Pengembangan Instrumen Berbasis Arduino Sebagai Pencatat Lifeform Dan Genus Karang

PENGEMBANGAN INSTRUMEN BERBASIS ARDUINO
SEBAGAI PENCATAT LIFEFORM DAN GENUS KARANG

HOLLANDA ARIEF KUSUMA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Instrumen
Berbasis Arduino Sebagai Pencatat Lifeform dan Genus Karang adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis
ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Oktober 2016
Hollanda Arief Kusuma
NIM C552140101

RINGKASAN
HOLLANDA ARIEF KUSUMA. Pengembangan Instrumen Berbasis Arduino
Sebagai Pencatat Lifeform dan Genus Karang. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan
HENRY M. MANIK.
Observasi terumbu karang perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi umum
terumbu karang tersebut. Di Indonesia, metode Line Intercept Transect dan Point
Intercept Transect biasa digunakan dalam observasi terumbu karang. Penggunaan
kedua metode ini memiliki kekurangan pada saat pengambilan data. Penyelam
biasanya membutuhkan waktu beberapa jam untuk memasukkan data ke dalam
komputer.
Oleh karena itu, penelitian ini dilaksanakan untuk mendesain,
mengkonstruksi, dan melakukan tes pada instrumen yang berguna untuk membantu
penyelam dalam mengurangi waktu input data dengan menggunakan sistem look
up table. Pada dasarnya look up table akan menyederhanakan proses penulisan
dengan mengganti teks dengan kode numerik. Sebagai tambahan, sensor data
kualitas perairan seperti suhu, kedalaman, dan visibilitas terpasang pada instrumen

pencatat lifeform dan genus karang ini.
Instrumen ini menggunakan Arduino Mega2560, keypad 4x3, LCD 16x2
karakter, real time clock, sensor suhu, sensor tekanan, sensor visibilitas dan modul
micro SD Card. Instrumen yang dikembangkan telah bekerja dengan baik. Data
lifeform dan genus karang diinput dengan menggunakan keypad. Data karang dan
sensor tersimpan otomatis ke dalam micro SD Card. Pada uji coba lapang,
instrumen ini digunakan untuk memasukkan data karang menggunakan metode
Line Intercept Transect dan Point Intercept Transect. Waktu yang dibutuhkan
untuk memasukkan data karang lebih efisien dibandingkan menggunakan kertas
tahan air.
Kata kunci: instrumen, survei karang, visibilitas, suhu, kedalaman

SUMMARY
HOLLANDA ARIEF KUSUMA. Development Coral Lifeform and Genus Data
Input Instrument Using Arduino. Supervised by INDRA JAYA dan HENRY M.
MANIK.
Coral Reefs observations need to be conducted to determine general condition
of coral reef. In Indonesia, Line Intercept Transect and Point Intercept Transect are
usually used in Coral Monitoring. There are some disadvantages when collecting
data using these methods. Divers usually take hours to input the data.

Therefore, this research conducted to design, manufacture, and test
instrument which facilitate the diver to decrease input data time by way of
employing look-up table system. The look up table basically will simplify the
writing process namely by replacing text with numerical coding. In addition, water
quality data sensors such as temperature, depth, and visibility are embedded in this
electronic logging instrument.
This instrument used Arduino Mega2560, keypad 4x3, LCD Module 16x2
character, real time clock, temperature sensor, pressure sensor, visibility sensor and
micro SD Card module. In summary, the instrument was successfully built and
performed well. Coral data inputed using keypad. Coral and sensors data saved
automatically in micro SD Card. In field test, this instrument used on inputting coral
data using Line Intercept Transect and Point Intercept Transect methods. Time
consume to input coral data using this instrument more efficient than using
waterproof paper.
Keywords: instrument, coral survey, visibility, temperature, depth

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PENGEMBANGAN INSTRUMEN BERBASIS ARDUINO
SEBAGAI PENCATAT LIFEFORM DAN GENUS KARANG

HOLLANDA ARIEF KUSUMA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Kelautan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si

Judul Tesis : Pengembangan Instrumen Berbasis Arduino Sebagai Pencatat
Lifeform dan Genus Karang
Nama
: Hollanda Arief Kusuma
NIM
: C552140101
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Indra Jaya, MSc
Ketua

Dr Henry M. Manik, MT
Anggota
Diketahui oleh

Ketua Program Studi

Teknologi Kelautan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Jonson L. Gaol, MSi

Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc Agr

Tanggal Ujian : 7 September 2016

Tanggal Lulus :

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian ialah pengembangan instrumentasi dalam survei terumbu karang,
dengan judul Pengembangan Instrumen Berbasis Arduino Sebagai Pencatat
Lifeform dan Genus Karang.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc
dan Bapak Dr. Henry M. Manik, S.Pi, M.T selaku pembimbing. Tak lupa juga saya

ucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar selaku penguji
dan Bapak Dr. Ir. Jonson L. Gaol, M.Si selaku Ketua Program Studi Teknologi
Kelautan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Papa Djoko, Mama Kus,
Datuk Bujang, Mama Yayat, istriku Mega Margaretha Rachmadianti, S.Pi, anakku
Khadijah Safira Kusumaputri, dan keluarga besar atas segala doa dan kasih
sayangnya. Dimi, Reno, Soni, Bunga, Yuki, dan teman-teman Lab Osum yang
selalu menemani pembuatan tesis. Muzrini, Danmo, Boy, Varrenco dan temanteman FDC yang membantu pengambilan data lapang. Jae, Anta, Mulkan, dan
teman-teman prodi TEK2014 yang kuliah bersama selama 1 tahun. Irwan, Lutfi,
Diandra, dan teman-teman MATE yang memberikan masukan dalam
pengembangan alat ini. Tak lupa juga ucapan terima kasih ditujukan kepada semua
pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian ini.
Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat.
Bogor, Oktober 2016
Hollanda Arief Kusuma

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xiii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian

1
1
4
4
5

2 METODE
Waktu dan Lokasi
Bahan Penelitian
Peralatan Penelitian
Prosedur Penelitian

5
5
5
5
5

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Rancangan Instrumen
Uji Coba Instrumen Skala Laboratorium
Uji Coba Instrumen di Lapangan

17
17
26

31

4 SIMPULAN DAN SARAN

35

DAFTAR PUSTAKA

37

LAMPIRAN

41

RIWAYAT HIDUP

51

DAFTAR TABEL
1.

2.
3.
4.
5.

Status kondisi terumbu karang di Indonesia 2015 (LIPI, 2015)
Kode lifeform berdasarkan English et.al (1994)
Kode genus karang berdasarkan Veron (2000)
Kategori metode Point Intercept Transect
Perbandingan waktu pengambilan data lifeform dan genus karang antara
pencatatan konvensional menggunakan kertas tahan air dengan instrumen
6. Perbandingan waktu pemasukan data karang ke dalam komputer antara
pencatatan manual dan instrumen. Input data karang dari instrumen
menggunakan program ekstraksi data yang telah dibuat

2
9
10
11
32
33

DAFTAR GAMBAR
1.

