How to cite: Hasbullah, Yudhiakto Pramudya (2024), Pengembangan Sistem Pemantauan Tinggi Gelombang Air pada  Model  Tsunami  Menggunakan  Sensor  Ultrasonik  HC-SR04  Berbantuan  Arduino, (6)  2,
https://doi.org/ 10.46799/syntax-idea.v6i2.2849 E-ISSN: 2684-883X
Published by: Ridwan Institute

## PENGEMBANGAN SISTEM PEMANTAUAN TINGGI GELOMBANG AIR PADA
MODEL TSUNAMI MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK HC-SR04

## BERBANTUAN ARDUINO
Hasbullah 1* , Yudhiakto Pramudya 2 1,2 Magister Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta, Indonesia Email: 1 bullahtrk@gmail.com , 2 yudhiakto.pramudya@pfis.uad.ac.id

## Abstrak
Data fluktuasi ketinggian permukaan air laut akibat longsoran suatu daerah sangat penting dalam menganalisis dampak yang ditimbulkan pada suatu daerah yang rawan terjadi tsunami longsoran. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sistem pengukuran ketinggian air pada  model  tsunami  yang  disebabkan  oleh  longsoran,  serta  untuk  menyelidiki  ketinggian gelombang air akibat longsoran dengan variasi sudut bidang miring. Untuk mengembangkan sistem pemantauan ketinggian gelombang air pada model tsunami digunakan Arduino Uno dan  Sensor  Ultrasonik  HC-SR04  untuk  mengukur  durasi  waktu  gelombang  ultrasonik memantul dari permukaan air, sehingga dapat diketahui jarak berdasarkan cepat rambat bunyi di  udara.  Silinder  pejal  digelindingkan  pada  sebuah  bidang  miring  sebagai  pemicu  awal gelombang  pada  air.  Ketinggian  gelombang  akan  terukur  pada  empat  buah  sensor  yang diletakkan  di  atas  permukaan  air.  Add-ins  Data  Streamer  pada  Aplikasi  Microsoft  Excel digunakan  untuk  merekam  data  hasil  pengukuran  dari  perangkat  arduino.  Pada  sudut kemiringan 15,32° diperoleh kecepatan rata-rata 111,18 cm/s dengan ketinggian gelombang rata-rata 0,42 cm. Pada sudut kemiringan 16,86° diperoleh kecepatan rata-rata 113,33 cm/s dengan ketinggian gelombang rata-rata 0,64 cm.  Pada sudut kemiringan 18,43° diperoleh kecepatan rata-rata 132,22 cm/s dengan ketinggian gelombang rata-rata 0,83 cm. Dari hasil perhitungan ketinggian rata-rata gelombang air yang terukur akan cenderung meningkat pada variasi kemiringan sudut 15,32° hingga sudut 18,43°.
Kata kunci: Tsunami, Lanslide, Sensor Unltrasonik, Arduino Uno, Data Streamer

