digilib.uns.ac.id · ii analisis serat optik multimode inficore 300 terbengkokkan untuk aplikasi...

i

ANALISIS SERAT OPTIK MULTIMODE INFICORE 300

TERBENGKOKKAN UNTUK APLIKASI PENIMBANGAN

BEBAN KENDARAAN BERJALAN (WEIGH IN MOTION)

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat MagisterProgram Studi Ilmu Fisika

Oleh :

WAHYU HIDAYAT

S911208009

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii


TERBENGKOKKAN UNTUK APLIKASI PENIMBANGAN BEBAN

KENDARAAN BERJALAN (WEIGH IN MOTION)

TESIS

OlehWahyu Hidayat

S911208009

Komisi

Pembimbing

Nama Tanda

Tangan

Tanggal

Pembimbing IAhmad MarzukiS.Si, Ph.D

NIP. 19680508 199702 1 001

………….. …………

Pembimbing II Ir. Ari Setyawan, M.Sc, PhD

NIP. 19661204 199512 1 001

………….. …………

Telah dinyatakan memenuhi syaratPada tanggal.… Januari 2015

Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Program Pascasarjana UNS

Prof. Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.DNIP : 19610306 198503 1 002


commit to user

iii


TERBENGKOKKAN UNTUK APLIKASI PENIMBANGAN BEBAN

KENDARAAN BERJALAN (WEIGH IN MOTION)

TESIS

OlehWAHYU HIDAYAT

S911208009

Tim Penguji

Jabatan NamaTandaTangan

Tanggal

KetuaProf. Drs.Cari, M.Sc., M.A., Ph.DNIP . 19610306 198503 1 002 ................... .. Februari 2015

SekretarisDr. AgusSupriyanto, S.Si.,M.SiNIP.19690826 199903 1 001 .................. .. Februari 2015

AnggotaPenguji

Ahmad MarzukiS.Si, Ph.D

NIP. 19680508 199702 1 001.................. .. Februari 2015

Ir. AriSetyawan, M.Sc, PhD

NIP. 19661204 199512 1 001................... .. Februari 2015

Telah dipertahankan di depan PengujiDinyatakan memenuhi syaratPadaTanggal.... Februari 2015

Direktur Program PascasarjanaUNS Ketua Program Studi IlmuFisika

Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.SNIP. 19610717198601 1 001

Prof Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.DNIP : 19610306 198503 1 002


commit to user

iv

PERNYATAAN ORIENTASI DAN PUBLIKASI TESIS

Sayamenyatakandengansebenarnyabahwa:

1. Tesis yang berjudul: “Analisis Serat Optik Multimode Inficore 300

Terbengkokkan Untuk Aplikasi Penimbangan Beban Kendaraan Berjalan

(Weigh In Motion).” Ini adalah karya penelitian saya sendiri bebas plagiat,

serta tidak terdapat karya yang pernah diajukan orang lain untuk memperoleh

gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis

atau diterbitkan orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagian acuan

dalam naskah ini dan disebut dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila

di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya

sedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang- undangan

(Permendiknas No. 17, tahun 2010)

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah

lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs

UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu

semester (enam bulan sejak pengesahan Tesis) saya tidak melakukan publikasi

dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Prodi Ilmu Fisika PPs-UNS

berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi

Ilmu Fisika PPs-UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan

publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta, Januari 2015

Wahyu Hidayat

S911208009


commit to user

v

MOTTO

Hidayah adalah Anugerah Terindah Yang Pernah Kumiliki,

Pegang Erat Jangan Sampai Lepas

Nglurug tanpa Bala, Digdaya tanpa Aji, Menang Tanpa Ngasorake

Life is like ridding a bycycle. To keep your balance you must keep moving

(Einstein)

Life is a choice, make your life colourful

Wong nandur iku bakale ngunduh,

Gelo mesti neng mburi, mumpung isih gesang tumindak ingkap sae

Kesyukuran adalah poin penting mengarungi kehidupan


commit to user

vi

PERSEMBAHAN

Dengan segenap penuh rasa syukur kepada Allah SWT

Kupersembahkan karya indah ini kepada:

Orangtuaku tercinta di Cemani, Sukoharjo

Terimakasih atas kasih sayang yang tiada akhir


commit to user

vii

Wahyu Hidayat, S911208009. Analisis Serat Optik Multimode INFICORE 300Terbengkokkan Untuk Aplikasi Penimbangan Beban Kendaraan Berjalan (Weigh inMotion). Tesis. Pembimbing I: Ahmad Marzuki S.Si., Ph.D II: Ir. Ari Setyawan, M.Sc, Ph.D.Program Studi Ilmu Fisika, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRAK

Tesis ini berisi analisis tentang pengujian prototipe sensor penimbangan beban kendaraanyang sedang berjalan dengan menggunakan konfigurasi silinder rubber berulir yang diberi lilitanserat optik jenis multimode INFICORE 300. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahuisensor penimbangan beban kendaraan berjalan yang dibuat dari serat optik yang terlilit danmengetahui pengaruh kecepatan terhadap perubahan intensitas cahaya yang terdapat pada sensorpenimbangan beban kendaraan berjalan (WIM). Pengujian konfigurasi silinder rubber berulirdimulai dari pengujian jari-jari kritis, pengujian histerisis dan dilanjutkan dengan pengujianpergeseran terhadap transmitansi dan loss. Dari pengujian jari-jari kritis didapatkan hasil bahwapada daerah dengan diameter 1 cm. 1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm merupakan daerah sensitifitasterbaik. Sementara itu pengujian histerisis loss di daearah diameter 1 cm, 1,5 cm, 2 cm dan 2,5cm dengan pergeseran 0,25 cm, 0,5 cm dan 0,75 cm menghasilkan nilai perubahan loss pada saatdiberi tekanan dan saat tekanan dihilangkan secara bertahap dalam batas-batas ketelitianeksperimen adalah sama. Dan pengujian pergeseran terhadap transmitansi dan loss padadiameter 1 cm. 1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm dengan lilitan 1- 4 mendapatkan hasil bahwa semakinkecil diameter maka semakin besar nilai loss dan semakin kecil nilai transmitansinya sedangkansemakin besar diameter maka menyebabkan semakin besar nilai transmitansi dan semakin kecilnilai loss. Sedangkan Pengaruh perubahan kecepatan terhadap perubahan intensitas cahayadalam penelitian ini yaitu semakin besar kecepatan maka nilai perubahan transmitansi akansemakin kecil dan semakin kecil kecepatan akan menyebabkan perubahan nilai transmitansisemakin besar serta posisi penempatan beban tidak mempengaruhi nilai total gaya berat tetapibeban yang diberikan pada kendaraan yang berjalan akan terdistribusi secara merata padamasing-masing sumbu roda kendaraan. Sedangkan posisi penempatan akan mempengaruhipersentase berat yang terdistribusi pada masing-masing sumbu kendaraan.

Kata kunci : Sensor, WIM, Transmitansi Cahaya, Loss, Kecepatan.


commit to user

viii

Wahyu Hidayat, S911208009. An Analysis on Bended Multimode INFICORE300 Fiber Optic for Weigh in Motion Application. Thesis. First Counselor:Ahmad Marzuki S.Si., Ph.D, Second Counselor: Ir. Ari Setyawan, M.Sc, Ph.D.Physics Study Program, Postgraduate Program, Surakarta Sebelas MaretUniversity.

Abstract

This thesis contained an analysis on the weigh in motion sensory prototypetesting using threaded rubber cylinder configuration with INFICORE 300 fiberoptic coil. The objective of research was to find out the sensor of Weigh inMotion made of coiled fiber optic and to find out the effect of speed on thechanging light intensity existing in weigh in motion (WIM) sensor. The threadedrubber cylinder configuration was tested from critical radius, hysteresis, and shifttests on transmittance and loss. From the critical radius testing, it could be foundthat the area with 1 cm, 1.5 cm and 2.5 cm diameters is the one with the bestsensitivity. Meanwhile, hysteresis loss testing in an area with 1 cm, 1.5 cm, 2 cmand 2.5 cm diameters with shift of 0,25 cm, 0.5 cm, and 0.75 cm showed that thechange of loss when the pressure was applied and when the pressure was removedgradually in the experimental precision limit was equal. And the shift testing onloss transmittance in 1 cm, 1.5 cm, 2 cm and 2.5 cm diameters and 1-4 coilshowed that the smaller the diameter, the larger was the loss value and the smallerwas the transmittance value, while the larger the diameter, the larger was thetransmittance value and the smaller the loss value. Meanwhile, the effect ofchanging speed on the changing light intensity in this research was that the higherthe speed, the smaller was the changing transmittance value, and the lower thespeed, the larger was the transmittance value and the burden positioning did notaffect the total gravitation value but the burden applied to the moving vehicle willbe distributed evenly in each vehicle’s wheel axis. Whereas, the positioning wouldaffected the percentage weigh distributed in each vehicle axis.

Keywords: Sensor, WIM, Light Intensity, Loss, Speed.


commit to user

ix

KATA PENGANTAR

Miliaran Ucapan syukur penulis ucapkan kehadirat ALLAH SWT dengan

ucapan Alhamdulillahirobbil ‘Alamin yang telah melimpahkan sehat, rahmat dan

hidayah yang luar biasa poolnya. Syukur tak lupa penulis ucapkan kepada Nabi

Muhammad SAW, keluarganya, para sahabatnya dan umatnya yang selalu

istiqomah dijalan kebenaran.

Tesis yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar

Magister sains ini penulis beri judul “Analisis Serat Optik Multimode Inficore

300 Terbengkokkan Untuk Aplikasi Penimbangan Beban Kendaraan Berjalan

(Weigh In Motion)”. Terselesaikannya tesis ini adalah suatu kebanggaan tersendiri

bagi saya. Dengan segala suka dan dukanya, akhirnya mampu terselesaikan.

Kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan Tesis ini

penulis ucapkan terima kasih. Atas bantuannya yang sangat besar selama proses

pengerjaan tesis ini, ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan

kepada:

Bapak Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S, selaku Direktur Program

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Bapak Prof. Cari M.Sc. Ph.D dan Ibu Prof. Suparmi M.Sc. Ph. D. selaku

pembimbing Prodi Ilmu Fisika Pasca Sarjana UNS yang telah menerima

penulis bisa kuliah di kampus terindah ini dan terimakasih penulis ucapkan

karena telah banyak mencurahkan waktu, tenaga dan pikiran beliau dalam

menyelesaikan karya indah ini.

Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D selaku pembimbing satu yang banyak

mencurahkan tenaga dan pikiran beliau dalam menyelesaikan karya ini.

Bapak Ir. H. Ari Setyawan, M.Sc, PhD selaku pembimbing dua yang

banyak mendukung dalam menyelesaikan karya indah ini.

Bapak dan Ibuku (keluarga Kardiman) di Cemani yang amat sangat aku

sayangi dan adikku (Hesti Purnamasari) serta istriku tercinta ( Adinda

Rere ) yang amat aku Cintai terimakasih atas semua kasih sayang dan

perhatian yang luar biasa kepada penulis.


commit to user

x

Bapak dan Ibu dosen serta Staff di Prodi Ilmu Fisika Pasca Sarjana UNS

yang telah banyak memberikan ilmu tidak ternilai besarnya bagi penulis.

Sahabat- sahabat di Laboratorium Optics & Photonics Edi Pras, Gio, Mas

Adi, Mbak Titin, Pak Bangun, Pak Agus, Mas Danang Kristianto yang

banyak memberikan inspirasi bagi penulis.

Sahabat – sahabat penulis teman seperjuangan pasca sarjana ilmu fisika

angkatan September 2012 Pak Lukman, Pak Supri, Intan, Visty, Umi,

Ikhtiari dan duo Libya Afrika mas Khaleed Almoqadmi from Naluth dan

Salsabeil Hissen & Ahmed Hissen from Sabha.

PUSJATAN (Pusat Jalan dan Jembatan Nasional) di Bandung yang telah

memberikan bantuan sehingga tesis ini dapat terselaikan dengan lancar.

Semoga amal baik mereka mendapat balasan dari ALLAH SWT .

Perlu disadari bahwa dengan segala keterbatasan, dalam penulisan Tesis

ini masih jauh dari sempurna, sehingga masukan dan kritikan yang membangun

sangat penulis harapkan demi kedepan yang lebih baik dan semoga karya ini

bermanfaat

Surakarta, 03 Februari 2015

Penulis


commit to user

xi

PUBLIKASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis saya ini yang berjudul

“Analisis Serat Optik Multimode Inficore 300 Terbengkokkan Untuk Aplikasi

Penimbangan Beban Kendaraan Berjalan ( Weigh In Motion).”Telah

dipublikasikan pada tiga tempat diantaranya :

Second International Conference on Technological Advances in Electrical

Electronics and Computer Engineering (TAEECE), April 2014, Kuala Lumpur,

Malaysia dengan “Judul Intensity Modulated Fiber Sensor Configuration

Equipped with a Variable Fiber Optic Attenuator” : ISBN : 978-0-9891305-4-7

2014 SDIWC

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains IX, Fakultas Sains dan

Matematika UKSW Salatiga 21 Juni 2014,Vol 5, No. 1, ISSN : 2087-0922 dengan

judul “Analisis Cahaya keluaran pada serat optik terbengkokan untuk aplikasi

weigh in motion”

Prosiding Seminar Nasional Matematics and Sciences Forum (MasiF) Fakultas

Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas PGRI Semarang

23 Agustus 2014, dengan judul “Studi Histerisis Loss pada Serat Optik Berbentuk

Lilitan”


commit to user

xii

DAFTAR ISIHalaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ iHALAMAN PERSETUJUAN........................................................................ iiHALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iiiHALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... ivHALAMAN MOTTO ...................................................................................... vHALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... viHALAMAN ABSTRAK .................................................................................. viiHALAMAN ABSTRACT ............................................................................... viiiKATA PENGANTAR ..................................................................................... ixHALAMAN PUBLIKASI ............................................................................... xiDAFTAR ISI .................................................................................................... xiiDAFTAR TABEL............................................................................................. xivDAFTAR GAMBAR........................................................................................ xvDAFTAR SIMBOL.......................................................................................... xviiiDAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xxBAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang................................................................................ 11.2. Perumusan Masalah........................................................................ 21.3. Batasan Masalah............................................................................. 31.4. TujuanPenelitian............................................................................ 31.5. ManfaatPenelitian .......................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..................................................................... 42.1. Serat Optik...................................................................................... 42.2. Gelombang Elektromagnetik......................................................... 52.3. Pandu Gelombang.......................................................................... 72.4. Karakteristik Transmisi Optik........................................................ 8

2.4.1.Pembiasan (Refraction)......................................................... 82.4.2.Atenuasi............................................................................... 122.4.3.Hamburan Rayleigh (Scattering).........................................2.4.4.Penyerapan (Absorption).....................................................2.4.5.Pemantulan Fresnell............................................................2.4.6.Pelengkungan (Bending).....................................................