Ilustrasi pengambilan data dengan menggunakan metode LIT (Modifikasi
dari Hill dan Wilkinson 2004)
2. Jarak pengambilan data dengan menggunakan metode PIT (Manuputty dan
Djuwariah 2009)
3. Arduino Mega : salah satu jenis arduino board
4. Diagram alir penelitian
5. Desain kotak kedap air untuk instrumen pencatat karang
6. Desain sistem elektronik instrumen pencatat lifeform dan genus karang
7. Desain program ekstrak data
8. Tahapan pemasukan data karang menggunakan metode LIT
9. Tahapan pemasukan data karang menggunakan metode PIT
10. Sensor suhu digital DS18B20
11. Skematik penghubungan sensor DS18B20 ke mikrokontroler
12. Sensor tekanan MPX5700
13. Hubungan nilai tegangan keluar MPX5700 dengan nilai tekanan
14. C-Star Transmissometer
15. Hubungan input cahaya dan output arus pada TEMT6000
16. ADS1115 16-Bit ADC buatan Adafruit.
17. Real Time Clock DS1307
18. Skematik sirkuit elektronik Real Time Clock DS1307
19. Bagian-bagian fisik instrumen pencatat lifeform dan genus karang
20. Penempatan O-Ring pada kotak instrumen
21. Gambar teknis instrumen pencatat lifeform dan genus karang (a. tampak
samping; b. tampak atas; c. tampak depan)
22. Dimensi kotak bawah
23. Komponen elektronik pada kotak bawah
24. Dimensi kotak atas
25. Pemberian lem silikon pada permukaan keypad
26. Dimensi kotak sensor cahaya TEMT6000
27. Penempatan kotak sensor cahaya pada kotak atas
28. Jarak antara laser dan sensor cahaya TEMT6000
29. Dimensi kotak laser

1
2
3
6
7
7
8
11
12
12
12
13
13
14
15
15
16
16
17
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20

30. Skematik rangkaian instrumen
31. Komunikasi I2C pada dua perangkat yang berbeda
32. Keypad 4x3
33. Pin pada modul LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler
34. Diagram alir dari perangkat tegar yang dirancang
35. Pelapisan bagian luar instrumen dengan cat pelapis anti bocor
36. Peletakan O-Ring pada kotak bagian atas (a) dan bagian bawah (b)
37. 12 Pengait yang digunakan untuk menutup kotak instrumen
38. Pengujian kekedapan instrumen di dasar kolam pada kedalaman 5 meter
39. Fit data pengukuran suhu dengan DS18B20 dan termometer
40. Pengujian MPX5700 dengan regulator tabung selam
41. Fit data pengukuran kedalaman dengan MPX5700
42. Pengukuran TEMT6000 di dasar kolam renang
43. Pengukuran TEMT6000 di Situ Gede
44. Penambahan pemberat untuk menstabilkan instrumen di dalam air
45. Data LIT dan PIT yang tersimpan di dalam micro SD Card
46. Perekaman data karang dengan menggunakan instrumen
47. Pengambilan data karang secara konvensional
48. Pemasukan data karang ke dalam komputer oleh penyelam
49. Data karang yang dicatat pada kertas tahan air
50. Data yang dimasukkan ke dalam program ekstraksi data.
51. Validasi Data PIT dari pencatatan konvensional (a) dan instrumen (b)
52. Lubang USB Powerbank yang terkena korslet

21
22
22
22
23
27
27
27
28
28
29
29
30
30
31
31
32
32
33
33
34
34
35

DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.

Spesifikasi Atmega 2560
42
Spesifikasi Real Time Clock DS1307
43
Spesifikasi ADS1115
44
Spesifikasi DS18B20
45
Data pengukuran suhu dengan menggunakan termometer air raksa dan sensor
suhu DS18B20
46
6. Data pengukuran nilai kedalaman dengan menggunakan sensor tekanan
MPX5700 dan Dive Computer
47
7. Contoh data pencatatan karang dengan menggunakan instrumen
48
8. File spreadsheet yang tersimpan dari program ekstraksi data
49

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Terumbu karang merupakan lengkap dengan struktur tropik yang tersebar
luas di perairan dangkal pada dasar laut tropis dan sub-tropis. ini dibangun oleh
biota laut penghasil kapur (CaCO3) khususnya jenis-jenis karang batu dan algae
berkapur, bersama-sama dengan biota lainnya yang hidup di dasar perairan seperti
jenis Molusca, Crustacea, Echinodermata, Polychaeta, Porifera dan Tunica
(Nybakken 1992). Kondisi terumbu karang sangat berkaitan dengan faktor alami
dan aktivitas manusia. Perubahan yang disebabkan secara alami maupun akibat
kegiatan manusia sangat berbeda. Keterkaitan antara kegiatan manusia dan terumbu
karang merupakan hal yang penting. Oleh karena itu, observasi terumbu karang
perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi umum terumbu karang. Observasi ini
dapat digunakan untuk merencanakan pengelolaan selanjutnya.
Metode observasi tutupan terumbu karang cukup berkembang seiring
perkembangan teknologi. Beberapa metode yang umum digunakan adalah Line
Intercept Transect (LIT), Point Intercept Transect (PIT), Foto Transek, Belt
Transect, Benthic Towed-Diver, dan lain sebagainya (NOAA 2015). Metode yang
sering digunakan dalam observasi tutupan terumbu karang di Indonesia adalah LIT
dan PIT. Metode Line Intercept Transect (Gambar 1) biasanya menggunakan
pedoman bentuk pertumbuhan (lifeform) karang dan kode dari English et.al (1994)
dan Veron (2000). Metode Point Intercept Transect (Gambar 2) bisa menggunakan
kode yang dibuat oleh COREMAP-LIPI (Manuputty dan Djuwariah 2009).

Gambar 1. Ilustrasi pengambilan data dengan menggunakan metode LIT
(Modifikasi dari Hill dan Wilkinson 2004)

2

Gambar 2. Jarak pengambilan data dengan menggunakan metode PIT (Manuputty
dan Djuwariah 2009)
Indonesia sebagai pusat keanekaragaman karang di dunia perlu dijaga
kelestariannya. Berdasarkan LIPI (2015) kondisi terumbu karang yang berkualitas
sangat baik (di atas 75%) di Indonesia bagian timur mengalami penurunan dalam
kurun waktu 1993-2015. Dari 10% pada tahun 1993 menjadi di bawah 4,64% pada
tahun 2015. Kondisi terumbu karang yang sangat baik di Indonesia bagian barat
mengalami peningkatan dari sekitar 2% pada tahun 1993 menjadi 4,94% pada tahun
2015 (Tabel 1). Berdasarkan kondisi terumbu karang ini, maka observasi terumbu
karang masih perlu dilanjutkan untuk mengetahui kondisinya.
Tabel 1. Status kondisi terumbu karang di Indonesia 2015 (LIPI, 2015)
Lokasi

Sangat baik
(tutupan di
atas 75%)

Baik
(tutupan
50%-75%)

Buruk
(tutupan
25%-50%)

Jelek
(tutupan kurang
dari 25%

Indonesia

5,00 %

27,01%

37,97%

30,02%

Indonesia
bagian
barat

4,94%

28,92%

36,68%

29,45%

Indonesia
bagian
tengah

5,48%

29,39%

44,38%

20,75%

Indonesia
bagian
timur

4,64%

21,45%

33,62%

40,29%

Pada saat pengambilan data terumbu karang, kondisi parameter oseanografi
fisik dan kimiawi perlu juga dicatat. Instrumen pengukuran kondisi dasar perairan
telah banyak dilakukan. Instrumen ini biasanya mengukur parameter suhu (Pfender
& Villinger 2002; Johnson et al. 2005; Chan et al. 2014; Idris dan Jaya 2014; Sun
et al. 2016), kandungan oksigen terlarut (Teese 2015; Sun et al. 2016), salinitas
(Díaz-Herrera et al. 2006), maupun parameter yang terintegrasi (Burke & Allenby

