Rancangan Bangun Pemantauan Bawah Permukaan Tanah Menggunakan Metoda Geolistrik Berbasis Mikrokontroller

  Catatan :

Kecuali BAB II, BAB III dan Slide presentasi tidak untuk di- online kan, dengan alasan

untuk menghindari plagiat dari pihak yang tidak bertanggung jawab

  

RANCANG BANGUN PEMANTAUAN

BAWAH PERMUKAAN TANAH MENGGUNAKAN

METODA GEOLISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLLER

TUGAS AKHIR

  Disusun Untuk Memenuhi Syarat Kelulusan Pada Program Studi Strata Satu Sistem Komputer di Jurusan Teknik Komputer

  Oleh Aldi Akhbar

  10210032 Pembimbing

  John Adler, M.Si Adi Rahmansyah A. A, M.Si

  

JURUSAN TEKNIK KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG

2015

KATA PENGANTAR

  Segala puji bagi Allah SWT., Pencipta pemelihara alam semesta, shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Muhammad SAW., keluarga dan para pengikutnya yang setia hingga akhir masa.

  Atas rahmat Allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, meskipun proses belajar sesungguhanya tak akan berhenti. Tugas akhir ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak yang tak mungkin Penulis sebutkan satu persatu, namun dengan segala kerendahan hati, Penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Orang tua tercinta yang selalu bekerja keras dan sabar dalam membimbing anaknya untuk menjalani kehidupan didunia maupun menghadapi kehidupan akhirat meski dalam keadaan lemah dan sulit, Ibu Sri Kenti dan Bapak Edi Supriyadi.

  2. Prof. Dr. H. Denny Kurniadie, Ir., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer.

  3. Dr. Wendi Zarman, M.Si. selaku Ketua Program Studi Teknik Komputer.

  4. John Adler M,Si selaku dosen pembimbing yang membantu penulis mulai dari awal hingga selesainya tugas akhir ini dengan memberikan arahan dalam pengerjaan.

  5. Adi Rahmansyah A. A, M.Si selaku dosen pembimbing yang membantu penulis mulai dari awal hingga selesainya tugas akhir ini dengan memberikan arahan dalam pengerjaan.

  6. Hidayat, M.T., selaku Dosen Wali Kelas 10 SK 1.

  7. Seluruh mahasiswa Program Studi Teknik Komputer terkhusus pada kawan-kawan 10 SK-1 yang selalu memberikan semangat dan dorongannya untuk tetap menjalani perkulihan.

  8. Andri Zain, Fahmi Novianto, Muhamad Widodo, Saeful Umam, dan Muhidin yang telah membantu penulis dalam bantuan fasilitasnya.

  Akhirnya, Penulis berharap semoga penelitihan ini menjadi sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan yang Penulis dalami

  Bandung, 13 Agustus 2015 Penulis

  

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. i

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................... ii

ABSTRAK ......................................................................................................... iii

ABSTRACT........................................................................................................ iv

KATA PENGANTAR ........................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang............................................................................................ 1

  1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 2

  1.3 Maksud dan Tujuan .................................................................................... 2

  1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... 2

  1.5 Metode Penelitian ....................................................................................... 3

  1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3

  

BAB II TEORI PENUNJANG .......................................................................... 5

  2.1 Metode Geolistrik ....................................................................................... 5

  2.2 Konfigurasi elektroda pada metode geolistrik resistivity .............................. 6

  2.2.1 Faktor geometri .............................................................................. 7

  2.2.2 Perumusan Dasar Geolistrik Resistivity ......................................... 10

  2.3 Konfigurasi Elektroda Wenner .................................................................. 11

  2.4 Nilai tahanan jenis (resistivity) batuan dan mineral ................................... 14

  2.5 Mikrokontroler Arduino Pro Mini ............................................................. 16

  2.6 LCD 16x2 ................................................................................................. 17

  3.1.3 Perancangan pada gambar III-1 untuk nomor alur 3 dan 7 ............. 28

  4.2 Analisa ..................................................................................................... 41

  4.1.2 Pengukuran menggunakan mikrokontroller ................................... 36

  4.1.1 Pengukuran menggunakan multimeter digital................................ 31

  4.1 Data Pengukuran....................................................................................... 30

  

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ............................................. 30

  3.2 Pembuatan penampang satu dimensi (1D) ................................................. 28

  3.1.4 Perancangan pada gambar III-1 untuk nomor alur 4 dan 8 ............. 28

  3.1.2 Perancangan pada gambar III-1 untuk nomor alur 6 ...................... 26

  2.7 Resistor..................................................................................................... 18

  3.1.1 Perancangan pada gambar III-1 untuk nomor alur 2 ...................... 24

  3.1 Perancangan perangkat keras .................................................................... 23

  

BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................. 23

  2.11 IC LM-358................................................................................................ 21

  2.10 Rangkaian pembagi tegangan .................................................................... 20

  2.9 Push button / Saklar Tekan ....................................................................... 19

  2.8 Pengertian Aki (accumulator) ................................................................... 18

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 43

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Air merupakan kebutuhan manusia yang mendasar, tanpa air manusia tidak dapat bertahan hidup. Ketersediaan air bersih cukup sulit didapat apabila banjir datang, banjir tidak hanya air, tetapi juga membawa sampah, kotoran, limbah pabrik atau kimia, minyak (oli, bensin, solar, minyak tanah, dan sebagainya) yang dapat mencemari sumber air bersih. Namun air bersih pun akan sulit didapat apabila musim kemarau yang berkepanjangan terjadi seperti sumur yang kekeringan atau volume air hanya sedikit. Oleh karena itu perlu dilakukannya pencarian air tanah dengan mencari lokasi yang mempunyai kelayakan air tanah untuk dibuat sumur bor.