## PENDAHULUAN
Peristiwa tsunami vulkanik terbesar di dunia adalah tsunami vulkanik tahun 1883 itu disebabkan oleh letusan Krakatau dan mengakibatkan lebih dari 36.000 korban tewas. Hasil numerik  menunjukkan bahwa tsunami 1883 mengeluarkan material  oleh  aliran piroklastik sebanyak lebih dari 5 km 3 , dengan tingkat debit rata-rata 107 m 3 /s (Maeno et al., 2006).
Kejadian  tsunami  yang  diakibatkan  oleh  longsor  merupakan  salah  satu  fenomena alam yang dapat diketahui melalui perubahan tinggi gelombang air laut (Alimsuardi et al.,
JOURNAL SYNTAX IDEA p–ISSN: 2723-4339 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 6, No. 2, February 2023
2019; Edyanto, 2011; Hermon, 2015; Sugianto, n.d.). Sistem pemantauan tinggi gelombang air  digunakan  untuk  menganalisis  tinggi  gelombang  air  laut  yang  dapat  mengakibatkan gelombang tsunami akibat longsoran.
Data  fluktuasi  ketinggian  permukaan  air  laut  akibat  longsoran  suatu  daerah  sangat penting dalam menganalisis dampak yang ditimbulkan pada suatu daerah yang rawan terjadi tsunami  longsoran  (Mambela,  2020;  Yulaelawati,  2008).    Data  pemantauan  ketinggian gelombang  dapat  digunakan  oleh  pengelola  dan  perencanaan  untuk  memodelkan karakteristik suatu wilayah (Yoo, 2018).
Berdasarkan  hal  tersebut  di  atas,  maka  dibuat  suatu  rancangan  model  perangkat sistem  monitoring  ketinggian  gelombang  air  yang  diakibatkan  oleh  longsoran.  Pada penelitian  sebelumnya  telah  dilakukan  untuk  merancang  model  longsoran  menggunakan gerak silinder pada bidang miring di dalam air.
Pada  penelitian  ini  akan  menggunakan  sensor  Ultrasonik  HC-SR04  dan mikrokontroler  (Arduino-UNO)  yang  akan  mengukur  ketinggian  gelombang  air.  Software Arduino-IDE digunakan dalam pemrograman, sedangkan data pemantauan tinggi gelombang akan ditampilkan pada aplikasi Microsoft Excel melalui data streamer secara real-time.
Sensor Ultrasonik HC-SR04 mampu mendeteksi objek dan mengukur jarak dengan mengikuti  prinsip  pemantulan  bunyi  di  udara  pada  permukaan  air  akan  mengukur  durasi waktu menghasilkan jarak dari permukaan air (Adi et al., 2019). Sensor ultrasonik HC-SR04 ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm  – 400 cm dengan akurasi 3 mm (Setiawan et al., 2014; Walingkas et al., 2019a, 2019b). Sensor ultrasonik ini memiliki 4 buah pin yaitu pin VCC sebagai input tegangan, pin GND sebagai grounding,  pin trigger untuk trigger  keluarnya  sinyal,  dan  pin  Echo  untuk  menangkap  sinyal  pantulan  dari  benda (DAULAY, 2021; Purwanto & Wahid, 2023; Zidan, 2022).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengembangkan  sistem  pengukuran  ketinggian  air pada model tsunami akibat longsoran dan menginvestigasi ketinggian gelombnag air akibat longsoran pada variasi sudut bidang miring.
Penelitian  ini  perlu  dilakukan  karena  adanya  kebutuhan  untuk  memahami  dan mengantisipasi potensi bahaya dari fenomena alam seperti tsunami akibat longsoran. Hal ini penting  untuk  keselamatan  publik,  di  mana  dengan  pemahaman  yang  lebih  baik  tentang perilaku gelombang air akibat longsoran, kita dapat meningkatkan keselamatan masyarakat yang  tinggal  di  daerah  rawan  bencana  tersebut.  Informasi  yang  akurat  tentang  ketinggian gelombang dapat  membantu  dalam proses peringatan dini dan evakuasi  yang tepat  waktu. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengembangkan sistem monitoring yang lebih baik dengan menggunakan teknologi sensor ultrasonik dan mikrokontroler, sehingga dapat memiliki sistem pemantauan yang lebih terintegrasi dan mudah digunakan untuk mendeteksi potensi  ancaman  tsunami  akibat  longsoran.  Melalui  pemahaman  yang  lebih  dalam  terkait variasi sudut bidang miring dalam menghasilkan tsunami akibat longsoran, penelitian ini juga berpotensi  membantu  dalam  pengembangan  model  matematika  yang  lebih  akurat  untuk
memprediksi  perilaku  gelombang  dalam  situasi-situasi  tertentu.  Ini  sangat  penting  untuk meningkatkan  kemampuan  kita  dalam  merencanakan  mitigasi  bencana  dan  mengurangi risiko yang terkait.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan peralatan sebagai berikut:
a. Laptop windows 10, 64 bit RAM 4 GB, merupakan sarana untuk pembuatan program dan menampilkan data penelitian yang diperoleh dari Ultrasonik HC-SR04
b. Software  Microsoft  Excel ,  merupakan  bagian  yang  berperan  untuk  menampilkan Data Stream hasil pengukuran dari sensor Ultrasonik HC-SR04
c. Software  Arduino IDE,  merupakan  aplikasi  pemrograman  menggunakan  bahasa pemrograman tersendiri yang mirip dengan pemrograman Bahasa C pada arduino uno. Selain itu, aplikasi ini berfungsi untuk mengunggah program yang telah dibuat ke board Arduino.
d. Arduino  Uno,  merupakan interface microcontroller untuk  penghubung  antara  sensor Ultrasonik HC-SR04 dengan Laptop
e. Sensor Ultrasonik HC-SR04,  merupakan  bagian  yang  berperan  penting  dalam penelitian yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya sebuah getaran
f. Breadboard atau papan rangkaian akan digunakan untuk membuat rangkaian melalui kabel penghubung antara sensor Ultrasonik HC-SR04, Arduino-UNO, dan Laptop.
g. Akuarium berukukuran 1,30 × 0,50 × 0,55 m.
h. Papan lintasan bidang miring 1,20 m yang dapat diubah kemiringannya
i. Silinder pejal, tinggi (3,99±0,01)×10 −2 m, diameter (3,275±0,001)×10 −2 m, massa (2,3798±0,0002)×10 −1 kg dan massa jenis ρ s = (7065,4±18,1)kg/m 3 [5].
Penelitian ini mengikuti prosedur penelitian sebagai berikut:
A. Prosedur Penelitian
1. Desain Perangkat Keras
a. 4  buah  Sensor  Ultrasonik  HC-SR04  diletakkan  di  atas  permukaan  air,  kemudain dihubungkan ke laptop melalui perantara arduino-uno dengan posisi seperti tampak pada gambar 2,
b. Tingkat kemiringan bidang diatur dengan cara mengubah posisi balok penyangga sehingga diperoleh perbandingan jarak mendatar dan ketinggian balok penyangga bidang miring.
c. Posisi  silinder  pejal  sebelum  digelindingkan  adalah  berjarak  30  cm  sebelum menyentuh air pada bidang miring.
d. Penentuan jarak antar sensor ultrasonik yang terpasang hanya menyesuaikan dengan panjang akuarium yang tersedia.
2. Desain Perangkat Lunak
a. Pembuatan program menggunakan pemrograman Bahasa C pada aplikasi Arduino- IDE.
Tahap  awal  pemrograman  adalah  menentukan  pin  yang  akan  digunakan  pada arduino. Selanjutnya identifikasi pada pin arduino yang akan dihubungkan sebagai input dan ouput pada sensor ultrasonik.
Tahap berikutnya adalah pembacaan durasi waktu yang dibutuhkan oleh ultrasonik untuk  memancarkan  dan  menerima  sinyal  ultrasonik  dalam  satuan  mikro  detik. Durasi  waktu  tersebut  akan  digunakan  untuk  menentukan  jarak  permukaan  air terhadap sensor.