3
2014; Rao et al. 2013). Instrumen yang sudah ada ini jika dibawa pada saat
penyelaman akan merepotkan sehingga perlu adanya penggabungan alat menjadi
satu bagian yang terintegrasi dengan instrumen untuk mencatat karang.
Penggabungan instrumen ini membutuhkan mikrokontroler sebagai pusat
pengendali masukan dan keluaran. Salah satu jenis mikrokontroler yang lazim
digunakan ialah AVR ATmega. Mikrokontroler ini dibuat oleh Atmel. Fitur tiap
mikrokontroler bervariasi namun secara umum tiap mikrokontroler memiliki 4-256
kB memori flash, jumlah pin dari 28 hingga 100 pin, dan kecepatan clock hingga
20 MHz. Sebagai tambahan, keluarga mikroprosesor ini menawarkan on-chip flash,
SRAM, dan memori EEPROM internal. Mikrokontroler Atmel juga mendukung
protokol komunikasi SPI, TWI (I2C), UART, USB, CAN, dan LIN. Kemampuan
untuk mengubah data analog ke digital (ADC) dan digital ke analog (DAC) juga
dimiliki oleh mikrokontroler ini (Kunikowski et.al 2015).
Saat ini, AVR ATmega telah disematkan ke dalam Arduino. Arduino
merupakan sebuah platform open source untuk membuat prototipe yang
menggabungkan perangkat keras dan piranti lunak (Margolis 2012). Perangkat
keras yang dibuat dinamakan Arduino board (Gambar 3) yang dapat dibeli dengan
harga terjangkau atau dapat dibuat sendiri. Piranti lunak yang dikembangkan ialah
Software Arduino IDE yang digunakan untuk memprogram Arduino board.
Software ini menggunakan bahasa C++ yang mudah dipelajari oleh orang awam
(Warren et.al 2011; Margolis 2012).

Gambar 3. Arduino Mega : salah satu jenis arduino board
Arduino sudah banyak diaplikasikan pada berbagai bidang. Pada bidang
kesehatan Arduino digunakan dalam pembuatan instrumen sistem pemantauan
kesehatan vital secara otomatis (Kioumars dan Tang 2011). Pada bidang teknologi
kelautan, OpenROV merupakan salah satu robot bawah air yang dikembangkan
oleh David Lang dan Erik Stackpole dengan menggunakan Arduino sebagai otak
utamanya (www.openrov.com). Universitas of North Carolina Wilmington juga
mengembangkan instrumen untuk mengukur parameter oseanografi kimia di dalam
air (Teese 2016).
Penggunaan media penyimpanan data pada instrumen juga sudah lazim
dilakukan. Drifter Buoy yang dikembangkan oleh Iqbal et.al. (2011) menggunakan
SD Card sebagai penyimpan data koordinat dan file konfigurasi GPS. Withamana
et.al. (2013), Idris dan Jaya (2014) menggunakan micro SD Card untuk menyimpan
data suhu permukaan laut.

4
Pengembangan instrumen berbasis Arduino perlu dilakukan untuk
mempermudah pengambilan data karang dan parameter lingkungan.
Pengembangan instrumen ini pun harus ditunjang dengan adanya software untuk
mentransfer data dari instrumen ke dalam komputer secara otomatis sehingga data
survei karang yang diperoleh sudah dalam format yang rapi dan baku.
Perumusan Masalah
Pengambilan data karang di Indonesia masih didominasi dengan penyelaman.
Berbeda dengan negara maju yang sudah menggunakan kamera 3 dimensi
(González-Rivero et al. 2014) maupun mengunakan robot bawah air (Ajemian et
al. 2015). Penggunaan manusia dalam survei karang dikarenakan harga kamera 3
dimensi maupun robot bawah air mahal. Dalam pengambilan data terumbu karang,
penyelam biasanya membawa sabak atau kertas tahan air untuk mencatat jenis
karang yang dijumpai.
Data penyelaman ini kemudian dimasukkan ke dalam program spreadsheet
untuk dirapikan agar bisa diolah lebih lanjut. Berdasarkan hasil diskusi penulis
dengan beberapa penyelam ilmiah di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB,
mereka merasa kesulitan dalam pemasukan data ke komputer. Pemasukan data
dapat memakan waktu berjam-jam saat stasiun pengamatan yang dilakukan banyak.
Kekurangan yang juga dirasakan oleh penyelam ialah adanya kelupaan terhadap
data yang ditulis oleh penyelam itu sendiri. Hal ini dikarenakan waktu pemasukan
data yang dilakukan oleh penyelam memiliki jeda waktu yang lama dengan waktu
penyelamannya. Dari hasil diskusi inilah muncul sebuah ide baru untuk
memudahkan para penyelam scientific diving dengan membuat instrumen
pengambilan data karang dan perekam data lingkungan.
Penelitian ini mencoba melakukan perancangan instrumen pencatat lifeform
dan genus karang. Secara umum, instrumen ini mirip dengan e-logbook. Komponen
utama terdiri dari mikrokontroler sebagai otak utama, keypad sebagai input, LCD
(Liquid Crystal Display) sebagai output tampilan, dan micro SD Card sebagai
output penyimpanan data. Program untuk mengubah data karang yang tersimpan di
dalam micro SD Card ke dalam program Spreadsheet juga dibuat. Data yang
didapat dari instrumen akan terolah secara otomatis ketika dimasukkan ke komputer
melalui program yang dibuat. Di dalam instrumen ini juga akan disematkan sensor
suhu, kedalaman, dan visibilitas untuk mengukur parameter lingkungan di area
survei.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk :
(1) Mendesain dan mengkonstruksi instrumen pencatat lifeform dan genus
karang serta otomatisasi perekaman data lingkungan.
(2) Merancang program pengektraksi data lifeform dan genus karang
otomatis dari instrumen ke komputer.
(3) Menguji kinerja instrumen pencatat lifeform dan genus karang berbasis
arduino di dalam air.

5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan mampu membantu penyelam dalam pengambilan
dan pengolahan data karang sehingga dengan adanya instrumen ini maka waktu
pemasukan data karang menjadi lebih efektif dan efisien.