  Dalam hal ini terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengetahui potensi air tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi. Keunggulan metode ini adalah dapat digunakan untuk mengadakan eksplorasi dangkal yang tidak bersifat merusak dalam pendeteksiannya. Pendeteksian di atas permukaan bumi meliputi pengukuran medan potensial arus dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus ke dalam bumi. Geolistrik dengan menggunakan metode resistivity (tahanan jenis) adalah untuk menginformasikan struktur lapisan bawah permukaan tanah.

  Permasalahan di atas mendorong penulis untuk membuat alat pemantauan bawah permukaan tanah yang mampu mendeteksi serta memberi gambaran atau tampilan pada layar monitor sebuah laptop berupa tampilan satu dimensi (1D) menggunakan software IPI2Win mengenai struktur lapisan bawah permukaan bumi, serta objek material yang akan dicari atau diteliti. Sehingga memudahkan pengguna (user) dalam mengidentifikasi dan menganalisa suatu lokasi pada bawah permukaan tanah (bumi).

1.2 Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu adanya perumusan masalah yang tepat sehingga dapat memperjelas masalah yang diangkat. Adapun perumusan masalahnya adalah : 1.

  Bagaimana membuat alat geolistrik resistivity meter dengan menggunakan dua elektroda arus dan dua elektroda potensial.

  2. Bagaimana menentukan beda lapisan struktur tanah atau objek.

  3. Bagaimana mengukur kedalaman objek.

  4. Bagaimana menerapkan metoda geolistrik menggunakan mikrokontroller.

  5. Bagaimana membuat penampang satu dimensi (1D) lapisan bawah permukaan tanah.

1.3 Maksud dan Tujuan

  Berdasarkan latar belakang masalah, maksud dari penelitian ini adalah membuat rancang bangun pemantauan bawah permukaan tanah berbasis mikrokontroler dengan menggunakan metode geolistrik tahanan jenis (resistivity). Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah: 1.

  Mampu mendeteksi air tanah.

  2. Dapat memberikan informasi struktur lapisan bawah permukaan tanah.

  3. Mengetahui kedalaman atau ketebalan setiap lapisan.

1.4 Batasan Masalah

  Dalam perancangan alat ini, terdapat beberapa batasan masalah, diantaranya:

  1. Metode yang digunakan adalah metode geolistrik tahanan jenis (resistivity).

  2. Konfigurasi elektroda yang digunakan adalah Wenner.

  3. Proses data menggunakan mikrokontroler Arduino-promini.

  4. Pemodelan visual satu dimensi (1D) menggunakan software aplikasi IPI2Win.

  5. Objek yang akan diteliti adalah pasir, lempung dan air.

  6. Pengukuran tegangan mulai dari 0 volt sampai dengan tegangan 10 volt.

  7. Dimensi wadah berbahan kaca yang digunakan berukuran 100 cm x 10 cm x 40 cm (panjang x lebar x tinggi).

1.5 Metode Penelitian

  Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini menggunakan metode analisis deskriptif, yaitu metode penelitian menggunakan studi kasus.

  1. Studi literatur Pengumpulan data dengan cara mengumpulkan literatur, jurnal, paper dan bacaan-bacaan yang ada kaitannya dengan judul penelitian.

  2. Perancangan Merancang sistem pemantauan bawah permukaan tanah untuk perangkat keras dan perangkat lunak, dengan beberapa teori aplikasi.

  3. Percobaan Eksperimental Melakukan uji coba perangkat keras maupun perangkat lunak, meliputi pengujian setiap komponen atau sensor-sensor kemudian dikalibrasi setiap sensor yang digunakan.

  4. Pengujian Melakukan pengujian terhadap metode yang akan dipakai terhadap kasus pencarian air tanah.

  5. Analisa Menganalisis hasil dari pengujian nilai tahanan jenis yang telah diukur secara hardware dan software dikaitkan dengan beberapa tujuan yang telah dikaitkan.

1.6 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan skripsi ini disusun untuk memenuhi gambaran umum tentang penelitian yang dilakukan. Sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :

  BAB I PENDAHULUAN Bab ini menguraikan tentang latar belakang permasalahan, merumuskan permasalahan-permasalahan yang dihadapi, menguraikan maksud dan tujuan, kemudian mempelajari batasan-batasan masalah, metodologi penelitian yang akan dilakukan dalam tugas akhir ini, serta sistematika apa saja dalam penulisan ini.

  BAB II TEORI PENUNJANG Bab ini membahas tentang berbagai konsep dasar teori-teori serta metode pengukuran yang berkaitan dengan topik penelitian yang dilakukan untuk membangun sistem pemantauan bawah permukaan tanah.

  BAB III. PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi tentang deskripsi sistem, analisis kebutuhan dalam pembangunan sistem serta perancangan sistem yang dikembangkan yaitu perancangan model geolistrik tahanan jenis Wenner dan perancangan antarmuka (interface).

  BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini meliputi hasil implementasi dari perancangan dan pengujian yang telah dilakukan beserta hasil dari analisa sehingga diketahui apakah sistem yang dibangun sudah memenuhi syarat dan dapat memenuhi tujuannya dengan baik.

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian sistem serta analisanya, serta saran pengembangan sistem dalam penelitian selanjutnya.

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Data Pengukuran

  Setelah melalui proses perancangan, bab ini akan memaparkan hasil pengujian alat geolistrik dengan media yang akan di uji adalah tanah lempung, pasir dan air. Pengujian ketepatan pengukuran alat geolistrik menggunakan mikrokontroller akan dibandingkan dengan alat geolistrik yang menggunakan dua buah multimeter dimana satu multimeter digital untuk mengukur tegangan dan satunya lagi untuk mengukur arus. Sebelum melakukan pengukuran maka alat geolistrik dengan menggunakan mikrokontroller dikalibrasi untuk ketepatan pengukuran serta untuk mengetahui presentase kesalahan (error).

  Tabel IV-1 Persentase error Arus

ARUS

  No Mikrokontroller Multimeter digital

  1 0.244 0.258 2 0.444 0.421 3 0.977 0.993 4 0.799 0.801 5 1.221 1.302 total 3.685 3.775 rata-rata 0.737 0.755

  error ± 0.0244

  Persentase (%) 2.44 %

  

Tabel IV-2 Persentase error tegangan

TEGANGAN

  No Mikrokontroller Multimeter digital

  1

  5.09

  5.09

  2

  8.83

  8.82

  3

  3.32

  3.33

  4

  6.51

  6.51

  5

  6.15

  6.14 total

  29.35

  29.89 rata-rata 5.87 5.978

  error ± 0.0183

  Persentase (%) 1.83 % Dari hasil kalibrasi menunjukan perbedaan pengukuran antara multimeter digital dengan mikrokontroller sebesar 1.83 % untuk pengukuran tegangan dan 2.44 % untuk pengukuran arus. Dapat disimpulkan bahwa hasil kalibrasi cukup baik karena tingkat error masih di bawah 5 %. Sehingga alat ukur menggunakan mikrokontroller bisa digunakan dengan baik.

4.1.1 Pengukuran menggunakan multimeter digital

  

Gambar IV-1 Geolistrik menggunakan multimeter digital

  Gambar di atas merupakan alat geolistrik yang menggunakan dua buah multimeter dimana untuk multimeter pengukur tegangan tidak ada tambahan konfigurasi rangkaian, sedangkan untuk multimeter pengukur arus, probe positif dihubungkan pada supply 12V kutub positif dan kutub negatif menjadi supply untuk menginjeksi pada objek permukaan tanah.

  

Gambar IV-2 Susunan lapisan tanah pada pengujian

  Berdasarkan gambar IV-2 susunan lapisan tanah di desain dengan ketebalan untuk tanah lempung (5 cm), pasir (12 cm) dan air (10 cm).

• 1

  0.18

  0.12

  0.04

  0.04 0.12 0.5024 830 1.77 468.9266 235.5887 12 0.13 0.043333 0.043333 0.13 0.544267 577 1.56 369.8718 201.3089 13 0.14 0.046667 0.046667 0.14 0.586133 548 1.55 353.5484 207.2265

  14

  0.15

  0.05

  0.05 0.15 0.628 589 1.23 478.8618 300.7252 15 0.16 0.053333 0.053333 0.16 0.669867 524 1.42 369.0141 247.1902 16 0.17 0.056667 0.056667 0.17 0.711733 236 0.708 333.3333 237.2444

  17

  0.06

  0.03 0.09 0.3768 822 1.72 477.907 180.0753 9 0.1 0.033333 0.033333 0.1 0.418667 717 1.86 385.4839 161.3892 10 0.11 0.036667 0.036667 0.11 0.460533 630 1.87 336.8984 155.1529

  0.06 0.18 0.7536 681 1.244 547.4277 412.5415 18 0.19 0.063333 0.063333 0.19 0.795467 655 1.32 496.2121 394.7202 19 0.2 0.066667 0.066667 0.2 0.837333 497 1.165 426.6094 357.2143

  20

  0.21

  0.07

  0.07 0.21 0.8792 666 1.146 581.1518 510.9487 21 0.22 0.073333 0.073333 0.22 0.921067 678 1.334 508.2459 468.1283 22 0.23 0.076667 0.076667 0.23 0.962933 460 0.938 490.4051 472.2274

  23

  0.24

  0.08

  11

  0.03

  Tabel pengukuran dibawah ini menggunakan 2 lapis tanah yaitu lapis pertama atau lapisan paling atas adalah lempung dan lapisan dalam adalah pasir serta di dalam lapisan kedua terdapat ruang yang berisi air. Metode yang digunakan adalah metode geolistrik resistivity dengan konfigurasi Wenner. Dengan rumus yang digunakan yaitu : K =

  I (mA) R (Ω) Rho (Ω.m)

  � − −

  (IV-I)

  R=

  � � (IV-II)

  Rho = k x R

  ( IV-III)

Tabel IV-3 Hasil pengukuran menggunakan multimeter digital

  NO C1 (m) P1 (m) P2 (m) C2 (m) K (konstanta)