13131416

2.5. Kelengkungan dan Jari-Jari Kelengkungan................................. 192.6. WIM (Weight In Motion).............................................................. 21

2.6.1. Sensor Piezoelectric.......................................................... 212.6.2. Sensor Bending Plate......................................................... 222.6.3. Sensor Load Cell............................................................... 232.6.4. Sensor Serat Optik............................................................ 242.6.5. Sensor Capasitive Mats..................................................... 24

2.7. WIM Untuk Sensor Serat Optik................................................ 252.7.1 Sensor Serat Optik Modulasi Intensitas....................... 262.7.2 Sensor Serat Optik Modulasi Panjang Gelombang....... 272.7.3 Sensor Serat Optik Modulasi Phase.............................

2.8. Sistem Akuisisi Data....................................................................2829


commit to user

xiii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN...................................................... 313.1. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 313.2. Alat dan Bahan yang Digunakan....................................................... 31

3.2.1. Alat yang Digunakan............................................................ 323.2.2. Bahan yang Digunakan....................................................... 333.2.3. Software Penunjang............................................................. 34

3.3. Metode Penelitian ........................................................................... 353.3.1. Penyiapan Alat dan Bahan................................................... 363.3.2. Pembuatan Sumber Cahaya, Detektor dan Transmisi Chy..3.3.2.1 Pembuatan Sumber Cahaya.................................................3.3.2.2 Pembuatan Detektor Cahaya...............................................3.3.2.3 Pembuatan Sistem Transmisi Cahaya.................................

36363738

3.4. Pembuatan Silinder Ulir................................................................... 393.4.1. Pembuatan Sistem Serat Optik Silinder Rubber Ulir Berongga 40

3.5. Set up Alat........................................................................................ 433.6 Pengujian Jari- Jari Kritis................................................................. 443.7. Pengambilan Data............................................................................ 453.8. Pengujian Histerisis Loss pada Serat Optik..................................... 453.9. Analisis Data.................................................................................... 473.10 Kesimpulan...................................................................................... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................ 484.1. Hasil Uji LDR.................................................................................. 494.2. Hasil Uji Jari-Jari Kritis................................................................... 504.3. Pengujian Transmitansi dan Loss terhadap Pergeseran................... 53

4.3.1.Pengujian Transmitansi Terhadap Pergeseran....................... 554.3.2.Pengujian Loss Terhadap Pergeseran.................................... 594.3.3.Pengujian Histerisis Loss pada Serat Optik Yang Terlilit..... 62

4.4. Hasil Data Pengaruh Perubahan Signal Akibat Pengaruh Variasi MassaBeban Berjalan.......................................................................................

71

4.4.1. Pengujian Variasi Massa Beban Berjalan............................ 714.4.2. Pengujian Variasi Kecepatan Beban Berjalan 80

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 855.1. Kesimpulan ..................................................................................... 855.2. Saran ............................................................................................... 85

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 86LAMPIRAN ..................................................................................................... 89


commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

HalamanTabel 3.1. Variasi massa beban bagian belakang....................................... 46Tabel 3.2. Variasi massa beban bagian tengah........................................... 46Tabel 3.3. Variasi massa beban bagian depan............................................ 47Tabel 3.4. Variasi Kecepatan dengan massa beban tetap........................... 47Tabel 4.1. Persamaan garis pada grafik hubungan pergeseran dengan

transmitansi............................................................................. 58Tabel 4.2 Gradien Garis Loss Cahaya Pada Serat Optik.......................... 61Tabel 4.3 Persamaan garis variasi penjumlahan total beban.................... 77Tabel 4.4 Persamaan garis variasi acak posisi penambahan massa beban 79


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

HalamanGambarGambar

2.12.2.

Struktur Serat Optik............................................................Polarisasi Gelombang Elektromagnetik..............................

45

Gambar 2.3. Spektrum Radiasi Elektromagnetik dengan Range PanjangGelombang Untuk Berbagai Macam Warna padaSpektrum Cahaya Tampak.................................................. 6

Gambar 2.4. Pola Mode Melintang di Dalam Pemandu Gelombang PlatSimetris............................................................................... 7

Gambar 2.5. Pemantulan dan Pembiasan cahaya................................... 8Gambar 2.6. Perambatan Sinar dalam Serat Optik .................................. 9Gambar 2.7. Sudut Penerimaan ketika sinar cahaya memasuki serat

optik...................................................................................... 10Gambar 2.8. Sinar Cahaya yang Masuk pada Serat Optik dengan ɸ >

Sudut Kritis......................................................................... 10Gambar 2.9. Loss Transmission in Fiber.................................................. 12Gambar 2.10. Pemantulan Fresnell............................................................ 15Gambar 2.11. Mekanisme Jalannya Cahaya pada peristiwa

pembengkokan Makro......................................................... 16Gambar 2.12. Profil Indeks Bias pada Serat Optik.................................... 17Gambar 2.13. Loss Energi pada Bengkokkan Serat Optik ....................... 18Gambar

Gambar

2.14

2.15.

Geometri Ellips Struktur Perubahan Jari-jari kelengkunganSerat Optik........................................................................Loss Karena Lengkungan dengan Variasi Jari-Jari danJumlah Lilitan ......................................................................

19

20

Gambar 2.16. Linear Quartz Piezo Electric Weigh In Motion ................... 22Gambar 2.17. Sensor Weigh In Motion Bending Plate............................... 23Gambar 2.18. Sensor Single Load Cell....................................................... 24Gambar 2.19 Sistem Weigh in Motion pada Capasitive Mats yang

terhubung dengan sistem akuisisi data................................. 25Gambar 2.20 Kurva Karakteristik sistem Macrobending......................... 27Gambar 2.21 Struktur Umum Sebuah Sistem Serat Optik Sensor............. 28Gambar 3.1. Skema Set- Up Alat Eksperimen.......................................... 31Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian....................................................... 35Gambar 3.3 Rangkaian Sumber Cahaya................................................. 36Gambar 3.4 Rangkaian Detektor Cahaya................................................ 37Gambar 3.5 Konfigurasi Sistem Transmisi Pada Serat Optik................. 38Gambar 3.6. Desain Rubber Berulir......................................................... 39


commit to user

xvi

Gambar 3.7. Cetakan Berulir Diameter (a) 1 cm (b) 1,5 cm (c) 2 cm (d)2,5 cm .................................................................................. 40

Gambar 3.8. Cetakan Silinder berulir .................................. 41Gambar 3.9. Set Pompa dan Tabung Campuran rubber .......................... 42Gambar 3.10 Silinder Berulir pada Rubber.............................................. 42Gambar 3.11. Skema tempat Sensor Serat Optik (a) tampak depan (b)

tampak belakang................................................................... 43Gambar 3.12. Rangkaian Arduino Uno................................................... 43Gambar 3.13. Alat Uji Jari-Jari Kritis...................................................... 44Gambar 3.14 Mobil RC dengan posisi tanpa beban.................................. 46Gambar 4.1. Hasil Pengujian LDR hubungan antara intensitas cahaya

dengan tegangan.................................................................. 49Gambar 4.2. Grafik Hubungan Loss dengan Diameter............................ 50Gambar 4.3. Perjalanan Sinar di Dalam Serat Optik Terlilit..................... 54Gambar 4.4. Grafik Hubungan Pergeseran dengan Transmitansi pada

Diameter lilitan (a) 1 cm, (b) 1,5 cm (c) 2 cm, (d) 2,5 cm .. 56Gambar 4.5. Grafik Hubungan Pergeseran dengan Loss pada Diameter

lilitan (a) 1 cm, (b) 1,5 cm (c) 2 cm, (d) 2,5 cm ................. 61Gambar 4.6. Grafik Hubungan Pergeseran dengan Transmitansi pada 1

lilitan pergeseran 0,25 mm variasi diameter (a) 1 cm, (b)1,5 cm (c) 2 cm, (d) 2,5 cm ................................................. 64

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Pergeseran dengan Transmitansi pada 1lilitan pergeseran 0,50 mm variasi diameter (a) 1 cm, (b)1,5 cm (c) 2 cm, (d) 2,5 cm ................................................. 65

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Pergeseran dengan Transmitansi pada 1lilitan pergeseran 0,75 mm variasi diameter (a) 1 cm, (b)1,5 cm (c) 2 cm, (d) 2,5 cm ................................................. 67

Gambar 4.9 Penggambaran Terjadinya Rugi-Rugi (Loss) pada LilitanSerat Optik .......................................................................... 68

Gambar 4.10. Grafik Hubungan Pergeseran dengan Transmitansi padadiameter1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm (a) 1lilitan pergeseran0,25 mm, (b) 2 lilitan pergeseran 0,25 mm, (c) 3 lilitanpergeseran 0,25 mm, .......................................................... 70

Gambar 4.11. Rafik Hubungan Transmitansi dengan waktu dalampengujian sensor serat optik yang diberi perlakuanpenekanan mobil RC......................................................... 72

Gambar 4.12. Grafik Hubungan Beban Total dengan Kedalaman Lembahpada variasi massa (a) Bagian Depan (b) Bagian tengah (c)Bagian Belakang.................................................................. 74

Gambar 4.13. Grafik Hubungan Beban Total dengan Jumlah KedalamanLembah pada variasi beban (a) Bagian Depan (b) Bagiantengah (c) Bagian Belakang................................................. 76

Gambar 4.14. (a) Grafik Hubungan Beban Total dengan KedalamanLembah pada variasi beban bagian belakang dan (b) 78


commit to user

xvii

Grafik Hubungan Beban Total dengan Jumlah KedalamanLembah pada variasi beban bagian belakang......................

Gambar 4.15. Grafik Gabungan variasi depan, tengah, belakang dan acak/ bebas.................................................................................. 79

Gambar 4.16. Grafik Hubungan Transmitansi dan Kecepatan pada rodabelakang RC........................................................................ 80

Gambar 4.17. Grafik Hubungan Transmitansi dan Kecepatan pada rodadepan RC............................................................................. 81

Gambar 4.18. Rubber Silicone yang dipandang sebagai deretan pegas..... 82Gambar 4.19. Pegas yang terkena gaya penekan oleh massa..................... 82Gambar 4.20. Grafik Hubungan Beban Total dengan Kedalaman Lembah

pada dua kecepatan yang berbeda...................................... 84


commit to user

xviii

DAFTAR SIMBOL

Satuan= Indeks Bias Medium Pertama= Indeks Bias Medium Kedua= Sudut Sinar Datang Dengan Garis Normal Radian Atau Derajat= Sudut Sinar Bias Dengan Garis Normal Radian Atau Derajat= Sudut Kritis Radian atau Derajt= Sudut Maksimum Radian Atau Derajat

NA = Numerical Aperture Radian Atau Derajat= Indeks Bias Relatif Core dengan Cladding= jumlah mode efektif= Parameter Serat Optik= 3,14= Panjang Gelombang m= Jarak Penjalaran Gelombang Cahaya mɛ = Medan Gelombang Awal J= Penitration Depth= Radius Kelengkungan Serat Optik m= Jari-jari Kritis (Critical Radius) m= Kelengkungan m-1

= KelengkunganMaksimum m= Transmitansi Cahaya a.u= Intensitas Modulasi Watt/m2

= Intensitas Referensi Watt/m2

= Konstanta= Konstanta= Koefisien Atenuasi km-1

= Intensitas Cahaya Masuk Watt/m2

= Intensitas Cahaya Keluar Setelah N Lilitan Watt/m2℃ = suhu Celcius= koefisien refleksi= koefisien transmisiΔ = Indeks Bias Relatif CoreDengan Cladding= Tegangan Modulasi Volt= Tegangan Referensi Volt= Daya Diterima Detektor Watt= Daya Masuk Watt= Faktor Kesebandingan= Arus Listrik AmpereΔ = Perubahan Sudut Radian Atau DerajatΔ = Perubahan Jarak mΔt = perubahan Waktu s

ω = frekuensi sudut radian/ detikk = faktor propagasi gelomabang


commit to user

xix

c = kecepatan cahaya m/sv = kelajuan m/s

= Gaya Berat NEk = Energi kinetik JouleEp = Energi potensial JouleI = Implus N.tH = Konstanta kesebandingan (konstanta Planc) J.sᶹ = frekuensi radiasi HzPin = Daya masuk WattPout = Daya Keluar Watts = Panjang ma = diameter inti mR = Radius Bending m

