Journal Sensi                                                                            Online ISSN: 2655-5298

## Research Article                                               Open Access (CC–BY-SA)

## Perancangan Prototype Kapal Untuk Monitoring Sensor Ultrasonik
Yonky Pernando* 1 , Yuni Roza 2 1,2 Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Komputer, Universitas Universal e-mail: * 1 yongkyfernando194@gmail.com , 2 yuni.roza@uvers.ac.id

## Abstrak
Sensor ultrasonik digunakan dalam aplikasi kapal untuk mendeteksi jarak antara kapal dan benda lain, seperti perairan dangkal atau dermaga. Sensor ini bekerja dengan memancarkan gelombang ultrasonik dan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk gelombang tersebut kembali setelah  memantul  dari  benda  yang  diukur.  Namun,  sensor  ultrasonik  juga  memiliki  beberapa keterbatasan,  seperti  pengaruh  lingkungan  dan  interferensi  dengan  gelombang  suara  lainnya. Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  penyesuaian  terhadap  sensitivitas  sensor  dan  kalibrasi  secara teratur  untuk  mendapatkan  hasil  yang  akurat.  Dalam  penelitian  ini,  dilakukan  pengujian terhadap  sensor  ultrasonik  pada  kapal  dan  dihasilkan  nilai  akurasi  pengukuran  yang  tinggi dengan  menggunakan  metode  kalibrasi  yang  tepat.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  sensor ultrasonik  dapat  digunakan  sebagai  solusi  dalam  memperbaiki  kesalahan  navigasi  kapal  dan membantu mencegah terjadinya kecelakaan.
Kata kunci —sensor Ultrasonik, Arduino, Prototype, Perancagan

## Abstract
In ship applications,  ultrasonic sensors are used to measure the  separation between  a ship and another object, such as shallow water or a wharf. This sensor operates by sending out ultrasonic waves, then timing how long it takes for  the waves to  return after hitting the target item.  The  limitations  of  ultrasonic  sensors  include  interference  from  other  sound  waves  and environmental factors. To obtain correct findings, the sensor's sensitivity must be adjusted, and it  must  be  calibrated  frequently.  In  this  work,  tests  on  ship-mounted  ultrasonic  sensors  were conducted, and by utilizing the right calibration technique, a high measurement accuracy value was  generated.  This  demonstrates  how  ultrasonic  sensors  can  be  used  to  correct  navigational errors in ships and contribute to accident avoidance.
Keywords — Ultrasonic, Arduino, Prototype, Desain
Vol: 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                            132

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  dapat  memberikan  dampak  positif  yang    sangat  berpengaruh kepada  penggunanya,  dengan  mengedepankan  faktor  dari  segi    kenyamanan  pengguna  dan untuk  meminimalisir  faktor  kesalahan  pada  sebuah  sistem  [1].  Mikrokontroler  adalah  sebuah teknologi  yang  memiliki  inovasi-inovasi  dan  praktis  yang  didesain  berukuran  kecil  [2]. Pelabuhan  adalah sebuah terminal transportasi  laut, untuk  memenuhi  kebutuhan bongkar muat barang,  dan  penumpang.  Untuk  memperlancar  fungsi  di  pelabuhan  maka  perlu  adanya keamanan,  ketertiban  lalu  lintas  kapal,  kelancaran,  dan  keselamatan  kapal  hingga  kapal berangkat dan dapat mengkombinasikan dengan sebuah teknologi [3].  Untuk bisa memastikan kapal bersandar dengan aman dan baik, maka keadaan kapal harus posisi kapal, arah kapal, dan kecepatan  harus  di  kontrol  secara  tepat  dan  baik.  Agar  proses  manuver  kapal  bisa  dilakukan dengan tiga tahap: perubahan arah, deselerasi, dan penghentian mesin [4].
