## RANCANG BANGUN PENGUKURAN BAWAH PERMUKAAN AIR DENGAN KENDALI REMOTE CONTROL DAN KOMUNIKASI WIRELESS NRF24L01
Chandra Kurniawan, Zul Bahrum Caniago,  Anastasyah Aryani, Riska Ekawita *
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Bengkulu, Jl. WR. Supratman, Kandang Limun, Bengkulu, 38371A, Indonesia
* Corresponding Author E-mail: rekawita@unib.ac.id

## ABSTRAK
Telah  dirancang  sebuah  sistem  untuk  mengukur  kedalaman  bawah  permukaan  air.  Peta  kedalaman  bawah  permukaan  air  laut  penting sebagai  informasi  dasar  untuk  mempelajari  ekosistem  dasar  perairan,  zona  potensi  wisata,  dan  budidaya  perairan.  Sistem  pengukur kedalaman bawah permukaan air ini menggunakan sensor sonar MB7067 dan mikrokontroler Arduino Uno. Proses pengukuran kedalaman perairan  menggunakan  kapal  yang  dikendalikan  oleh  remote  control  dan  transmisi  data  untuk  pengukuran  menggunakan  wireless NRF24l01. Penelitian dimulai dari perancangan perangkat lunak menggunakan software arduino 1.6.7, kemudian dilanjutkan dengan perancangan  hardware,  kalibrasi  dan  pengujian  sistem.  Perancangan  hardware  dilakukan  dengan  menggabungkan  sistem  mekanik  dan elektronik. Sensor sonar digunakan untuk mendeteksi jarak pengukuran. Remote control akan berkomunikasi dengan sistem elektronik yang berada  di  kapal.  Sensor  sonar  dikalibrasi  dengan  menggunakan  alat  ukur  panjang  standar.  Pengujian  komunikasi  dilakukan  dengan melihat kendali yang diberikan oleh remote control terhadap respon yang diterima oleh sistem elektronik di kapal. Jarak maksimum kapal terhadap  pengendali  remote  control  juga  diuji  untuk  mengetahui  kemampuan  komunikasi  sistem  wireless  NRF24101.  Hasil  pengujian sensor sonar menunjukkan kedalaman maksimum yang terukur adalah 7 meter. Komunikasi sistem wireless dengan remote control dapat terjadi pada jarak maksimal 10 meter.
Kata Kunci: Kedalaman, Sensor Sonar, Kapal, Wireless, Remote Control

## ABSTRACT
[Title: Design and Construction of Water Surface Measurements With Remote Control and Wireless Communication NRF24L01] A  subsurface  depth  measurement  system  has  been  designed.  Map  of  subsurface  depth  of  sea  water  is  important  as  basic information for studying basic aquatic ecosystems, tourism potential zones, and aquaculture. This subsurface depth measurement system uses an MB7067 sonar sensor and an Arduino Uno microcontroller. The process of measuring the depth of water using a ship that is controlled by remote control and transmitting data for measurements using wireless NRF24l01. The research started from software design using Arduino 1.6.7 software, then continued with hardware design, calibration and system testing. Hardware design is done by combining mechanical and electronic systems. The sonar sensor is used to detect the measurement distance. The remote control will communicate with the electronic systems on board the ship. The sonar sensor is calibrated using a standard length measuring instrument. Communication testing is done by looking  at  the  control  provided  by  the  remote  control  to  the  response  received  by  the  electronic  system  on  the  ship.  The  ship's  maximum distance to the remote control was also tested to determine the communication capability of the NRF24101 wireless system. The results of the sonar sensor test show that the maximum depth measured is 7 meters. Wireless system communication with remote control can occur at a maximum distance of 10 meters.
Keywords: Depth, Sonar Sensor, Ship, Wireless, Remote Control