= Profil Indeks bias efektif= Profil Indeks bias awal

dB = Rugi-Rugi Daya dBL = Panjang Kmy = Kedalaman Penetrasi nm

= Jumlah Mode efektif= Jumlah total mode


commit to user

xx

DAFTAR LAMPIRAN

HalamanLampiran 1 Data Pengujian LDR..................................................... 89Lampiran 2 Data Pengujian Nilai Pergeseran Dengan Jari-Jari

Kritis.............................................................................. 90Lampiran 3 Data Pengujian Serat Optik Dengan Variasi Diameter.. 91Lampiran 4 Data Transmitansi Histerisis........................................... 95Lampiran 5 Grafik Gabungan Histerisis............................................ 101Lampiran 6 Data Transmitansi Silikon Rubber Berulir yang Terlilit

Serat Optik Ketika Diberi Beban Statis........................ 106Lampiran 7 Data Pergeseran Silikon Rubber Berulir Terlilit Serat

Optik............................................................................. 112Lampiran 8 Data Transmitansi Cahaya Silikon Rubber Berulir

Terlilit Serat Optik Ketika Dilewati Beban Berjalan...... 113Lampiran 9 Data Variasi Beban Bagian Depan................................ 119Lampiran 10 Data Variasi Beban Bagian Tengah............................... 120Lampiran 11 Data Variasi Beban Bagian Belakang.......................... 121Lampiran 12 Data Kedalaman Lembah dengan Dua Kecepatan

Berbeda........................................................................ 122Lampiran 13 Data Variasi Beban Acak............................................. 123Lampiran 14 Data Tinjauan Transmitansi Silikon Rubber Berulir

terlilit Serat Optik yang Dilewati Beban Berjalandengan Kecepatan Bervariasi....................................... 124

Lampiran 15 Contoh Grafik Transmitansi Silikon Rubber Beruliryang terlilit Serat Optik ketika Dilewati BebanBerjalan....................................................................... 126

Lampiran 16 List Program Arduino................................................ 127


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Transportasi memegang peranan penting guna mendukung kelancaran kegiatan

ekonomi terutama pergerakan barang. Pergerakan barang melalui darat terutama

menggunakan sarana jalan masih menjadi pilihan yang dianggap lebih efisien karena jalan

darat mempunyai keunggulan dalam hal aksesibilitas dan mobilitas. Pilihan ini tentu

berpengaruh terhadap beban lalu lintas di jalan dan mempercepat tingkat kerusakan jalan.

Kerusakan jalan dapat diakibatkan dari 3 faktor yakni faktor perancangan, faktor

pelaksanaan dan faktor operasional. Diantara ketiga faktor tersebut, faktor operasional adalah

yang paling mendominasi. Salah satu dari faktor operasional yaitu banyaknya kendaraan

barang yang melebihi tonase yang menjadi penyebab rusaknya jalan (Solopos, 21 Januari

2014). Kerusakan jalan mengakibatkan lumpuhnya perekonomian, meningkatnya biaya

transportasi karena waktu perjalanan menjadi lebih lama, kerusakan kendaraan akibat

guncangan pada jalan berlubang, dan meningkatnya jumlah kecelakaan lalu-lintas. Salah satu

terobosan baru diantaranya pembuatan sensor beban.

Sensor beban yang selama ini diterapkan di jalan adalah stasiun jembatan timbang.

Berdasarkan PP 43 tahun 1993, jembatan timbang adalah alat penimbangan yang dapat

menimbang kendaraan bermotor sehingga dapat diketahui berat kendaraan dan muatannya

sebagai upaya pengawasan dan pengamanan prasarana dan sarana jalan dan angkutan jalan.

Pada pelaksanaannya di lapangan, Stasiun Jembatan timbang mempunyai beberapa kendala

diantaranya harus berhenti saat pengukuran, biaya konstruksi dan biaya pemeliharaan yang

mahal, kehilangan waktu dan kemacetan lalu lintas (DEPHUB, 1997). Untuk mengatasi

kekurangan dari stasiun jembatan timbang, baru-baru ini telah dikembangkan teknologi baru

yang bernama Weigh in Motion (WIM).

Weigh in motion (WIM) merupakan teknologi pengukuran beban untuk kendaraan

berjalan (Cheng dkk, 2007). Ada beberapa keuntungan pengukuran kendaraan berjalan

menggunakan sistem WIM diantaranya penghematan waktu dan biaya serta menghindari


commit to user

2

kemacetan lalu lintas (Malla dkk, 2008). Sehingga terobosan ini dapat mendukung

modernisasi pada sistem lalu lintas (Corttel, 1992)

Banyak teknologi sensor beban berbasis WIM telah dikembangkan salah satunya

adalah WIM berbasis sensor serat optik (Yuan dkk, 2005). Serat optik memiliki berbagai

kelebihan diantaranya: bandwith yang besar, transmitansi cahaya yang hilang kecil, tahan

terhadap interferensi elektromagnetik, tahan terhadap radiasi serta ukuran dan berat yang

kecil (M. Arumugam, 2001). Pada tahun 2009 harga 1 meter serat grating dipatok oleh

industri serat corning adalah $1000. Harga serat telekomunikasi untuk panjang yang sama

dari corning hanya sekitar $0.20. Berkait dengan kendala harga dan besarnya rugi-rugi yang

ditimbulkan, beberapa orang telah berupaya untuk merekayasa serat optik dari telkom yang

murah itu untuk menjadi sensor serat optik, salah satunya dengan memanfaatkan timbulnya

rugi-rugi pada serat optik karena pembengkokan (Marzuki, 2012).

Prinsip kerja dari sensor serat optik yang digunakan dalam penelitian ini adalah

menggunakan perubahan intensitas. Lekukan yang tajam (macrobend) pada sebuah kabel

serat optik dapat menyebabkan timbulnya rugi daya yang cukup serius dan lebih jauh

kemungkinan terjadinya kerusakan mekanis (pecahnya serat optik). Rugi daya karena

lekukan serat optik sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk banyak hal melalui dua cara:

dengan memanfaatkan peningkatan loss yang terjadi di dalam serat optik dan dengan

memanfaatkan cahaya yang lolos dari serat optik. Dengan memanfaatkan rugi-rugi daya

akibat kenaikan atenuasi didalam serat optik yang dilekukan dapat dimanfaatkan salah

satunya adalah untuk membuat sensor beban (Crisp dan Elliot, 2005). Sensor serat optik

berbasis aplikasi Weigh in Motion (WIM) yang akan dibuat dalam penelitian ini,

memanfaatkan rugi-rugi daya yang dihasilkan dari lekukan pada serat optik yang telah

dililitkan pada silinder rubber ulir berongga. Dari hasil penelitian dapat diperoleh grafik linier

yang mencerminkan keterkaiatan antara jari-jari kelengkungan dengan intensitas cahaya dan

kecepatan sehingga hasilnya dapat memunuhi syarat untuk dijadikan sensor berbasis serat

optik dengan aplikasi weight in motion (WIM).

1.2. Perumusan Masalah

Uji loss untuk serat optik yang terlilit dalam Silinder Rubber yang terulir telah

dilakukan. Pertanyaan yang akan dijawab dalam penelitian adalah :

1. Bagaimana serat optik dapat terlilit dibuat menjadi sensor Weigh In Motion (WIM)?


commit to user

3

2. Bagaimana pengaruh kecepatan massa berjalan terhadap loss pada sensor serat optik

berbasis Weigh in Motion (WIM) ?

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini dilakukan dengan batasan :

1. Lilitan dibuat dengan jari-jari di sekitar jari-jari kritis.

2. Sensor dibuat dengan bobot beban hingga 10 ton.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari diadakannya penelitian ini adalah :

1. Mengetahui sensor weigh in motion (WIM) yang dibuat dari serat optik yang

terlilit.

2. Mengetahui pengaruh kecepatan terhadap perubahan intensitas cahaya yang

terdapat pada sensor serat optik berbasis aplikasi weigh in motion (WIM).

1.5. Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian ini manfaat yang diharapkan adalah :

1. Dapat mengetahui manfaat dari serat optik yang terlilit yang dapat

dimanfaatkan sebagai sensor serat optik yang berbasis modulasi intensitas

untuk pemantauan bobot kendaraan berjalan .


commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Serat Optik

Serat optik adalah untaian tipis yang terbuat dari kaca atau plastik yang

menghubungkan sumber cahaya ke tempat tujuan (Decusatis, 2006). Struktur dasar serat

optik terdiri dari 3 macam bagian yaitu inti (core), selubung (cladding) dan lapisan

pelindung (coating). Gambar 2.1. menunjukkan struktur serat optik. Inti (core ) berada pada

lapisan yang terdalam kemudian dilapisi lapisan selubung (cladding) dan lapisan terluar

adalah lapisan pelindung (coating).

Gambar 2.1 Struktur Serat Optik

Inti (Core) adalah sebuah material batang silinder dielektrik dan umumnya terbuat dari

kaca atau plastik. Kaca yang digunakan dalam pembuatan inti serat optik ini sangat murni

terbuat dari silikon dioksida. Inti juga merupakan bagian terkecil dari serat optik dan bagian

yang paling mudah pecah. Perambatan cahaya terjadi pada bagian inti. (Woodward dan

Husson, 2005)

Selubung (Cladding) adalah bahan dielektrik yang terbuat dari kaca atau plastik yang

berada mengelilingi lapisan inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan inti.

Hal ini berguna agar inti serat optik dapat bekerja secara optimal . Fungsi dari cladding ini

antara lain yaitu mengeksekusi fungsi seperti penurunan hilangnya cahaya dari inti ke udara

sekitar, mengurangi kerugian hamburan di permukaan inti, melindungi serat dari menyerap

permukaan kontaminan dan menambahkan kekuatan mekanik.

Sedangkan lapisan pelindung (Coating) merupakan lapisan bahan yang digunakan untuk

melindungi serat optik dari kerusakan fisik. Bahan yang digunakan untuk buffer adalah jenis

plastik elastik yang berfungsi untuk mencegah terjadinya lecet. (Fidanboylu dan Efendioğlu,

2009).

CoatingCladdingCore


commit to user

5

2.2 Gelombang Elektromagnet

Pada abad ke-17 Sir Isaac Newton mengemukakan teori emisi Newton yakni dari

sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan dengan kecepatan

yang sangat besar. Newton menganggap sinar cahaya seperti arus partikel yang sangat kecil

yang dipancarkan dari sumber cahaya dan bergerak pada garis lurus. Pada penelitian lain,

Christian Huygens menyatakan bahwa cahaya adalah gerak gelombang yang menyebar ke

segala arah dari sumber cahaya dan merambat menembus medium elastik. Kemudian James

Clerk Maxwel mengemukakan bahwa muatan listrik yang dipercepat menimbulkan gangguan

listrik dan magnetik yang menjalar terus-menerus melalui ruang hampa. Jika muatan bergetar

secara periodik menyebabkan munculnya gelombang dengan amplitudo berubah-rubah secara

periodik. Gelombang mempunyai komponen medan listrik dan medan magnet yang saling

tegak lurus. Ditunjukkan pada gambar 2.2 (Pedrotti, 1993).

Gambar 2.2 Polarisasi Gelombang Elektromagnetik (Wiliam dan David, 2009).

Gambar 2.2 Merupakan sebuah gelombang elektromagnetik yang terpolarisasi ke arah

sumbu-x. Komponen medan listrik ditunjukkan dengan simbol , komponen medan magnet

ditunjukkan dengan simbol H dan komponen A merupakan Amplitudo .Medan listrik E dan

medan magnet H merambat saling tegak lurus. Medan magnet merambat secara horizontal

terhadap sumbu-y. Medan listrik merambat secara vertikal terhadap sumbu-x.

Cahaya, panas, radar, gelombang radio, sinar x semuanya merupakan bentuk dari

radiasi elektromagnet. Masing-masing dikarakterisasi oleh sebuah jarak spesifik dari panjang

gelombang. Cahaya tampak memiliki area yang sangat sempit dalam spektrum radiasi

elektromagnetik yaitu pada jarak antara 0,4 μm sampai 0,7 μm. Cahaya putih merupakan

gabungan dari semua warna sesuai gambar 2.2. Sebuah radiasi elektromagnetik yang

menjalar pada ruang hampa disebut kecepatan cahaya yang dirumuskan


commit to user

6

c = (2.1)

dimana nilai c adalah 3 10 / (186,000 mil/s). Kecepatan c memiliki hubungan dengan

permitivitas listrik dalam ruang hampa dan permeabilitas magnet dalam ruang hampa.

Sehingga ada hubungan antara c dengan konstanta listrik dan magnetik. Dimana frekuensi v

dan panjang gelombang adalah sebuah fungsi dari c sesuai rumus

(2.2)

Frequensi memiliki satuan Hertz (Hz). Dimana 1 Hz = 1 putaran per sekon.

Gambar 2.3 Spektrum radiasi elektromagnetik dengan range panjang gelombang untuk berbagai macam

warna pada spektrum cahaya tampak (Serway dan Jewett, 2004)

Gambar 2.3 menjelaskan spektrum elektromagnetik sesuai dengan range panjang

gelombang. Tampak pada gambar bahwa range panjang gelombang cahaya tampak adalah

pada range 400 nm sampai 700 nm. Radiasi elektromagnetik dapat dipandang dari perspektif

mekanika kuantum. Radiasi elektromagnetik diartikan sebagai partikel yang terdiri dari

paket-paket energi yang disebut foton (Pedrotti, 1993). Menurut Planck, energi E radiasi

elektromagnetik sebanding dengan frekuensi radiasi v:

(2.3)

Dimana h adalah konstanta kesebandingan atau konstanta Planck yang memiliki nilai

6,63 x 10-34 J.s. Energi foton sebanding dengan frekuensi radiasi dan berbanding terbalik

dengan panjang gelombang.


commit to user

7

2.3 Pandu Gelombang

Konsep pemandu gelombang pada prinsipnya terdiri dari dua lapisan bahan kaca atau

silika yang memiliki indeks bias yang berbeda dan dimana < sehingga dapat

merambatkan cahaya dari ujung satu ke ujung yang lain.

