## Rancang bangun sistem peringatan kemiringan menara dan overload jembatan gantung berbasis sensor kemiringan dan sensor massa
Haris Saefurrahman*, Hartono, dan Farzand Abdullatif Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Jenderal Soedirman Jalan Dr. Suparno No.61 Grendeng Purwokerto Jawa Tengah *email: harissaefurrahman22@gmail.com
Abstrak  - Jembatan  gantung  sangat  penting  sebagai  sarana  transportasi.  Namun  perlu  pemantauan  agar kontruksi  jembatan  aman  bagi  pengguna.  Akibat  beban  lebih  seringkali  jembatan  gantung  mengalami kemiringan bahkan roboh. Oleh karena itu perlu sistin peringatan dini. Tujuan penelitian ini adalah merancang sistem  peringatan  kemiringan  dan  overload  pada  jembatan  gantung  secara  otomatis.  Rancangan  sistem memanfaatkan  sensor  Load  Cell  sebagai  alat  pengukur  massa  dan  sensor  kemiringan  MPU6050  sebagai  alat pengukur  kemiringan.  Disamping  itu  memanfaatkan  mikrokontrol  arduino  sebagai  pusat  kendali  sistem elektronika,  sekaligus  sebagai  pengatur  fungsi  logika  peringatan  untuk  mengaktifkan  LED,  buzzer  dan  LCD. Hasil pengujian karakteristik statik sensor kemiringan dan sensor massa memiliki  rata-rata nilai akurasi sebesar 96,39% dan  99,55%, presisi  sebesar 96,33%  dan  99,55%,  error sebesar 3,61%dan  0,45%   serta  waktu  respon sebesar  1  detik  dan  2  detik.  sensor  load  cell  dan  sensor  kemiringan  memiliki  sensitifitas  tingi.  Hasil  rancang bangun sistem peringatan kemiringan menara dan overload jembatan gantung menggunakan sensor kemiringan dan sensor  massa  dapat  bekerja  dengan baik.  UJi coba  menunjukkan  kedua sensor telah mampu  memberikan peringatan dini apabila sensor mendeteksi kemiringan melebihi 1,11° dan beban melebihi 500 gram.
Kata Kunci: , kapasitansi, larutan elektrolit, membran
Abstract - Suspension bridges are very important as a means of transportation. However, monitoring is needed so that the bridge construction is safe for users. As a result of more loads, suspension bridges often tilt and even collapse.  Therefore,  an  early  warning  system  is  needed.  The  purpose  of  this  study  is  to  design  a  slope  and overload warning system on a suspension bridge automatically. The system design utilizes the Load Cell sensor as a mass measuring device and the MPU6050 tilt sensor as a slope measuring device. Besides that, it utilizes the Arduino microcontroller as the control center of the electronic system, as well as controlling the warning logic function to activate the LED, buzzer and LCD. The results of testing the static characteristics of the tilt sensor  and  mass sensor have an  average  accuracy value  of  96.39% and  99.55%,  a  precision  of 96.33%  and 99.55%, an error of 3.61% and 0.45% and response time of 1 second and 2 seconds. load cell sensor and tilt sensor have high sensitivity. The results of the design of the tower slope warning system and suspension bridge overload  using  tilt  sensors  and  mass  sensors  can  work  well.  Tests  show  that  both  sensors  have  been  able  to provide early warning if the sensor detects a slope exceeding 1.11° and a load exceeding 500 grams.
Keywords : Slope of towers, suspension bridge, overload, MPU6050 sensors, load cell sensor.

## PENDAHULUAN
Jembatan  gantung  adalah  jembatan  yang berfungsi sebagai penghubung dua bagian jalan yang  terputus  oleh  sungai  atau  jurang. Ketersediaan  jembatan  gantung  sebagai  salah satu  prasarana  transportasi  diperlukan  guna menunjang kelancaran arus lalu lintas di daerah- daerah.  Guna  menjamin  keselamatan  dan kenyamanan  pengguna  diperlukan  peninjauan kelayakan kontruksi  jembatan gantung tersebut. Peninjauan rutin jembatan bekontribusi terhadap umur jembatan. Disamping itu masih ada faktor lain  yang  menyebabkab  pengurangan  umur jembatan [1].
Salah  satu  faktor  yang  dapat  mengurangi umur  jembatan  menjadi  tidak  sesuai  dengan umur rencana awal yaitu overload . Pembebanan berlebih  (overload)  terjadi  karenat  pengguna jembatan  mengabaikan  beban  yang  dibawanya. Dampak  dari  pembebanan  berlebih  jembatan dapat mengalami kemiringan bahkan keruntuhan [2].  Seperti  yang  terjadi  pada jembatan  gantung  Kutai  Kartanegara  yang mengalami keruntuhan. Menara jembatan Kutai Kartanegara  mengalami  kemiringan  sebesar 1,11° [3]. Pengawasan jembatan gantung selama ini  dilakukan  dengan  cara  manual  sehinga pengguna  jembatan  yang  muatan  lebih  tidak dapat  dipantau  dengan  akurat.  Oleh  karena  itu,
diperlukan  sistem  peringatan  yang  dapat memantau  kondisi  jembatan  baik  itu  beban pengguna  jembatan  gantung  maupun  kondisi menara jembatan gantung.
Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sistem peringatan  kemiringan  menara  dan overload jembatan  gantung  berbasis  sensor  kemiringan dan  sensor  massa.  Sensor  kemiringan  yang digunakan  yaitu accelerometer ,  serta  sensor Load  Cell digunakan  sebagai  sensor  deteksi beban sebagai beban bergerak atau beban hidup.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  dilaksanakan  di  Laboratorium Elektronika  Instrumentasi  dan  Geofisika  dan
Laboratorium Fisika Dasar, Fakultas
Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam, Universitas  Jenderal  Soedirman.  Penelitian dilakukan  mulai  November  2020  hingga Februari 2021.
Alat-alat  yang  digunakan  pada  penelitian ini  terdiri  dari  arduino  UNO,  laptop,  arduino IDE,  busur,  dan  neraca  digital.  Bahan-bahan yang  digunakan  terdiri  dari  sensor  kemiringan MPU6050,  sensor load  cell , buzzer ,  LCD  16  x 2, potensiometer, IC INA 114, LED dan. papan tripleks.
Penelitian  dibagi  menjadi  empat  tahapan. Pertama  pengujian  karakteristik  statik  sensor, yang  terdiri  dari  pengujian  massa  terhadap tegangan  keluaran  sensor load  cell dan pengujian  sudut  terhadap  nilai  ADC  sensor kemiringan.
Tahap  kedua  adalah  perancangan  alat  dan perangkaian  sistem.  Guna  mempermudah  dan memandu dalam merangkai komponen elektronika  maka  dibuat  diagram  blok  seperti Gambar  1 .  Sensor Load  Cell dan  sensor kemiringan sebagai input sistem.
Mikrokontroler  berfungsi  sebagai  pengkondisi sinyal. Output dari  sistem  ditampilkan  pada buzzer , LED  (Light Emitting Diode) , dan LCD . Realisasi rangkaian sistem elektronika
berdasarkan  blok  diagram  pada  Gambar  1 ditunjukkan pada Gambar 2 .
Gambar 1. Diagram blok guna memandu pembuatan sistem elektronika
Gambar 2 . Rancangan rangkaian sistem elektronika peringatan  kemiringan  menara  dan overload

## jembatan gantung
Selanjutnya  rangkaian  sistem  elektronika dirangkai  pada  jembatan  gantung.  LED dirancang menyala dan buzzer berbunyi apabila terjadi  kelebihan  beban  dan  kemiringan  yang membahayakan.  Desain  sistem  peringatan jembatan  gantung  diperlihatkan  pada Gambar 3 .
Gambar  3. Desain  sistem  peringatan  jembatan gantung
Pada  tahap  ketiga  dilakukan  pembuatan program  arduino.  Program  arduino  dibuat menggunakan program Arduino IDE (Integrated Development Environment). Arduino diprogram  pada  keadaan  tertentu  agar memberikan  sinyal  ke  aktuator.  Terdapat  4 keadaan pada sistem logika program arduino.
Tahap  terakhir  yaitu  pengujian  sistem untuk  memastikan  bahwa  seluruh  rangkaian berjalan dengan baik. Komponen pertama  yang diuji  adalah  sensor Load  cell dengan membandingkan nilai massa dari sensor dengan neraca  digital  terkalibrasi.  Serta  komponen kedua  yang diuji adalah sensor kemiringan seri MPU6050  dengan  membandingkan  nilai  sudut dari sensor dengan sudut dari busur.
Uji  model  jembatan  dilakukan  pada  skala laboratorium. Batas beban yang digunakan yaitu 500  gram,  diasumsikan  ketika  beban  melebihi 500  gram  akan  menyebabkan  jembatan  dalam kondisi  bahaya.  Batas  kemiringan  yang
digunakan  yaitu  1,11°  dengan  mengacu  pada kasus Jembatan Kutai Kartanegara.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sensor  Load  cell  dan  sensor kemiringan
Pengujian  sensor Load  cell dilakukan  dengan menguji  pengaruh  beban  terhadap  tegangan keluaran sensor.