## Gambar 2 Deteksi sensor ultrasonik
Data  jarak  tersebut  akan  ditampilkan  tiap  delay  100  ms  untuk  selanjutnya ditampilkan  pada  aplikasi  microsoft  excel  sebagai  data  streamer.  Data  ketinggian gelombang  diperoleh  sebagai  selisih  terhadap  ketinggian  awal  sensor  ultrasonik sebelum terjadi gelombang.

## Gambar 3 Flowchart pemrograman
b. Mengunggah  program  pada  Arduino  Uno,  kemudian  uji  coba  menampilkan  hasil pengukuran pada data serial monitor
c. Instalasi  add-in  data  streamer  pada  aplikasi  microsoft  excel  yang  akan  merekam  data secara langsung dari arduino.
d. Kalibrasi hasil pengukuran jarak pada sensor Ultrasonik dengan membandingkan hasil pengukuran sebenarnya.
Aplikasi  yang  digunakan  dalam  pembuatan  rancangan  perangkat  lunak  adalah  aplikasi Arduino IDE. Bahasa pemrograman Arduino memilki Bahasa pemrograman tersendiri yang mirip  dengan  pemrograman  Bahasa  C  yang  sudah  terintegrasi  pada  Arduino  Integrated Development  Environment  (IDE).  Aplikasi  Microsoft  Excel  digunakana  sebagai Data Streamer yang  akan  merekam  Data  waktu  dan  ketinggian  gelombang  hasil  pengamatan secara real time.
e. Metode Pengambilan Data
- Perekaman  data  dimulai  sesaat  sebelum  silider  pejal  digelindingkan  hingga  silider menyentuh dinding akuarium.
- Data  ketinggian  gelombang  dan  waktu  yang  terekam  kemudian  tersimpan  pada aplikasi  microsoft  excel,  kemudian  dilanjutkan  dengan  mengulangi  eksperimen sebanyak 3 kali.
- Eksperimen dilakukan dengan 3 variasi kemiringan bidang. Kemiringan bidang dapat diketahui pada jarak y dan d seperti pada gambar 2.
- Data  akan  otomatis  ditampilkan  pada  aplikasi  Microsoft  Excel  2019  melalui  data streamer yang terkoneksi dengan data serial pada Arduino.
- Sensor -1 hanya merupakan indikator titik awal waktu penjalaran gelombang hingga sensor-4  untuk  menghitung  kecepatan  pergerakan  gelombang,  sehingga  data ketinggian gelombang yang digunakan adalah pada sensor-1, sensor-2, dan sensor-3.
f. Analisis Data
- Menentukan ketinggian gelombang yang terjadi pada tiap sensor dengan mengamati puncak gelombang yang terbentuk pada grafik.
- Menghitung  ketinggian  rata-rata  puncak  gelombang  yang  terbentuk  pada  masing- masing sensor-2, sensor-3, dan sensor-4 pada setiap variasi kemiringan bidang.
- Menghitung kecepatan rata-rata gelombang pada setiap variasi kemiringan bidang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
a. Telah  dilakukan  pengambilan  data  tinggi  gelombang  untuk  tiga  variasi  sudut kemiringan  bidang  miring.  Data  ketinggian  air  didapatkan  dari  3  sensor  ultrasonik yang dipasang untuk memantau perambatan amplitudo gelombang air. Perolehan data dan pengolahan data dengan grafik akan dijelaskan.
b. Variasi Sudut kemiringan
- Kemiringan 15,32 derajat (x = 73 cm, d=30cm, s=70cm)
- Kemiringan 16,86 derajat (x = 66 cm, d=27cm, s=68cm)
- Kemiringan 18,43 derajat ( x = 60 cm, d=23cm, s=63cm)
Tabel 1. Pengolahan Data Sudut kemiringan Kecepatan rerata (cm/s) Tinggi gelombang rerata (cm) 15,32° 111,18 Sensor2 0,53 Sensor3 0,43 Sensor4 0,30 16,86° 113,33 Sensor2 0,73 Sensor3 0,67 Sensor4 0,53 18,43° 132,22 Sensor2 0,97 Sensor3 0,87 Sensor4 0,67

## B. Pembahasan Penelitian
1. Variasi Sudut Kemiringan:
Dari hasil pengukuran, dapat dilihat bahwa tinggi gelombang rata-rata meningkat seiring  dengan  peningkatan  sudut  kemiringan.  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa semakin  curam  sudut  kemiringan,  semakin  tinggi  gelombang  yang  dihasilkan. Peningkatan  kecepatan  rata-rata  juga  teramati  seiring  dengan  peningkatan  sudut kemiringan. Hal ini sesuai  dengan prinsip  bahwa semakin besar sudut kemiringan, semakin cepat gelombang air akan merambat.
2. Pengolahan Data:
Data  kecepatan  rerata  dan  tinggi  gelombang  rerata  dari  masing-masing  sensor telah  diolah  dan  dihitung.  Hasil  ini memberikan  gambaran  tentang  pola  perubahan tinggi  gelombang  dan  kecepatan  gelombang  air  pada  berbagai  sudut  kemiringan. Dengan  adanya  pengolahan  data  ini,  dapat  diperoleh  pemahaman  yang  lebih  baik tentang  bagaimana  tinggi  gelombang  dan  kecepatan  gelombang  air  berhubungan dengan sudut kemiringan bidang miring.

## KESIMPULAN
Pada  sudut  kemiringan  15,32°  diperoleh  kecepatan  rata-rata  111,18  cm/s  dengan ketinggian gelombang rata-rata 0,42 cm. Pada sudut kemiringan 16,86° diperoleh kecepatan rata-rata  113,33  cm/s  dengan  ketinggian  gelombang  rata-rata  0,64  cm.    Pada  sudut kemiringan 18,43° diperoleh kecepatan rata-rata 132,22 cm/s dengan ketinggian gelombang rata-rata 0,83 cm.
Dari hasil perhitungan ketinggian rata-rata gelombang air yang terukur akan cenderung meningkat pada variasi kemiringan sudut 15,32° hingga sudut 18,43°.

