## Pemanfaatan Sensor Ultrasonik Sebagai Purwarupa Pengukur Ketinggian Air pada Tangki Pembuangan Air Kotor di Kapal
Author: Dwi Ananda Ramadhani 1 , Edy Prasetyo Hidayat 2 , Anggara Trisna Nugraha 3

## Afiliation:
Marine Electrical
Engineering, Shipbuilding Institute of Polytechnic
Surabaya 1,2,3
Corresponding email dwiananda@student.pp ns.ac.id edyph@ppns.ac.id anggaranugraha@ppns. ac.id
Histori Naskah: Submit: 2022-11-16
Accepted: 2022-11-16 Published: 2022-11-18
This is an Creative Commons License This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## Abstrak :
Kebutuhan  teknologi  kapal  di  zaman  yang  terus  berkembang  harus diimbangi  dengan  inovasi  akan  peningkatan  fungsi  teknologi.  Air kotor  yang  ditampung  dalam  tangki  pembuangan  di  kapal  berupa kotoran manusia, cairan medis, air bekas laundry dan dapur, dan air hasil  pemisahan  oli.  Pembuangan  air  kotor  yang  masih  manual  di beberapa  kapal,  diupayakan  untuk  dijadikan  otomatis.  Penambahan sensor  akan  mempermudah  awak  kapal  dalam  memantau  level volume yang terisi di tangki pembuangan air. Pembuatan purwarupa membutuhkan  kalibrasi  sensor  yang  digunakan  yaitu  sensor ultrasonik  JSN-SR04.  Cara  kalibrasi  yaitu  membandingkan  hasil pembacaan  sensor  JSN-SR04  dengan  alat  ukur  penggaris . Untuk memastikan  akurasi  pembacaan  sensor  maka  dilakukan  kalibrasi. Kalibrasi pengukuran jarak obyek menggunakan pembanding berupa penggaris.  Hasil  Pembacaam  Sensor  Ultrasonik  JSN-SR04  dapat berfungsi  sesuai  yang  dibutuhkan  saat  diletakkan  di  atas  tangki purwarupa.  Aktuator  berupa  pompa  dan  solenoid  bekerja  sesuai dengan  program  yang  dibuat.  Permukaan  air  yang  tidak  rata  akibat guncangan dapat mempengaruhi pembacaan nilai sensor ultrasonik. Sistem  sebaiknya  ditambahkan  komponen  notifikasi  seperti  alarm buzzer atau lampu sebagai penanda air kotor telah dibuang atau tangki sedang kosong.
. Kata  kunci :  Arduino  Uno;  Pompa  DC;  LCD;  Relay;  Sensor Ultrasonik JSN-SR04; Solenoid; Tangki Air Kotor

## Pendahuluan
Kapal merupakan salah satu bangunan kapal yang memiliki fungsi transportasi dan sebagai tempat untuk hidup bagi manusia di atas perairan. Kebutuhan teknologi kapal di zaman yang terus berkembang harus diimbangi  dengan  inovasi  akan  peningkatan  fungsi  teknologi.  Air  kotor  yang  ditampung  dalam  tangki pembuangan di kapal berupa kotoran manusia, cairan medis, air bekas laundry, dan air hasil pemisahan oli. Pembuangan air kotor yang masih manual di beberapa kapal, diupayakan untuk dijadikan otomatis. Oleh karena  itu  dibuatlah  purwarupa  system  yang  dapat  mengukur  ketinggian  air  kotor  dalam  tangki  serta otomatisasi pembuangannya.
Sensor  ultrasonik  adalah  sensor  yang  memanfaatkan  rambatan  gelombang  untuk  mengukur  jarak  atau kedalaman. Sensor ultrasonik yang digunakan bersifat tahan air sehingga memiliki proteksi lebih terhadap cipratan air. Kendali dari system yang dibuat menggunakan mikrokontroler Arduino uno dan relay sebagai saklar otomatis bagi pompa dan solenoid.

