## Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Gelombang Air Laut Berbasis Mikrokontroller Arduino Uno
1 Amdani
1 Program Studi Teknik Kelautan, Politeknik Kelautan dan Perikanan Karawang Email: amdani27@yahoo.com

## Abstract
The  design  of  seawater  height  measuring  devices  with  Arduino  Uno  ATmega  328  and  wave  tanks serves as a simple digital tool based on a microcontroller that can measure sea wave height in real time  with  offline  data  storage  systems  and  measurement  data  can  be  used  as  a  basis  in  port development  planning,  jetty,  floating  net  cages,  floating  buildings,  fishing  and  shipping  activities. Overall,  the  wave  height  meter  has  been  able  to  operate  correctly  and  store  data  offline,  that  data read  as  unstable  are  affected  by  moving  water  surfaces  or  waves  that  are  always  different  in  each experiment.  In  data  retrieval  using  tools  that  have  been  made  obtained  error  values  that  began  to appear in experiments 8, 9, and 10. This is influenced by the high surface water so that it is too close to  the  existence  of  the  sensor.  The  results  of  the  wave  height  measuring  instrument  can  work automatically  save  data  so  that in  10  times  of  this  experiment  the  results  obtained  with  an  average value  of  error  of  0.99%,  relative  error  between  tool  and  visual  data  of  1.96%  with  an  average accuracy of 99%, the difference the standard deviation between the tool and the visual of 0.0969 is not significant. The results of making wave tanks as a medium for the experiment automatically there are obstacles, this happens because the factor of one component of the wave drive (servo) is damaged because the servo torque is small so it is unable to lift the mass of water that is too large. At the time of the experiment, in moving the waves only manually because basically the first reference observed was waved.
Keywords: Design of measuring devices, Arduino Uno and wave height

## Abstraksi
Rancang  bangun  alat  ukur  tinggi  gelombang  air  laut  dengan  Arduino  Uno  ATmega  328  dan  wave tank ini berfungsi sebagai alat digital sederhana berbasis mikrokontroller yang dapat mengukur tinggi gelombang laut  secara  realtime  dengan sistem penyimpanan  data  offline  dan  data  pengukuran dapat digunakan  sebagai  dasar  dalam  perencanaan  pembangunan  pelabuhan,  jetty,  keramba  jaring  apung pantai,  bangunan  apung,  aktifitas  nelayan  dan  pelayaran.  Secara  keseluruhan  alat  ukur  tinggi gelombang telah dapat beroperasi dengan baik dan menyimpan data secara offline, data yang terbaca tidak stabil dipengaruhi oleh permukaan air yang bergerak atau gelombang selalu berbeda pada setiap percobaan. Dalam pengambilan data menggunakan alat yang telah dibuat didapatkan nilai error yang mulai  muncul  pada  percobaan  ke  8,  9  dan  10.  Hal  ini  dipengaruhi  oleh  tingginya  permukaan  air sehingga terlalu dekat dengan keberadaaan sensor. Hasil uji alat ukur tinggi gelombang dapat bekerja secara  otomatis  menyimpan  data  sehingga  pada  10  kali  percobaan  ini  didapatkan  hasil  dengan  nilai rata-rata  error  sebesar  0.99%,  kesalahan  relatif  antara  data  alat  dan  visual  sebesar  1.96%  dengan akurasi  rata-rata  sebesar  99%,  selisih  standar  deviasi  antara  alat  dan  visual  sebesar  0.0969  ini  tidak signifikan.  Hasil  pembuatan  wave  tank  sebagai  media  untuk  percobaan  secara  otomatis  terdapat kendala, hal ini  terjadi karena faktor salah satu komponen penggerak gelombang (servo) mengalami kerusakan  karena  torsi  servo  yang  kecil  sehingga  tidak  mampu  mengangkat  beban  massa  air  yang terlalu besar. Pada saat percobaan, dalam menggerakan gelombang hanya secara manual karena pada dasarnya acuan pertama yang diamati merupakan gelombang saja.
Kata kunci : Rancang bangun alat ukur, Arduini Uno dan tinggi gelombang