Merancang  sebuah  prototipe  maka  perlu  adanya  alat  pendukung  kapal  untuk  berlabuh dengan bantuan sensor ultrasonik [5]. Prototyping adalah sebuah proses untuk mengembangkan suatu produk. Prototipe ini biasanya digunakan untuk memperbaiki ide produk dengan cepat [6]. serta  memerlukan  alat  yang  mudah  digunakan  dan  dipahami  oleh  sipemakai  [7].    Sensor ultrasonik ini memiliki keunggulan seperti harga alat yang murah, mendeteksi sudut yang luas, zona buta (blind zone) sangat kecil di medan dekat [8].  Gelombang yang dipancarkan memiliki sebuah  gelombang  suara  frekuensi  20,000Hz.  Serta  rangkaian  ini  memiliki  2  rangkaian  yaitu rangkaian pemancar dan rangkaian penerima gelombang [7].
Sensor  parkir  pada  kapal  dapat  mengalami  beberapa  permasalahan  yang  dapat memengaruhi  kinerjanya  yaitu    Ketidakakuratan  pengukuran  jarak  sensor  parkir  dengan mengukur  jarak  antara  kapal  dan  objek  di  sekitarnya.  Namun,  lingkungan  di  perairan  seperti gelombang  laut,  angin,  dan  arus  dapat  mempengaruhi  ketepatan  pengukuran  jarak  sensor, sehingga  sensor  dapat  memberikan  informasi  yang  tidak  akurat  dan  Keterbatasan  sensitivitas sensor  parkir  pada  kapal  yang  memiliki  keterbatasan  sensitivitas,  terutama  pada  kapal  yang memiliki  ukuran  yang  besar  atau  ketika  terdapat  objek  yang  berada  di  bawah  air  yang  sulit terdeteksi  oleh  sensor.  Hal  ini  dapat  mengakibatkan  sensor  gagal  mendeteksi  objek  dan memberikan informasi yang salah kepada pengguna.

## Literature Review
1. Riset oleh [1] K. Y. Sun, Y. Pernando, and M. I. Safari dengan judul “Perancangan Sistem  IoT  pada  Smart  Door  Lock  Menggunakan  Aplikasi  BLYNK”.  Membuat sistem  smart  door  lock  untuk  mempermudah  mengontrol  keadaan  rumah  tanpa penundaan saat masuk atau keluar.
2. Riset  oleh  [5]  A.  Kamolov  and  S.  Park,  “An  IoT-Based  Ship  Berthing  Method Using a Set of Ultrasonic Sensors”. Membuat sebuah sistem IoT untuk menentukan lokasi dermaga yang kosong untuk memberikan informasi kepada kapal.
3. Riset [2] P. S. Frima Yudha and R. A. Sani, “Implementasi Sensor Ultrasonik Hc- Sr04  Sebagai  Sensor  Parkir  Mobil  Berbasis  Arduino”.  Membuat  Sebuah  sistem parkir mobil yang menggunakan sensor HC-SR04.
4. Riset [9] K. Pindrayana, R. Indra Borman, B. Prasetyo, and S. Samsugi, “Prototipe Pemandu Parkir Mobil Dengan Output Suara Manusia Mengunakan Mikrokontroler Arduino Uno”. Membuat Sebuah sistem pemandu parkir mobil yang menggunakan sensor SRF05, sensor dapat bekerja dengan baik pada jarak dibawah 3 meter.
5. Riset [10] J. G. Natividad and J. M. Mendez, “Flood Monitoring and Early Warning System Using Ultrasonic Sensor”. Membuat Sebuah sistem pemantauan pada banjir yang dapat memberikan peringatan dini secara real time.
6. Riset [11] V. A. Zhmud, N. O. Kondratiev, K. A. Kuznetsov, V. G. Trubin, and L. V. Dimitrov, “Application of ultrasonic sensor for measuring distances in robotics”. Membuat  Sebuah  robot  dilengkapi  dengan  sensor  HC-SR04  untuk  mendeteksi objek sekitar.