2 METODE
Waktu dan Lokasi
Penelitian ini dilaksanakan pada Bulan Januari 2016 hingga Juni 2016.
Perancangan, pembuatan, dan pengujian instrumen skala laboratorium
dilaksanakan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen
Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor. Pengujian lapang dilakukan di Pulau Pramuka, Kepulauan Seribu.
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan untuk pembuatan instrumen ini ialah Arduino
Mega2560, powerbank 3000 mAH, sensor suhu DS18B20, sensor tekanan
MPX5700, laser warna hijau (532 nm), sensor cahaya TEMT6000, modul
ADS1115, modul LCD 16x2, modul micro SD Card, keypad 4x3, O-Ring, Real
Time Clock DS1307, saklar on/off tahan air, micro SD Card berkapasitas 2 GB,
timah solder, epoxy, dan rubber pad.
Peralatan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: Solder, printer 3D,
Digital Multi Meter Sanwa CD800a, laptop, bor listrik, gerinda listrik, tang, obeng,
pinset, dan pemotong. Perangkat lunak yang digunakan antara lain: Arduino IDE
1.6.5, Solidwork 2014, Proteus Design Suite 8.2, dan Borland Delphi 7.
Prosedur Penelitian
Penelitian diawali dengan pembuatan desain sistem elektronik dengan
menggunakan Proteus Design Suite 8.2. Desain sistem elektronik ini membantu
menentukan komponen elektronik yang akan digunakan dan bagaimana cara
kerjanya. Adanya program simulasi ini akan membantu mengurangi kesalahan
pembelian bahan. Setelah itu, perangkat tegar (firmware) untuk mencatat data
lifeform dan genus karang dibuat pada Arduino IDE 1.6.5. Program perangkat tegar
ini dimasukkan ke dalam Proteus Design Suite 8.2 untuk disimulasikan. Jika
simulasi berhasil maka pembuatan instrumen bisa dilakukan.

6
Desain mekanik instrumen ini dibuat menggunakan Solidwork 2014. Desain
yang sudah jadi kemudian dicetak dengan menggunakan printer 3 dimensi. Hasil
cetakan ini diujicobakan di dalam air untuk melihat ada tidaknya kebocoran. Uji
coba lapangan dilakukan setelah kebocoran tidak ditemukan pada instrumen ini.
Program ekstrak data karang dibuat dengan menggunakan Borland Delphi 7.
Pada program ini terdapat beberapa menu yang akan membantu pengguna (user)
untuk menyimpan data karang yang ada di dalam micro SD Card. Hasil akhir dari
ektraksi ini ialah data yang telah diformat ke dalam spreadsheet file (.*xls). Secara
ringkas diagram alir perancangan hingga pengujian instrumen dapat dilihat pada
Gambar 4.

Gambar 4. Diagram alir penelitian

7
Perancangan Desain Mekanik Instrumen
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang ini didesain kedap air. Desain
instrumen dapat dilihat pada Gambar 5. Kotak instrumen dibagi menjadi dua bagian
yaitu bagian atas untuk menempatkan keypad dan sensor visibilitas dan bagian
bawah untuk menempatkan komponen elektronik. Kotak ini dilengkapi dengan
pengunci pada bagian atas dan bawah untuk mengencangkan kotak sehingga tidak
terjadi kebocoran. Di antara bagian atas dan bawah akan diberikan O-Ring untuk
menjaga agar kotak tidak mengalami kebocoran.

Gambar 5. Desain kotak kedap air untuk instrumen pencatat karang
Perancangan Desain Elektronik Instrumen
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang dibuat mirip dengan e-logbook.
Instrumen ini membantu penyelam untuk mengambil dan menyimpan data karang
serta parameter lingkungan. Komponen utama instrumen ini adalah Arduino
Mega2560, sensor suhu DS18B20, sensor tekanan MPX5700, modul ADS1115,
laser warna hijau (532 nm), sensor cahaya TEMT6000, modul LCD 16x2, modul
micro SD Card, keypad 4x3 dan powerbank. Fungsi masing-masing komponen
sesuai dengan diagram alir pada Gambar 6.

Gambar 6. Desain sistem elektronik instrumen pencatat lifeform dan genus karang

8
Pemrograman perangkat tegar instrumen pencatat lifeform dan genus karang
ini menggunakan Arduino IDE 1.6.5. Metode pencatatan lifeform karang yang
digunakan pada instrumen ini ialah Line Intercept Transect (LIT) dan Point
Intercept Transect (PIT). Metode Line Intercept Transect (LIT) menggunakan
pedoman lifeform karang dan kode dari English et.al (1994) dan Veron (2000) yang
dijabarkan pada Tabel 2 dan Tabel 3. Metode Point Intercept Transect (PIT)
menggunakan kode yang dimodifikasi dari COREMAP-LIPI (Manuputty dan
Djuwariah 2009) dan ditunjukkan pada Tabel 4.
Perancangan Program Ekstrak Data
Program Ekstrak Data dirancang menggunakan Borland Delphi 7 (Gambar 7).
Program ini digunakan untuk mengubah secara otomatis kode lifeform dan genus
(seperti yang tertera pada Tabel 2, Tabel 3, dan Tabel 4) dari kode angka menjadi
string dan mengkalkulasi jarak transisi tiap lifeform karang. Pengguna cukup
menekan tombol Open untuk mengambil data yang tersimpan di dalam micro SD
Card. Program akan menunjukkan tanggal, no stasiun, kedalaman, kecerahan,
metode pengambilan data karang beserta data karangnya. Program ini akan
menempatkan data karang yang tercatat ke dalam bentuk spreadsheet. Pengguna
cukup mengisi lokasi pengambilan data. Tombol Save digunakan untuk menyimpan
data ke dalam bentuk spreadsheet file (*.xls).

Gambar 7. Desain program ekstrak data

9
Tabel 2. Kode lifeform berdasarkan English et.al (1994)
Kategori
Hard Coral
Live –
Karang
Keras Hidup

Lifeform
ACB

Kode
01

Keterangan
Acropora
Branching

Catatan
Bercabang seperti ranting

ACD

02

Acropora Digitate

Percabangan rapat seperti jari
tangan

ACE

03

Acropora
Encrusting

Bentuk merayap seperti Acropora
yang belum sempurna

ACS

04

Acropora
Submassive

Bercabang lempeng dan kokoh.

ACT
CB

05
06

Acropora Tabular
Non-Acropora
Branching

Percabangan arah mendatar.
Bercabang seperti ranting pohon.

CE

07

Non-Acropora
Encrusting

Bentuk merayap, menempel pada
substrat.

CF

08

Non-Acropora
Foliose

Bentuk menyerupai lembaran.

CM

09

Non-Acropora
Massive

Bentuk seperti batu besar.

CS

10

Non-Acropora
Submassive

Bentuk kokoh dengan tonjolan.

CHL

11

Heliopora

Karang biru, adanya warna biru
pada skeleton.

CME

12

Millepora

Semua jenis karang api, warna
kuning di ujung koloni.

CMR

13

Mushroom

Bentuk seperti jamur, soliter.