## PENDAHULUAN
Batimetri  ( bathimetry )  dapat  diartikan  sebagai pengukuran  dan  pemetaan  topografi  dasar  laut. Informasi  kedalaman  laut  di  suatu  perairan merupakan  hal  yang  sangat  penting  dalam  kegiatan pemanfaatan  ruang  di  wilayah  pantai  (Masrukhin, 2014).  Kegunaan  lain  dari  peta  batimetri  adalah sebagai  informasi  dasar  untuk  mempelajari ekosistem  dasar  perairan,  dan  sebagai  informasi
dasar  zona  potensi  wisata  laut  serta  budidaya perairan (Arief, 2012).
Alat  ukur  kedalaman  perairan  saat  ini  yang sering  digunakan  adalah echosounder . Echosounder menggunakan  prinsip sound navigation and ranging (sonar).  Sonar  berupa  sinyal  akustik  yang dipancarkan  dan  refleksi  yang  diterima  dari  objek dalam  air  atau  dari  dasar  perairan.  Sonar  telah menjadi  solusi  pilihan  untuk  pengamatan  dasar  laut
sejak  tahun  1950-an  (Blondel,  2009).  Pemetaan batimetri secara konvensional dengan menggunakan echosounder memberikan  hasil  yang  cukup  akurat untuk  titik  pengukuran  tertentu.  Namun  cara  ini mempunyai  keterbatasan  antara  lain,  cakupan wilayah  yang  terbatas  dan  sangat  sulit  diterapkan pada  perairan  pesisir  yang  sangat  dangkal  serta membutuhkan  biaya  operasi  yang  tinggi  jika dibandingkan  dengan  menggunakan  sensor  sonar (Jaelani dan Putri 2019).
Selain  penggunaan echosounder ,  pengukuran kedalaman  laut  menggunakan  teknik  bandul  timah, yang  mana  teknik  ini  menggunakan  tali  yang  diikat dengan bandul timah, tali diturunkan hingga bandul menyentuh  dasar  laut.  Pengukuran  dengan menggunakan  teknik  bandul  pernah  dilakukan  oleh Mainassy (2015). Alat ukur kedalaman pada perairan sudah  banyak  dirancang,  diantaranya  adalah  sistem pungukuran  kedalaman  sungai  oleh  Susilo  dkk (2015).  Penelitian  ini  menggunakan  sensor  sonar MB7060  dan  proses  akuisisi  datanya  menggunakan Arduino  Uno  sehingga  dapat  mengukur  kedalaman sungai,  dan  proses  pengukuran  menggunakan boat . Rata–rata error yang  didapatkan  dari  penelitian  ini adalah  34,42%.  Penelitian  ini  menyarankan  untuk mengganti  jenis  sensor  sonar  dengan  yang  lebih mutakhir  untuk  memperkecil error .  Abidin  (2015) membuat  sebuah prototype bagan  penangkapan  ikan otomatis  menggunakan  sensor  sonar.  Penelitian  ini juga  menggunakan  sensor  sonar  MB7060  untuk mengukur kedalaman pada perairan.
Sistem  monitoring  bawah  laut  yang  juga mengukur  kedalaman  perairan  yang  sudah  ada  saat ini  adalah  dengan  menggunakan Remotely  Operated Vehicle (ROV).  ROV  adalah  robot  bawah  air  yang dikendalikan oleh operator dalam pengoperasiannya dan  didukung  oleh  perangkat  kendali remote control dalam  pengeoperasiannya.  Beberapa  penelitian tentang sistem ROV telah dilakukan. Kelner (2012) mengembangkan  sistem  sampling  data  ROV  di kedalaman laut dan Enfang
(2005) mengimplementasikan  sonar  untuk  pendeteksian bawah laut dengan ROV.
Berdasarkan  kebutuhan  kondisi  pengukuran bawah  permukaan  air,  keterbatasan  yang  ada  di lingkungan  peneliti  dan  beberapa  pengembangan yang  dilakukan  serta  upaya  peningkatana  akurasi pengukuran,  maka  pada  penelitian  ini  dilakukan perancangan  sistem  pengukur  kedalaman  perairan menggunakan sensor MB7067 yang lebih mutakhir. Sistem  pengukur  kedalaman  perairan  ini  akan menggunakan remote  control sebagai  kendali,  dan transmisi data menggunakan wireless .

## METODE
Secara  garis  besar  tahapan  penelitian dilakukan  dengan  merancang  perangkat  keras ( hardware )  yang  terdiri  dari  sistem  elektronik  dan mekanik  (kapal),  perangkat  lunak,  kalibrasi  dan pengujian sistem secara keseluruhan.

## Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras dimulai dengan mendesain  kapal  beserta  perangkatnya  seperti baling-baling penggerak, dudukan sistem elektronik dan  dudukan  sensor  dan  motor  penggerak  kapal. Sedangkan  perancangan  sistem  elektronik  dimulai dengan  sensor  sonar,  mikrokontroler  dan NRF24101.  Gambar  1  adalah  desain  kapal  dengan posisi motor dan sensor sonar.
Gambar 1. Desain kapal.
Motor  servo  berfungsi  sebagai  penggerak kapal  maju  mundur  dan  bermanuver.  Sensor MB7067 berada di bagian depan bawah kapal dengan posisi menghadap dasar perairan.

## Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan  perangkat  lunak  menggunakan software  arduino  1.6.7.  Pemrograman  dibuat  agar alur  perintah  mikrokontroler  dalam  membaca  data dan  komunikasi  dengan  remote  control  dapat berjalan  dengan  baik.  Penggerak  kapal  dan  proses pengukuran jarak mulai bekerja setelah ada perintah dari remote  control. Semua  tahapan  sistem  secara keseluruhan di -upload pada mikrokontroler Arduino Uno.

## Kalibrasi dan Pengujian Sensor
Kalibrasi  sensor  sonar  dilakukan  dengan  alat ukur  panjang  standar  (meteran).  Kalibrasi  ini dilakukan  dengan  salah  satu  tujuan  untuk  melihat respon  linieritas  sensor  terhadap  pengukuran  jarak. Pengujian  sensor  sonar  yakni  menguji  kepekaan sensor  terhadap  beberapa  benda.  Pengujian  ini dilakukan  untuk  melihat  benda  apa  saja  yang  dapat memantulkan gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh sensor sonar.

## Pengujian Kapal
Pengujian  kapal  dilakukan  untuk  melihat gerak kapal dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perintah yang diberikan. Kecepatan gerak kapal juga diuji  pada  penelitian  ini.  Pengukuran  kecepatan kapal  menggunakan  rumus  kecepatan,  yakni  jarak dibagi dengan waktu.
Proses  perancangan  sistem  pengukuran kedalaman  dapat  dapat  dilihat  pada  diagram  blok berikut.
Gambar 2 . Diagram blok sistem pengukuran kedalaman

## HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem Mekanik Kapal
Sistem  pengukur  kedalaman  perairan  dibuat dengan menggunakan kapal dan remote control sebagai kendalinya.  Gambar  3  adalah  hasil  rancang  bangun kapal  pengukur  jarak  bawah  permukaan  air.  Sensor sonar  ditempatkan  di  bagian  bawah  kapal,  dan perangkat elektronik lainnya seperti mikrokontroler,  perangkat wireless diletakkan  di dalam kapal. Arah gerak kapal (maju, mundur, kiri, kanan)  berdasarkan  arah  pergerakan  baling-baling yang  ada  pada  bagian  belakang  kapal.  Baling-baling ini  bergerak  berdasarkan  gerak  motor  yang dikendalikan dari remote control .
(a)
(b)
Gambar 3. (a) Desain kapal tampak samping (b) Desain kapal tampak atas. Pada remote control yang  berupa joystick , sistem  transmisi  datanya  menggunakan  NRF24l01. NRF24l01  ini  terpasang  di joystick ,  untuk  melihat data  pengukuran  di  joystick  juga  terdapat  LCD. NRF24l01  ini  bekerja  komunikasi  dua  arah,  yang mana akan mengirimkan sinyal dari transmitter joystick ke receiver kapal untuk menggerakkan kapal. Receiver pada  kapal  akan  menjadi transmitter untuk mengirimkan  data  kedalaman  dan transmitter pada joystick akan  menjadi receiver untuk  menerima  data kedalaman dan akan ditampilkan melalui LCD.