Gb 2.4 Pola mode melintang di dalam pemandu gelombang plat simetris (Keiser, 2000)

Medan elektrik di dalam lapisan tipis akan berubah secara sinusoidal pada bidang

melintang yang disebabkan oleh adanya interferensi antara gelombang berjalan naik dan

turun. Penembusan ke lapisan luar bertambah dengan pertambahan orde mode ke-m. Bila m

bertambah maka sudut sinar akan mendekati sudut kritis. Gambar 2.4 menunjukkan adanya

perbedaan mode yaitu mode 1 ditunjukkan dengan , mode 2 dengan dan mode 3

dengan . TE merupakan medan listrik E yang tegak lurus bidang datang dan medan

Magnet B sejajar bidang datang. Selain itu dapat diketahui bahwa mode-mode yang berorde

tinggi dan bersudut curam merambat pada lintasan zig-zag yang lebih panjang daripada yang

berorde lebih rendah. Mode-mode yang mendekati putus adalah mode-mode yang berorde

tinggi dan sinarnya mendekati sudut kritis. Sinar-sinar ini akan mudah disimpangkan di

bawah sudut kritis sehingga medannya akan menembus dalam lapisan luar. Di daerah ini

mode-mode tersebut mengalami penyerapan dan menyusut cepat.


commit to user

8

2.4 Karakteristik Transmisi Optik

2.4.1 Pembiasan (Refraction)

Gambar 2.5. Pemantulan dan pembiasan cahaya (Griffiths, 1981)

Pada gambar 2.5 Ir merupakan besar intesitas cahaya yang dipantulkan, It merupakan

besar intensitas cahaya yang dibiaskan dan Ii merupakan besar intensitas cahaya datang.

Selain itu, dapat diketahui bahwa suatu sinar cahaya yang datang dari medium menuju

medium dimana > (indeks bias pertama lebih besar daripada indeks bias kedua)

maka sebagian sinar yang telah mengenai bidang batas akan mengalami pembiasan dan

sebagian lagi mengalami pemantulan. Sinar datang akan dipantulkan dengan sudut sama

besar dengan sudut sinar datang dan sinar bias dibiaskan menjauhi garis normal dengan

sudut .

Perambatan cahaya dalam serat optik mengikuti prinsip pemantulan internal total yang

sesuai dengan Hukum Snell. Hubungan analitis matematis antara dan dan dan

ditemukan melalui eksperimen pada tahun 1621 oleh Willebrord Snellius sebagai berikut:

sin 2.4Dimana dan secara berturut turut adalah nilai indeks bias bahan pertama dan bahan

kedua sedangkan dan berturut turut adalah sudut datang dan sudut bias. Persamaan 2.4

menjunjukkan bahwa Hukum Snell menjelaskan jalannya sinar pada dua medium yang

mempunyai indeks bias berbeda. Indeks bias merupakan perbandingan kecepatan cahaya di

dalam ruang hampa dibanding kecepatan cahaya di dalam medium.


commit to user

9

Gambar 2.6. Perambatan Sinar Dalam Serat Optik (Keiser, 1991)

Pada gambar 2.6 dapat dijelaskan bahwa apabila sudut cahaya datang dalam bahan

pertama menuju bidang perbatasan semakin diperbesar, akan tercapai suatu keadaan dimana

sudut biasnya menjadi bernilai 90°. Karena sudut datang tersebut sangat berpengaruh

terhadap sudut bias maka sudut datang ini dinamakan sudut kritis (θ1 = θc) seperti Gambar

2.6.b. Sudut datang dimana hal ini terjadi disebut sudut kritis ( ) (Serway dan Jewett, 2004).

Cahaya yang merambat dengan sudut datang kurang dari sudut kritis, cahaya akan dibiaskan

masuk ke bahan kedua. Namun, cahaya yang merambat dengan sudut datang lebih dari sudut

kritis, maka cahaya tersebut akan dipantulkan kembali (oleh bidang perbatasan) masuk ke

dalam bahan pertama seperti gambar 2.6 c.. Keadaan ini disebut sebagai pemantulan internal

sempurna (Total Internal Reflection)= (2.5)inidisebutdengansudutkritis ( ).

Jika cahaya merambat melebihi sudut kritis maka cahaya akan dibiaskan keluar dari

media awal , akan tetapi bila cahaya merambat menuju bidang perbatasan dengan sudut

datang yang lebih kecil dari sudut kritis maka cahaya akan dipantulkan kembali oleh bidang

perbatasan ke dalam media awal . Dalam hal ini tidak ada berkas bias sama sekali dan

seluruh cahaya terpantulkan. Efek semacam ini disebut dengan pemantulan internal sempurna

(Crisp dan Elliot, 2005).

Numerical Aperture adalah parameter yang mengukur kemampuan serat optik untuk

mengumpulkan atau memerangkap sinar cahaya (Crisp dan Elliot, 2005).

n1

θ2

n2

θ1

θ1>θc

θ1 θ1n1 n1

n2 n2

a b c

θ1= θc


commit to user

10

Gambar 2.7. sudut penerimaan ketika sinar cahaya memasuki serat optik (Senior, 2009)

Perambatan cahaya dalam serat optik bergantung kepada titik awal dimana sinar cahaya

masuk ke dalam serat optik. Gambar 2.7 menunjukkan sinar meridional A di ∅ sudut kritis

dalam serat pada core-cladding. Dari gambar ditunjukkan bahwa sinar memasuki inti pada

sudut dengan sumbu serat dan dibiaskan pada core udara sebelum transmisi ke core –

cladding pada sudut kritis pada serat. Setiap sinar yang datang ke dalam core serat pada

sudut yang lebih besar dari akan dikirimkan ke core-cladding pada sudut kurang dari ∅ .

(Senior, 2009)

Agar sudut kritis tetap terjaga, sinar harus masuk dengan range yang spesifik yang

disebut dengan kerucut penerimaan atau lebih dikenal dengan sudut penerimaan. Area pada

gambar didefinisikan oleh sebuah kerucut yang diperluas keluar dari inti serat optik. Sinar

cahaya masuk ke dalam inti dari luar kerucut atau melebihi sudut penerimaan tidak akan

masuk ke dalam inti serat optik. (Woodward dan Husson, 2005)

Gambar 2.8. Sinar cahaya yang masuk pada serat optik dengan ɸ> sudut kritis (Senior,2009)

Gambar 2.8. menjelaskan adanya sudut triangle ABC dimana sinar yang datang dari

medium udara dengan sudut akan mengalami pembelokan mendekati garis normal atau

pembiasan saat masuk medium dan kemudian setelah terkena bidang perbatasan yang


commit to user

11

memiliki indeks bias atau perbatasan core dan cladding sinar mengalami pemantulan

internal sempurna, hal ini terjadi dikarenakan sudut datang sinar lebih besar daripada sudut

kritis. Dari persamaan 2.29 tentang hukum Snellius dan sesuai gambar 2.8 tentang triangle

sudut ABC maka diperoleh :ɸ = − (2.6)

Dimana 1lebih besar daripada sudut kritis pada interface core –cladding, kemudian jika

disubtitusi pada persamaan 2.4 menjadisin = ɸ(2.7)Dengan menggunakan hubungan trigonometri ɸ+ ɸ= 1 , sehingga persamaan 2.7

dapat menjadisin = (1 − ɸ) (2.8)Ketika kasus dibatasi untuk total internal reflection, dimana menjadi sama dengan

sudut kritis untuk core dan cladding interface yang diberikan pada persamaan 2.5 dimana

menjadi dikombinasikan dengan persamaan 2.8 sehingga menjadisin = ( − ) (2.9)Sehingga= sin = ( − ) (2.10)Pertsamaan 2.10 menjelaskan bahwa Numerical Aperture (NA) sebanding dengan sudut

datang terbesar yang dapat diterima pemandu dan diteruskan. NA sering digunakan untuk

serat optik di udara dimana adalah kesatuan, hal itu sama dengan sin . Atau dalam range

0 ≤ ≤ sinar akan disebar di dalam serat optik. NA dapat juga dinyatakan dengan

perbedaan indeks bias relatif antara core dan cladding= ≃ untuk ≪ 1 (2.11)Kemudian digabungkan dengan persamaan 2.10 menjadi= (2 ) (2.12)Hubungan antara persamaan 2.10 dan 2.12 untuk numerical aperture adalah sangat berguna

untuk pengukuran kemampuan pengumpulan cahaya pada serat optik. (Senior, 2009).

Umunya NA pada single mode serat optik adalah 0,1 dan untuk serat optik multimode

berkisar 0,2 sampai 0,3. (Keiser, 2000).


commit to user

12

2.4.2 Atenuasi

Atenuasi adalah rugi-rugi atau pelemahan energi atau daya yang dibawa oleh cahaya.

Besaran pelemahan energi sinyal informasi dari serat optik dinyatakan dalam deci-Bell (dB).

Atenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada

penerima menjadi lebih kecil daripada yang dikirimkan oleh pemancar (Keiser, 2000). Besar

atenuasi dapat dicari dengan persamaan:10 2.13Dari persamaan 2.13 dapat dijelaskan bahwa besarnya nilai atenuasi dalam satuan dB atau

deci-Bell diperoleh dari logaritma perbandingan nilai P2 atau Daya yang diterima detektor

(Watt) dibanding dengan nilai P1 Daya awal yang masuk (Watt)

Gambar 2.9. Loss Transmission in Fiber (Jenny, 2000)

Gambar 2.9. menunjukkan adanya pelemahan (atenuasi) terhadap panjang gelombang

kaca optik. Ada tiga rentang panjang gelombang yang lebih disukai untuk transmisi yang

pertama pada panjang gelombang 850 nm, sumber cahaya dan elektronik dapat dibuat dari

paduan senikonduktor dengan GA1-xAlxAs. Yang kedua yaitu daerah sekitar 1300 nm. Pada

panjang gelombang ini adalah puncaknya redaman karena absorbsi cahaya oleh ion hidroksi

(OH) ynag terjebak dalam serat optik selama pemrosesan. Pada panjang gelombang ini juga

bertepatan dengan titik dispersi kromatik minimum serat optik. Dan yang terakhir serat optik

mengalami transparansi terbesar pada panjang gelombang sekitar 1550 nm dimana redaman

menurun hingga 0,2 dB per km. Dan diatas 1600 nm terjadi peningkatan yang diakibatkan


commit to user

13

adanya penyerapan. (Power, 1993) pada dasarnya hilangnya energi cahaya di dalam serat

optik ada dua yaitu bahan inti serat optik tidak cukup jernih atau kotor dan cahaya dibelokkan

ke arah yang salah (Crisp dan Elliot, 2005).

Beberapa hal yang menyebabkan terjadinya atenuasi dalam serat optik yaitu hamburan

Rayleigh (scattering), Penyerapan (absorption), Pemantulan Fresnel dan pembengkokan

(bending losses).

2.4.3 Hamburan Rayleigh (Scattering)

Ketika cahaya melewati sebuah material yang mempunyai indeks bias yang berbeda,

beberapa cahaya akan terhambur pada permukaan antara dua medium selama medium adalah

transparan, hamburan tersebut disebut hamburan Rayleigh. Hamburan Rayleigh merupakan

efek terpancarnya cahaya akibat terjadinya perubahan kecil yang bersifat lokal pada indeks

bias bahan inti dan bahan mantel. Dikatakan bersifat lokal, karena hanya terjadi di lokasi-

lokasi tertentu dan ukuran daerah yang terkena pengaruh perubahan ini sangat kecil, yaitu

kurang dari satu panjang gelombang cahaya. Hamburan Rayleigh disebabkan oleh adanya

ketidakmerataan adonan bahan-bahan pembuat serat optik dan pergeseran-pergeseran kecil

pada kerapatan bahan. (Crisp dan Elliot, 2005)

2.4.4 Penyerapan (Absorption)

Penyerapan cahaya oleh suatu molekul merupakan suatu bentuk interaksi antara

gelombang cahaya (foton) dengan atom / molekul. Energi yang diserap oleh atom/ molekul

akan digunakan elektron di dalam atom untuk bertransisi dari suatu level energi ( ) ke

tingkat energi elektronik yang lebih tinggi ( ). Penyerapan hanya terjadi jika selisih kedua

tingkat energi elektronik (∆ = − ) bersesuaian dengan energi cahaya yang datang

yakni :∆ = (2.14)

Penyerapan terjadi pada saat foton bertumbukan langsung pada suatu material dan

menyerahkan energinya pada elektron atom. Foton mengalami perlambatan dan akhirnya

berhenti, sehingga pancaran sinar yang keluar dari material berkurang dibanding saat masuk

ke material. Absorbansi menyatakan banyaknya cahaya yang diserap oleh suatu lapisan tipis

dari total yang dilewatkan pada lapisan tipis.


commit to user

14

Penyerapan terjadi karena tiga faktor yaitu disebabkan oleh adanya deffect atomic pada

komposisi kaca, adanya penyerapan dari luar dan juga adanya penyerapan dari dalam. Faktor

deffect atomic disebabkan karena ketidaksempurnaan dari material struktur atom pada serat

optik diantaranya kehilanghan molekul, area kerapatan yang tinggi dan oxygen deffect dalam

struktur kaca. (Keiser, 2000) Faktor dari dalam disebabkan karena bahan pembuat itu sendiri.

Sedangkan faktor dari luar terjadi karena campuran dalam serat. Zat kotoran (impurity) atau

apapun yang masih tersisa di dalam bahan inti akan menyerap sebagian energi cahaya yang

merambat di dalam serat optik. Zat kotoran yang tersisa dalam inti diantaranya yaitu logam

Iron, Chromium, Cobalt, Copper dan ion OH.

