## PERANCANGAN ALAT BANTU PENGUKURAN JARAK DALAM GUA BERBANTUAN ARDUINO MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK
Oleh : Busran 1 , Egi Ferdiansyah 2
¹ Dosen Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri ² Mahasiswa Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Padang busran.nofit@gmail.com , ferdiansyahegi0@gmail.com

## Abstrak
Penelitian  ini  menjelaskan  tentang  perancangan  alat  bantu  pengukuran  jarak  dalam  gua berbantuan arduino dengan  menggunakan sensor ultrasonic dengan tujuan dapat meringankan tugas caver dalam  melakukan  pemetaan  terhadap  lingkungan  gua.  Meringankan  disini  dapat  diartikan  memudahkan pekerjaan  (suatu  aktifitas).  Sedangkan  arduino adalah  sebuah  komputer  kecil  yang  dapat  diprogram  untuk melakukan banyak hal. Penelitian ini menggunakan sensor ultrasonik SRF05, yaitu dengan tegangan 5 volt yang  berfungsi  untuk  memberikan  tegangan  terhadap  sensor  dan  memiliki  trigger  dan  echo  untuk  media mengirim dan menerima data. Penelitian ini juga menggunakan sensor HMC5883L, yang juga menggunakan tegangan 5 volt untuk memberikan tegangan terhadap sensor dan menggunakan SDA dan SCl sebagai media komunikasi I2C.
Kata Kunci : Pemetaan Gua, Arduino, SRF05, HMC5883L

## Abstract
This  paper  describes  the  design  tools  in  the  cave-aided  distance  measurement  using  ultrasonic  sensors arduino with the aim to ease the task caver in mapping the cave environment.  Ease here can be defined to facilitate the work (activity). While arduino is a small computer that can be programmed to do many things. This  study  uses  ultrasonic  sensors  SRF05,  with  voltage  of  5  volts  which  serves  to  provide  voltage  to  the sensor and has a trigger and echo for the media to send and receive data. This study also uses HMC5883L sensor,  which  also  uses  5  volts  to  provide  a  voltage  to  the  sensor  and  use  the  SDA  and  SCL  as  I2C communication media.
Keywords: Mapping Caves, Arduino, SRF05, HMC5883L

## 1. PENDAHULUAN
Dewasa  ini,  sebagian  besar  kegiatan pemetaan  gua  di  negeri  kita  dilakukan  oleh organisasi-organisasi pencinta alam, khususnya yang berasal dari lingkungan kampus atau yang lebih  umum  dikenal  dengan  Mahasiswa Pencinta  Alam.  Di  Sumatera  Barat  khususnya terdapat  banyak  ornganisasi  yang  menggiati penelusuran Gua dengan keterbatasan peralatan dan sumber daya manusia. Hal ini menyebabkan  pada  saat  pengambilan  data dalam  pemetaan  gua  sering  terdapat  banyak kekeliruan  dan  kesalahan  mengenai  akurasi data.
Kemajuan  Teknologi  melahirkan  alat ukur  yang  tergolong  Elektronik  Distance Instrument  (EDMI),  atau  instrument  pengukur jarak  elektronik(  teodolite  ).  Alat  ini  sangat bagus bahkan dikategorikan kedalam grade 10. Semakin  tinggi  presisi  dan  akurasi  alat  ukur semakin  kecil  kesalahan  yang  dibuatnya.  Hal inilah yang mendasari pembagian grade survey.
Akan  tetapi  dengan  harganya  yang  terbilang mahal,  pada  kisaran  harga  Rp.  10.000.000,- sampai dengan Rp. 20.000.000,- dapat membuat kantong Caver khususnya dikalangan Mahasiswa  Pencinta  Alam  kembang  kempis. Dan  juga  dikarenakan  dalam  akurasi  data pemetaan gua yang memiliki prinsip “semakin kecil  jarak  antar  stasiun  semakin  baik akurasinya”,  sehingga  penggunaan  teodolit (EDMI)  menjadi  mubazir  karena  dalam pemetaan  gua,  untuk  jarak  yang  paling  efektif adalah kisaran 5 sampai 10 meter perstasiunnya,  sedangkan  teodolite  diciptakan mampu mengukur jarak yang lebih panjang.
Untuk  dapat  membantu  mengatasi masalah tersebut, maka penulis mempunyai ide untuk  merancang  suatu  alat  bantu  pengukuran jarak  dalam  gua  berbantuan  arduino  dengan menggunakan sensor ultrasonik yang diharapkan  dapat  membantu  Caver  dalam pemetaan gua.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Pemetaan Gua
Pemetaan  gua  berarti  suatu  usaha untuk  menampilkan  arah,  kemiringan,  panjang dan  kondisi  lorong  gua  ke  dalam  suatu medium. Secara umum medium yang dimaksud adalah kertas gambar. Atau dalam arti kata lain, Definisi  Pemetaan  Gua  adalah  gambaran perspektif gua yang
diproyeksikan
keatas bidang  datar  yang  bersifat  selektif  dan dapat dipertanggung jawabkan secara visual dan  matematis  dengan  menggunakan skala tertentu