## Kalibrasi dan Pengkuruan Kedalaman
Kalibrasi  alat  ukur  kedalaman  air  (sensor) dilakukan  dengan  menggunakan  alat  ukur  standar (meteran). Hasil kalibrasi dapat dilihat melalui grafik pada Gambar 4.
Gambar 4. Hasil kalibrasi pengukuran kedalaman air.
Hasil kalibrasi menunjukkan kedalaman yang diukur  dengan  alat  standar  nilainya  adalah  dua  kali dari  nilai  yang  tercatat  pada  senosor  sonar,  oleh karena  itu  penyusunan  program  nilai  kedalaman dikalikan  dengan  dua.  Sensor  sonar  bekerja  dengan prinsip  pemantulan  gelombang  ultrasonik.  Nilai jarak dari sensor sonar adalah jarak antara sensor dan benda  yang  dapat  memantulkan  gelambang
Baterai
L298n
NRF24l0 1 Mikro- kontroler
Data ke- Pe ng uk ur an Ja ra k (m ) Mikrokontroler ATMega 328 LCD Motor - Servo Driver Sensor Sonar MB7067 NRF24l01
ultrasonik  tersebut.  Perlu  dilakukan  pengujian terhadap  beberapa  benda  untuk  melihat  benda  apa saja yang dapat memantulkan gelombang ultrasonik. Benda yang diuji memiliki ketebalan dan perbedaan warna. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengujian terhadap benda.
Benda Terhalang/ Tidak Plastik bening Terhalang Wadah plastik bening Terhalang Wadah  plastik orange bening Terhalang Tutup wadah plastik kuning gelap Terhalang Kertas 1 lembar Terhalang
Tabel  1  menunjukkan  bahwa  sensor  sonar peka  terhadap    benda  yang  sangat  tipis  seperti plastik.  Ini  akan  bepengaruh  pada  pengujian  di perairan  yang  kotor  yang  terdapat  banyak  benda- benda seperti kertas dan plastik.

## Pengujian Gerak Kapal
Pengujian  kapal  ini  dilakukan  untuk  melihat apakah  kapal  dapat  bergerak  di  air  dan  tidak tenggelam.  Kapal  digerakan  dengan  tenaga  baterai sebesar  12  volt.  Pengujian  dilakukan  untuk  melihat apakah  kapal  dapat  bergerak  sesuai  arahan  pada remote  control .  Setelah  itu  dilakukan  pengujian kecepatan  kapal.  Kecepatan  kapal  yang  diambil adalah  pada  saat  kapal  digerakkan  dengan  perintah dari remote  control pada  kecepatan  maksimum, hasilnya adalah kapal dapat bergerak selama 10 detik dengan jarak 6 meter. Maka kecepatan kapal dengan menggunakan  baterai  12  volt  adalah  0,6 meter/detik.

## Pengujian Jangkauan Kapal
Pengujian  komunikasi wireless antara  kapal (sistem  elektronik)  dengan remote control juga dilakukan  untuk  melihat  seberapa  jauh  jarak komunikasi  antara  kapal  dengan remote  control . Komunikasi  ini  dilakukan  agar  perintah  dari remote control masih  diterima  dengan  baik  oleh  sistem elektronik  di  kapal.  Hasil  pengujian  komunikasi remote dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Pada  Tabel  2 terlihat  koneksi  antara  kapal  dengan  remote  masih berjalan dengan baik pada jarak maksimal 10 meter.
Tabel 2. Pengujian jangkauan kapal.
Jarak (meter)
Koneksi Kapal dan Remote
5 Terhubung 8 Terhubung 10 Terhubung
13 Tidak Terhubung 15 Tidak Terhubung

## Pengujian  Sistem  Pengukuran  Kedalaman Bawah Permukaan Air
Pengujian  ini  dilakukan  pada  kolam  renang yang  memiliki  kontur  dasar  kolam  yang  berbeda. Kapal  yang  dikendalikan  dengan remote  control bergerak  sepanjang  permukaan  kolam  renang sekaligus  mengukur  kedalaman  bawah  permukaan air.  Komunikasi  secara wireless antara  kapal  dan remote membuat  pengukuran  ini  mudah  dilakukan. Secara jarak jauh kapal bisa dikendalikan dengan arah gerak  dan  titik  pengukuran  sesuai  dengan  yang diinginkan.  Kolam  renang  memiliki  kedalaman maksimal  2,35  meter  dan  paling  dangkal  1,12 meter.  Terdapat  perbedaan  pembacaan  kedalaman oleh  sensor  sonar  dengan  kondisi  kedalaman sebenarnya.  Hasil  pengukuran  pada  kolam  renang dapat  dilihat  pada  Gambar  5.  Sistem  pengukuran bawah  permukaan  air  dapat  mendekteksi  variasi kontur  dasar  kolam  dengan  baik.  Rata-rata perbedaan  pengukuran  oleh  sensor  dengan  kondisi riil adalah 22,34%.
Gambar 5. Kontur dasar kolam renang.