Berdasarkan  peninjauan  literatur  yang  telah  dilakukan,  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk meningkatkan  efektivitas  dan  efisiensi  pembuatan  penelitian  dengan  mengintegrasikan manajemen basis data.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  ini  melibatkan  pembuatan  suatu  model  atau  prototipe  yang  dapat  digunakan  untuk menguji dan memvalidasi konsep yang dirancang. Dalam konteks penelitian ini, prototipe dibuat untuk  memperlihatkan  bagaimana  manajemen  basis  data  dapat  diintegrasikan  ke  dalam pembuatan  laporan  sehingga  dapat  meningkatkan  efektivitas  dan  efisiensi  kerja.  Prototipe tersebut  kemudian  diuji  dan  dievaluasi  untuk  menilai  kinerja  dan  keberhasilannya  dalam mencapai tujuan yang telah ditetapkan.
Metode  prototype  sering  digunakan  dalam  pengembangan  perangkat  lunak  atau teknologi  baru  yang  kompleks  untuk  memastikan  bahwa  solusi  yang  dihasilkan  memenuhi kebutuhan  pengguna  dan  dapat  diimplementasikan  dengan  sukses.  Model  prototipe  ini  dibuat secara iteratif dan bertahap, dimulai dari prototipe sederhana yang kemudian ditingkatkan secara bertahap  hingga  mencapai  tingkat  kompleksitas  dan  fungsionalitas  yang  diinginkan.  Proses iteratif  ini  memungkinkan  pengembang  dan  pengguna  untuk  terus  memberikan  umpan  balik, melakukan  perbaikan,  dan  memperbaiki  desain,  sehingga  produk  akhir  yang  dihasilkan  dapat memenuhi kebutuhan pengguna dengan lebih baik.
Gambar 1. Model Prototype oleh Khosrow-Pour[12]
ISSN: 1978-1520
Tahapan metode prototype meliputi:
1. Perencanaan:  Tahap  ini  melibatkan  identifikasi  masalah  dan  kebutuhan  pengguna, pengumpulan  informasi  tentang  kebutuhan  fungsional  dan  non-fungsional,  dan perancangan rancangan awal atau blueprint dari prototipe.
2. Pengembangan: Tahap ini melibatkan pembuatan prototipe berdasarkan rancangan awal yang  telah  dibuat.  Pada  tahap  ini,  tim  pengembang  akan  membuat  prototipe  dengan mengimplementasikan ide dan konsep yang telah ditetapkan pada tahap perencanaan.
3. Evaluasi:  Tahap  ini  melibatkan  pengujian  dan  evaluasi  prototipe  untuk  mengevaluasi kinerja  dan  kemampuan  prototipe  dalam  memenuhi  kebutuhan  pengguna.  Pada  tahap ini, tim pengembang akan memperbaiki prototipe dan mengulang tahap pengembangan jika diperlukan.
4. Refining: Tahap ini melibatkan penyempurnaan dan penyesuaian prototipe berdasarkan hasil  evaluasi  dan  umpan  balik  dari  pengguna.  Pada  tahap  ini,  tim  pengembang  akan menambahkan fitur atau memperbaiki kekurangan yang terdeteksi pada tahap evaluasi.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Di bagian pembahasan, peneliti membahas dan menganalisis hasil yang telah diperoleh. Tujuannya  adalah  untuk  menjelaskan  makna  atau  arti  dari  hasil  tersebut,  serta menginterpretasikan  temuan  dengan  berdasarkan  teori  atau  literatur  terkait.  Pada  bagian  ini, peneliti  juga  dapat  memberikan  rekomendasi  atau  saran  untuk  pengembangan  atau  penelitian selanjutnya.
1. Perencanaan Desain
Proses  membuat  atau  mengembangkan  konsep,  rencana,  atau  model  visual untuk  produk,  layanan,  atau  sistem.  Proses  perancangan  desain  melibatkan penerapan  prinsip-prinsip  desain,  seperti  fungsi,  estetika,  dan  kegunaan,  serta menggunakan  alat  atau  teknologi  tertentu  untuk  membuat  solusi  yang  efektif  dan efisien untuk masalah yang dihadapi. Tujuan dari perancangan desain adalah untuk menciptakan  solusi  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  dan  preferensi  klien  atau pengguna, serta memenuhi standar estetika dan fungsionalitas yang baik.