## 2.2 Mikrokontroler
Merupakran suatu IC yang didalamnya berisi  CPU,  ROM,  RAM  dan  I/O.  dengan adanya  CPU  tersebut  maka  mikrokontroler dapat  melakukan  proses  berfikir  berdasarkan program  yang  telah  diberikan  kepadanya. Mikrokontroler  terdiri  dari  beberapa  bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.1 Bagian-bagian mikrokontroler Pada gambar 2.3 tampak suatu mikrokontroler  standar  yang  tersusun  atas komponen-komponen sebagai berikut:
1. Centrak Processing Unit (CPU) CPU  merupakan  bagian  utama  dalam suat mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada  yang  berukuran  8  bit  dan  ada  pula  yang berukuran 16 bit.
2. Read Only Memory(ROM)
ROM  merupakan  suatu  memori  (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya membaca  saja.  Dalam  dunia  mikrokontroler ROM  digunakan  untuk  menyimpan  program bagi mikrokontroler tersebut.
3. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda  dengan  ROM,  RAM  adalah jenis  memori  selain  dapat  dibaca  juga  dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian  mikrokontroler  ada  semacam  data yang  bisa  berubah  pada  saat  mikrokotroler tersebut bekerja.
4. Input dan Output (I/O)
Untuk  berkomunikasi  dengan  dunia
luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal  I/O  (port  I/O),  yang  digunakan  untuk masukan dan keluaran.
5. Komponen Lainnya Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter,  ADC  (  Analog  to  Digital Converter), dan komponen lainnya.

## 2.3 Arduino
Arduino  adalah  platform  pembuatan prototipe  elektronik  yang  bersifat opensource hardware yang  berdasarkan  pada  perangkat keras  dan  perangkat  lunak  yang  fleksibel  dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman,  desainer,  dan  siapapun  yang  tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.
Gambar 2.2 Board Arduino Mega 2560

## 2.4 Sensor Ultrasonik
Sensor  Ultrasonik  SRF05  merupakan sensor  pengukur  jarak  yang  menggunakan gelombang ultrsonik. Dimana prinsip kerja sensor Ultrasonik ini adalah Pemancar (transmitter) mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik dengan frekuensi  40  KHz,  lalu  diukur  waktu  yang dibutuhkan  hingga  datangnya  pantulan  dari obyek.  Lamanya  waktu  ini  sebanding  dengan dua  kali  jarak  sensor  dengan  obyek,  sehingga didapat  jarak  sensor  dengan  obyek  yang  bisa ditentukan dengan persamaan.
Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik SRF05

## 2.5 Sensor HMC5883L
Sensor  HMC5883L  ini  adalah  sensor yang  sangat  sensitif  sekali  terhadap  rotasi  dan arah  hadap  sensor,  dikarenakan  sensor  ini menggunakan  medan  magnet  sebagai  acuan dari pendeteksiannya
Gambar 2.4 Sensor Magnetik Kompas

## HMC5883L

## 2.6 LCD (Liquid Cristal Display)
LCD Alphanumeric dengan backlight warna biru dan hijau menggunakan koneksi via I2C,  hanya  membutuhkan  2  pin  I/O  untuk koneksi  ke  Arduino  atau  minsys  lainnya. Sangat  cocok  untuk  yang  membutuhkan tampilan  LCD  20x4  karakter  di  Arduino  atau minsys lainnya dengan wiring yang minimalis.