Dead Coral
– Karang
Mati

DC

14

Dead Coral

Karang yang baru mati, Berwarna
putih

DCA

15

Dead Coral Algae

Karang mati yang ditumbuhi alga

Algae – Alga

AA
CA

16
17

Alga Asembly
Coraline Algae

Terdiri lebih dari satu jenis alga
Alga yang mempunyai struktur
kapur

HA
MA
TA

18
19
20

Halimeda
Macro Algae
Turf Algae

Alga dari genus Halimeda
Alga berukuran besar
Menyerupai rumput-rumput halus

OT

21

Other

Anemon, teripang, gorgonian,
kima

SC
SP
ZO

22
23
24

Soft Coral
Sponge
Zoanthid

Karang dengan tubuh lunak
Spons

R
ROCK
S
Si

25
26
27
28

Rubble
Rock
Sand
Silt

Pecahan karang yang berserakan
Batu
Pasir
Lumpur

Biotic –
Biotik

Abiotic –
Abiotik

10
Tabel 3. Kode genus karang berdasarkan Veron (2000)
Genus
Acanthastrea
Acropora
Agaricia
Alveopora
Anacropora
Anomastraea
Astrangia
Astreopora
Australogyra
Australomussa
Balanophyllia
Barabattoia
Blastomussa
Boninastrea
Cantharellus
Catalaphyllia
Caulastrea
Cladocora
Coeloseris
Colpophyllia
Coscinaraea
Ctenactis
Ctenella
Cycloseris
Cynarina
Cyphastrea
Dendrogyra
Diaseris
Dichocoenia
Diploastrea
Diploria
Duncanopsammia
Echinomorpha
Echinophyllia
Echinopora
Erythrastrea
Euphyllia
Eusmilia
Favia
Favites
Fungia
Galaxea
Gardineroseris
Goniastrea
Goniopora
Gyrosmilia
Halomitra
Heliofungia
Herpolitha
Heterocyatus
Heteropsammia
Horastrea
Hydnophora
Indophyllia
Isophyllia
Leptastrea

Famili
Mussidae
Acroporidae
Agariciidae
Poritidae
Acroporidae
Siderastreidae
Rhizangiidae
Acroporidae
Faviidae
Mussidae
Dendrophylliidae
Faviidae
Mussidae
Merulinidae
Fungiidae
Euphyllidae
Faviidae
Faviidae
Agariciidae
Faviidae
Siderastreidae
Fungiidae
Meandrinidae
Fungiidae
Mussidae
Faviidae
Meandrinidae
Fungiidae
Meandrinidae
Faviidae
Faviidae
Dendrophylliidae
Pectiniidae
Pectiniidae
Faviidae
Faviidae
Euphyllidae
Meandrinidae
Faviidae
Faviidae
Fungiidae
Oculinidae
Agariciidae
Faviidae
Poritidae
Meandrinidae
Fungiidae
Fungiidae
Fungiidae
Caryophylliidae
Dendrophylliidae
Siderastreidae
Merulinidae
Mussidae
Mussidae
Faviidae

Kode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56

Genus
Leptoria
Leptoseris
Lithophyllon
Lobophyllia
Madracis
Manicina
Meandrina
Merulina
Micromussa
Montastrea
Montigyra
Montipora
Moseleya
Mussa
Mussismilia
Mycedium
Mycetophyllia
Nemenzophyllia
Oculina
Oulastrea
Oulophyllia
Oxypora
Pachyseris
Palauastrea
Paraclavarina
Parasimplastrea
Pavona
Pectinia
Physogyra
Platygyra
Plerogyra
Plesiastrea
Pocillopora
Podabacia
Polyphyllia
Porites
Poritipora
Psammocora
Pseudosiderastrea
Sandalolitha
Scapophyllia
Schizoculina
Scolymia
Seriatopora
Siderastrea
Simplastrea
Solenastrea
Stephanocoenia
Stylaraea
Stylocoeniella
Stylophora
Symphyllia
Trachyphyllia
Turbinaria
Zoopilus

Famili
Faviidae
Agariciidae
Fungiidae
Mussidae
Astrocoeniidae
Faviidae
Meandrinidae
Merulinidae
Mussidae
Faviidae
Meandrinidae
Acroporidae
Faviidae
Mussidae
Mussidae
Pectiniidae
Mussidae
Euphyllidae
Oculinidae
Faviidae
Faviidae
Pectiniidae
Agariciidae
Astrocoeniidae
Merulinidae
Faviidae
Agariciidae
Pectiniidae
Euphyllidae
Faviidae
Euphyllidae
Faviidae
Pocilloporidae
Fungiidae
Fungiidae
Poritidae
Poritidae
Siderastreidae
Siderastreidae
Fungiidae
Merulinidae
Oculinidae
Mussidae
Pocilloporidae
Siderastreidae
Oculinidae
Faviidae
Astrocoeniidae
Poritidae
Astrocoeniidae
Pocilloporidae
Mussidae
Tracyphylliidae
Dendrophylliidae
Fungiidae

Kode
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111

11
Tabel 4. Kategori metode Point Intercept Transect
Kategori
HCL
HCD
SC
AL
OT

Keterangan
Hard Coral Live / Karang Keras Hidup
Hard Coral Dead / Karang Keras Mati
Softcoral / Karang Lunak
Algae / Alga
Other / Bentik Lain

Sistem Akuisisi Data
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang dilengkapi dengan sensorsensor yang mengukur parameter lingkungan. Sensor ini tidak langsung
memberikan nilai parameter dalam Satuan Internasional (SI). Oleh karena itu, perlu
adanya sistem akuisisi data. Sistem akuisisi data didefinisikan sebagai suatu sistem
yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan, dan menyiapkan data, hingga
memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki (Mandela dan Guntur
2014).
Parameter Lifeform dan Genus Karang
Parameter lifeform dan genus karang didapatkan secara manual dari kode
angka yang dimasukkan oleh pengambil data karang. Pengambil data karang harus
menentukan metode yang digunakan untuk pengambilan data karang. Apabila
metode Line Intercept Transect digunakan dalam pengambilan data karang maka
pengambil data menekan tombol 1 pada menu pemilihan metode. Pada saat
pemasukan data karang, pengambil data memasukkan data karang sesuai dengan
alur berikut (Gambar 8) yaitu (1) memasukkan nilai transisi pada meteran transek,
(2) kode kategori/lifeform, (3) kode genus, dan (4) pengambil data menekan tombol
# untuk menyimpan data di dalam micro SD Card dan pengambil data siap untuk
mengambil data karang pada transisi berikutnya.

a

b

c

d

Gambar 8. Tahapan pemasukan data karang menggunakan metode LIT
Pengambil data menekan tombol 2 pada menu pemilihan metode jikalau
metode Point Intercept Transect digunakan dalam pengambilan data karang.
Tahapan pemasukan data karang lebih ringkas dibandingkan dengan pemasukan
data menggunakan metode Line Intercept Transect. Pengambil data cukup
memasukkan kode kategori sesuai dengan Tabel 4 dan menekan tombol # untuk
memasukkan transisi berikutnya. Tahapannya dapat dilihat pada Gambar 9.

12

Gambar 9. Tahapan pemasukan data karang menggunakan metode PIT
Parameter Suhu
Parameter suhu didapatkan dari sensor DS18B20 buatan Dallas
Semiconductor (Gambar 10). Sensor ini mengukur nilai suhu dan mengirimkan
datanya dengan menggunakan komunikasi 1-Wire. Nilai digital yang dikeluarkan
DS18B20 kemudian dikonversi menjadi nilai suhu dalam satuan derajat Celcius
atau Fahrenheit. Rentang pengukuran berada antara -55°C hingga +125°C atau
setara -67°F hingga +257°F. Akurasi nilai suhu ±0.5°C pada rentang -10°C hingga
+85°C. Sensor DS18B20 harus dihubungkan dengan resistor 4,7 k agar bisa
berkomunikasi dengan mikrokontroler (Gambar 11).