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  kepulauan  yang  sebagian  besar  wilayahnya  merupakan  perairan,  maka segala  aktivitas  yang  dilakukan  di  laut  menjadi  bagian  terpenting  bagi  kehidupan  masyarakat Indonesia.  Fenomena  laut  yang  sangat  mempengaruhi  efisiensi  dan  keselamatan  di  laut  adalah gelombang.    Untuk mendapatkan  data  gelombang dari  berbagai  sumber  akan memerlukan  alat  yang memadai dalam memperoleh datanya. Metode pengukuran tinggi gelombang laut dengan pengukuran mistar  masih  keterbatasan  dari  tenaga  pengukur  itu  sendiri  selain  itu  data  yang  didapat  memiliki akurasi yang rendah, jika pencatatan tinggi  gelombang dilakukan secara terus menerus selama selang waktu tertentu secara manual, tentu bukanlah suatu pekerjaan yang mudah.
Dari  perkembangan  teknologi  maka  dari  itu  penting  adanya  alat  digital  sederhana  berbasis mikrokontroller  Arduino  Uno  yang  dapat  mengukur  tinggi  gelombang  yang  direkam  oleh  sensor ultrasonik  secara  realtime  dengan  sistem  penyimpanan  data  offline  sehingga  data  tersebut  dapat dilihat secara berkala dan ditampilkan pada layar LCD.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Metode perancangan perangkat keras (hardware)
Perancangan hardware alat pengukur tinggi gelombang air laut dengan komponen digunakan antara lain  yaitu  Arduino  uno, Liquid  Crystal  Display (LCD)  dan Inter  Integrated  Circuit (I2C),  Sensor Ultrasonik, Data logging Shield V1.0, kabel jumper dan breadboard . Pergerakan permukaan air laut akan dijadikan tujuan utama bagi monitoring tinggi gelombang, Sensor ultrasonic HCSR04 berperan sebagai  input  data,  kemudian  diproses  oleh  Arduino  Uno,  kemudian  data  akan  tersimpan  pada  SD card kemudian proses akhir data akan tampil pada layar LCD. Adapun untuk diagram blok alat ukur tinggi gelombang laut seperti pada gambar 2.1 dibawah ini
Gambar 1. diagram blok alat ukur tinggi gelombang laut

## 2.2 Metode perancangan Perangkat Lunak (software)
Pada  pembuatan  sketch  dengan  urutan  perintah  dapat  dilihat  pada  Gambar  2,  Cara  kerja  alat  ukur tinggi  gelombang  pertama-tama  Arduino  Uno  akan  memulai  proses  ketika  diberi  daya  5 volt , kemudian tahap kedua yaitu  Arduino Uno menginisialisasi atau mempersiapkan RTC, kartu SD dan pin  Arduino  sesuai  pemrograman  yang  dikirim  ke  dalam  papan  Arduino,  lalu  sensor  HCSR-04 sebagai input data  akan  merekam  tinggi  gelombang  dan  kemudian  data  akan  masuk  dan  tersimpan kedalam kartu penyimpanan SD, selain data akan otomatis tersimpan maka untuk membuktikan alat
INPUT PROSES OUTPUT SENSOR ARDUINO UNO LCD
bekerja  selain  melihat  pada  LED  Arduino  yang  berkedip,  data  akan  ditampilkan  pada  layar  LCD kemudian proses selesai.