## KESIMPULAN
Sistem  pengukuran  kedalaman  bawah permukaan  air  dibuat  dengan  sensor  sonar  yang menggunakan remote control  berupa joystick NRF24l01. Sensor sonar MB7067 dikalibrasi dengan pengukuran  secara  manual  menggunakan  alat  ukur standar.  Hasil  pengukuran  kedalaman  maksimum yang  dapat  diukur  adalah  7  meter  sedangkan jangkauan komunikasi wireless maksimum 10 meter. Kapal  dapat  bergerak  dengan  kecepatan  0,6 meter/detik. Rata-rata error yang didapatkan adalah sebesar 22,43%.
Jarak kapal dan remote (m) Ke da la m an k ol am (m )
Abidin,  M.  Zainal.  2015.  Pembuatan  Prototipe Bagan  Penangkapan  Ikan  Otomatis Menggunakan  Sensor  Sonar.  Fakultas Teknik  Universitas  Lampung,  Bandar
Lampung. Arief,  M.  2012.  Pendekatan  Baru  Pemetaan Bathymetric Menggunakan Data PEnginderaan  Jauh  SPOT,  Studi  Kasus
Teluk  Perigi  dan  Teluk  Popoh.  Jurnal Teknologi Dirgantara, Vol. 10 No.1, ISSN 1412-8063, :71-80 Blondel, Philip. 2009. The Hand Book of Side Scan
Sonar. Praxis Publishing Ltd. Chichester,UK.
Enfang S., Ji Xiangchun, An Yan, Zhao Jingyi. 2005. Design  and  Implementation  of  Sonars  for Underwater  Inspection  with  ROV. Proceedings  od  ACOUSTICS  9-11 November  2005,  Busselton,  Western Australia, : 491-493. Iqbal, Zainal., dan Lingga Hermanto. 2017. Sistem Monitoring  Tingkat  Pencemaran  Udara Berbasis  Teknologi  Jaringan  Sensor
Network. Jurnal Informatika dan Komputer Volume 22 No. 1.
Jaelani, Lalu M. dan Putri, Kristina. 2019. Analisis Kemampuan  Citra  Satelit  Pleiades-1b
Dalam  Mengestimasi  Kedalaman  Perairan Gili Iyang Dengan Menerapkan Geographically Weighted Regression (GWR). Jurnal Geoid, Vol.14. No. 2 : 28- 34 Kelner,  Eric  P.,E.,  Letton-Hall  Group.  2012.  An ROV-Deployed Deepwater Subsea Sampling  System.  Offshore  Technology
Conference (OTC 23412). Mainassy,  Meillisa  Carlen.  2015.  Pengaruh Parameter  Fisika  dan  Kimia  Terhadap Kehadiran  Ikan  Lompa    (Thryssa  Baelama Forsskål)  di  Perairan  Pantai  Apui Kabupaten  Maluku  Tengah.  Jurnal Perikanan UGM XIX (2): ISSN: 08536384 eISSN: 2502-5066 : 61-66 Masrukhin,  M.A.A.  2014.  Studi  Batimetri  dan Morfologi  Dasar  Laut  dalam  Penentuan Jalur  Peletakan  Pipa  Bawah  Laut  (Perairan Larangan-Maribaya,  Kabupaten  Tegal). Jurnal Oseanografi Vol. 3 No. 1 :  94-104. Moh.  Ibnu  Malik  &  Mohammad  Unggul  Juwana. 2009.  ANEKA  PROYEK    Mikrokontroler PIC16F84/ A. PT. Elex Media
Komputindo: Jakarta.
Pratama, Rizky Putra., Sabriansyah Rizqika Akbar., dan  Adhitya  Bhawiyuga.  2017.  Rancang Bangun  Low  Power  Sensor  Node menggunakan MSP430 Berbasis NRF24L01. Jurnal Pengembangan
Teknologi  Informasi  dan  Ilmu  Komputer Vol. 1 No. 3.
Susilo,  Vidia.,  Eng  Vecky  C  Poekoel.,  dan Pinrolinvic  D.K.  Manembu.  2015. Rancang    Bangun  Sistem  Pengukuran Kedalaman Sungai. e-Jurnal Teknik Elektro dan Komputer.
Wibowo, H., Somantri, Y., dan Haritman, E. 2013. Rancang  Bangun  Magnetic  Door    Lock Menggunakan  Keypad  Dan  Solenoid Berbasis  Mikrokontroler  Arduino  Uno. Jurnal Electrans. 12. 39-48