Pada  tahap  ini  perencanaan  desain  pada  prototype  kapal  yang  terbuat  dari  bahan  HPL dan  dilapisi  fiber  glass,  pengerjaan  pada  hull  kapal  prototype  menghabiskan  waktu  sekitar 15  hari  kerja. Kemudian  merancang  tata  letak  komponen-komponen  yang  akan  di  pasang seperti sensor ultrasonik, Arduino Uno R3, dan sistem pendukung lainnya.

## Print    ISSN: 2461-1409 Journal Sensi                                                                             Online ISSN: 2655-5298
Vol. 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                                  135
Gambar 2. Desain Kapal Prototype tampak atas
Gambar 3. Desain Kapal Prototype tampak samping
2. Pengembangan Sistem.
Pengembangan  sistem  adalah  proses  perancangan,  pembangunan,  pengujian, dan  implementasi  sistem  informasi  atau  perangkat  lunak  yang  bertujuan  untuk memenuhi  kebutuhan  bisnis  atau  kebutuhan  pengguna.  Pengembangan  sistem  ini untuk memastikan sistem yang dibangun dapat berjalan dengan baik dan memenuhi kebutuhan pengguna.
ISSN: 1978-1520
Vol: 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                            136
Gambar 4. Desain Sistem Kapal Prototype tampak atas
Rangkaian  sensor  ini  menggunakan  fritzing.  Terdapat  4  sensor  ultrasonik  yang terhubung  ke  Arduino  Uno,  dengan  dilengkapi  output  berupa  LED  dan  Buzzer.  Dengan diberikan daya sebesar 12V dari baterai ke Arduino Uno.
Gambar 5. Ritzing pada prototype kapal
Keterangan :
1. Sensor Ultrasonik A:
Pin VCC sensor A dihubungkan ke Pin 3V Arduino Pin Trig sensor A dihubungkan ke Pin 2 Arduino Pin Echo sensor A dihubungkan ke Pin 3 Arduino Pin GND sensor A dihubungkan ke Pin GND Arduino
2. Sensor Ultrasonik B:
Pin VCC sensor B dihubungkan ke Pin 3V Arduino Pin Trig sensor B dihubungkan ke Pin 4 Arduino

## Print    ISSN: 2461-1409 Journal Sensi                                                                             Online ISSN: 2655-5298
Vol. 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                                  137
Pin Echo sensor B dihubungkan ke Pin 5 Arduino Pin GND sensor B dihubungkan ke Pin GND Arduino
3. Sensor Ultrasonik C:
Pin VCC sensor C dihubungkan ke Pin 3V Arduino Pin Trig sensor C dihubungkan ke Pin 7 Arduino Pin Echo sensor C dihubungkan ke Pin 6 Arduino Pin GND sensor C dihubungkan ke Pin GND Arduino
4. Sensor Ultrasonik D:
Pin VCC sensor D dihubungkan ke Pin 3V Arduino Pin Trig sensor D dihubungkan ke Pin 8 Arduino
Pin Echo sensor D dihubungkan ke Pin 9 Arduino
Pin GND sensor D dihubungkan ke Pin GND Arduino
5. LED A: Pin Positif LED A ke Pin 10 Arduino
Pin Negatif LED A ke Pin GND Arduino
6. LED A1:
Pin Positif LED A1 ke Pin A1 Arduino Pin Negatif LED A1 ke Pin GND Arduino
7. LED B: Pin Positif LED B ke Pin 11 Arduino
Pin Negatif LED B ke Pin GND Arduino
8. LED B1: Pin Positif LED B1 ke Pin A2 Arduino
Pin Negatif LED B1 ke Pin GND Arduino
9. LED C: Pin Positif LED C ke Pin 12 Arduino
Pin Negatif LED C ke Pin GND Arduino
10. LED C1: Pin Positif LED C1 ke Pin A3 Arduino
Pin Negatif LED C1 ke Pin GND Arduino
11. LED D: Pin Positif LED D ke Pin 13 Arduino
Pin Negatif LED D ke Pin GND Arduino
12. LED D: Pin Positif LED D1 ke Pin A4 Arduino
Pin Negatif LED D1 ke Pin GND Arduino
13. Buzzer: Pin Positif Buzzer ke Pin A0 Arduino
Pin Negatif Buzzer ke Pin GND Arduino
ISSN: 1978-1520
Vol: 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                            138
Pengujian  terhadap  sensor  A,  B,  C,  dan  D,  bahwa  jika  ada  objek  terdeteksi  dibawah 30cm  dari  jarak  sensor.  Maka  sensor  memberikan  sinyal  output  berupa  notifikasi  pada  LED (merah)  masing-masing  berupa  kedipan  dan  bunyi  beep  yang  dihasilkan  buzzer.  Maka  LED (hijau) tidak menyala karena ada objek yang terdeteksi.