## 2.3 Metode perancangan wave tank
Pada  pembuatan wave  tank dengan  tujuan  untuk  membuat  gelombang  sederhana  dengan    alat  dan bahan  antara  lain  yaitu,  akuarium  kaca  yang  siap  pakai  dengan  panjang  100  cm,  tinggi  25  cm  dan lebar  25  cm,  penyangga  kaca,  servo  2  buah  dan  potongan  akrilik,  Arduino  Uno  Mini,  lem  kaca, penggaris  kertas,  lakban,  kabel jumper .  Desain wave  tank dapat  dilihat  pada  Gambar  3, Cara  kerja dari wave tank pembuat gelombang ini adalah dimulai dari program akan dibuat dan ditanamkan ke Arduino  mini  yang  bertujuan  untuk  menggerakkan  motor  servo  secara  dengan delay yang  dapat disesuaikan sehingga tinggi gelombang yang terbentuk menjadi tujuan utama dalam pengukuran.
Gambar 2. Diagram alur alat ukur tinggi gelombang laut
Gambar 3. Desain wave tank

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  yang  akan  digunakan  merupakan  data  primer  yang  terdiri  dari  data  pengukuran  pada  alat  dan hasil pengamatan visual. Data pembuatan alat  ini meliputi pengujian komponen secara terpisah yang terdiri dari Arduino Uno, LCD, Data logging Shield V1.0 dan Sensor Ultrasonik HCSR-04, kemudian
Mulai
Inisialisasi Membaca tinggi gelombang dengan HC-SR04 Data masuk  kedalam kartu penyimpanan SD Selesai Data tampil pada layar LCD
pengujian komponen secara keseluruhan dan pengujian alat dengan media wave tank sebanyak 10 kali percobaan.

## 3.1 Pengujian Arduino Uno
Pengujian Arduino perlu dilakukan agar dapat mengetahui Arduino Uno dapat berfungsi dengan baik dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  Pada  pengujian  Arduino  dilakukan  lima  kali  percobaan  dapat  dilihat pada  Tabel  1.  Secara  keseluruhan  hasil  percobaan  modul  arduino  uno  ini  telah  dapat  beroperasi dengan baik.
Gambar 4. Pengujian Arduino
Tabel 1. Hasil Pengujian Arduino Uno
Percobaan Delay (ms) Kondisi LED pin 13 Keterangan 1 1000 Berkedip Beroperasi 2 1000 Berkedip Beroperasi 3 500 Berkedip Beroperasi 4 250 Berkedip Beroperasi 5 100 Berkedip Beroperasi

## 3.2 Pengujian Liquid Crystal Display (LCD)
Pengujian LCD dengan modul Arduino bertujuan  untuk memastikan hasil keluaran yang dihasilkan oleh  rangkaian  yang  telah  diproses  Arduino  dapat  ditampilkan  dengan  baik  oleh  LCD  dapat  dilihat pada Gambar 5 dan hasil pengujian LCD dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Hasil Pengujian LCD
Percobaan Keadaan LCD Keterangan 1 Tidak menyala Kabel daya tertukar 2 Menyala redup hanya ada kotak-kotak saja Solderan pin kurang sempurna dan daya yg digunakan kurang 3 Menyala hanya ada kotak-kotak saja Solderan pin kurang sempurna 4 Menyala dan mengeluarkan kata Tampilan  masih  berantakan,  kata-kata yang  muncul  tersambung  dan sketch masih salah 5 Menyala, memunculkan kata dan data Tampilan sudah rapi