2.4.5 Pemantulan Fresnel

Pemantulan merupakan kejadian dimana cahaya terpantul pada medium. Pada saat

cahaya melewati medium menuju medium dimana > (indeks bias pertama lebih

besar daripada indeks bias kedua) dimana sudut datang mendekati garis normal (90 ), maka

sebagian besar cahaya akan dibiaskan menembus bidang perbatasan seperti dalam gambar 2.9

(a). Namun sebagian kecil dari cahaya yang datang dan hendak memasuki serat optik akan

terpantul balik oleh bidang perbatasan udara – inti seperti gambar 2.9 (b). Besarnya sudut

pemantulan sama dengan sudut datangnya cahaya, hal ini disebut dengan pemantulan Fresnel.

Pemantulan cahaya harus mempertimbangkan cahaya yang hilang ketika beberapa medium

saling berhadapan (Woodward dan Husson, 2005). Augustin Fresnel menjelaskan besarnya

cahaya yang hilang pada pemantulan Fresnel ketika melewati medium satu ke medium yang

lain dengan persamaan Fresnel sebagai berikut (Crisp dan Elliot, 2005):

= ( )( ) (2.15)

Persamaan 2.15 dapat dijelaskan bahwa nilai R yang merupakan koefisien redaman refleksi

Fresnel didapatkan dari pengurangan indeks bias relatif core dengan indeks bias udara dikuadratkan kemudian hasilnya dibagi kuadrat dari penjumlahan indeks bias relatif core dengan indeks bias udara . Hal ini berarti pemantulan Fresnel bergantung pada perbedaan

relatif antara dua indeks bias. Tingkat daya cahaya yang dipantulkan tergantung pada

kehalusan permukaan batas.


commit to user

15

Gambar 2.10. (a) Pemantulan Fresnel, (b) Pemantulan Fresnel di setiapBidang Batas (Crisp dan Elliot, 2005)

Pada gambar 2.10 dapat dijelaskan bahwa sinar yang datang dengan daya masuk

sebesar 1 joule per detik (Watt) akan mengalami pemantulan Fresnel yang berada di dalam

serat optik tetapi akan mengalami loss atau kehilangan energi sebesar 4% setelah melewati

bidang batas artinya hanya 96 % yang diteruskan karena mengalami pemantulan pada bidang

batas dan bila sinar tersebut masuk kembali pada serat optik lain juga akan mengalami loss

sebesar 4% sehingga sinar yang masuk hanya 92% dari total daya yang masuk .

Pada proses pemantulan, cahaya dapat terpolarisasi sebagian atau seluruhnya oleh

refleksi. Jenis polarisasi yang terjadi yaitu transverse electric (TE) dimana medan listrik E

tegak lurus bidang datang dan medan magnet B sejajar bidang datang. Sebaliknya jika medan

listrik E sejajar bidang datang maka jenis polarisasi ini disebut transverse magnetic (TM).

Reflektasnsi TE dan TM dapat dicari dengan menggunakan persamaan dibawah ini (Pedrotti,

1993).

RTM = ( ) (2.16)

RTE = ( ) (2.17)

Cahaya datang

Sedikitnya 96%

Ujung output serat

Hingga 4%

(a)

Rugidaya4%Daya input = 1 W Daya output = 0,92 W

Daya = 0.96 W

(b)


commit to user

16

2.4.6 Pelengkungan (Bending)

Rugi – rugi pembengkokan serat optik adalah hilangnya cahaya (loss) pada saluran

serat optik ketika serat optik mengalami pembengkokan atau lekukan. Di dalam serat optik

terdapat 2 jenis rugi-rugi pembengkokan (bending loss) yaitu pembengkokan mikro

(microbending) dan pembengkokan makro (macrobending). Microbending biasanya

disebabkan karena perbedaan laju pemuaian dan penyusutan antara serat optik dengan lapisan

pelindung luarnya. Jika bagian inti menyusut lebih lambat dari pada lapisan luarnya, maka

bagian inti akan bergeser dari posisi semula sehingga menimbulkan lekukan-lekukan pada

serat optik (Crisp dan Elliot, 2005).

Macrobending adalah pembengkokan serat optik dimana jari-jari bengkokannya lebih

besar dari pada diameter serat optik. Karena terjadi kelengkungan pada serat optik

menyebabkan cahaya yang melewati serat optik akan mengalami pelemahan atenuasi pada

bagian core serat optik, seperti terlihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Mekanisme Jalannya Cahaya Pada Peristiwa Pembengkokan Makro(Crisp dan Elliot, 2005)

Berdasarkan gambar 2.11 dapat dijelaskan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya,

sudut sinar datang yang lebih kecil daripada sudut kritis ( dan < ), maka sinar yang

masuk tidak dipantulkan secara sempurna melainkan lebih banyak dibiaskan keluar dari inti

serat optik. Sedangkan untuk sinar yang membentuk sudut datang lebih besar dari sudut kritis

( ), maka sebagian besar mode cahaya akan dipantulkan kembali masuk ke dalam

selubung seperti halnya prinsip pemantulan total. Kondisi ini mengakibatkan perubahan nilai

intensitas. Jumlah radiasi optik dari kelengkungan serat optik tergantung kekuatan medan

dan kelengkungan jari-jari R.

Cladding

Core

R


commit to user

17

Gambar 2.12. Profil indeks bias (a) dan Geometri serat optik terbengkokkan (b) (Lei dkk., 2009).

Gambar 2.12 (a) dapat dijelaskan bahwa pada garis biru merupakan profil indeks bias

yang melewati serat optik terfabrikasi dan garis merah putus-putus merupakan profil indeks

bias ketika serat optik dibengkokkan di titik kritis dan rim merupakan titik radius maksimal

pembengkokan serat optik. Sedangkan gambar 2.12 (b) menjelaskan tentang geometri dari

sebuah serat optik yang terbengkokkan, x origin pada axis serat optik. Serat optik yang

terbengkokan akan menyebabkan sinar yang berada terkungkung dalam serat optik menjadi

kehilangan energi atau loss dikarenakan sudut datang sianr kurang dari sudut kritis sehingga

sinar tidak akan terpantul atau sinar mengalami pembiasan keluar dari daerah core.

Beberapa lekukan pada serat optik dapat dinyatakan dengan transformasi conformal,

yaitu menyetarakan dengan serat yang lurus dimana pengaruh kelengkungan memberikan

profil indeks bias efektif (ne). persamaan indeks bias efektif dapat dilihat pada persamaan

2.18 berikut: 1 (2.18)

Di mana n0 adalah profil indeks bias ketika serat optik lurus; χ adalah efek akomodasi elastis

optik; merupakan koordinat melintang sepanjang garis yang menghubungkan pusat

kelengkungan dan pusat dari serat optik dengan titik awal di tengah serat optik dan keluar

positif, sementara R adalah jari-jari kelengkungan pada serat optik (Lei dkk, 2009).

Geometri dari sebuah lekukan serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.12.a. Karena

serat optik lurus dengan distribusi indeks bias efektif pada persamaan 2.18 mempunyai sifat

yang sama dengan serat optik yang melengkung. Distribusi kelengkungan pada Gambar

2.12.a dapat diwakili oleh serat optik lurus yang mempunyai distribusi indek bias yang


commit to user

18

bervariasi seperti yang diilustrasikan secara skematik pada Gambar 2.11.b (Gambling dkk,

1979).

Gambar 2.13. Loss Energi pada Bengkokan Serat Optik (Keiser, 2000)

Gambar 2.13 menunjukkan adanya medan evanescent pada serat optik yang

dibengkokkan. Banyaknya pancaran cahaya yang keluar dari sebuah serat optik yang

dibengkokkan tergantung dari kuat medan di Xc dan jari-jari bengkokan R. Jumlah mode

pada serat optik yang dibengkokkan akan berkurang atau lebih sedikit dari pada serat optik

yang lurus. Jumlah mode efektif Neff pada serat optik multimode berjari-jari a yang di

bengkokkan dapat dilihat pada persamaan 2.19

Neff=N∞ 1 ∆ (2.19)

dimana α didefinisikan perbedaan indeks, ∆ adalah perbedaan indeks bias core-cladding, n2

adalah indeks bias cladding dan k=2π/ konstanta penyebaran gelombang. Persamaan 2.19

menjelaskan bahwa nilai jumlah mode efektif Neff ditentukan oleh nilai jumlah total mode

dalam serat optik N∞, jari-jari bengkokan R, panjang gelombang dan konstanta penyebaran

gelombang k serta indeks bias n. Semakin besar jari-jari bengkokan maka akan mempengauhi

nilai jumlah mode efektif yang pada akhirnya akan mempengaruhi nilai transmitansi cahaya

yang akan ditransmisiskan.

N∞= ∆ (2.20)

Persamaan 2.20 menunjukkan adanya keterkaitan antara panjang gelombang dengan indeks

bias dan N∞ yaitu jumlah total mode dalam serat optik yang lurus. Semakin besar

panjang gelombang yang dilewatkan dalam serat optik maka nilai transmisi cahaya yang

diteruskan akan semakin berkurang dikarenakan frekuensi semakin kecil.


commit to user

19

2.5. Kelengkungan dan Jari-Jari Kelengkungan

Gambar 2.14. Geometri Ellips Struktur Perubahan Jari-Jari Kelengkungan Serat Optik

Perhitungan nilai rugi-rugi pada serat optik secara melingkar dapat di analogikan pada

gambar 2.14. Saat serat optik mengalami pergeseran maka akan mengalami proses perubahan

bentuk dari struktur lingkaran menjadi ellips. Hal ini akan menyebabkan panjang a dan b

menjadi berkurang. Panjang nilai akan bertambah dan nilai b akan berkurang, namun hal ini

tidak menyebabkan perubahan keliling, seperti yang ditunjukkan pada persamaan 2.21 :

Keliling Lingkaran = Keliling Ellips (2.21)2 (2.22) (2.23)

Dengan menggunakan persamaan 2.23, jika terjadi pergeseran sejauh x maka perubahan

sumbu vertikal menjadi (a-(x/2)) dan sumbu horizontal menjadi (b+(x/2)). Gambar 2.14

merupakan ellips dengan titik pusat di (0,0). Sehingga persamaan umum ellips tersebut

adalah: 1 (2.24)

Sehingga kelengkungan pada ellips dengan menggunakan persamaan 2.24 sehingga diperoleh

persamaan 2.25: "′

(2.26)

(2.25)


commit to user

20

Pada Gambar 2.14 tersebut daerah kritis terjadi pada titik A(-a,0) dan B(a,0). maka dapat

diperoleh kelengkungan maksimum (Kmax) di titik (-a,0) dari persamaan 2.24. Yaitu: (2.27)

Setelah diketahui kelengkungan pada daerah kritis maka dapat diperoleh jari-jari

kelengkungannya (R) dengan memasukkan persamaan 2.26 ke persamaan 2.27.

(2.28) (2.29)

Rugi-rugi pada serat optik yang melengkung akan semakin meningkat jika jari-jari

kelengkungannya semakin kecil. Hal ini dikarenakan adanya jari-jari kritis (Rc). Jari-jari kritis

merupakan jari-jari lengkungan pada serat optik yang mendekati pertambahan nilai loss yang

cepat (Farrel, 2002).3 124 12 22 3 2 (2.30)

Persamaan 2.30 menjelaskan bahwa besarnya jari-jari kritis dapat dipengaruhi oleh selisih

dari nilai indeks bias. Numerical Aperture yang besar akan menghasilkan nilai jari – jari kritis

( ) dan nilai rugi-rugi yang kecil. Loss cahaya juga akan meningkat ketika serat optik dililitkan

dengan jari-jari tertentu sebanyak N lilitan (Gambar 2.15).

Gambar 2.15. Loss Karena Lengkungan dengan Variasi Jari-Jari dan Jumlah Lilitan

(Zendehnam dkk, 2010)

Gambar 2.15 menunjukkan hubungan rugi-rugi serat optik dengan penambahan jumlah

lilitan. Selain itu dapat diketahui bahwa rugi-rugi pada serat optik karena nilai intensitas

cahaya berkurang. Berkurangnnya nilai intensitas disebabkan oleh adanya penambahan

jumlah lilitan yang dapat dinyatakan dengan persamaan 2.31.


commit to user

21

= (2.31)

Dengan I in merupakan Intensitas cahaya yang masuk, Iout merupakan Intensitas cahaya

yang keluar, N jumlah Lilitan, koefisien atenuasi dan R adalah radius kelengkungan

(Marzuki, dkk, 2012)

2.6. WIM (Weigh in Motion)

Weigh in motion (WIM) merupakan teknologi pengukuran beban berjalan. (Cheng dkk,

2007) Weigh in Motion telah diperkenalkan lebih dari 50 tahun yang lalu. Prinsip kerja atau

metode teknologi Weigh in Motion adalah mendeteksi suatu berat kendaraan yang bergerak

pada kecepatan tertentu diatas jalan yaitu dengan mengukur beban roda kendaraan pada saat

berjalan. Berbeda dengan metode jembatan timbang, beberapa keuntungan teknologi Weigh

in Motion antara lain lebih efisien dan menghemat waktu, khususnya pada saat lalu lintas

sibuk. Hal ini akan mendukung modernisasi manajemen lalu lintas.

Teknologi Weigh in Motion (WIM) ada beberapa macam sensor yang telah

dikembangkan diantaranya sensor piezoelectric, bending plate, Load cell, capasitive mats dan

serat optik. Beberapa sensor tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

2.6.1 Sensor Piezoelektrik

Piezo berasal dari bahasa Yunani yang artinya saya beri tekanan. Sensor Piezoelectric

dibuat dari sebuah material yang menghasilkan muatan listrik ketika secara mekanik

terdeformasi. Ketika tekanan dikenakan pada kristal yang terpolarisasi maka akan

menghasilkan muatan listrik. Dan ketika barisan kristal ditempatkan diantara dua keping

metal, sebuah gaya luar akan mengubah menjadi muatan yang proporsional. Muatan akan

menghasilkan tegangan yang bergantung pada gaya luar. Sensor ini dapat diinstal secara

langsung di jalan pada aplikasi sensor permanen ataupun aplikasi sensor portabel. Sistem

piezoelektrik ditunjukkan pada gambar 2.16


commit to user

22

Gambar 2.16 Linear Quartz Piezo Electric Weigh in Motion (Kollipara, V. D. , 2013).

Pada gambar 2.16 ditunjukkan sistem Linear Quartz Piezo Electric Weigh in Motion.

yang memiliki beberapa bagian diantaranya load bearing coat yang berfungsi sebagai sensor

yang besentuhan langsung dengan ban kendaraan. Elastic material atau bahan elastis yang

berwarna biru berfungsi seperti pegas yaitu mengembalikan posisi sensor ke posisi semula

setelah mengalami penekanan. Quartz merupakan bagian utama sensor piezoelectric yaitu

berfungsi untuk sensing element atau berfungsi melakukan penginderaan, dimana Quartz

bekerja setelah terkena tekanan yang disebabkan beban kendaraan. Tekanan akan membuat

perubahan tegangan, perubahan tegangan inilah yang akan dicatat sebagai nilai beban

dinamis. Untuk menghitung nilai beban statis, dilakukan penghitungan perbandingan

parameter nilai kalibrasi dengan nilai beban pengukuran. Sedangkan bagian yang lain yaitu

sand epoxy grouting adalah perangkat tambahan yang berfungsi untuk menampung pasir atau

debu yang masuk ke dalam sensor.

2.6.2 Sensor Bending Plate

Sistem sensor bending plate memanfaatkan keping yang dapat mengukur rapatan yang

terletak menempel di bagian samping. Ketika kendaran bergerak melewati sensor bending

plate maka data akan terekam dalam bentuk ukuran rapatan dan dapat dihitung nilai beban

bergerak. Muatan diam dinilai dengan menggunakan muatan bergerak dan dikalibrasi dengan

menggunakan parameter. Ketika jalan yang digunakan untuk menanam sensor berasal dari

aspal maka sensor membutuhkan beton untuk menanam sensor bending plate, tetapi bila jalan

yang digunakan sudah terbentuk dari beton maka diperlukan galian dangkal untuk menanam


commit to user

23

sensor bending plate (Kollipara, V. D. , 2013). Gambar 2.17 menunjukkan gambar sistem

bending plate dan aplikasi di jalan.

Gambar 2.17 Sensor Weigh in Motion Bending Plate (Kollipara, V. D. , 2013).

Pada gambar 2.17 merupakan gambar sensor bending plate yang terdiri dari plat baja

yang disusun secara tegak lurus dengan roda kendaraan. Sedangkan di bawah plat terdapat

pegas yang berfungsi untuk mengembalikan posisi sensor ke posisi semula setelah plat

mengalami penekanan. Prinsip kerja dari sensor bending plate adalah ketika plat mengalami

penekanan maka terjadi perubahan posisi plat yang berimbas pada penekanan pegas,

kemudian elemen sensor akan melakukan pengukuran beban dinamis kendaraan. Sedangkan

beban statis dihitung menggunakan perbandingan dengan nilai parameter kalibrasi.

2.6.3 Sensor Load Cell

Sistem WIM load cell memanfaatkan sebuah jaringan muatan tunggal dengan dua

perhitungan untuk mengukur poros dan muatan yang terdapat pada samping kiri dan kanan

poros. Ketika kendaraan melewati sensor load cell, maka sensor akan merekam data beban

diukur berdasarkan masing-masing perhitungan dan menjumlahkannya untuk mendapatkan

beban poros. Pemasangan sistem WIM load cell menghendaki menggunakan beton

(Kollipara, V. D. , 2013). Contoh model sensor load cell dan aplikasi pemasangan di jalan

ditunjukkan pada gambar 2.18.


commit to user

24

(a) (b)

Gambar 2.18 Sensor Single Load Cell (a) model Sensor Single Load Cell dan (b) aplikasi pemasangan

Sensor Single Load Cell. (wimsystem.com)

Pada gambar 2.18 (b) dapat dilihat bahwa sensor load cell menggunakan plat baja

yang dipasang pada area pengukuran di jalan raya. Prinsip kerja dari sensor ini adalah

berdasarkan perubahan tekanan dan perubahan resistansi. Pada gambar 2.18 (a) dapat dilihat

model sensor load cell, ada 2 sensor yang dipasang pada kiri dan kanan, hal ini berfungsi

untuk mengukur beban pada masing-masing poros kendaraan. Dalam sensor load cell juga

terdapat pegas yang berfungsi mengembalikan posisi ke posisi plat semula dan kawat yang

berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Ketika beban kendaraan menekan sensor maka akan

terjadi perubahan arus dan perubahan hambatan yang selanjutnya dapat menghasilkan pola

pada masing-masing poros kendaraan. (Klein, 2001)

2.6.4 Sensor Serat Optik

Prinsip kerja dari sensor serat optik WIM adalah saat serat optik mengalami tekukan ,

maka akan terjadi perubahan intensitas cahaya pada serat optik, perubahan intensitas ini

dimanfaatkan untuk menentukan besarnya daya output dan daya input yang diterima oleh

detektor.

2.6.5 Sensor Capasitive Mats

Sensor Capasitive Mats berisi bahan-bahan material dielektrik antara alas metal baja

dan tegangan yang diaplikasikan melintang pada bahan material. Ketika kendaraan melewati

keset (capasitive mats), jeda antara lapisan alas metal menjadi turun sehingga menyebabkan

nilai kapasitansi menjadi naik. Kemudian hasil perubahan resonansi frekuensi diukur oleh


commit to user

25

sirkuit rangakaian listrik dan dilanjutkan diubah oleh sistem akuisisi data. Sistem ini dapat

diklasifikasikan menjadi permanen dan portabel pada sistem WIM. Sistem sensor capasitive

mats sangat mahal dalam pengaplikasiannya. Akurasi dari sistem capasitive mats tidak terlalu

bagus dalam pengukuran beban poros bila dibandingkan sistem WIM pada load cell ataupun

bending plate. (Kollipara, V. D., 2013). Gambar sistem capasitive mats disajikan dalam

gambar 2.19.

Gambar 2.19 Sistem Weigh in Motion pada Capasitive Mats yang terhubung dengan Sistem Akuisisi Data

(Lu dkk, 2007)

Gambar 2.19 menyajikan sistem capasitive mats yang sedang melakukan pengukuran

beban kendaraan truk. Selanjutnya dapat dijelaskan bahwa sensor capasitive mats terdiri dari

2 buah sensor yang terbuat dari karet elastomer dielektrik dan disampingnya terdapat lapisan

kapasitor. Prinsip kerja dari sensor capasitive mats adalah ketika beban roda kendaraan

mengenai atau menekan lapisan karet elastomer dielektrik maka akan terjadi peningkatan

nilai kapasitansi dalam sensor hal ini diakibatkan karena lapisan elastomer dielektrik

mengalami perbedaan jarak. Hasil kapasitansi yang terukur mempunyai nilai berat kendaraan

yang sama dengan berat kendaraan. (Lu dkk, 2007).

2.7 WIM untuk Sensor Serat Optik

Sensor serat optik dapat diklasifikasikan dalam tiga kategori yaitu lokasi

penginderaan, prinsip operasi dan aplikasi. Berdasarkan lokasi penginderaan sensor serat

optik dapat dibagi menjadi 2 yaitu instrinsik dan ekstrinsik. Serat optik sebagai sensor

Karet elastomerdielektrik

konduktif


commit to user

26

intrinsik terjadi ketika satu atau lebih sifat fisik dari yang dialami serat berubah. Gangguan

yang terjadi menyebabkan perubahan karakteristik cahaya yang telah terjadi di dalam serat

optik. Sedangkan sensor ekstrinsik biasa digunakan untuk dari atau menuju alat optik

eksternal dimana pengukuran diambil. Dalam hal ini, serat optik bekerja jika mendapatkan

cahaya pada daerah pengukuran. Sensor serat optik dapat menjadi ekstrinsik bila modulasi

cahaya dilakukan oleh tranduser eksternal atau dapat menjadi sensor intrinsik bila modulasi

terjadi dalam serat optik.

Berdasarkan prinsip operasi atau modulasi dan proses demodulasi, sensor serat optik

dapat diklasifikasikan menjadi intensitas, phase, frekuensi atau sensor polarisasi. Semua

parameter tersebut dapat menjadi subjek yang menyebabkan perubahan dikarenakan

gangguan eksternal. Sehingga, dengan mendeteksi parameter tersebut dan perubahan yang

terjadi, maka gangguan dari luar dapat diukur. (Fidanboylu dan Efendioğlu, 2009).

Modulasi sumber cahaya adalah proses di mana informasi dicetak ke dalam sumber

cahaya yang disebut carrier untuk transmisi yang efisien. Efek lingkungan seperti suhu,

tekanan, regangan, dan lain sebagainya dapat dikonversi ke dalam sinyal listrik kemudian

dimodulasi lalu diinterpretasikan. Hal ini memungkinkan terdapat banyak jenis sensor yang

dapat mengukur efek lingkungan yang sama. Pemilihan metode yang tepat dengan rancangan

sensor yang cocok sangat penting dilakukan sehingga hanya efek lingkungan yang diinginkan

yang akan terdeteksi dan diukur (Yeh, 1990).

2.7.1 Sensor serat optik modulasi intensitas

Sensor serat optik modulasi intensitas menggunakan perubahan intensitas atau attenuasi

(pelemahan) sebagai dasar utama kerja sensor serat optik. Cara untuk melakukan attenuasi

yaitu dengan menggunakan bending pada serat optik sehingga terjadi rugi daya di dalam serat

optik yang menyebabkan attenuasi pada sinyal keluaran di ujung serat optik. Beberapa

konsep sensor berbasis modulasi intensitas adalah macrobending, transmisi, dan refleksi.

Sensor modulasi intensitas lebih sederhana dan tidak banyak memerlukan interface (Yeh,

1990). Salah satu yang dikembangkan dari sensor serat optik adalah sensor macrobending.

Sistem macrobending memanfaatkan daya yang hilang dalam serat optik yang dibengkokkan

sebagai sinyal dimana besarnya dipengaruhi oleh jari-jari pembengkokan. Ketika loop

menyentuh permukaan uji maka akan terjadi kecacatan serat optik dan merubah diameter

pembengkokan (Domanski,2010).


commit to user

27

Kelengkungan fiber optik berpengaruh terhadap besar pelemahan intensitas. Koefisien

pelemahan intensitas cahaya dinyatakan dalam persamaan 2.32.exp (2.32)

Di mana dan adalah konstanta yang bergantung pada dimensi serat optik dan

bentuk modal field, dan adalah jari-jari kelengkungan serat optik (Liu, 2007).

Gambar 2.20. Kurva Karakteristik Sistem Macrobending (Domanski, 2010).

Berdasarkan hasil penelitian karakteristik sistem macrobending sesuai yang

ditunjukkan pada gambar 2.20 didapatkan sebuah kurva karakteristik antara perpindahan dan

keluaran sensor. Kurva menunjukkan adanya hubungan linier antara kedua parameter

tersebut. Diamater loop berpengaruh terhadap sensitifitas sensor, pada diameter yang lebih

besar yakni pada gambar loop diameter 6,5 mm atau yang bertanda bundaran hitam terdapat

zona mati di mana sensitifitas sensor sangat rendah sedangkan yang bertanda kotak berwarna

perak yang merupakan loop dengan diameter 4,2 mm tidak terdapat zona mati (Domanski,

2010). Dari dua kurva tersebut dapat ditarik hasil bahwa semakin besar diameter maka

semakin besar nilai tegangan atau semakin rendah nilai sensitifitas sensor.

2.7.2 Sensor serat optik modulasi panjang gelombang

Sensor serat optik modulasi panjang gelombang menggunakan perubahan panjang

gelombang untuk dideteksi. Contoh dari sensor modulasi panjang gelombang yaitu sensor

Fluorescens, sensor benda hitam, dan bragg gratting.


commit to user

28

2.7.3 Sensor serat optik modulasi phase

Sensor modulasi phase memiliki sensitifitas tinggi terhadap perubahan lingkungan

seperti regangan, listik, magnet, dan rotasi. Dengan sensitifitas yang tinggi dimungkinkan

sensor ini mampu melakukan pengukuran dengan resolusi tinggi. Tahap modulasi phase

melibatkan pengukuran cahaya dalam serat optik dalam sudut phase. Spektrum frekuensi dari

sistem modulasi phase adalah modulasi frekuensi (Yeh, 1990). Sensor ini menggunakan

perubahan phase yang dialami sensor sebagai dasar sistem pengukuran pada sensor.

Perubahan phase di deteksi menggunakan teknik interferometer dan menggunakan metode

Mach-zehnder, Micholson, Fabry-perot, Sagnac, Polarimetric, dan grating interferometers.

Pada prisipnya sensor serat optik hanya terdiri dari sumber cahaya yaitu LASER atau

LED , serat optik, tranducer, detektor dan proses elektronik seperti yang tergambar dalam

gambar 2.21 (Fidanboylu dan Efendioğlu, 2009).

Gambar 2.21. Struktur Umum Sebuah Sistem Serat Optik Sensor

(Fidanboylu and Efendioglu, 2009).

Dari gambar 2.21 Struktur umum sistem serat optik sensor terdiri dari sumber cahaya

atau sinar, contohnya: LED(Light Emiting Dioda) yang dapat memancarkan cahaya pada saat

mendapat arus bias maju dan LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation) merupakan alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, umumnya dalam

bentuk cahaya dan dapat dilihat menggunakan mata normal maupun tidak normal. Serat optik

untuk jalan cahaya. Tranduser merupakan proses perlakuan yang dikenai pada serat optik,

perlakuan dapat berupa tekanan dan modulasi. Pengindraan atau elemen modulator yang

akan di ukur untuk sebuah sinyal optik. Sebuah detektor optik dan proses elektronik untuk

mengolah data biasanya menggunakan osiloskop, optical spectrum analyzer (Fidanboylu and

Efendioglu, 2009).

Sedangkan berdasarkan aplikasi sensor serat optik dapat diklasifikasikan menjadi

berikut sensor fisik contohnya suhu, sensor kimia contohnya pengukuran pH dan

spekstroskopi dan yang terakhir adalah sensor bio medis contohnya pengukuran aliran darah

dan kadar glukosa. (Fidanboylu dan Efendioğlu, 2009). Sensor serat optik memiliki

Sumber Cahaya Transducer Detektor Proses Elektronik

Pengukuran

Serat Optik Serat Optik


commit to user

29

keuntungan dimensi kecil, resolusi dan akurasi yang baik, serta sangat baik mengirimkan

sinyal pada jarak yang panjang. Selain itu juga tahan terhadap medan elektromagnet serta

interferensi radio. (Lu dan Cai, 2007)

2.8. Sistem Akuisisi Data

Akuisisi data adalah proses dimana fenomena fisis dari dunia nyata ditransformasikan

ke dalam sinyal listrik yang diukur dan diubah kedalam format digital untuk pemprosesan,

analisis dan penyimpanan oleh komputer. Elemen dasar sistem akuisisi data terdiri atas

sensor dan transduser, pengkondisi sinyal, perangkat keras akusisi data, personal komputer

serta perangkat lunak akuisisi data (Park dan Mackay, 2003).

Sensor dan transduser adalah penghubung antara dunia nyata dengan sistem akuisisi

data dengan mengubah fenomena fisis menjadi sinyal listrik yang dapat diterima oleh

perangkat keras. Sensor dan transduser memberikan input listrik pada perangkat keras untuk

diolah lebih lanjut (Park dan Mackay, 2003).

Sinyal listrik dari transduser sering kali perlu diubah ke dalam bentuk yang bisa

diterima oleh perangkat keras sistem akuisisi data. pengkondisi sinyal mempunyai banyak

peran antara lain adalah filtering, penguatan, linierisasi, isolasi dan eksitasi. Pada penelitian

ini pengkondisi sinyal yang berperan dalam proses penguatan. Penguatan dilakukan supaya

data-data yang bernilai rendah dapat terbaca oleh perangkat keras sistem akuisisi data (Park

dan Mackay, 2003).

Perangkat keras sistem akuisisi data didefinisikan sebagai komponen pelengkap sistem

akuisisi data yang mempunyai fungsi sebagai input, pemprosesan dan mengubah ke dalam

format digital, dengan menggunakan ADC data sinyal analog dari sebuah sistem atau proses

kemudian diubah ke dalam format digital dan dikirim ke personal komputer untuk

ditampilkan, penyimpanan dan analisis. Perangkat keras juga digunakan sebagai input sinyal

digital yang berisi informasi dari sebuah sistem atau proses. Selain digunakan untuk

mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, perangkat keras juga dapat digunakan dalam

proses sebaliknya yaitu mengubah sinyal digital menjadi analog. Hal ini berguna saat

perangkat keras digunakan untuk mengontrol sistem atau proses. Fungsi lain selain sebagai

input, perangkat keras juga dapat digunakan untuk output sinyal digital.

Perangkat keras pada sistem akuisisi data tidak akan dapat bekerja tanpa menggunakan

perangkat lunak. Perangkat lunak berjalan pada sebuah komputer di bawah sistem operasi

yang mungkin single-tasking (contoh DOS) atau multi-tasking (contohnya Windows, Unix,


commit to user

30

OS2) yang mengijinkan perangkat lunak dapat berjalan secara simultan. Namun hal yang

sangat penting dari sistem akuisisi data adalah personal komputer. Personal komputer

memiliki peran yang dalam input-Output (I/O) pada perangkat lunak maupun perangkat keras

yang semuanya bekerja secara berkesinambungan (Park dan Mackay, 2003)


commit to user

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian mengenai pembuatan sensor serat optik berbasis modulasi

intensitas untuk pemantauan bobot kendaraan berat dilakukan di Laboratorium

Optik dan Fotonik serta Laboratorium Bengkel Jurusan Fisika Fakultas MIPA

Universitas Sebelas Maret.Waktu pelaksanaan penelitian ditempuh selama satu

tahun mulai dari bulan Agustus 2013 sampai Agustus 2014.

3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan

Penelitian ini dilakukan menggunakan metode eksperimen dengan serat

optik terlilit. Metode ini merupakan metode makrobending dengan cara melilitkan

serat optik sedemikian hingga terbentuk gulungan. Serat optik yang digunakan

dalam penelitian ini adalah Polimer Optic Fiber (POF) jenis kaca multimode yang

berjari-jari 0,5 mm. Jumlah lilitan yang digunakan yaitu 1-4 lilitan. Dilanjutkan

dengan penelitian skala laboratorium.

Gambar 3.1 Skema Set-UpAlat Eksperimen


commit to user

32

Skema set-up alat yang digunakan pada eksperimen ini ditunjukkan pada

gambar 3.1. adalah skema dengan atenuator. Atenuator diletakkan pada lengan

acuan. Tujuan dari penggunaan atenuator adalah untuk membandingkan dan

memposisikan serat optik yang digunakan pada sistem bending selalu mulai dalam

kondisi transmitansi bernilai 1.

Dari gambar 3.1 dapat dijelaskan bahwa cahaya dari LED dipecah menjadi

2. Cahaya yang pertama masuk ke serat optik yang telah dimodulasi, kemudian

cahaya keluarannya ditangkap oleh detektor 2. Hasil yang diperoleh pada detektor

2 adalah intensitas modulasi. Cahaya yang kedua masuk ke serat optik tanpa

modulasi. Cahaya yang ditangkap detektor 1 adalah intensitas referensi. Foto

detektor melakukan scanning pada masing-masing lengan detektor guna

mengamati perubahan intensitas yang terjadi. Intensitas cahaya akan dikonversi

menjadi tegangan oleh alat interface yang akan ditampilkan pada personal

computer. Software yang digunakan adalah labview dengan alat interface Arduino

Uno. Dalam pembuatan perangkat sensor optik berbasis komputer ini alat dan

bahan yang diperlukan adalah sebagai berikut :

3.2.1. Alat yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

a. LED (Light Emiting Diode) berfungsi sebagai sumber cahaya. LED yang

digunakan adalah jenis High Power LED dengan warna cahaya LED yaitu

putih jenis polikromatik dimana sumber daya yang digunakan berupa adaptor

dengan tegangan yang digunakan untuk LED sebesar 5 V. Adaptor dipilih

karena mempunyai keluaran tegangan yang stabil sehingga tidak merubah

intensitas keluaran dari sumber cahaya.

b. Netbook yang dilengkapi dengan software akuisisi data Labview yang

terhubung dengan alat interface Arduino Uno,akuisisi data yang digunakan

untuk membaca data atau mencatat output sinar dari serat optik.

c. Micropositioner

Micropositioner digunakan sebagai alat pengatur posisi ujung serat optik.

Dengan menggunakan micropositioner, ujung serat optik dapat diatur


commit to user

33

posisinya sehingga berkas cahaya yang masuk menuju ujung serat optik

(lengan 1 dan lengan 2) dapat diposisikan pada kedudukan yang tepat

sehingga diperoleh intensitas cahaya yang masuk tinggi.

d. LDR (Light DependenResistor) digunakan sebagai sensor untuk menangkap

cahaya yang keluar dari serat optik. LDR sendiri merupakan jenis resistor

yang merespon perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Semakin

tinggi intensitas cahaya yang masuk ke LDR, maka semakin kecil

hambatannya. LDR dipilih sebagai detektor karena mempunyai daerah kerja

yang sesuai dengan panjang gelombang sumber cahaya yang digunakan Light

Emiting Diode (LED).

e. Mikrometer Sekrup digunakan untuk melakukan variasi tekanan pada bahan

rubber. Guna mengetahui besarnya pembekokan yang diberikan pada serat

optik.

f. Alat Interface Arduino Uno berguna sebagai alat inteface untuk mengubah

data analog menjadi digital dari LDR.

g. Adaptor

Adaptor sebagai sumber tegangan pada light source. Adaptor dipilih karena

mempunyai keluaran tegangan yang stabil, sehingga intensitas cahaya yang

dihasilkan oleh light source juga stabil.

h. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur besar tegangan yang masuk pada

pembangkit getaran. Multimeter yang digunakan merupakan jenis multimeter

analog.

3.2.2. Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

a. Serat Optik yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat optik berbahan

polimer dengan jenis multimode type INFICOR 300 dari halance China

dengan diameter 0,5 mm yang berfungsi sebagai waveguaide. Artinya serat

optik dapat mentransmisikan gelombang dari satu titik ke titik lain dimana

medan gelombang terkurung. Serat optik polimer dipilih karena mampu


commit to user

34

mentransmisikan cahaya dalam jumlah besar sehingga cahaya pantulan dapat

terdeteksi.

b. Silicon Rubber RTV 683 buatan PT. Brataco Indonesia yang berfungsi

sebagai bending. Silicon Rubber digunakan sebagai media pelindung serat

optik dari penggunaan beban kendaraan dan sistem pegas pada serat optik

agar dapat kembali ke posisi semula setelah mengalami pendistribusian

beban.

c. Hardener 683 PT. Brataco Indonesia. digunakan sebagai katalis untuk Silicon

Rubber RTV 683

d. Resin Brataco merupakan cairan kimia cair yang digunakan untuk

pembentukan cetakan karet elastomer. Cetakan berfungsin untuk membentuk

karet elastomer yang merupakan bahan nutama dalam sensor serat serat optik

berbasis aplikasi Weigh in Motion.

e. Hardener Resin berguna untuk katalis resin.

3.2.3. Software Penunjang

a. Labview

Labview (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)

merupakan sofware penunjang untuk proses akuisisi data, pengolahan data

dan menampilkan data. Akuisisi data yang dimaksudkan adalah pengambilan

data dari Interface menuju komputer untuk diolah, sehingga dengan mudah

langsung dapat diperoleh serta diolah di dalam netbook.

b. Microsoft Excel

Microsoft Excel digunakan untuk menyimpan data yang didapatkan dari

labview. Data disimpan dalam format xls yang merupakan format yang

digunakan untuk microsoft Excel 1997-2003. Semua grafik yang diperoleh

dari pengambilan data dalam program Labview dapat di export ke dalam

format excel sehingga lebih mudah untuk disimpan dan diolah lebih lanjut.


commit to user

35

c. Origin 8

Sofware ini digunakan untuk plotting grafik hasil data akuisisi yang

tersimpan dalam bentuk xls diolah lebih lanjut dan ditampilkan dalam bentuk

grafik menggunakan software ini.

3.3. Metode Penelitian

Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen.

Penelitian dapat dipisahkan menjadi berbagai tahapan yaitu pembuatan sumber

cahaya, detektor dan sistem transmisi cahaya pada serat optik, pengujian jari-jari

kritis, pembuatan silinder Rubber Berulir, pengujian loss bending dan penelitian

data skala laboratorium. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat dalam gambar 3.2

dibawah ini.

Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian

Persiapan Alat dan Bahan

Uji Jari-jari Kritis

Pembuatan Silinder Rubber Ulir

Pengujian Loss Bending

Analisis Data

Kesimpulan dan Saran

Pembuatan sumber cahaya, detektor dan sistem transmisi cahaya pada serat optik


commit to user

36

3.3.1. Penyiapan Alat dan Bahan

Kegiatan penelitian ini akan diawali dengan mempersiapkan alat-alat yang

akan digunakan. Bahan utama yang digunakan adalah serat optik kaca jenis

multimode type INFICORE 300. Alat yang akan digunakan adalah Netbook yang

sudah di instal dengan software Labview sebagai alat akuisisi data dengan alat

interface Arduino Uno,LDR, sumber cahaya LED warna putih, dan jangka sorong.

Alat-alat tersebut sudah tersedia di laboratorium optik jurusan Fisika.

Bahan yang akandigunakan ialah serat optic kaca multimode step indeks dan

rubber. Bahan yang digunakan untuk membuat set up alat uji bending adalah

akrilik yang digunakan untuk mengamati pergeseran.

3.3.2 Pembuatan Sumber Cahaya, Detektor dan Sistem Transmisi Cahaya

pada Serat Optik

3.3.2.1 Pembuatan Sumber Cahaya

Sumber cahaya dibuat dengan menggunakan komponen utama yakni,

Light Emitting Diode (LED). Komponen tambahan yang digunakan adalah

resistor Gambar 3.3 merupakan rangkaian untuk pembuatan light source. Dari

gambar 3.3 dapat dijelaskan ketika saklar dinyalakan arus akan mengalir dari

sumber tegangan. Tegangan yang digunakan untuk LED adalah sebesar 5 V.

Kemudian arus akan melewati Resistor yang berfungsi sebagai hambatan untuk

mengurangi arus yang mengalir ke dalam LED.

.