  V (mV)

  1 0.02 0.006667 0.006667 0.02 0.083733 1129 2.8 403.2143 33.76248

  0.09

  2

  0.03

  0.01

  0.01 0.03 0.1256 1027 2.85 360.3509 45.26007 3 0.04 0.013333 0.013333 0.04 0.167467 897 2.45 366.1224 61.31331 4 0.05 0.016667 0.016667 0.05 0.209333 811 2.1 386.1905 80.84254

  5

  0.06

  0.02

  0.02 0.06 0.2512 837 1.67 501.1976 125.9008 6 0.07 0.023333 0.023333 0.07 0.293067 647 1.53 422.8758 123.9308 7 0.08 0.026667 0.026667 0.08 0.334933 548 1.54 355.8442 119.1841

  8

  0.08 0.24 1.0048 785 1.183 663.5672 666.7523 24 0.25 0.083333 0.083333 0.25 1.046667 715 1.131 632.1839 661.6858 Keterangan : C1 = Jarak elektroda terhadap elektroda P1 (meter).

  C2= Jarak elektroda terhadap elektroda P2 (meter). P1= Jarak elektroda terhadap elektroda C1 dibagi 3 (meter). P2= Jarak elektroda terhadap elektroda C2 dibagi 3 (meter). K = Faktor geometri. V= Tegangan (volt). A= Arus (ampere). Rho = Tahanan jenis (Ohm.meter).

  Pada tabel di atas proses perhitungan untuk mendapatkan tahanan jenis dari data pengukuran yang telah didapatkan kemudian proses menggunakan Ms.Excel. Dengan titik pengukuran awal dihasilkan

  ρ = 33.76248 Ω.m hasil tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-3 dimana untuk batuan jenis ini adalah termasuk dalam jenis clays (lempung) dan titik pengukuran akhir dihasilkan

  ρ = 661.6858 Ω.m tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-1 dimana untuk batuan dengan nilai resistivity ini adalah mineral jenis surface water (air permukaan).

  Kemudian data pengukuran yang didapat yaitu data tegangan juga data arus diproses menggunakan software IPI2Win.

  

Gambar IV-3 Hasil proses data IPI2Win menggunakan alat multimeter

  Pada gambar di atas adalah proses perhitungan menggunakan aplikasi yang memang untuk eksplorasi geolistrik yaitu IPI2Win. Hasil perhitungan disini diperoleh hasil dengan titik pengukuran awal dihasilkan

  ρ = 50.669 Ω.m hasil tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-3 dimana untuk batuan jenis ini adalah termasuk dalam jenis clays (lempung) dan titik pengukuran akhir dihasilkan

  ρ = 993.03 Ω.m tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-1 dimana untuk batuan dengan nilai resistivity ini adalah mineral jenis surface water (air permukaan).

  Pada gambar IV-3 ketika hasil resistivity diperoleh maka dilanjutkan dengan sebaran-sebaran titik pengukuran menjadi sebuah grafik. Kemudian dari hasil grafik tersebut dapat diperoleh persentase error pengukuran yang didapat.

  

Gambar IV-4 Grafik titik pengukuran IPI2Win menggunakan alat multimeter

  Berdasarkan gambar IV-4 menunjukan titik sebaran pengujian, hasil ini didapatkan setelah data masukan telah selesai diproses.

  

Gambar IV-5 Grafik pengukuran dan koreksi error menggunakan alat

multimeter

  Pada gambar IV-5 dapat diketahui bahwa error yang di hasilkan program

  IPI2Win adalah 25.1%. Garis warna merah pada kurva merupakan garis data model sedangkan garis kurva warna hitam merupakan data hasil pengukuran.

  

Gambar IV-6 Grafik lapisan bawah permukaan menggunakan alat multimeter

  Pada gambar IV-5 yaitu tabel hasil koreksi error di gambarkan menjadi sebuah grafik lapisan bawah permukaan seperti pada gambar IV-6 dimana lapisan pertama adalah lempung, lapisan kedua adalah pasir, dan lapisan ketiga adalah air.

4.1.2 Pengukuran menggunakan mikrokontroller

  

Gambar IV-7 Alat geolistrik menggunakan mikrokontroller Gambar IV-7 merupakan alat geolistrik menggunakan mikrokontroller, adapaun keterangan gambar di atas yaitu :

  1. LCD 1 : menampilkan nilai pengukuran arus.

  0.04

  0.09

  0.03

  0.03 0.09 0.3768 632.32 1.554 406.8983 153.3193

  9 0.1 0.033333 0.033333 0.1 0.418667 596.19 1.643 362.8667 151.9202 10 0.11 0.036667 0.036667 0.11 0.460533 614.26 1.709 359.4266 165.5279

  11

  0.12

  0.04 0.12 0.5024 650.39 1.621 401.2276 201.5768 12 0.13 0.043333 0.043333 0.13 0.544267 541.99 1.487 364.4855 198.3773 13 0.14 0.046667 0.046667 0.14 0.586133 541.99 1.51 358.9338 210.3831

  0.02 0.06 0.2512 659.42 1.532 430.4308 108.1242 6 0.07 0.023333 0.023333 0.07 0.293067 560.06 1.421 394.1309 115.5066 7 0.08 0.026667 0.026667 0.08 0.334933 469.83 1.421 330.6334 110.7401