## 3.3 Pengujian Data Logging Shield V1.0
Pengujian data  logging  shield ini  terdiri  dari  pengujian sdcard slot  dan  RTC  yang  menjadi  satu kesatuan dalam modul ini dapat dilihat pada Gambar 6. Adapun hasil percobaan data logging shield V1.0 ini telah dapat peroperasi dengan baik, dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4.
Gambar 6. Rangkaian Arduino Uno dan Data logging shield V1.0.
Tabel 3. Hasil pengujian Source Digital (SD) card slot .
Percobaan Keadaan SD card Keterangan 1 Terinisialisasi, Tidak menyimpan Pemasangan SD card terbalik 2 Terinisialisasi, Tidak menyimpan Tidak terinisialisasi, posisinya kurang tepat 3 Terinisialisasi, Menyimpan Terinisialisasi 4 Terinisialisasi, Menyimpan Terinisialisasi 5 Terinisialisasi, Menyimpan Terinisialisasi Tabel 4. Hasil pengujian RTC. Percobaan Keadaan RTC) Keterangan 1 RTC tidak terinisialisasi Salah memasang pin 2 RTC terinisisalisasi belum sesuai waktu setempat Salah memasukkan sketch 3 RTC terinisisalisasi sesuai waktu setempat Memasukaan sketch RTC.now 4 RTC terinisialisasi dengan tanggal dan waktu Memasukan komponen tanggal dan jam 5 RTC terinisialisasi dengan hari, tanggal dan waktu Menambahkan komponen sketch(daysoftheweek.

## 3.4 Pengujian Sensor Ultrasonik HC-SR04
Pengujian sensor ultrasonik HC-SR04 bertujuan untuk mengetahui fungsi dari sensor untuk mengukur jarak  suatu  benda.  Rangkaian  sensor  dan  Arduino  Uno  dapat  dilihat  pada  Gambar  7 dan  secara keseluruhan hasil percobaan sensor telah dapat beroperasi dengan baik dapat dilihat pada Tabel 5.
Gambar 7. Rangkaian sensor ultrasonik HC-SR04 dengan Arduino Uno
Tabel 5. Hasil pengujian sensor ultrasonik HC-SR04.
Percobaan Jarak (cm) Sensitif sensor (cm) Keterangan 1 10 10 Sesuai 2 8 8 Sesuai 3 6 2897 Tidak sesuai 4 10 10 Sesuai 5 8 8 Sesuai

## 3.5 Pengujian keseluruhan komponen alat
Pengujian  keseluruhan  komponen  ini  terdiri  dari  Arduino  Uno,  Sensor  Ultrasonik  HCSR-04, Data logging  shield V1.0  yang  meliputi  SD card , Liquid  Crystal  Display  (LCD) dan Real  Time  Clock (RTC).  Rangkaian  keseluruhan  komponen  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  7.  Pengujian  alat  ini bertujuan  untuk  mengetahui  kinerja  alat  pada  skala  kecil  yang  telah  di design menyerupai  keadaan dilapangan.  Pengujian  keseluruhan  alat  ini  pertama-tama  menguji  alat  untuk  mengukur  jarak  suatu benda, ketinggian air dan gelombang. Hasil uji komponen secara keseluruhan  komponen telah dapat beroperasi dengan baik, rekapitulasi hasil data dapat dilihat pada Tabel 6.
Gambar 7. Pengujian keseluruhan komponen alat.

## Tabel 6. Hasil pengujian keseluruhan komponen alat
Komponen Media ukur Jarak benda Ketinggian air Gelombang Arduino Uno ✓ ✓ ✓ Liquid Crystal Display (LCD) ✓ ✓ ✓ Data logging shield V1.0 ✓ ✓ ✓ a. SD card slot ✓ ✓ ✓ b. Real Time Clock (RTC) ✓ ✓ ✓ Sensor HC-SR04 ✓ ✓ ✓

## 3.6 Pengambilan data tinggi gelombang
Hasil  data  didapatkan  pada  saat  melakukan  10  kali  percobaan  dengan  perlakuan yang  berbeda-beda pada  saat  uji  coba,  maka  diperoleh  nilai error yang  berbeda.  Hasil  pengambilan  data  dapat  dilihat pada Tabel 6 dan 7.
Tabel 7. Hasil pengujian Arduino Uno Percobaan Ke- Jumlah data Error (%) Kesalahan relatif (%) Akurasi (%) 1 58 0.00% 0.30% 99.99% 2 58 0.14% 0.12% 99.85% 3 58 0.17% 0.25% 99.88% 4 58 0.53% 0.28% 99.46% 5 58 0.14% 0.83% 99.85% 6 58 0.30% 0.99% 99.70% 7 58 2.12% 3.54% 97.87% 8 55 1.67% 4.17% 98.32% 9 55 3.35% 4.52% 96.61% 10 53 1.51% 4.66% 98.48% Rata-rata 0.99% 1.96% 99.00%

