak.  Tampilan  alat ditunjukkan pada Gambar 14.
(a)                                 (b) (c)

## Gambar 14. Tampilan LCD
Gambar 14  menunjukkan  tampilan  LCD  saat  sensor  mendeteksi  getaran.  Gambar  14  (a) menunjukkan saat hanya sensor P1 yang mendeteksi getaran. Gambar 14 (b) menunjukkan saat hanya sensor P2 mendeteksi getaran. Saat salah satu sensor mendeteksi getaran, maka pada baris pertama LCD hanya menampilkan tulisan “GEMPA”. Gambar 14 (c) menunjukkan saat  sensor  MPU6050,  P1  dan  P2  mendeteksi  getaran  secara  bersamaan,  maka  LCD  akan menampilkan nilai intensitas gempa dalam skala MMI.

## 3.7. Pengujian  Sistem  Secara  Keseluruhan  pada  Aplikasi  DEI  ( Database Earthquake Intensity)
Hasil  pendeteksian  rancangan  alat Earthquake  Intensity  meter  ditampilkan  dan  disimpan pada aplikasi DEI ( Database Earthquake Intensity) yang dirancang dengan Visual Basic 2010. Tampilan aplikasi DEI ditunjukkan pada Gambar 14.
0 50 100 150 0 20 40 60
MPU6050(MMI) P1 P2

## Gambar 15.Tampilan Aplikasi DEI
Gambar 15 menunjukkan tampilan data pengukuran sensor, visualisasi grafik, nilai maksimal, serta  sistem  datalogging.  Data  yang  disajikan  pada data  grid view  aplikasi  dapat  disimpan dengan format .xlxs. Data yang disimpan pada aplikasi DEI diantaranya hasil pendeteksian sensor  giroskop  pada  MPU6050  yang  telah  dikonversi  ke  skala  MMI,  pendeteksian  kedua sensor  piezoelektrik,  dan  data  mentah  tiga  aksis  pendeteksian  sensor  giroskop  (untuk mengetahui  arah  getaran  yang  terjadi).  Kecepatan  transfer  data  aplikasi  ini  setara  dengan kecepatan  saat  Arduino  menampilkan  data  melalui  serial  monitor.  Nilai  maksimum  akan ditampilkan saat hasil pembacaan sensor  memenuhi Persamaan 2.
Z  =  if(mmi > 0 && Aa > 0 && Bb > 0) (2)
dimana : mmi  =  output sensor MPU6050 yang telah diolah ke dalam range MMI Aa    =  output sensor piezoelektrik 1 Bb    = output sensor piezoelektrik 2
Berdasarkan persamaan 2, dalam hal ini nilai maksimum selain berfungsi untuk menampilkan nilai  maksimun  saja,  juga  berfungsi  dalam  penentuan  gempa  atau  bukan  gempa.  Hasil pengujian  sistem  keseluruhan  pada  aplikasi  DEI  ditunjukkan  pada  Gambar  16.  Gambar  16 merupakan  hasil  dari  pembacaan  data  dari  rancangan  alat earthquake  intensity  meter. Dalam  satu  detik  sistem  melakukan  9-10  kali  pencuplikan  data.  Gambar  16  juga menunjukkan bahwa saat ketiga sensor digetarkan secara bersamaan, terdapat selisih waktu dari  masing-masing  sensor  dalam  mendeteksi getaran.  Hal  ini  menyebabkan terganggunya sistem  dalam  menentukan  gempa  atau  tidak  gempa.    Selain  itu,  perbedaan  tingkat sensitifitas sensor juga sangat mempengaruhi sistem yang dibuat.  Dimana sensor MPU6050 lebih  handal  dalam  mendeteksi  getaran  mulai  yang  terkecil  hingga  yang  besar.  Berbeda dengan sensor piezoelektrik yang kurang sensitif untuk mendeteksi getaran yang kecil.
Gambar 16. Data yang Diperoleh dari Aplikasi DEI
Dapat  dilihat  bahwa  dari  53  kali  geratan  yang  terdeteksi,  hanya  beberapa  kali  saja  ketiga sensor mendeteksi getaran dalam waktu yang sama. Saat sensor piezo mendeteksi getaran, sedangkan  MPU6050  tidak  mendeteksi  getaran.  Begitu  juga  sebaliknya,  saat  sensor MPU6050  mendeteksi  getaran,  sedangkan  sensor  piezo  tidak  mendeteksi  getaran.  Tingkat keberhasilan  sistem  dalam  menentukan  gempa  atau  tidak  gempa  adalah  (dihitung berdasarkan kolom MAX berwarna kuning) :
Keberhasilan : × 100% = 32%
Perbedaan  waktu  pencuplikan  masing-masing  sensor  bukan  masalah  yang  begitu  berarti, karena  hal  tersebut  terjadi  dalam  waktu  yang  sangat  cepat,  yakni  1/10  detik.  Sehingga sistem  ini  tetap  dapat  digunakan  dalam monitoring  gempa.  Dengan  catatan  bahwa  dalam menganalisa data gempa tidak dapat hanya mengandalkan nilai maksimum, melainkan harus mengamati  pembacaan  ketiga  sensor  dalam  periode  waktu  tertentu  sebelum  dan  sesudah tercatatnya nilai maksimum pada sistem.