  14

  0.15

  0.05

  0.05 0.15 0.628 487.79 1.221 399.5004 250.8863 15 0.16 0.053333 0.053333 0.16 0.669867 523.93 1.354 386.9498 259.2048 16 0.17 0.056667 0.056667 0.17 0.711733 469.73 1.243 377.9002 268.9642

  17

  0.18

  0.06

  8

  0.02

  2. LCD 2 : menampilkan nilai pengukuran tegangan.

  

Tabel IV-4 Hasil pengukuran menggunakan mikrokontroller

NO C1 (m) P1 (m) P2 (m) C2 (m)

  3. ON/OFF : saklar untuk menyalurkan atau memutuskan supply pada sistem.

  4. HOLD 1 : untuk menahan data pengukuran arus yang tampil pada lcd.

  5. HOLD 2 : untuk menahan data pengukuran tegangan yang tampil pada lcd.

  6. Angka 1 dan 2 : merupakan probe positif juga probe negatif untuk mengukur arus.

  7. Angka 3 dan 4 : merupakan probe positif juga probe negatif untuk injeksi arus pada objek permukaan tanah. Dengan konfigurasi probe arus positif di hubungkan pada probe negatif supply 12V kemudian probe negatif dari supply akan digunakan sebagai injeksi arus pada permukaan tanah.

  8. Angka 5 dan 6 : merupakan probe positif juga probe negatif untuk mengukur tegangan.

  

K

(konstanta)

V (mV)

  0.06

  I (mA) R (Ω) Rho (Ω.m)

  1 0.02 0.006667 0.006667 0.02 0.083733 984.62 2.353 418.453 35.03847

  2

  0.03

  0.01

  0.01 0.03 0.1256 903.32 2.242 402.9081 50.60526 3 0.04 0.013333 0.013333 0.04 0.167467 849.09 2.065 411.1816 68.85921 4 0.05 0.016667 0.016667 0.05 0.209333 803.96 1.909 421.142 88.15905

  5

  0.06 0.18 0.7536 650.39 1.332 488.2808 367.9684

  19 0.2 0.066667 0.066667 0.2 0.837333 560.06 1.199 467.1059 391.1234

  20

  0.21

  0.07

  0.07 0.21 0.8792 731.69 1.332 549.3168 482.9593 21 0.22 0.073333 0.073333 0.22 0.921067 587.16 1.132 518.6926 477.7504 22 0.23 0.076667 0.076667 0.23 0.962933 469.73 0.91 516.1868 497.0535

  23

  0.24

  0.08

  0.08 0.24 1.0048 523.93 0.844 620.7701 623.7498 24 0.25 0.083333 0.083333 0.25 1.046667 632.32 1.066 593.1707 620.852 Keterangan : C1 =Jarak elektroda terhadap elektroda P1 (meter).

  C2= Jarak elektroda terhadap elektroda P2 (meter). P1=Jarak elektroda terhadap elektroda C1 dibagi 3 (meter). P2=Jarak elektroda terhadap elektroda C2 dibagi 3 (meter). K = Faktor geometri. V= Tegangan (volt). A= Arus (ampere). Rho = Tahanan jenis (Ohm.meter).

  Pada tabel di atas proses perhitungan untuk mendapatkan tahanan jenis dari data pengukuran yang telah didapatkan, di proses menggunakan Ms.Excel. Dengan titik pengukuran awal dihasilkan

  ρ = 35.03847 Ω.m hasil tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-3 dimana untuk batuan jenis ini adalah termasuk dalam jenis clays (lempung) dan titik pengukuran akhir dihasilkan

  ρ = 620.852 Ω.m tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-1 dimana untuk batuan dengan nilai resistivity ini adalah mineral jenis

  surface water (air permukaan).

  Kemudian data pengukuran yang didapat yaitu data tegangan juga data arus diproses menggunakan software IPI2Win.

  

Gambar IV-8 Hasil proses data IPI2Win menggunakan alat mikrokontroller

  Pada gambar di atas adalah proses perhitungan menggunakan aplikasi yang memang untuk eksplorasi geolistrik yaitu IPI2Win. Hasil perhitungan disini diperoleh hasil dengan titik pengukuran awal dihasilkan

  ρ = 52.584 Ω.m hasil tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-3 dimana untuk batuan jenis ini adalah termasuk dalam jenis clays (lempung) dan titik pengukuran akhir dihasilkan

  ρ = 931.75 Ω.m tersebut dapat dibandingkan dengan data acuan pada gambar II-1 dimana untuk batuan dengan nilai resistivity ini adalah mineral jenis surface water (air permukaan).

  Pada gambar IV-8 ketika hasil resistivity diperoleh maka dilanjutkan dengan sebaran-sebaran titik pengukuran menjadi sebuah grafik. Kemudian dari hasil grafik tersebut dapat diperoleh persentase error pengukuran yang didapat.

  

Gambar IV-9 Grafik titik pengukuran IPI2Win menggunakan alat

mikrokontroller

  Berdasarkan gambar IV-9 menunjukan titik sebaran pengujian, hasil ini didapatkan setelah data masukan telah selesai diproses.