## Studi Literatur
Pada  Tahap  studi  literatur  dilakukan  dengan  cara  pencarian  dan  pengumpulan  informasi  dari  berbagai referensi  yang  relevan  dengan  permasalahan  yang  telah  ditemukan.  Pengumpulan  informasi  dilakukan dengan mengumpulkan datasheet dari komponen yang akan digunakan, menentukan suplai tenaga listrik untuk sistem berdasarkan datasheet komponen, serta konsultasi dengan para pekerja di kapal. Secara garis besar referensi berisi teori tentang Cara kerja pembuangan air kotor di kapal, Arduino Uno, Arduino IDE, Sensor Ultrasonik JSN-SR04, lcd, Pompa DC, Relay 5 v, Buck Converter DC, Power Supply , dan Solenoid Valve . Referensi bersumber dari buku, jurnal ilmiah, artikel ilmiah, situs internet, dan sumber lain yang dapat dipertanggungjawabkan. Selanjutnya purwarupa akan dibuat dengan mengkalibrasi sensor terlebih dahulu, membuat program, menyatukan komponen, kemudian melakukan pengujian keseluruhan sistem.

## Metode Penelitian
Pembuatan purwarupa membutuhkan kalibrasi sensor yang digunakan yaitu sensor ultrasonik JSN-SR04. Cara kalibrasi yaitu membandingkan hasil pembacaan sensor JSN-SR04 dengan alat ukur penggaris. Hasil perbandingan  kedua  data  yang  diambil  akan  dihitung  persentase error  menggunakan  persamaan  sebagai berikut.
%𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓 = 𝑯𝒂𝒔𝒊𝒍 𝑷𝒆𝒏𝒈𝒖𝒋𝒊𝒂𝒏 𝒌𝒐𝒎𝒑𝒐𝒏𝒆𝒏 − 𝑯𝒂𝒔𝒊𝒍 𝒂𝒍𝒂𝒕 𝒖𝒌𝒖𝒓 𝑯𝒂𝒔𝒊𝒍 𝒂𝒍𝒂𝒕 𝒖𝒌𝒖𝒓 𝒙𝟏𝟎𝟎 (1)
Setelah kalibrasi maka program akan dibuat di Arduino IDE serta membuat perangkat keras dari sistem purwarupa.  Seluruh  komponen  berupa  input  (sensor  ultrasonik, buck  converter ,  dan powel  supply ), mikrokontroler (arduino uno), relay, dan aktuator (pompa, lcd, dan solenoid) akan digabungkan menjadi kesatuan.  Pengujian akan  kinerja  program  dilakukan  selama  sepuluh  kali  menggunakan  aktuator berupa pompa dan solenoid.

## Gambar 1. Diagram Alir Sistem

## Hasil
Sensor  ultrasonik  JSN-SR04  memiliki  keunggulan  dimana  sensor  bersifat  tahan  terhadap  cipratan  air. Karena keunggulan tersebut sensor JSN-SR04 cocok untuk digunakan dalam pengukuran tangki air. Untuk memastikan  akurasi  pembacaan  sensor  maka  dilakukan  kalibrasi.  Kalibrasi  pengukuran  jarak  obyek menggunakan pembanding berupa penggaris. Berikut tabel hasil kalibrasi sensor ultrasonik JSN-SR04.
Table 1 . Tabel Pengujian Sensor Ultrasonik No. Pengujian Sensor Ultrasonik (cm) Penggaris (cm) Error (%) 1 4 4 0,00 2 8 8 0,00 3 11,42 12 4,83 4 16 16 0,00 5 20.57 20 2,85 6 22 24 8,33 7 29,1 28 3,92 Error Rata - Rata 2,84
Gambar 2. Tampilan LCD Saat Pengujian Sensor Ultrasonik
Pengujian dilanjutkan dengan melakukan kalibrasi terhadap perangkat kebutuhan sistem yaitu power supply dan buck converter . Power supply yang digunakan memiliki output sebesar 12 VDC yang digunakan untuk suplai  pompa.  Sementara  buck  converter  digunakan  untuk  suplai  beban  yang  membutuhkan  tegangan sebesar 5 VDC. Kalibrasi dilakukan dengan mengukur output dari power supply menggunakan avometer.
Setelah  melakukan  kalibrasi  maka  komponen  akan  dijadikan  kesatuan.  Komponen  yang  telah  menjadi kesatuan akan dihubungkan pada actuator berupa pompa dan solenoid beserta dengan komponen mekanik seperti pipa dan tangki akrilik.
Komponen Pengujian  Tegangan Input Tegangan Output Power Supply 1 220 VAC 12 VDC 2 218 VAC 11,62 VDC Buck Converter 1 12,03 VDC 5 VDC 2 11,58 VDC 4,47 VDC