## 4. KESIMPULAN
Aplikasi  Vibrometer  yang  digunakan  sebagai  media  kalibrasi,  memiliki  selisih  17%  dengan intensity  meter  yang  terpasang  pada  Stasiun  Geofisika  kelas  III  BMKG  Kepahiang  – Bengkulu. Hal ini menjadi acuan dalam mengkalibrasi modul deteksi gempa yang dirancang. Dalam  rancangan  modul  deteksi  gempa,  akurasi  sensor  MPU6050  memiliki  selisih  11,17% dengan  aplikasi  Vibrometer.  Di  sisi  lain  kombinasi  sensor  MPU6050  dan  2  sensor piezoelektrik  mampu  digunakan  untuk  membedakan  getaran  gempa  dan  bukan  gempa dengan  tingkat  keberhasilan  32%.  Selanjutnya  kedepan  untuk  meningkatkan  keberhasilan modul, rancangan sistem pendeteksi gempa bisa dilakukan menggunakan 3 sensor. Hal ini untuk meningkatkan keberhasilan sistem dalam mendefinisikan gempa atau bukan gempa

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada  Universitas  Bengkulu  selaku  pemberi  dana  pada skema  PNPB  UNIB  Tahun  2019  Nomor  Kontrak  :  2174/UN30.15/LT/2019.  Semoga  dapat bermanfaat untuk semua pembaca.

## DAFTAR RUJUKAN
BMKG.  (2021).  Gempa  Bumi  Terkini  (M≥5.0). 2021,  Feb  22.  Retrieved  from http://www.bmkg.go.id/gempabumi/gempabumi-terkini.bmkg
Crisnapati,  P.  N.,  dkk.  (2019).  Earthquake  Damage  Intensity  Scaling  System  based  on Raspberry Pi and Arduino Uno. 6th Int. Conf. Cyber IT Serv. Manag. CITSM 2018, no. Citsm, (pp. 1–4).
Dadafshar,  M.  (2014).  Accelerometer  And  Gyroscopes  Sensors  :  Operation,  Sensing,  And Applications. Retrieved from https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN5830.pdf
Firman,  B.  (2016).  Implementasi  Sensor  IMU  MPU6050  Berbasis  Serial  I2C  pada  Self-
Balancing Robot. J. Teknol. Technoscientia, 9(1), 18–24.
Fu,  J.,  dkk.  (2019).  Performance  Evaluation  of  Low-Cost  Seismic  Sensors  for  Dense
Earthquake  Early  Warning  :  2018–2019  Field  Testing  in  Southwest  China. Sensors, 19, 1999.
Hoque,  R.,  dkk.  (2016).  Earthquake  monitoring  and  warning  system. Proc.  2015  3rd  Int. Conf. Adv. Electr. Eng. ICAEE 2015, (pp. 109–112).
Lasala,  M.,  dkk.  (2015).  Establishment  of  Earthquake  Intensity  Meter  Network  in  the Philippines. Journal of Disaster Research, 10(1), 43-50.
Naito, S., dkk. (2013). Development and Testing of a Mobile Application for Recording and Analyzing Seismic Data. JDR, 8(5), 990-1000.
Novianta, M. A. (2014). Wireless Earthquakes Feature Monitoring Based on Acceleration and Magnetic Measurements Using MEMS. Sensor, 189–192.
Peng,  C.,  dkk.  (2017).  A  New  Type  of  Tri-Axial  Accelerometers  with  High  Dynamic  Range
MEMS for Earthquake Early Warning. Computers & Geosciences, 100, 179-187.
Priyana, Y., dkk. (2017). Development of Earthquake Early Warning System using ADXL335
Accelerometer. Proc. Int. Conf. Satell. Technol., (pp. 81-85).
Putra, W. (2019). BMKG Pasang 194 Seismograf di Indonesia. 2019, Oct 25. Retrieved from https://news.detik.com/berita-jawa-barat/d-4759593/bmkg-pasang-194-seismograf- di-indonesia.
Rahman,  M.,  dkk.  (2016).  Implementation  of  ICT  and  Wireless  Sensor  Networks  for
Earthquake Alert and Disaster Management in Earthquake Prone Areas. International Conference on Computational Modeling and Security (CMS 2016), (pp. 92 – 99).
Wang. (2016). A Low-cost Design of Earthquake Detector with Rescue Message Deliver using
Mobile Device. Proceedings of Engineering and Technology Innovation, (pp. 04 – 05).
Won,  J.,  dkk.  (2020).  BLESeis  :  Low-Cost  IoT  Sensor  for  Smart  Earthquake  Detection  and Notification. Sensors, 20(2963).