  

Gambar IV-10 Grafik pengukuran dan error menggunakan alat

mikrokontroller

  Pada gambar IV-10 dapat diketahui bahwa error yang di hasilkan program

  IPI2Win adalah 20.1%. Garis warna merah pada kurva merupakan garis data model sedangkan garis kurva warna hitam merupakan data hasil pengukuran.

  

Gambar IV-11 Grafik lapisan bawah permukaan menggunakan alat

mikrokontroller

  Pada gambar IV-10 yaitu tabel hasil koreksi error di gambarkan menjadi sebuah grafik lapisan bawah permukaan seperti pada gambar IV-11 dimana lapisan pertama adalah lempung, lapisan kedua adalah pasir, dan lapisan ketiga adalah air.

4.2 Analisa

  Berdasarkan data pengukuran yang telah didapatkan dari 24 titik pengujian yaitu mulai dari jarak titik uji 2 cm sampai dengan 25 cm, memberikan hasil yang cukup baik karena mampu memberikan informasi mengenai struktur lapisan bawah permukaan tanah.

   Berdasarkan tabel IV-1 mengenai kalibrasi alat ukur arus antara multimeter digital dengan mikrokontroller memiliki selisih error sebesar 2.44 %. Dan untuk tabel IV-2 mengenai kalibrasi alat ukur tegangan antara multimeter digital dengan mikrokontroller memiliki selisih error sebesar 1.83 %. Oleh karena itu alat ukur menggunakan mikrokontroller menghasilkan pengukuran mendekati nilai pengukuran menggunakan multimeter digital.

   Berdasarkan gambar IV-5 mengenai grafik pengukuran dan koreksi error yang didapatkan adalah 25.01 % jika dibandingkan dengan gambar IV-10 mengenai grafik dan koreksi error yang didapatkan sebesar 20.1%. Maka pengukuran menggunakan multimeter digital juga mikrokontroller memiliki selisih yang kecil. Namun dapat kita lihat error menggunakan mikrokontroller lebih kecil dibandingkan dengan multimeter digital. Mengenai lapisan bawah tanah dapat diketahui ketebalan lapisan, untuk lempung memiliki ketebalan lapisan sebesar 4 cm, untuk pasir memiliki ketebalan 12 cm, dan untuk air memiliki ketebalan lapisan sebesar 8 cm.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan data yang telah didapatkan dari 24 titik pengujian, dapat

  disimpulkan bahwa pengukuran beda potensial serta arus yang didapatkan oleh alat geolistrik dengan mikrokontroller memberikan hasil yang cukup baik namun masih terdapat error pada alat.

   Berdasarkan tabel IV-1 dan tabel IV-2 mengenai hasil kalibrasi alat ukur memiliki selisih error yang kecil dengan multimeter digital sehingga hasil pengukuran menggunakan mikrokontroller mendekati nilai pengukuran menggunakan multimeter digital.

   Berdasarkan hasil percobaan dapat diketahui bahwa terdapat tiga lapisan pada bawah permukaan, yaitu lapisan pertama adalah lempung (ketebalan 4cm), lapisan kedua adalah pasir (ketebalan 12cm) dan lapisan ketiga adalah air (ketebalan 8cm) degan total ketebalan 24 cm.

   Berdasarkan hasil data pengukuran yang dibandingkan dengan data acuan pada tabel II-1 dan tabel II-3 menunjukan hasil yang tidak sesuai, yaitu untuk lapisan air memiliki nilai resistivity sangat tinggi (700 Ω.m) jika dibandingkan dengan nilai acuan untuk air (natural water) dengan range nilai resistivity 1 sampai 100 Ω.m. Dari keterangan di atas maka tujuan yang ingin dicapai dari pembuatan alat geolistrik menggunakan mikrokontroller hanya mampu mendeteksi jumlah lapisan bawah permukaan tanah serta kedalaman atau ketebalan lapisan. Namun alat ini masih belum sempurna karena terjadi kegagalan dalam menentukan perbedaan dari tahanan jenis yang terdeteksi. Untuk proses pengembangan dan mengatasi beberapa masalah yang terjadi diberikan saran berupa.

   Pada percobaan ini menggunakan tiga supply untuk mendukung semua perangkat yang tentunya menambah pengeluaran cukup besar sehingga untuk pengembangan selanjutnya untuk menggunakan supply tegangan satu buah untuk semua perangkat dengan menggunakan rangkaian virtual ground.

   Berikan tambahan sensor untuk mengetahui status dari supply tegangan sehingga ketika supply dalam keadaan daya lemah maka bisa diantisipasi untuk terlebih dahulu di charger. Hal ini dilakukan untuk mengoptimalkan pengukuran data.

   Alat ukur masih terbatas pada range pengukuran arus dan tegangan rendah maka dari itu, untuk pengembangan selanjutnya diharapkan dapat melakukan pengukuran dengan range pengukuran arus juga tengangan yang lebih besar.

DAFTAR PUSTAKA

  [1] Hendrajaya, L dan Arif, I., Geolistrik Tahanan Jenis, Monograf : Metoda Eksplorasi, Tidak dipublikasikan, Bandung: Institute Teknologi Bandung, 1990.

  [2] Santoso, D, Pengantar Teknik Geofisika, ITB, 2002. [3] Grandis, H, Pengantar Pemodelan Inversi Geofisika, Himpunan ahli geofisika Indonesia (HAGI), 2009.