## BIBLIOGRAFI
Adi,  P.,  Prasetya,  D.,  Setiawan,  A.,  Nachrowie,  N.,  &  Arifuddin,  R.  (2019).  Design  of Tsunami  Detector  based  Sort  Message  Service  using  arduino  and  sim900a  to GSM/GPRS  module. Proceedings  of  The  2nd  International  Conference  On  Advance And Scientific Innovation, ICASI 2019, 18 July, Banda Aceh, Indonesia .
Alimsuardi, M., Suprayogi, A., & Amarrohman, F. J. (2019). Analisis Kerusakan Tutupan Lahan  Akibat  Bencana  Tsunami  Selat  Sunda  Di  Kawasan  Pesisir  Pantai  Kecamatan Carita  dan  Kecamatan  Labuan  Kabupaten  Pandeglang. Jurnal  Geodesi  Undip , 9 (1), 146–155.
DAULAY,  N.  F.  (2021). FLORA  BERTASBIH  MENURUT  PARA  MUFASSIR  DAN KORELASINYA  DENGAN  ULTRASONIK  (Kajian  Tafsir  Tematik)  (Doctoral dissertation, UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU).
Edyanto,  C.  B.  H.  (2011).  Analisa  Kebijakan  Penataan  Ruang  Untuk  Kawasan  Rawan Tsunami di Wilayah Pesisir. Jurnal Teknologi Lingkungan , 12 (3), 319–331.
Hermon, D. (2015). Geografi bencana alam . PT. RajaGrafindo Persada-Rajawali Pers.
Maeno,  F.,  Imamura,  F.,  &  Taniguchi,  H.  (2006).  Numerical  simulation  of  tsunamis generated by caldera collapse during the 7.3 ka Kikai eruption, Kyushu, Japan. Earth, Planets and Space , 58 , 1013–1024.
Mambela,  F.  (2020). Analisis  Tingkat  Kerawanan  Tanah  Longsor  dengan  Menggunakan Metode  Frekuensi  Rasio  pada  Sub  Sub  DAS  Mamasa  (Doctoral  dissertation, Universitas Hasanuddin).
Purwanto, T. G., & Wahid, S. N. (2023). Rancang Bangun Alat Bantu Navigasi Tuna Netra Berbasis Arduino Dengan Sensor Ultrasonik. Jurnal Qua Teknika , 13 (1), 91–101.
Setiawan, D., Syahputra, T., & Iqbal, M. (2014). Rancang bangun alat pembuka dan penutup tong sampah otomatis berbasis mikrokontroler. JURTEKSI ROYAL Vol 3 No 1 , 1 .
Sugianto, D. (n.d.). Analisis Tsunami Wilayah Barat Daya Lampung Menggunakan Tsunami Observation And Simulation Terminal (Toast). PROCEEDING BOOK VOL. 4 , 269.
Walingkas, I. S., Najoan, M. E. I., & Sugiarso, B. A. (2019a). Perpaduan Sensor Ultrasonik Dengan Mini Computer Raspberry Pi Sebagai Pemandu Robot Beroda. Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer , 8 (3), 121–132.
Walingkas, I. S., Najoan, M. E. I., & Sugiarso, B. A. (2019b). Perpaduan Sensor Ultrasonik Dengan Mini Computer Raspberry Pi Sebagai Pemandu Robot Beroda. Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer , 8 (3), 121–132.
Yoo,  M.  (2018).  Development  of  experimental  water  level  measuring  device  using  an Arduino and an ultrasonic sensor. The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication , 18 (4), 143–147.
Yulaelawati, E. (2008). Mencerdasi bencana: banjir, tanah longsor, tsunami, gempa bumi, gunung api, kebakaran . Grasindo.
Zidan,  M.  H.  (2022). RANCANG  BANGUN  PEMUTUS  ALIRAN  LISTRIK  SISTEM TEGANGAN RENDAH BERBASIS IOT PADA DAERAH BANJIR . Jakarta.

## Copyright Holder:
Hasbullah, Yudhiakto Pramudya (202 4 )
First publication right:

## Syntax Idea
This article is licensed under: