Pengembangan Sistem Monitoring Getaran Pegas Real-Time Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis ESP32

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan alat praktikum getaran pegas berbasis ESP32 yang menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 untuk membantu dalam pengukuran getaran periode pada pegas. Sistem yang dikembangkan dilengkapi software untuk menampilkan hasil pengukuran yang ditampilkan pada halaman current sedangkan pengolahan data periode getaran pada halaman analysis dengan menggunakan metode least squares dan brute force grid. Pengujian ini telah dilakukan melalui kalibrasi sensor, analisis Hukum Hooke, dan analisis hubungan massa beban terhadap periode getaran. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sensor ultrasonik HC-SR04 memiliki hubungan linier yang sangat baik dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0,9998. Analisis regresi hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas menghasilkan 9,0986 N/m, sedangkan analisis hubungan massa beban dan periode getaran menghasilkan nilai konstanta pegas sebesar 9,72 N/m. Hasil analisis tingkat akurasi pada pengukuran periode di atas 95% pada setiap variasi massa beban. Selain itu, hasil penilaian responden menunjukkan bahwa alat praktikum mendapatkan kategori “Sangat Layak” yang memiliki persentase sebesar 90,62%, dan nilai Cronbach’s Alpha sebesar 0,897 yang menunjukkan bahwa angket bersifat reliabel. Dengan demikian, alat praktikum yang telah dikembangkan layak digunakan sebagai media praktikum getaran pegas dalam pembelajaran fisika.

This study aims to design and implement an ESP32-based spring vibration lab apparatus that uses an HC-SR04 ultrasonic sensor to assist in measuring the vibration period of a spring. The developed system is equipped with software to display measurement results on the “current” page, while vibration period data is processed on the “analysis” page using the least squares method and the brute-force grid method. Testing was conducted through sensor calibration, analysis of Hooke’s Law, and analysis of the relationship between load mass and vibration period. The results of this study show that the HC-SR04 ultrasonic sensor exhibits an excellent linear relationship with a coefficient of determination of 0.9998. Regression analysis of the relationship between force and spring elongation yielded a value of 9.0986 N/m, while analysis of the relationship between load mass and vibration period yielded a spring constant of 9.72 N/m. The accuracy analysis of the period measurements showed a level of accuracy above 95% for every variation in load mass. Furthermore, the results of the respondent evaluation indicate that the laboratory apparatus received a “Very Suitable” rating with a percentage of 90.62%, and a Cronbach’s Alpha value of 0.897, indicating that the questionnaire is reliable. Thus, the laboratory apparatus that has been developed is suitable for use as a teaching aid for spring vibration experiments in physics education.