## Gambar 2.5 LCD 20x4

## 2.7 Kabel Jumper
Kabel jumper atau kabel penghubung tidak  lepas  dari  perlengkapan  uji  coba rangkaian  di  papan  trainer  (breadboard)  yang terdiri  dari  banyak  lubang-lubang  komponen yang  terhubung  perkolom  dan  perbaris,  nah, fungsi  kabel  jumper  inilah  yang  akan menghubungkan  kaki-kaki  komponen  IC, resistor,  kapasitor,  diode,  dan  komponen- komponen elektronika lainnya.

## Gambar 2.6 kabel Jumper
3. Metodologi Penelitian
3.1 Perancangan Sistem Penelitian  ini  merupakan  eksperimen dengan  merancang  sebuah  alat  pengukuran menggunakan
arduino, yang nantinya
diharapkan  dapat  membantu  caver  dalam pengukuran pada pemetaan gua.
Gambar 3.1 kabel Jumper
Pada  gambar  3.1  di  atas  dapat dijelaskan  bahwa  arduino  menerima  informasi dari  SRF05  dan  HMC5883L,  dan  selanjutnya dilakukan  proses  kalkulasi,  yang  kemudian ditampilkan  pada  LCD  20x4  sebagai  user interface.
4. PEMBAHASAN
DAN HASIL

## APENGUJIAN
4.1 Rangkaian Sensor Dalam pembuatan alat bantu
pengukuran  jarak  dalam  gua  ini,  sensor  yang digunakan  ada  dua  sensor,  yaitu  sensor ultrsonik  dan  sensor  maghneto  kompas, pengambilan  data  pengamatan  diambil  pada setiap sensor.

## 4.2 Sensor Ultrasonik
Pengambilan  data  sensor  dilakukan dengan  melihat  membidik  pada  suatu  objek atau  bidang  pantul  sekitar  lorong-lorong rumah,  dengan  waktu  dan  jarak  yang  berbeda- beda.  Pengambilan  data  dan  hasil  uji  coba dapat  pengamatan  sensor  ultrasonic  SRF05 dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel4.1 Pengujian Sensor Ultrasonic SRF05 Nilai Ukur Manual (cm) Nilai Sensor (Pulse Time) 26 1513 – 1520 9 565 – 572 4 263 – 269 73 4235 – 4283 111 6464 – 6494 159 9266 – 9295 203 11807 – 11860 246 14267 – 14299 284 16498 – 16528 293 17020 – 17051
Dari  data  pengamatan  yang  terdapat diatas  dapat  dicocokan  dari  teori  yang  ada bahwa  ketika  sensor  dihadapkan  pada  suatu objek,  maka  sensor  akan  menghitung  selisih waktu  lama  pemantulan  dan  penerimaan gelombang dalam satuan microsencon. Semakin kecil jarak objek dengan sensor maka semakin kecil pula waktu yang digunakan.
4.3 Sensor kompas
Pengambilan data pada sensor kompas  ini  dilakukan  dengan  cara  meletakkan sensor  tersebut  disebelah  kompas  manual. Untuk  menentukan  arah  dan    akurasi  kompas tersebut.  Pengambilan  data  dan  hasil  uji  coba dapat  pengamatan  sensor  kompas  HMC5883L dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel  4.2  Hasil  Uji  Data  Pengamatan  Pada Sensor HMC5883L
Nilai Manual (kompas ( ⁰ )) Nilai Sensor HMC5883L X Y Z 286 200 -720 361 316 592 -584 422 168 -403 82 560 92 18 467 328 353 721 -95 304 0/360 692 8 301 144 -381 27 206 25 430 19 702 236 -304 -454 283
Dari  data  pengamatan  yang  terdapat diatas dapat dibuktikan ketika sensor dihadapkan  pada  ssudut  tertentu,  maka  sensor akan menghitung nilai X,Y dan Z yang berasal dari utara maghnet bumi,

## 4.4 Rangkaian  Kontrol  (Mikro  kontroler
Arduino ATmega 2560)
Rangkaian mikrokontroler
ini berfungsi  sebagai  pengaturan  kerja  alat  agar dapat  bekerja  secara  sistematis,  dengan program  yang  telah  di  input  kedalam mikrokontroler  ATmega  2560  ini  sehingga output  akan  bekera  sesuai  dengan  program assembler tersebut.
Pada rangkaian
mikcrokontroler/control  ini,  pengambilan  data dilakukan dengan cara menampilkan input dan output  yang  diperoleh  sensor  pada  layar  LCD 20x4. Berikut gambar uji pengamatan mikrokontroler.
Gambar 4.1 Uji Pengamatan Input Dan Output Mikrokontroler Pada LCD 20x4 Dari  data  pengamatan  yang  didapat maka  dapat  dianalisa  bahwa  rangkaian  control sudah  bekerja  sesuai  dengan  program  yang  di input  kedalam  mikrokontroler,  dimana  semua aplikasi  menggunakan  port-port  tersebut  aktif. Sehingga komponen  yang  terhubung pada  port disesuaikan fungsi masukan maupun keluarannya.