## Tabel 8. Hasil pengujian Standar Deviasi Arduino Uno
Percobaan Ke- Standar deviasi alat (X1) Standar deviasi visual (X2) Selisih standar deviasi (X1)- (X2) 1 0.2523 0.2329 0.0193 2 0.3444 0.3552 0.0078 3 0.3721 0.3174 0.0547 4 0.5524 0.5539 0.0015 5 0.5424 0.4702 0.0722 6 0.5147 0.5938 0.0791 7 0.6817 0.9738 0.2921
8 1.0224 1.0453 0.0230 9 1.1535 1.4686 0.3151 10 1.4654 1.5612 0.0958 Rata-rata 0.6901 0.7572 0.0961

## 4. KESIMPULAN
Secara  keseluruhan  alat  ukur  tinggi  gelombang  telah  dapat  beroperasi  dengan  baik  dan  menyimpan data secara offline, data yang terbaca tidak stabil dipengaruhi oleh permukaan air yang bergerak atau gelombang  selalu  berbeda  pada  setiap  percobaan.  Dalam  pengambilan  data  menggunakan  alat  yang telah  dibuat  didapatkan  nilai  error  yang  mulai  muncul  pada  percobaan  ke  8,  9  dan  10.  Hal  ini dipengaruhi oleh tingginya permukaan air sehingga terlalu dekat dengan keberadaaan sensor. Hasil uji alat  ukur  tinggi  gelombang  dapat  bekerja  secara  otomatis  menyimpan  data  sehingga  pada  10  kali percobaan ini didapatkan hasil dengan nilai rata-rata error sebesar 0.99%, kesalahan relatif antara data alat dan visual sebesar 1.96% dengan akurasi rata-rata sebesar 99%, selisih standar deviasi antara alat dan  visual  sebesar  0.0969  ini  tidak  signifikan.  Hasil  pembuatan  wave  tank  sebagai  media  untuk percobaan  secara  otomatis  terdapat  kendala,  hal  ini  terjadi  karena  faktor  salah  satu  komponen penggerak  gelombang  (servo)  mengalami  kerusakan  karena  torsi  servo  yang  kecil  sehingga  tidak mampu  mengangkat  beban  massa  air  yang  terlalu  besar.  Pada  saat  percobaan,  dalam  menggerakan gelombang  hanya  secara  manual  karena  pada  dasarnya  acuan  pertama  yang  diamati  merupakan gelombang saja.