Gambar 10. Sensor suhu digital DS18B20

Gambar 11. Skematik penghubungan sensor DS18B20 ke mikrokontroler
Parameter Kedalaman
Parameter kedalaman ini didapatkan dengan menggunakan pendekatan
tekanan. Tekanan berkorelasi dengan kedalaman dimana semakin besar nilai
kedalaman maka semakin tinggi nilai tekanannya. Hal ini sesuai dengan rumus
tekanan dimana:
(1)
= ℎ
dimana:
p = tekanan (Pascal)
ρ = densitas (kg.m-³)
g = gravitasi (m.s-2)
h = kedalaman (m)

13
Nilai densitas dan gravitasi akan selalu konstan sehingga perubahan tekanan
hanya dipengaruhi oleh tekanan. Hal ini yang menjadi dasar penggunaan sensor
tekanan untuk mengetahui nilai kedalaman.
Algoritma konversi nilai tekanan menjadi kedalaman telah dikembangkan
oleh Fofonoff & Millard (1983). Rumus konversi tekanan menjadi kedalaman
memerlukan parameter lintang untuk mendapatkan parameter gravitasi. Pendekatan
praktis dilakukan dengan menetapkan nilai gravitasi sebesar 9,8 m.s-2. Dengan
demikian nilai kedalaman bisa diperoleh dengan formula:

ℎ=

,

×

×

,

×

×

,

×

×

,

×

(2)

dimana:
h = kedalaman (m)
p = tekanan (decibar)
g = gravitasi (9,8 m.s-2)
Catatan: 1 pascal = 0.0001decibar atau 10-5 bar.
Sensor tekanan yang digunakan ialah MPX5700 buatan Freescale
Semiconductor (Gambar 12). Sensor ini mampu mengukur tekanan pada rentang 0
hingga 700 kPa atau setara dengan kedalaman 0 hingga 71,38 meter. Nilai yang
dikeluarkan sensor ini merupakan sinyal analog berupa nilai voltase. Rentang nilai
voltase yang dikeluarkan sebesar 0,2 hingga 4,7 volt. Nilai ini dikonversi ke dalam
bentuk digital dengan menggunakan ADC yang ada di dalam mikrokontroler.
Gambar 13 menjelaskan hubungan antara nilai tegangan yang dikeluarkan
MPX5700 dengan tekanan dimana pada rentan tekanan 0 hingga 700 kPa tegangan
output meningkat secara linear. Nilai sensivitas MPX5700 sebesar 6,4 mV/kPa.
Karakteristik ini yang membuat MPX5700 mudah untuk diimplementasikan
sebagai sensor kedalaman.

Gambar 12. Sensor tekanan MPX5700

Gambar 13. Hubungan nilai tegangan keluar MPX5700 dengan nilai tekanan

14
Parameter Visibilitas
Visibilitas dapat diartikan sebagai jarak terjauh objek yang bisa dilihat oleh
mata. Visibilitas dapat dibedakan menjadi dua yaitu visibilitas vertikal dan
horizontal. Visibilitas dapat diukur dengan menggunakan peralatan sederhana yaitu
Secchi Disc (Rogers et al. 1994; Lee et al. 2015). Namun pengukuran visibilitas
menggunakan Secchi Disc akan menjadi kurang baik pada saat ada arus yang kuat
atau pada perairan yang dangkal dimana dasar perairan terlihat (Steel & Neuhauser
2002). Instrumen pengukur visibilitas telah banyak diciptakan dengan mengukur
atenuasi cahaya di dalam air (Briggs & Morris 1966; Sorenson & Honey 1968;
Zanezeld & Pegau 2003).
Zanezeld & Pegau (2003) telah mengembangkan instrumen
transmissometer yang mampu mengukur koefisien atenuasi sinar laser hijau (532
nm). Alat ini telah dikomersialkan oleh WET Labs Inc dengan nama C-Star
Transmissometer (Gambar 14). Alat ini terdiri dari transmitter berupa sinar laser
hijau (532 nm) dan penerima berupa sensor cahaya.

Gambar 14. C-Star Transmissometer
Pengukuran visibilitas pada instrumen pencatat lifeform dan genus karang ini
menggunakan pendekatan Zanezeld & Pegau (2003) yang dimodifikasi dari
Duntley (1963) dan Preisendorfer (1976). Nilai yang diterima oleh sensor cahaya
adalah koefisien atenuasi. Koefisien atenuasi merupakan penjumlahan koefisien
absorpsi (absorption coefficient) dan koefisien hamburan (scattering coefficient).
Nilai 0 menandakan tidak adanya atenuasi dan nilai 1 menandakan nilai atenuasi
maksimum (tidak ada cahaya yang masuk ke sensor cahaya). Nilai koefisien
atenuasi didapatkaan dari rumus (Zanezeld & Pegau 2003):
= × 0,9 + 0,081
(3)
dimana:
α = koefisien atenuasi (m-1)
cg = koefisien sinar hijau yang diterima oleh sensor cahaya (m-1)
Koefisien atenuasi ini digunakan untuk mencari nilai jarak visibilitas
horizontal dengan rumus (Zanezeld & Pegau 2003) :

=

4,55

(4)

Instrumen pencatat lifeform dan genus karang menggunakan laser hijau (532
nm) dan sensor cahaya TEMT6000 untuk mengukur koefisien atenuasi. Sensor
cahaya TEMT6000 menghasilkan output berupa sinyal analog yang proporsional
terhadap input cahaya yang ditangkap (Gambar 15). Sinyal analog ini diubah
menjadi sinyal digital melalui ADC. ADC yang digunakan memiliki resolusi
sebesar 16 bit.

15

Gambar 15. Hubungan input cahaya dan output arus pada TEMT6000
Koefisien transmisi sinar laser didapatkan dari persamaan :

=

()

( )

(5)

dimana :
DN (l) = Nilai Digital pada jarak 10 cm
DN (0) = Nilai Digital referensi pada jarak 0 cm.
Tr
= Koefisien Transmisi.
Koefisien transmisi ini kemudian digunakan di dalam persamaan (6) untuk
mendapatkan nilai koefisien atenuasi sinar hijau (cg).
(6)
= − × ln
dimana :
l
= jarak antara laser dengan sensor cahaya (10 cm)
Tr
= Koefisien Transmisi.
cg
= koefisien atenuasi sinar hijau (m-1)
ADC yang digunakan ialah ADS1115 buatan Adafruit (Gambar 16). Modul ini
menggunakan protokol I2C untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler.
ADS1115 memiliki alamat (address) tersendiri (0x48) sehingga tidak rancu dengan
komunikasi I2C antara mikrokontroler dan RTC DS1307. ADS1115 memiliki
kemampuan untuk mengukur 4 input analog sekaligus (A0 – A3).

Gambar 16. ADS1115 16-Bit ADC buatan Adafruit.

16
Parameter Waktu
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang ini dilengkapi dengan real time
clock (RTC) DS1307 (Gambar 17). RTC ini digunakan untuk merekam waktu
pencatatan data. Parameter yang dikeluarkan oleh RTC ialah tahun, bulan, hari, jam,
menit, dan detik. Pembacaan data RTC dengan mikrokontroler menggunakan
komunikasi I2C. Komunikasi I2C menggunakan dua pin yaitu SDA dan SCL.
Kedua pin ini harus dihubungkan dengan resistor 1k – 10 k agar bisa
berkomunikasi dengan mikrokontroler (Gambar 18).