Pengujian dilakukan menvariasikan  beban  pada  rentang  0  g  sampai 2000  g. Berdasarkan  hasil  pengujian  diperoleh akurasi  sensor Load  Cell sebesar  98,83%  dan presisi  98,18%.  Hasil  pengujian  pembebanan terhadap  tegangan  keluaran  sensor  diperoleh kurva kalibrasi pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik fungsi kalibrasi sensor Load cell
Fungsi kalibrasi dari sensor Load Cell dapat diperlihatkan  pada persamaan ( 4.1 ).
2 , 3760 )
5 , 1425 (    tegangan massa ( 4.1 )
Sensor Load  Cell bekerja  dengan  baik  dan memiliki nilai korelasi yang tinggi yaitu 1 Hasil yang diperoleh sesuai penelitian sebelumnya  [4]. Pada pengujian
sensor kemiringan MPU6050  dilakukan  dengan  mengukur  ADC keluaran  dari  sensor.  Sudut  penyimpangan sensor  divariasikan  mulai  dari  0°  hingga  10° dengan  interval  1°.  Pengulangan  dilakukan sebanyak  20  kali.  Hasil  pengujian  rata-rata akurasi sensor kemiringan sebelum ditambahkan gear  box sebesar  98,06%  dan presisi  97,31%.  Hasil  pengujian  hubungan antara  ADC  keluaran  sensor  terhadap  nilai sudut,diperoleh grafik kalibrasi seperti diperlihatkan pada Gambar 5.
Gambar  5. Grafik  fungsi  kalibrasi  sensor kemiringan
Sensor memiliki sensitivitas sebesar 271,2/°.
Korelasi  antara  data  yang  didapatkan  dengan fungsi liniernya sebesar 0,998. Batas kemiringan  yang  diizinkan  adalah  1,11°. Dikarenakan  batas  sudut  yang  diizinkan  sangat kecil maka sensitivitas sensor perlu ditingkatkan, yaitu dengan menambahkan geear box seperti pada Gambar 6 .
Gambar  6. Sensor  yang  sudah  ditambahkan gear box
Sensor  yang  telah  di  tambahkan  g ear  box memiliki  rasio  1:3.  Artinya  perubahan  1°  pada busur  sama  dengan  perubahan  3°  pada  sensor. Hasil  pengujian  sensor  setelah  ditambahkan gear  box menunjukkan  rata-rata  nilai  akurasi sebesar  96,39%  dan  presisi  96,33%.  Hubungan antara  perubahan  sudut  dan  ADC  keluaran sensor  didapatkan  fungsi  kalibrasi.  Fungsi kalibrasi sensor ditunjukkan Gambar 7 .
Gambar  7. Grafik  fungsi  kalibrasi  sensor kemiringan MPU6050
Sensitivitas  sensor  meningkat  dari  271,2/° menjadi  859,96/°. Gear  box ditambahkan berhasil  menjadikan  sensor  mendeteksi  setiap perubahan 1° lebih sensitif. Fungsi kalibrasi dari sensor kemiringan MPU6050 dapat dilihat pada persamaan ( 4.2 ).
2098 , 0 )
0012 , 0 (    ADC sudut ( 4.2 )

## Pengujian program Arduino
Hasil  pengujian  program  Arduino  dibuat mengunakan software Arduino  IDE  telah berjalan dengan baik. Arduino diprogram untuk beberapa  fungsi. LED dan buzzer akan  aktif apabila  kemiringan  terdeteksi  melebihi  1,11° dan  nilai  massa  melebihi  500  gram.  Fungsi logika  telah  berhasil  memerintahkan  untuk menyalakan LED,  buzzer ,  dan  menampilkan keterangan  ‘Kondisi:  Aman’  dan  ‘Kondisi: Bahaya’  pada LCD. Program  telah  siap aplikasikan  dalam  sistem  peringatan  overload dan kemiringan jembatan gantung.
Pengujian  sistem  peringatan  overload  dan kemiringan jembatan gantung
Pembuatan model sistem peringatan kemiringan menara  dan overload jembatan  gantung  dibagi menjadi  beberapa  tahapan.  Pertama  yaitu integrasi/  perangkaian  komponen  elektronika yang  digunakan.  Komponen  tersebut  dirangkai sesuai  dengan  skema  rangkaian  sistem elektronika pada Gambar 8 . Tahap selanjutnya yaitu  perangkaian  keseluruhan  komponen rancang bangun sistem.
Gambar  8. Model  sistem  peringatan  kemiringan menara  dan overload jembatan  gantung  skala laboratorium
Setelah semua komponen sudah terintegrasi, selanjutnya  dilakukan  pengujian  sistem  dalam dua tahap. Tahap pertama  yaitu menguji waktu respon serta notifikasi logika. Tahap kedua yaitu menguji  sistem  logika  yang  sudah  ditetapkan pada kedua sensor.