  [4] Deba, Arduino energy meter, diakses pada tanggal 18 Januari 2015, dari world wide web :

  [5] Milen, Digital multimeter shield for arduino, diakses pada tanggal 18 Januari 2015, dari world wide web :

  [6] Milen, Digital multimeter shield for arduino, diakses pada tanggal 18 Januari 2015, dari world wide web :

  [7] Eddy, H., Praktikum geolistrik dan EM, diakses pada tanggal 7 Desember 2014, dari world wide web :

  [8] Runi, A., Identifikasi air tanah menggunakan geolistrik (IPI2Win), diakses pada tanggal 21 Mei 2015, dari world wide web :

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  Nama : Aldi Akhbar Tempat / Tanggal Lahir : Bandung / 27 Juli 1992 Jenis Kelamin : Laki-laki Pendidikan Terakhir : Universitas Komputer Indonesia Agama : Islam Kewarganegaraan : Indonesia Alamat : Jl. Randusari Timur I RT.06 RW.17 No.39 Kec. Antapani Kel. Antapani Kidul Status : Belum Menikah Aktifitas di Kampus : Mahasiswa Email : themaskprince@gmail.com

PENDIDIKAN FORMAL

  1998 Tamatan SDN BABAKAN SINYAR I BANDUNG

• – 2004 2004 – 2007 Tamatan SMPN 37 BANDUNG 2007 – 2010 Tamatan SMA PASUNDAN 3 BANDUNG

  2010 - 2015 Universitas Komputer Indonesia, Jurusan Teknik Komputer

  Fakultas Teknik Dan Ilmu Komputer - Bandung

  

RANCANG BANGUN MONITORING PERMUKAAN BAWAH TANAH MENGGUNAKAN

METODA GEOLISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLLER

John Adler ¹ , Adi Rahmansyah ² , Aldi Akhbar ³ _1,2,3

  Jurusan Teknik Komputer Unikom, Bandung ₁

  

   ²

  adiraa04@gmail.com,

  3

  themaskprince@gmail.com

  

ABSTRAK

Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di

dalam permukaan bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di atas permukaan bumi. Dalam hal ini

meliputi pengukuran beda potensial dan arus yang terjadi akibat injeksi arus ke dalam bumi hal ini

disebut dengan metoda resistivity. Metode resistivity terbagi menjadi dua yaitu metode sounding dan

mapping, namun dalam studi kasus ini digunakan metode reisitivity sounding untuk melakukan

pengukuran satu dimensi (1D). Konfigurasi elektroda yang digunakan adalah konfigurasi Wenner

dimana jarak pemasangan elektroda pada permukaan tanah memiliki jarak yang sama. Alat ukur

geolistrik yang digunakan adalah sebuah mikrokontroller dengan pengujian skala laboratorium

menggunakan akuarium 100cm x 10cm x 40cm (p x l x t) yang berisi lempung, pasir dan air. Hasil

pengujian menggunakan metode restivitas dengan konfigurasi Wenner didapatkan bahwa alat ukur

menggunakan mikrokontroller bekerja dengan baik serta data pengukuran yang telah diproses

menggunakan software IPI2Win dapat diketahui bahwa terdapat tiga lapisan yaitu lapisan pertama

adalah lempung dengan ketebalan 4 cm, lapisan kedua adalah pasir dengan ketebalan 12 cm dan

lapisan ketiga adalah air dengan ketebalan 8cm. Kata kunci : Mikrokontroller, geolistrik, resistivitas, konfigurasi Wenner 1.

   PENDAHULUAN Letak geografis di Indonesia menyebabkan wilayah Indonesia memiliki iklim muson atau disebut angin musim, yang berpengaruh terhadap perubahan musim.

  Karena terletak di daerah tropis, maka perubahan musim di Indonesia terjadi dua musim yaitu musim hujan dan musim kemarau. Musim hujan sering mendatangkan bencana tanah longsor atau banjir atau Musim kemarau yang panjang sering merugikan penduduk, khususnya bagi para petani dimana banyak lahan pertanian menjadi kering, binatang ternak mati karena rumput menjadi kering. Air merupakan kebutuhan manusia yang mendasar, tanpa air manusia tidak dapat bertahan hidup. Ketersediaan air bersih cukup sulit di dapat apabila banjir datang, banjir tidak hanya air, tetapi juga membawa sampah, kotoran, limbah pabrik atau kimia, minyak (oli, bensin, solar, minyak tanah, dan sebagainya) yang dapat mencemari sumber air bersih. Namun Air bersih pun akan sulit di dapat apabila musim kemarau yang berkepanjangan terjadi seperti sumur yang karena itu perlu dilakukannya pencarian air tanah dengan mencari lokasi yang mempunyai kelayakan air tanah untuk dibuat sumur bor.

  Dalam hal ini terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengetahui potensi air tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi. Keunggulan metode ini adalah dapat digunakan untuk mengadakan eksplorasi dangkal yang tidak bersifat merusak dalam pendeteksiannya. Pendeteksian di atas permukaan bumi meliputi pengukuran medan potensial arus dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus ke dalam bumi. Geolistrik dengan menggunakan metode resistivitas adalah untuk menginformasikan struktur lapisan permukaan bawah tanah.

  Pada dasarnya semua objek memiliki tahanan jenis (resistivitas) yaitu kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya medan istrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan maka semakin besar menimbulkan sebuah kerapatan arus. Satuan untuk resistivitas adalah ohm.meter (Ω.m). Setiap objek seperti tanah, air dan udara memiliki resistivitas yang berbeda. Dari perbedaan nilai tahanan tersebutlah setiap objek atau bahan dapat kita bedakan menggunakan sebuah metode geolistrik. Salah satu aplikasi dari metode geolistrik tahanan jenis ini adalah untuk mencari lokasi air tanah.

  Dalam metode geofisika, data pengamatan merupakan respon dari kondisi geologi bawah permukaan. Respon tersebut timbul karena adanya variasi parameter fisika yakni sifat konduktifitas yang merefleksikan formasi atau struktur geologi bawah permukaan. Model adalah representasi keadaan

  Gambar 1 Diagram blok utama alat geolistrik geologi oleh besaran fisika agar permasalahan menggunakan mikrokontroller dapat disederhanakan dan responya dapat diperkirakan atau dihitung secara teoritis.

  Keterangan: Besaran atau variabel yang digunakan untuk

  1. Blok-A mengkarakterisasi model disebut parameter Pada bagian blok-A merupakan sub model yang secara umum terdiri dari parameter sistem untuk perancangan pengukuran fisika serta variasinya terhadap posisi. Maka arus yang di injeksikan pada dari itu metode tahanan jenis mampu dalam permukaan tanah. Fungsi dari menentukan lokasi air tanah yang terletak pada penekanan tombol hold ialah untuk permukaan bawah tanah, yang guna akan menahan data sehingga tampilan pada membantu pihak-pihak yang bekerja dalam lcd 16x2 akan memberikan notification pencarian lokasi titik mata air berada. berupa status tombol. Permasalahan diatas mendorong 2.

  Blok-B penulis untuk membuat alat monitoring Pada bagian blok-B merupakan sub permukaan bawah tanah yang mampu sistem untuk perancangan pengukuran mendeteksi serta memberi gambaran atau tegangan pada permukaan tanah fungsi tampilan pada layar monitor PC atau laptop penekanan tombol hold ialah untuk berupa tampilan satu dimensi (1D) menahan data sehingga tampilan pada menggunakan software IPI2Win mengenai lcd 16x2 akan memberikan notification struktur lapisan bawah permukaan bumi, serta berupa status tombol. objek yang akan di cari atau diteliti. Sehingga memudahkan user dalam mengidentifikasi dan

  2.1 Perancangan pada gambar-1 untuk menganalisa suatu lokasi pada permukaan nomor alur 3 bawah tanah (bumi).

  Pada gambar di bawah ini merupakan 2.

   PERANCANGAN perancangan untuk konfigurasi injeksi arus Pada tahap ini, terdapat beberapa diagram menggunakan rangkaian elekronik sederhana blok yang akan menerangkan perancangan sebagai pengganti sensor arus. peragkat keras.

  Gambar 2 Konfigurasi injeksi arus

  Keterangan:

   Catu daya yang digunakan adalah aki 12 volt yang digunakan untuk menginjeksikan arus pada permukaan tanah, catu daya ini akan di integrasikan dengan rangkaian pengukur arus.

  Ketika program dimulai maka dilanjutkan  Rangkaian pengukur arus dapat dilihat dengan inisialisasi variabel, kemudian pada gambar di bawah ini melakukan pembacaan nilai analog sebanyak 16 kali untuk mengambil sample data, kemudian hasil sample data dibagi 16 untuk mendapatkan nilai rata-rata yang akan dimasukan pada rumus perhitungan pada mikrokontroller. Hasil perhitungan akan disimpan sementara pada variabel arus.

  2.2 Perancangan pada gambar-1 untuk nomor alur 6 Pada gambar di bawah ini merupakan perancangan untuk pengukuran tegangan.

  Gambar 3 Rangkaian pengukuran arus Rangkaian diatas merupakan rangkaian yang akan mengukur arus dengan menggunakan IC LM358 dengan resistor sebagai penghambat arus yang masuk kemudian polyswitch atau resettable bekerja sebagai pemutus arus Gambar 5 Rangkaian pengukuran tegangan yang masuk apabila arus yang masuk lebih dari tahanan yang digunakan,

  Rangkaian diatas merupakan rangkaian sehingga pengukuran dibatasi hingga yang akan mengukur tegangan dengan besar nilai dari resettable yaitu 500mA. menggunakan rangkaian pembagi tegangan menggunakan resistor.

  Gambar-6 Flowchart proses perhitungan tegangan pada program Gambar 4 Flowchart proses perhitungan arus

  Keterangan : pada program

  Ketika program dimulai maka dilanjutkan dengan inisialisasi variabel, kemudian nilai tersebut dimasukan pada rumus pembagi tegangan. Hasil perhitungan akan disimpan sementara pada variabel vout.

  2.3 Perancangan pada gambar-1 untuk nomor alur 3 dan 7 Gambar-7 Konfigurasi pin push button pada mikrokontroller

  Push button berfungsi sebagai hold Gambar-9 Urutan langkah penampang satu

  (menahan) dan save (menyimpan) data pengukuran arus dan tegangan. dimensi (1D) IPI2Win Pada gambar-9 merupakan langkah- langkah dalam pemrosesan data menggunakan