Gambar 17. Real Time Clock DS1307

Gambar 18. Skematik sirkuit elektronik Real Time Clock DS1307
Uji Coba Laboratorium
Uji coba laboratorium dilakukan untuk mengetahui kekedapan instrumen,
fungsionalitas masing-masing komponen, dan data yang dihasilkan. Uji coba dibagi
menjadi beberapa tahap.
Uji Coba Kekedapan Instrumen
Kekedapan instrumen diuji di dalam kolam renang. Instrumen dibenamkan di
dasar kolam renang pada kedalaman hingga 5 meter untuk mengetahui apakah ada
kebocoran pada instrumen. Kedua uji ini digunakan untuk melihat kerja O-Ring dan
matras yang melindungi instrumen dari kebocoran.
Uji Coba Sensor Suhu DS18B20
Uji coba ini dilaksanakan untuk mengetahui performa sensor suhu DS18B20
dalam merekam data suhu. Sensor DS18B20 dan termometer raksa dicelupkan ke
dalam wadah berisi air dingin yang dipanaskan secara perlahan dan dicatat hasil
pengukurannya. Data pengukuran digunakan untuk memperoleh hubungan antara
suhu sebenarnya di air dengan nilai digital yang dikeluarkan oleh sensor DS18B20.
Uji Coba Sensor Tekanan MPX5700
Uji coba sensor MPX5700 dilakukan untuk mengetahui nilai kedalaman yang
diperoleh dari hasil konversi nilai tekanan. Instrumen akan dibenamkan ke dalam
kolam secara perlahan dari permukaan hingga 5 meter. Instrumen kedalaman (Dive
Com) akan diturunkan bersamaan dengan intrumen ini sebagai referensinya. Nilai
kedalaman yang dikeluarkan dari MPX5700 kemudian dibandingkan dengan nilai
kedalaman yang dikeluarkan oleh Dive Computer untuk diketahui galatnya.

17
Uji Coba Sensor Cahaya TEMT6000
Uji coba ini dilakukan untuk mengetahui koefisien atenuasi. Instrumen diuji
di dasar kolam renang dan Situ Gede. Kedua lokasi ini dipilih untuk mewakili dua
kondisi perairan yang berbeda dimana kolam renang diasumsikan perairan yang
jernih dan Situ Gede perairan yang keruh.
Uji Coba Kinerja Instrumen
Uji coba ini dilakukan untuk melihat data yang dihasilkan. Semua sensor
digabungkan dan diaktifkan pada saat uji coba ini. Data yang dihasilkan harus dapat
disimpan di dalam micro SD dan dibaca pada komputer.
Uji Coba Lapang
Uji coba lapang dilaksanakan untuk melihat performa instrumen pencatat
karang. Beberapa faktor seperti kenyamanan pemakaian, kemudahan pemakaian,
kecepatan pemakaian, dan kecepatan hasil data yag diperoleh akan diuji antara
penggunaan instrumen dengan pencatatan manual. Uji coba lapang ini akan menjadi
dasar seberapa mudah penggunaan instrumen pencatat karang ini.
Pada uji coba lapang ini beberapa sukarelawan penyelam ilmiah akan
melakukan pengamatan karang dengan menggunakan alat dimana sebelumnya
sudah diberikan pembekalan. Penyelam yang mencatat secara konvensional juga
diturunkan sebagai pembanding.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Rancangan Instrumen
Bentuk Fisik Instrumen
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang ini dirancang untuk dibawa
oleh penyelam pada saat melakukan survei terumbu karang. Instrumen ini
dilengkapi dengan sensor suhu, kedalaman, dan visibilitas untuk membantu
penyelam dalam mengukur parameter lingkungan. Instrumen ini memiliki beberapa
bagian (Gambar 19) yaitu kotak bawah, kotak atas, penutup LCD, pembungkus
sensor tekanan, pelindung sensor cahaya, kotak laser, tempat keypad, penutup
powerbank, rubber pad, dan pelat pengunci. Kotak instrumen dibuat dengan
menggunakan bahan plastik PLA (polylactic acid).

Gambar 19. Bagian-bagian fisik instrumen pencatat lifeform dan genus karang

18
Desain instrumen ini dirancang kedap air sehingga mampu dibawa penyelam
ke dalam air. Instrumen ini dirancang mampu dibawa hingga kedalaman 20 meter.
Instrumen ini dilengkapi dengan O-Ring agar menahan instrumen dari kebocoran
(Gambar 20).
Penempatan O-Ring
Gambar 20. Penempatan O-Ring pada kotak instrumen
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang memiliki dimensi total 168 mm
x 111 mm x 71 mm (panjang x lebar x tinggi) dengan bobot total sebesar 812 gr.
Ukuran instrumen ini mempertimbangkan penempatan komponen elektronik di
dalamnya. Seluruh komponen elektronik ditempatkan pada bagian dalam kotak
agar terhindar dari kontak langsung dengan air. Desain teknis dapat dilihat pada
Gambar 21.

Gambar 21. Gambar teknis instrumen pencatat lifeform dan genus karang
(a. tampak samping; b. tampak atas; c. tampak depan)
Bagian kotak bawah memiliki dimensi 150 mm x 111 mm x 36 mm (Gambar
22). Pada kotak bawah ini ditempatkan komponen-komponen elektronik yaitu
Arduino Mega, powerbank, sensor MPX5700, sensor DS18B20, RTC DS1307,
saklar on/off, ADS1115 dan LCD (Gambar 23).
Kotak atas memiliki dimensi 150 mm x 111 m x 15 mm. Pada kotak atas ini
diletakkan keypad 4x3, penutup LCD, laser dan sensor cahaya (Gambar 24).
Keypad 4x3 yang digunakan merupakan keypad membran yang berbentuk pipih
sehingga mudah untuk digunakan. Keypad ini dilapisi dengan silikon agar mampu
digunakan di dalam air (Gambar 25).

19

Gambar 22. Dimensi kotak bawah
Powerbank

Modul
LCD
Modul Micro
SD Card

Arduino
Mega2560

ADC
ADS1115

Saklar
on/off

Sensor Suhu
DS18B20

Sensor Tekanan
MPX5700

RTC
DS1307

Gambar 23. Komponen elektronik pada kotak bawah

Gambar 24. Dimensi kotak atas

Pemberian lem silikon

Gambar 25. Pemberian lem silikon pada permukaan keypad

20
Sensor cahaya TEMT6000 diletakkan di dalam kotak bening agar cahaya
laser bisa mencapai sensor. Dimensi kotak ini ialah 23,9 mm x 18 mm x 28 mm
(Gambar 26). Kotak bening ini diletakkan pada permukaan kotak atas dan diberi
lem epoxy agar terekat dengan baik (Gambar 27).

Gambar 26. Dimensi kotak sensor cahaya TEMT6000
Pemberian lem
epoxy

Gambar 27. Penempatan kotak sensor cahaya pada kotak atas
Laser yang digunakan untuk mengukur visibilitas memiliki panjang
gelombang 532 nm (warna hijau). Laser yang digunakan pada instrumen ini berasal
dari laser pointer. Metal pada laser pointer dikupas sehingga yang tersisa hanya
modul laser dan lensa fokusnya. Modul laser ini ditempatkan di dalam kotak plastik
dan berjarak 100 mm dari kotak sensor cahaya (Gambar 28). Kotak laser ini
memiliki panjang 60 mm dan diameter 22 mm (Gambar 29).