## Gambar 3. Wiring Diagram Sistem
Gambar 4. Layout Desain Purwarupa

## Pembahasan
Pengujian seluruh sistem dilakukan dengan memasukkan air kedalam tangki. Air yang mengisi tangki jarak permukaan  air  dengan  sensor  ultrasonik  harus  terbaca  oleh  sensor  dan  ditampilkan  di  LCD.  Saat  nilai permukaan mencapai setpoint yaitu <=4 cm maka pompa akan menyala dan membuang air karena tangki sudah dalam kondisi penuh. Pompa akan otomatis berhenti bekerja saat air dalam tangki mencapai setpoint bawah >=24 cm. Pengambilan data akan dilakukan setiap 10 detik pengisian air.

## Table 3. Tabel Pengujian Keseluruhan Sistem
Pengujian seluruh sistem dilakukan dengan memasukkan air kedalam tangki. Air yang mengisi tangki jarak
permukaan  air  dengan  sensor  ultrasonik  harus  terbaca  oleh  sensor  dan  ditampilkan  di  LCD.  Saat  nilai permukaan mencapai setpoint yaitu <=4 cm maka pompa akan menyala dan membuang air karena tangki sudah dalam kondisi penuh. Pompa akan otomatis berhenti bekerja saat air dalam tangki mencapai setpoint bawah >=24 cm. Pengambilan data akan dilakukan setiap 10 detik pengisian air.

## Kesimpulan
1. Hasil  Pembacaam  Sensor  Ultrasonik  JSN-SR04  dapat  berfungsi  sesuai  yang  dibutuhkan  saat diletakkan di atas tangki purwarupa.
2. Aktuator berupa pompa dan solenoid bekerja sesuai dengan program yang dibuat.
3. Permukaan  air  yang  tidak  rata  akibat  guncangan  dapat  mempengaruhi  pembacaan  nilai  sensor ultrasonik.
4. Sistem sebaiknya ditambahkan komponen notifikasi seperti alarm buzzer atau lampu sebagai penanda air kotor telah dibuang atau tangki sedang kosong.