Tabel 1. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik
Pengujian Sensor Ultrasonik A B C D 1 0 1 1 1 2 1 1 0 1 3 1 1 1 0 4 1 0 1 1 5 1 1 1 1
Pada Tabel 1 merupakan hasil pengujian terhadap jarak dari sensor ke objek sejauh 30 cm,  pada  5x  pengujian  yang  dilakukan  terhadap  ke  empat  sensor  ultrasonik  pada  prototype kapal  menghasilkan  16x  percobaan  berhasil  mendeteksi  objek  (80%),  pada  Tabel  1  dengan kriteria  nilai  1  =  sensor  berhasil  mendeteksi,  sedangkan  0  =  sensor  tidak  berhasil  mendeteksi. Setiap jarak yang sudah mencapai 30 cm sensor akan mendeteksi jarak dan mengirimkan sinyal output
ke
Arduino Uno R3.
Pengujian sensor pada jarak 30 cm dari objek dengan melakukan 40x pengujian pada 4 sensor  yang  menghasilkan  nilai  Cp  6.27,  dengan  nilai  tersebut  maka  dapat  dinyatakan  bahwa proses  sudah sangat bagus dikarenakan hamper eluruh data memasuki  spesifikasi, namun nilai Cpk  masih  menunjukkan  0.31  yang  menyatakan  bahwa  ada  data  hasil  proses  tidak  mendekati targer,  dikarenakan  terdapat  1  data  yang  tidak  memenuhi  atau  tidak  mendeteksi  objek  dengan akurat.
Gambar 5. Minitab Pengujian Sensor
4. KESIMPULAN
Berdasarkan Ketidakakuratan pengukuran jarak, dapat disimpulkan bahwa pengukuran jarak menggunakan sensor memiliki kelemahan dalam akurasinya. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi  ketidakakuratan  pengukuran  jarak  antara  lain  adanya  noise  atau  gangguan, perbedaan  intensitas  cahaya,  dan  kondisi  lingkungan  yang  berubah-ubah  seperti  perubahan temperatur  dan  kelembaban.  Selain  itu,  kesalahan  dalam  penempatan  sensor  atau  kegagalan dalam kalibrasi juga dapat menyebabkan ketidakakuratan pengukuran jarak.
Selain  itu,  sensitivitas  sensor  juga  dapat  dipengaruhi  oleh  faktor  lingkungan  seperti perubahan  temperatur,  kelembaban,  dan  kebisingan.  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  kalibrasi secara  teratur  dan  pemilihan  sensor  yang  tepat  untuk  lingkungan  tertentu  agar  dapat memperoleh sensitivitas yang optimal.

## 5. SARAN
Saran-saran  untuk  untuk  penelitian  lebih  lanjut  untuk  menutup  kekurangan  penelitian. Berdasarkan  Ketidakakuratan  pengukuran  jarak  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  penanganan dan peningkatan dalam hal akurasi pengukuran jarak menggunakan sensor.
Meskipun  sensitivitas  sensor  dapat  meningkatkan  akurasi  pengukuran,  namun  masih terdapat keterbatasan-keterbatasan tertentu yang perlu diperhatikan dalam penggunaannya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] K.  Y.  Sun,  Y.  Pernando,  and  M.  I.  Safari,  “Perancangan  Sistem  IoT  pada  Smart  Door Lock Menggunakan Aplikasi BLYNK,” JUTSI (Jurnal Teknol. dan Sist. Informasi) , vol. 1, no. 3, pp. 289–296, 2021, doi: 10.33330/jutsi.v1i3.1360.