Gambar 28. Jarak antara laser dan sensor cahaya TEMT6000

Gambar 29. Dimensi kotak laser

21
Rangkaian Elektronik
Instrumen pencatat lifeform dan genus karang menggunakan mikrokontroler 8-bit
buatan ATMEL. Jenis mikrokontroler yang digunakan ialah AVR ATmega 2560.
Mikrokontroler dengan arsitektur RISC yang efisien ini memiliki 86 pin IO yang
dapat diprogram (Atmel 2014). Datasheet Atmega 2560 dapat dilihat pada
Lampiran 1. Mikrokontroler ini disematkan ke dalam papan Arduino yang dikenal
dengan nama Arduino Mega2560. Fitur penting yang digunakan pada penelitian ini
ialah Serial Peripheral Interface (SPI), Inter-Integrated Circuit I2C, One Wire
Communication, dan beberapa gerbang digital. Skematik rangkaian yang dibuat
ditunjukkan pada Gambar 30.
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan sistem komunikasi data
tersinkronisasi berkecepatan tinggi antara mikrokontroler dengan perangkat yang
lain. Kecepatan transfer mampu mencapai 3MHz. SPI sering digunakan karena
protokolnya yang mudah dipelajari, tersedia dokumentasi, dan berlisensi gratis
(Withamana 2013). Komuikasi SPI menggunakan empat kaki yaitu MOSI, MISO,
SS, dan SCK. SPI digunakan untuk berkomukinasi dengan modul micro SD card.
Mikrokontroler bertindak sebagai master. Modul micro SD card bertindak sebagai
slave.
Inter-Integrated Circuit I2C merupakan antarmuka dua kabel yang digunakan
untuk berkomunikasi dengan RTC DS1307 dan ADS1115. RTC DS1307
digunakan untuk menyimpan tanggal dan waktu. Datasheet RTC DS1307 dapat
dilihat pada Lampiran 2. ADS1115 digunakan untuk mengubah sinyal analog
sensor cahaya TEMT6000 ke dalam sinyal digital dengan resolusi 16 bit.
Spesifikasi ADS1115 dapat dilihat pada Lampiran 3. Komunikasi I2C
menggunakan dua jalur yaitu SDA dan SCL. Mikrokontroler bertindak sebagai
master, ADS1115 dan DS1307 bertindak sebagai slave (Gambar 31). Komunikasi
dengan dua perangkat ini tidak akan mengalami tabrakan atau crash karena tiap
perangkat memiliki kode register yang unik. ADS1115 memiliki kode register 0x48
sedangkan DS1307 menggunakan kode 0x68 untuk berkomunikasi dengan
mikrokontroler.

Gambar 30. Skematik rangkaian instrumen

22

Gambar 31. Komunikasi I2C pada dua perangkat yang berbeda
Komunikasi One Wire digunakan untuk mendapatkan data dari sensor suhu
digital DS18B20 versi tahan air (Lampiran 4). Di dalam komunikasi ini hanya satu
pin untuk mengirimkan dan menerima data. Di dalam komunikasi ini diperlukan
pull up resistor sebesar 4,7 kΩ agar dapat mengirim data ke mikrokontroler.
Gerbang digital digunakan untuk berkomunikasi dengan keypad dan modul
LCD. Keypad yang digunakan memiliki 4 baris dan 3 kolom sesuai dengan numpad
yang biasa ditemukan pada perangkat telepon genggam versi lama (Gambar 32).
Modul LCD yang digunakan berukuran 16x2 karakter. Pin yang digunakan
sebanyak 6 buah yaitu RS (reset), EN (enable), DB4, DB5, DB6, DB7 (Gambar 33).
Tegangan yang dibutuhkan pada instrumen ini berkisar 5 volt. Sumber
tegangan yang digunakan ialah powerbank berkapasitas 3.000 mAH. Pada RTC
DS1307 digunakan baterai koin CR2032 dengan tegangan 3 volt.

Gambar 32. Keypad 4x3

Gambar 33. Pin pada modul LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler
Perangkat Tegar
Mikrokontroler tidak dapat bekerja tanpa adanya perangkat tegar (firmware).
Perangkat tegar merupakan sebuah instruksi tetap yang disimpan di dalam FLASH
memory program. Bahasa pemrograman yang digunakan ialah bahasa tingkat tinggi
C dan kompiler berlisensi gratis Arduino IDE. Perangkat tegar ini dirancang untuk
menampilkan dan menyimpan data sensor serta memasukkan input dari keypad.
Perangkat tegar ini dibangun berdasarkan sensor yang digunakan. Perangkat
tegar ini diambil dari library Arduino dan library yang tersedia di internet. Library
tambahan yang dimasukkan ke dalam perangkat tegar ialah RTC DS1307 (Margolis
2012), ADS1115 (Earl 2014), dan keypad (Margolis 2012). Perangkat tegar yang
dirancang memiliki diagram alir seperti pada Gambar 34.

23

Gambar 34. Diagram alir dari perangkat tegar yang dirancang

24

Gambar 34. Diagram alir dari perangkat tegar yang dirancang (lanjutan)

25
Berdasarkan diagram alir yang ditampilkan sebelumnya, mikrokontroler akan
memberikan perintah untuk menampilkan tulisan “ Coral ID Instrument” pada LCD.
Kemudian inisialisasi micro SD Card dilakukan. Jika pin Select mendeteksi
ketiadaan micro SD Card maka perintah berikutnya tidak akan dilanjutkan dan LCD
akan menampilkan tulisan “Init failed!”. Jika inisialisasi berhasil maka perintah
akan dilanjutkan ke inisialisasi DS18B20. Mikrokontroler akan mengirimkan sinyal
elektronik yang berisi alamat register DS18B20. Jika tidak ditemukan DS18B20
maka LCD akan menampilkan tulisan “DS18B20 ERROR”. Pada saat inisialisasi
berhasil, LCD akan menampilkan tulisan “DS18B20 OK” dan dilanjutkan ke
perintah berikutnya.
Inisialisasi RTC DS1307 dilakukan untuk mengambil data waktu dan tanggal.
Jika DS1307 tidak ditemukan atau belum diprogram maka akan muncul tulisan
“Error.Please run the SetTime” yang berarti pengguna harus menjalankan
perangkat tegar SetTime atau “Check the circuitry” jika terjadi kesalahan pada
pemasangan RTC. Perangkat tegar SetTime ini perlu diunggah ke dalam
mikrokontroler untuk memberikan definisi tanggal dan waktu ke dalam DS1307.
Kode program SetTime diperoleh dari library RTCDS1307 di dalam Program
Arduino IDE.
Selanjutnya pengguna diharuskan memilih salah satu metode yang ingin
dilakukan yaitu 1. PIT (Point Intercept Transect) dan 2. LIT (Line Intercept
Transect). Pilihan ini akan digunakan untuk dalam penamaan file yang akan
disimpan di dalam micro SD Card. Berikutnya nomor stasiun dimasukkan oleh
pengguna. Jika nomor stasiun sudah ada di dalam micro SD Card maka akan
muncul tulisan pada LCD “ALREADY AVAILABLE” dan pengguna harus
memasukkan nomor stasiun yang baru. Metode yang digunakan dan nomor stasiun
akan menjadi nama file dalam bentuk teks (*.txt) dengan format METODE_NO
STASIUN.TXT.
Mikrokontroler akan mengambil data transmisi sinar laser dari sensor cahaya
TEMT6000 yang terlebih dahulu diubah menjadi nilai digital dengan menggunakan
ADS1115.