## Referensi
Azwar  S.  (2021). Perancangan  Fasilitas  Pengelolaan  Limbah  Sewage  Pada  Kmp.  Takabonerate . Makassar; Universitas Hasanuddin.
Betty, A., Dian, P., Dedy, W. 2018. Studi Kelayakan Sistem Instalasi Biogas Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah  Sewage  Kapal .  Semarang;  Seminar  Master  Ppns  2018.  Universitas  Muhammadiyah Surabaya.
No Pengujian Pengukuran Tinggi Air (cm) Keterangan di LCD Pompa Persentase Error (%) Penggaris Sensor Ultrasonik 1 24 25 Kosong OFF 4,16 2 20 19 Tidak Penuh OFF 5,00 3 15 16 Tidak Penuh OFF 6,66 4 11 11 Tidak Penuh OFF 0 5 7 7 Tidak Penuh OFF 0 6 4 4 Penuh ON 0 7 9 9 Tidak Penuh ON 0 8 14 15 Tidak Penuh ON 7,14 9 19 20 Tidak Penuh ON 5 10 24 25 Kosong OFF 4,16 Error Rata - Rata 3,21
Della C., Erika. (2016). Optimalisasi Penggunaan Filler Pasir Laut Pada Campuran Ashpalt Concrete – Binder Course Untuk Lalu Lintas Tinggi . Palembang; Politeknik Negeri Sriwijaya.
Irvan  Saifulmilah.  (2018). Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring  Kadar  Ph  Air Limbah  Di  Pltu  Berbasis Internet Of Things ; Politeknik Negeri Sriwijaya.
Janjang Wijiarto. 2020. Pengaruh Tidak Optimalnya Kerja Sewage Treatment Plant Terhadap Kelestarian Lingkungan  Laut  Di  Km.  Pribumi  Pt.  Janata  Marina  Indah  Semarang ;  Semarang.  Universitas Maritim Amni Semarang.
Lukman T.W. (2019). Pengaruh Tidak Optimalnya Kerja Sewage Treatment Plant Terhadap Kelestarian Lingkungan Laut Di Mt. Gas Eva . Semarang; Politeknik Ilmu Pelayaran Semarang.
M.  Taufik  Sulistyo.  (2019). Sistem  Pengukuran  Kadar  Ph,  Suhu,  Dan  Sensor  Turbidity  Pada  Limbah Rumah Sakit Berbasis Arduino Uno ; Malang. Institut Teknologi Nasional, Malang.
M, Ainul Yaqin. (2017). Aplikasi Pengontrol Ph Air Cooling Tower Berbasis Mikrokontroler Di Pt. Sasa Inti Gending ; Surabaya. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya.
Maritime  World.  (2011).  Annex  Iv  Sewage.  Https://Www.Maritimeworld.Web.Id/2011/08/Annex-Iv- Sewage.Html Diakses Pada 11 Januari 2022.
Mahendra, R.(2017). Pemrograman Mikrokontroler Arduino.
Mas Ghofur Q. H.. 2020. Prototype Sistem Monitoring Bilge Oily Water Separator Otomatis Pada Kapal Berbasis Mikrokontroler . Surabaya; Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
Muhammad Naufal. 2020. Rancang Bangun Multimeter Digital Berbasis Mikrokontroler Arduino Atmega 2560 . Surabaya; Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
Nugraha, Anggara Trisna, Alwy Muhammad Ravi, And Dadang Priyambodo. "Optimization Of Targeting Rocket Launchers With Wheeled Robots." Journal Of Electronics, Electromedical Engineering, And Medical Informatics 3.1 (2021): 44-49.
Mulady  F.,  Rohpandy  D.,  Sambani  E.  B.  (2021). Rancang  Bangun  Pompa  Air  Otomatis  Dan  Sistem Monitoring Kekeruhan Air Berbasis Iot Pada Tandon Air . Tasikmalaya; Stmik Tasikmalaya.
Zaibah,  Siti,  And  Anggara  Trisna  Nugraha.  "Pembangkit  Energi  Listrik  Pico  Hydro  Terapung Menggunakan  Underwater Turbine  Untuk  Mendukung  Pemenuhan  Rasio  Elektrifikas  Dan  Energi Listrik Di Daerah 3t." Seminar Master Ppns. Vol. 6. No. 1. 2021.
Nyebarilmu.  (2019).  Ph  Meter.  Https://Www.Nyebarilmu.Com/Tutorial-Mengakses-Module-Ph-Meter- Sensor-Menggunakan-Arduino/ Diakses 24 Maret 2022.
Tiwana,  Mayda  Zita  Aliem,  Adianto  Adianto,  And  Anggara  Trisna  Nugraha.  "Perancangan  Sistem Monitoring Dan Alarm Berbasis Logic Panel Dan Komunikasi Modbus." Seminar Master Ppns. Vol. 6. No. 1. 2021.
Peraturan  Menteri  Perhubungan  Republik  Indonesia  Nomor  :  29  Tahun  2014  Tentang  Pencegahan Pencemaran Lingkungan Maritim Dari Kapal.
Zakariz,  Naufal  Praska,  Joessianto  Eko  Poetro,  And  Anggara  Trisna  Nugraha.  "Pengaruh  Variasi  Inlet
Notch Terhadap Kecepatan Dan Daya Yang Dapat Terbangkitkan Dari Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro." Seminar Master Ppns. Vol. 6. No. 1. 2021.