Hasil  pengujian  sistem  sensor Load  Cell menunjukkan sistem bekerja dengan baik seperti penelitian yang dilakukan
peneliti sebelumnya [4]. LED dan buzzer aktif  pada pembacaan  massa  lebih  dari  500  gram.  Sistem peringatan overload jembatan  gantung  dengan sensor Load  Cell memiliki  akurasi  rata-rata sebesar  99,55%,  presisi  rata-rata  sebesar 99,55%,  dan error rata-rata  yang  dimiliki sebesar 0,45%.
Hasil  pengujian  sistem  sensor  kemiringan MPU6050  pada  sistem  peringatan  kemiringan menara  jembatan  menunjukkan  sistem  bekerja dengan  baik  seperti  penelitian  sebelumnya [5]. LED dan buzzer aktif  pada  pembacaan  sudut lebih  dari  1,11°.  Sistem  peringatan  kemiringan menara  jembatan  gantung  dengan  sensor MPU6050 memiliki  akurasi  rata-rata  sebesar 96,39%,  presisi  rata-rata  sebesar  96,33%,  dan error rata-rata yang dimiliki sebesar 3,61%.
Hasil  pengujian  sistem  logika  setelah divariasikan  antara  massa  beban  dan  sudut kemiringan,  menunjukkan  hasil  sistem  logika yang  dibuat  dapat  bekerja  dengan  baik  sesuai fungsi  logika  yang  dibuat.  Fungsi  logika  yang pertama  adalah  jika  massa  beban  terbaca  oleh sensor  massa  kurang  dari  500  gram  dan kemiringan  terbaca  sensor  kemiringan  kurang dari  1,11°  maka LED dan buzzer tidak  aktif serta LCD menampilkan  status  aman.  Fungsi logika  kedua  jika  massa  beban  melebihi  500 gram dan kemiringan melebihi 1,11° maka LED dan buzzer aktif  serta LCD menampilkan status bahaya. Fungsi logika ketiga jika massa kurang dari  500  gram  dan  kemiringan  lebih  dari  1,11° maka LED dan buzzer aktif    serta LCD menampilkan  status  bahaya.  Fungsi  logika
terakhir  jika  massa  beban  melebihi  500  gram dan  kemiringan  kurang  dari  1,11°  maka LED dan buzzer aktif  serta LCD menampilkan status bahaya.  Hasil  dari  pengujian  sistem  ini menunjukkan  bahwa  sistem  dapat  dijadikan sistem  peringatan  kemiringan  menara  dan overload jembatan  gantung  secara  dini  dengan baik.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Sistem  peringatan  kemiringan  menara  dan overload jembatan  gantung  menggunakan sensor  kemiringan  dan  sensor  massa  skala laboratorium  telah  berhasil  dibuat  dan  dapat bekerja dengan baik. sehingga dapat memberikan peringatan dini dengan baik setelah sudut  terbaca  melebihi  1,11°  dan  beban melebihi 500 gram

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada  kesempatan  ini  penulis  mengucapkan terimakasih  kepada  pihak-pihak  yang  sudah membantu  terlaksananya  penelitian  ini.  Penulis mengucapkan terimakasih kepada Laboratorium Elektronika  Instrumentasi  dan  Geofisika  dan Laboratorium  Fisika  Dasar  Jurusan  Fisika FMIPA  Unsoed  yang  sudah  menyediakan fasilitas untuk penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Munawir,    Nasution,  N.  C.,  “Pengaruh Suspender  Tipe  Vertical  dan  Inclined Terhadap  Kestabilan  Jembatan  Gantung”, Jurnal  Teknik  Sipil  dan  Konstruksi 3(2) (2017) 13-22.
[2]  R. Firdaus, L. Lufti, M. H. Anshor, dan R. Kurnia,  “Otomatisasi  Sensor  Load  Cell untuk  Mengatasi  Overload  Kendaraan”, Jurnal Nasional Teknik Elektro 8(2) (2019)
81-88.
[3]  S.  P.  Mangkoesoebroto,  “Keruntuhan Jembatan  Gantung  Kartanegara  Tragedi dalam Proses Rancang Bangun
Infrastruktur”, Jurnal  Teknik  Sipil 19(3)
(2012) 207-220.
[4]  W.  T.  Atmojo,  Rancang  Bangun  Sistem Pengukuran  Viskositas  Metode  Bola  Jatuh Berbasis  Sensor  Proximity  dan  Load  Cell,
Universitas Jenderal Soedirman , Purwokerto,2020 [5]  D.  Q.  A.  R.  Pahlawan,  Rancang  Bangun Sistem  Pengukuran  Kemiringan  Lahan Berbasis Sensor GY-521 Gyro- Accelerometer  MPU-6050,  Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto, 2020.