## 4.5 Rangkaian Output
Rangkaian  Ouput  mikro  kontroler disini  menggunakan  LCD  20x4  sebagai  user interface. Seperti pada gambar berikut ini:
Gambar 4.2 Rancangan Sistem Arduino
Gambar 4.3 User Interface Alat
Tabel 3. Fungsi User Interface
No. Nama Fungsi 1 Sensor bawah SRF05 Sensor yang digunakan untuk mengukur jarak bawah 2 Pj (Panjang) Nilai hasil pengukuran panjang depan 3 Az (Azimuth)  Nilai sudut kompas (utara maghnet bumi)
4 Cl (Clino) Nilai kemiringan 5 LCD LCD 20x4 sebagai user interfase 6 At (Atas) Nilai hasil pengukuran panjang atas 7 Bw (Bawah) Nilai hasil pengukuran panjang bawah 8 Kn (Kanan) Nilai hasil pengukuran panjang kanan 9 Kr (Kiri) Nilai hasil pengukuran panjang kiri

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dan
pengujian  tentang  “Perancangan  Alat  Bantu Pengukuran  Jarak  Dalam  Gua  Berbantuan Arduino Dengan Menggunakan Sensor
Ultrasonik”  maka  dapat  disimpulkan  bahwa alat  bantu  pengukuran  dalam  gua  telah  sukses dirancang dan dapat digunakan.
Pada pengujiannya, menggunakan pipa sebagai alat tambahan tidak membuahkan hasil yang  positif  pada  pengujian  alat  ini,  sehingga penulis memutuskan untuk tidak menggunakan pipa sebagai alat tambahan.
Pada  perancangannya,  alat  ini  dapat menghitung  secara  bersamaan  dalam  satu waktu, sehingga dapat mengurangi waktu yang digunakan pada setiap pengukuran satu stasiun.

## 5.2 Saran
Setelah  melakukan  penulisan  Tugas Akhir  ini  tentang  Perancangan  Alat  Bantu
Pengukuran  Jarak  Dalam  Gua  Berbantuan Arduino Dengan Menggunakan Sensor Ultrasonik, berdasarkan pembuatan dan pengujian  alat,  maka  didapatkan    beberapa saran untuk penggunaan alat ini, yaitu:
1. Sensor ultrasonik SRF05 dapat dikembangkan  atau  juga  dapat  ditukar dengan  sensor  ultrasonik  yang  lebih tinggi agar dapat dapat digunakan pada jarak objek yang lebih panjang.
2. Untuk  lebih  komplitnya,  alat  ini  juga dapat  ditambahkan  dengan  sensor  gas untuk  mendeteksi  kadar  gas  yang terdapat  dalam  lingkungan  gua  dan juga  sensor  yang  lainnya.  Selanjutnya
alah  ini  juga  dapat  dilengkapi  dengan baterai.

## DAFTAR PUSTAKA
Esa  Laksamana,  Erlangga.  2005, Stasiun  Nol Teknik-Teknik Pemetaan dan Survey
Hidrologi  Gua. Yogyakarta:  Megalith Books  &  Acintyacunyata  Speleological Club.
Brinker,  R.C.,  Wolf,  P.R., Walijatun,  D.,  1986 Dasar-Dasar  Pengukuran  Tanah. Jakarta: Erlangga.
Paul  Malvino,  Albert,  (1994), Elektronika Komputer  Digital ,  Terjemahan  Penerbit Erlangga, Jakarta.
Wardhana,  Lingga.  2006, Belajar  Sendiri Mikrokontroller  Arduino  Uno-  Simulasi Hardware, dan Aplikasi . Yogyakarta.
W,  Handayani  Saptaji,  2012, Mudah  Belajar Mikrokontroller  dengan  Arduino. Jakarta:
Widya Media.