[2] P.  S.  Frima  Yudha  and  R.  A.  Sani,  “Implementasi  Sensor  Ultrasonik  Hc-Sr04  Sebagai Sensor  Parkir  Mobil  Berbasis  Arduino,” EINSTEIN  e-JOURNAL ,  vol.  5,  no.  3,  2019, doi: 10.24114/einstein.v5i3.12002.
[3] E.  Gultom,  “PELABUHAN  INDONESIA  SEBAGAI  PENYUMBANG  DEVISA NEGARA  DALAM  PERSPEKTIF  HUKUM  BISNIS,”  vol.  19,  no.  3,  pp.  419–444, 2017.
[4] Y. R. Kim et al. , “Infrared Proximity Sensors Based on Photo-Induced Tunneling in van der  Waals  Integration,” Adv.  Funct.  Mater. ,  vol.  31,  no.  31,  pp.  1–9,  2021,  doi: 10.1002/adfm.202100966.
[5] A.  Kamolov  and  S.  Park,  “An  IoT-Based  Ship  Berthing  Method  Using  a  Set  of Ultrasonic Sensors,” pp. 1–20, 2019.
[6] F. I. Pasaribu and S. Yogen, “Perancangan Prototype Troli Pengangkut Barang Otomatis Mengikuti Pergerakan Manusia,” RELE (Rekayasa Elektr. dan Energi)  J. Tek. Elektro , vol. 1, no. 2, pp. 82–92, 2019, doi: 10.30596/rele.v1i2.3011.
[7] A.  Sugih,  M.  Huda,  T.  A.  Zuraiyah,  and  F.  L.  Hakim,  “Prototype  Alat  Pengukur  Jarak Dan  Sudut  Kemiringan  Digital  Menggunakan  Sensor  Ultrasonik  Dan  Accelerometer Berbasis Arduino Nano,” Bina Insa. Ict J. , vol. 6, no. 2, pp. 185–194, 2019.
[8] S.  E.  Li et  al. ,  “Kalman  filter-based  tracking  of  moving  objects  using  linear  ultrasonic sensor array for road vehicles,” Mech. Syst. Signal Process. , vol. 98, pp. 173–189, 2018, doi: 10.1016/j.ymssp.2017.04.041.
[9] K.  Pindrayana,  R.  Indra  Borman,  B.  Prasetyo,  and  S.  Samsugi,  “Prototipe  Pemandu Parkir  Mobil  Dengan  Output  Suara  Manusia  Mengunakan  Mikrokontroler  Arduino Uno,” CIRCUIT  J.  Ilm.  Pendidik.  Tek.  Elektro ,  vol.  2,  no.  2,  pp.  71–82,  2018,  doi: 10.22373/crc.v2i2.3705.
[10] J. G. Natividad and J. M. Mendez, “Flood Monitoring and Early Warning System Using
ISSN: 1978-1520
Vol: 09 No. 02 – Agustus 2023                                                                                                            140
Ultrasonic  Sensor,” IOP  Conf.  Ser.  Mater.  Sci.  Eng. ,  vol.  325,  no.  1,  2018,  doi: 10.1088/1757-899X/325/1/012020.
[11] V.  A.  Zhmud,  N.  O.  Kondratiev,  K.  A.  Kuznetsov,  V.  G.  Trubin,  and  L.  V.  Dimitrov, “Application  of  ultrasonic  sensor  for  measuring  distances  in  robotics,” J.  Phys.  Conf. Ser. , vol. 1015, no. 3, 2018, doi: 10.1088/1742-6596/1015/3/032189.
[12] R.  Mandala,  D.  Hendratmo,  W.  Sekolah,  T.  Elektro,  I.  Insatut,  and  T.  Bandung, “Penulisan  Makalah  Ilmiah  di  Jurnal  Internasional  Bereputasi  Guideline  Umum Penulisan”.