## 5. SARAN
Didalam  pembuatan  alat  ukur  tinggi  gelombang  diharapkan  adanya  pengembangan  lebih  lanjut mengenai tinggi gelombang agar parameter gelombang lain seperti amplitudo, frekuensi, cepat rambat dan periode gelombang dapat terukur sehingga data dapat lebih lengkap, kemudian untuk penempatan sensor  harus  diperhatikan  agar  meminimalisir  timbulnya  nilai  error    dan  untuk  pemakaian  servo dianjurkan dengan menggunakan torsi yang lebih besar agar lebih kuat dalam membentuk gelombang dan meminimalisir kerusakan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Agung MB. 2014. Arduino For Beginners. Surya University. Banten.
[2] Arifin J, Zulita LN dan Hermawansyah. 2016. Perancangan Murrotal Otomatis Menggunakan Mikrokontroller Arduino Mega 2560. Jurnal Median Informa. Vol 12 (1). Bengkulu.
[3] Cytron Tecnologies. 2013. User manual HCSR04. Malaysia.
[4] Hendriadi. 2016. Rancang Bangun Sistem Monitoring  Tinggi Gelombang Laut dan Kecepatan Gelombang Laut  Untuk Sistem Kepelabuhanan. Tanjung Pinang.
[5] Juanidi  dan  Prabowo  YD.  2018.  Project  Sistem  Kendali  Elektronik  Berbasis  Arduino  Uno. Anugrah Utama Raharja. Bandar Lampung.
[6] Khoir MM. 2018. Rancang Bangun Alat Monitoring Pasang Surut Air Laut Berbasis Internet Of Thing (IOT). Surabaya.
[7] Kurniawan R. Habibie MN dan Suratno. 2011. Variasi Bulanan Gelombang Laut Di Indonesia. Jakarta.
[8] Muhidin A. 2010. Pemrograman Bahasa C++. Zeyrank Offset. Bekasi
[9] Munandar E, Jaya I dan Atmadipoera AS. 2018. Rancang Bangun dan Uji Kinerja Wave Buoy Sebagai  Alat  Pengukur  Tinggi  Gelombang  Pesisir.  Vol.  10  (1).  1-14.  Jurnal  Ilmu  Dan Teknologi Kelautan Tropis. Bogor.
[10] Mutmainah. 2015. Studi Model Pemecah Gelombang Menggunakan Ripple Tank. Makassar.
[11] Novita D. 2015. Modul Praktikum Statistika. Palembang.
[12] Nugraha KF. 2016. Tugas Sensor Ultrasonik HCSR04. Makassar.
[13] Pribadi B dan Mulsandi. 2015. Simulasi Tinggi Gelombang Signifikan Dengan Menggunakan Model Wavetach-III. Jurnal Meteorologi dan Geofisika. Jakarta.
[14] Purwantoro.  Solehudin,  Arip.  Heryana,  Nono.  Mapping  and  Monitoring  Pollution  Levels  of Carbon  Monoxide  (CO)  using  Arduino  and  Location-Based  Service.  International  Journal  of Engineering and Techniques. Vol 5 (6). 1-5.
[15] Santoso H. 2015. Panduan Praktis Arduino Untuk Pemula. V(1). Elang Sakti Trenggalek.
[16] Sena SA. 2013. Perancangan dan Pembuatan Application Proggraming Interface Server Untuk Arduino. Malang.
[17] Sofyan, Affianto CB dan Liyan S. 2016. Pembuatan Prototype Alat Ukur Peneteksi Level Air Menggunakan Arduino R3. Jurnal Informasi Interaktif. Vol 1(2). Yogyakarta.
[18] Sokop  JS,  Mamahit  DJ,  Sompie  SRUA.  2016.  Trainer  Periferal  Antarmuka  Berbasis Mikrokontroller  Arduino  Uno.  E-journal  teknik  elektro  dan  komputer.  Vol  5  (3).  Sulawesi Utara.
[19] Suharyo  OS.  2018.  Rancang  Bangun  Alat  Pengukur  Gelombang  Permukaaan  Laut  Presisi Tinggi (A Prototype design). Applied Technology and Computing Science Journal. Vol 1(1). Surabaya.
[20] Suherman, Andriyanto I dan Dwiyatno S. 2015. Rancang Bangun Alat Ukur Temperatur Suhu Perangkat  Server  Menggunakan  Sensor  LM35  Berbasis  SMS  Gateway.  Jurnal  Prosisko. Vol2(1). Banten.
[21] Winata PPT, Wijaya WA dan Suartika M. 2016. Rancang Bangun Sistem  Monitoring Output dan  Pencatatan  Data  Pada  Panel  Surya  Berbasis  Mikrokontroller  Arduino  .  E-Journal Spektrum.Vol. 3.(1). Bali.
[22] Zulfikar,  Zulhelmi dan  Amri  K.  2016.  Desain  Sistem  Kontrol  Penyalaan  Lampu  dan Perangkat Elektronik Untuk Meniru Keberadaan Penghuni Rumah. Vol 5(1). Aceh.