Gambar 3.3. Rangkaian Sumber Cahaya


commit to user

37

vcc

Pin ADC sinyal analog

3.3.2.2 Pembuatan Detektor Cahaya

Detektor cahaya merupakan perangkat yang dapat memberikan respon

listrik untuk mengukur cahaya yang datang. Dalam Penelitian ini detektor yang

digunakan menggunakan LDR yang berfungsi memberikan respon berupa

perubahan hambatan ketika terkena paparan cahaya. Semakin tinggi intensitas

paparan yang mengenai LDR maka hambatannya akan semakin kecil, begitu pula

sebaliknya. Rangkaian detetor cahaya menggunakan LDR ditunjukan Gambar 3.4.

Gambar 3.4.Rangkaian Detektor Cahaya

Dari gambar 3.4 dapat dijelaskan bahwa sinyal analog dapat dihasilkan

dengan sistem pembagi tegangan 5V. Detektor dibuat dengan menggunakan

prinsip pembagi tegangan. Persamaan dari pembagi tegangan ditunjukkan sebagai

berikut :

Vout = Vcc (3.1)

Pembagi tegangan 5V terdiri dari LDR disusun seri dengan resistor 10KΩ. Kaki

input analog Arduino Uno atau PIN ADC digunakan untuk membaca sinyal ini.

Komponen utama dalam pembuatan detektor adalah Light Dependent Resistor

(LDR) sebagai sensor cahaya, variable resistor, dan kapasitor. Terdapat dua buah

detektor yang digunakan yaitu untuk mendeteksi intensitas modulasi dan

intensitas referensi. Setelah dibuat dan kemudian diuji dengan mencari 2 variabel

+5V

LDR

R 10 KΩ


commit to user

38

yaitu tegangan dan intensitas. Pengujian dilakukan dengan memberi perubahan

tegangan yang dikeluarkan dari sumber cahaya sehingga dihasilkan intensitas

yang berbeda-beda. Untuk memfokuskan cahaya digunakan lensa cembung. Dan

guna mengukur intensitas cahaya digunakan luxmeter. Pengujian ini dilakukan

guna mendapatkan sensitivitas cahaya yang akan digunakan untuk penelitian.

3.3.2.3 Pembuatan Sistem Transmisi Cahaya pada Serat Optik

Dalampembuatan sistem transmisi cahaya pada serat optik yang dimaksud

adalah proses jalannya cahaya dari sumber cahaya sampai pada detektor. Dari

gambar 3.5 dapat dijelaskan bahwa berkas cahaya yang berasal dari sumber

cahaya masuk ke dalam 2 lengan yaitu lengan 1 sebagai lengan pengukuran dan

lengan 2 sebagai lengan acuan. Penempatan mikropositioner harus tepat sehingga

terjadi pembagian cahaya secara maksimal artinya intensitas cahaya yang masuk

ke dalam 2 lengan serat optik sama besar.

Setelah berkas sinar masuk ke dalam serat optik kemudian cahaya merambat

melalui serat optik melewati lengan pengukuran dan lengan acuan. Perlakuan

bending pada lengan pengukuran menyababkan pelemahan intensitas cahaya.

Tahap terakhir akan dilakukan oleh detektor dalam hal ini LDR.

Kemampuan LDR dalam merespon cahaya yang masuk yang terkena pada bagian

LDR sangat penting. Di bagian ini dapat kita amati terjadinya pelemahan

intensitas apabila lengan pengukuran dikenakan perlakuan bending.

Gambar 3.5 Konfigurasi SistemTransmisi pada Serat Optik

LenganAcuan

SumberCahaya 3

21

mikropositioner

Detektor 2

Detektor 1


commit to user

39

3.4 Pembuatan Silinder Ulir

Pembuatan silinder ulir menggunakan bahan rubber silicone RTV 683.

Bahan ini sangat bagus digunakan untuk eksperimen bending, hal ini dikarenakan

selain elastis atau dapat kembali ke bentuk semula, bahan ini juga tahan terhadap

suhu lingkungan.

Bahan rubber silicone RTV 683 kemudian dicampur dengan hardener

RTV683 kemudian dibuat cetakan. Diameter cetakan yang dipakai adalah 10 mm,

15 mm, 20 mm dan 25 mm (Gambar 3.7). Agar silinder dari rubber tersebut

mudah di bengkokkan saat ditekan tetapi elastis, maka silinder tersebut dicetak

dengan memberi lubang di bagian tengahnya (Gambar 3.6).

Gambar 3.6 Desain Rubber Berulir

Ulir yang ada di luar silinder ini berguna untuk menempatkan serat optik sehingga

serat optik terlindungi dan tidak bergeser saat adanya penekanan.Bahan yang

digunakan dalam pembuatan silinder ulir ialah silicone rubber RTV683 dan

Hardener silicone rubber 683. Cara pembuatan silinder ulir sebagai berikut:

1. Menuangkan silicone rubber RTV 683 sebanyak 50ml pada wadah.

2. Menuangkan hardener silicone rubber 683 ke dalam silicone rubber RTV

683 sebanyak 0,25 ml.

3. Mengaduk rubber hingga tercampur merata dan menunggu sesaat.

4. Menuangkan rubber ke dalam cetakan berulir.


commit to user

40

5. Memberikan plat batang silinder tepat ditengah-tengah cetakan ulir.

6. Setelah dibiarkan selama ± 24 jam kemudian diambil cetakannya.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 3.7. Cetakan Berulir Diameter (a) 1 cm; (b) 1,5 cm; (c) 2 cm; (d) 2,5 cm.

Gambar 3.7 merupakan gambar cetakan berulir dengan beberapa diameter

yang berbeda yaitu diameter 1 cm, 1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm. Cetakan yang berada

pada gambar 3.7 terbuat dari besi berongga dengan bagian dalam besi terdapat ulir

dengan jarak antar ulir sebesar 1 mm. Sedangkan penutup cetakan terbuat dari

besi padat dimana ¾ bagian berbentuk polos dan ¼ bagian berbentuk ulir. Silinder

rubber ulir berongga dapat dibentuk melalui proses penuangan karet cair kedalam

cetakan berongga dan menutup dengan penutup cetakan.

3.4.1 Pembuatan Sistem Serat Optik Silinder Rubber Ulir Berongga

Tahap pembuatan sistem serat optik silinder rubber ulir berongga dibagi

menjadi tiga tahap yaitu : tahap pembuatan cetakan silinder rubber ulir berongga,

tahap pembuatan silinder rubber ulir berongga dan tahap pembuatan sensor serat

optik. Setelah membuat cetakan berulir diameter dan dilanjutkan pengujian,

kemudian diikuti dengan pembuatan sistem serat optik silinder rubber ulir

berongga. Pembuatan silinder rubber ulir berongga dimulai terlebih dahulu dibuat

tahap pembuatan cetakan silinder rubber ulir berongga mengguanakan resin.

PenutupCetakan polos

BadanCetakanberulir

PenutupCetakan Ulir


commit to user

41

Cetakan silinder rubber ulir berongga dibuat dengan cara menuangkan bahan

resin ke dalam balok dari akrilik yang sebelumnya dipasang Besi berulir dengan

diameter 1 cm dan panjang 55 cm dibagian tengahnya. Besi berulir ini dapakai

karena berfungsi memberi motif ulir pada cetakan silinder berulir dan juga

memberi rongga. Pemberian ulir berguna untuk menempatkan serat optik agar

tidak bergeser saat diberi tekanan. Cetakan terbentuk sesuai gambar 3.8.

Gambar 3.8. Cetakan Silinder Berulir

Tahap berikutnya adalah Tahap pembuatan silinder rubber ulir berongga.

Teknik pembutan silinder rubber ulir berongga yaitu dengan menggunakan

pompa udara (gambar 3.9) untuk memasukkan rubber silicone yang sudah

dicampur dengan hardener kedalam cetakan gambar 3.8. Setelah rubber silicone

dipompa kedalam cetakan kemudian batang panjang dengan diameter 0.5 cm

dimasukkan untuk membuat rongga pada silinder berulir. Dengan menggunakan

teknik ini maka rubber silicone akan merata ke semua tempat pada cetakan.


commit to user

42

Gambar 3.9 Set Pompa dan Tabung Campuran Rubber

Tahap terakhir yaitu tahap pembuatan sensor serat optik dengan silinder berulir

pada rubber gambar 3.10. Pada tahap ini dimulai dengan membuat cetakan

dengan ukuran 50 cm x 2,5 cm x 1 cm. tahap pembuatan cetakan dilakukan

sesauai prosedur pembuatan ulir yang telah dilakukan pada pembuatan ulir

diameter.

Gambar 3.10. Silinder Berulir pada Rubber

Sensor serat optik yang telah dibuat kemudian diletakkan kedalam tempat sensor

serat optik. Tempat sensor serat optik memakai bahan yang sama dengan ulir yaitu

silicone rubber. Skema tempat sensor serat optik dapat dilihat pada gambar 3.11.

Pada tempat sensor serat optik diberi bahan penyangga yang terbuat dari

alumunium. Pemberian penyangga selain berguna untuk melindungi sensor juga

berguna untuk mengurangi pergeseran yang terlalu besar yang berpengaruh pada

hilangnya cahaya yang melalui serat optik terlilit. Pergeseran maksimal 0,5 cm,

selebihnya akan tertahan oleh bahan alumunium.


commit to user

43

(a) (b)

Gambar 3.11. Skema Tempat Sensor Serat Optik

(a) Tampak depan, (b) Tampak Belakang,

3.5. Set Up Alat

Setelah semua sistem yang dibutuhkan tersedia baik sofware dan hardware

kemudian dilanjutkan dengan set up alat yaitu dengan menggabungkan semua

sistem menjadi perangkat sensor serat optik berbasis modulasi intensitasseperti

gambar 3.1. Interface ADC yang digunakan adalah Arduino Uno (gambar 3.12)

Gambar 3.12 Rangkaian Arduino Uno

Gambar 3.12 menjelaskan tentang penyambungan sistem hardware dan

sofware melalui ADC Arduino Uno. Pin analog yang digunakan adalah pada kaki


commit to user

44

PC 0 dan kaki PC 1 sebagai analog input 1 dan analog input 2. Pada bagian ini

cahaya diterima oleh LDR akan mengalami proses perubahan sinyal analog 0 volt

– 2,55 volt, maka ADC akan mempunyai resolusi yaitu 2,55 / 255 = 0,01 volt. Jadi

setiap kelipatan 0,01 volt maka nilai ADC akan bertambah 1 bit. Sumber tegangan

berasal dari pin 21 Aref dan ground dapat menggunakan kaki pin 27.

3.6.Pengujian Jari-jari kritis

Pengujian jari jari kritis menggunakan alat seperti pada gambar 3.13. Alat

uji jari-jari kritis ini memiliki tinggi 24 cm dan memiliki 12 perbedaan jari-jari

yang berbeda dengan perbedaan antar jari-jari masing-masing sebesar 0,25 cm.

Keliling lingkaran paling besar adalah 3 cm dan paling kecil 0,25 cm.

Gambar 3.13 Alat Uji Jari-Jari Kritis

Sesuai gambar 3.13 bahwa pengujian jari-jari kritis dilakukan setelah set up

alat yang terdiri dari detektor dan sumber cahaya sudah dipersiapkan serta sudah

tersambung dengan PC kemudian dilakukan pengujian jari-jari kritis dengan

memasukan serat optik kedalam mikroposisioner. Mikropsisioner sendiri dalam

alat uji jari-jari kritis dapat diubah naik atau turun disesuaikan terhadap posisi

Mikropositioner

Alumuniumjari jari kritis

PenyanggaAkrilik


commit to user

45

diameter alumunium jari-jari kritis yang dikehendaki. Peneliti harus memastikan

alumunium jari-jari kritis sudah berdiri tegak dalam penyangga akrilik.

3.7 Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan pengukuran beda potensial.

Pengukuran beda potensial dilakukan dengan menggunakan software akuisisi data

yaitu Labview. Pengukuran beda potensial dilakukan setiap perubahan bending

yang diberikan. Nilai tegangan input (Vin) yang didapatkan dari detektor yang

berada pada lengan referensi yang tidak dikenai perlakuan bending dan tegangan

output (Vout) yang didapatkan dari detektor dimana detektor dihubungkan dengan

lengan modulasi.

3.8. Pengujian Histerisis Loss pada Serat Optik

Pengambilan data awal dilakukan setelah melakukan pengujian jari-jari

kritis adalah pengujian histerisis loss pada serat optik yang dililitkan pada rubber

yang berbentuk silinder berongga. Pengujian histerisis loss pada serat optik

menggunakan skema set up seperti pada gambar 3.1. pengujian ini mempunyai

tujuan untuk mengetahui bahwa perubahan loss saat diberi tekanan dan pada saat

dihilangkan secara bertahap dalam batas ketelitian laboratorium adalah sama.

Pengambilan data dilakukan dengan mengukur sinyal optik dari sensor serat

optik berdasarkan beban berjalan yang diberikan. Beban berjalan dalam penelitian

ini menggunakan mobil remote control (RC). Bagian atas mobil RC tersebut

diberi 3 tempat yakni depan, tengah dan belakang untuk meletakkan beban seperti

yang ditunjukkan pada gambar 3.14.

Data diambil dengan cara sensor serat optik dilewati mobil RC dengan

variasi beban dan kecepatan konstan. Kemudian dengan beban konstan dan variasi

kecepatan. Sistem yang sudah dibuat akan mencatat sinyal optik yang keluar dari

sensor serat optik. Sinyal optik ini kemudian ditampilkan dalam grafik

transmitansi cahaya versus waktu. Berikut merupakan tabel pengambilan data

beserta variasi yang dilakukan.


commit to user

46

Gambar 3.14 Mobil RC dengan Posisi Tanpa Beban

Gambar 3.14 merupakan mobil remote contro l(RC) yang digunakan dalam

penelitian. Di atas mobil RC diberi wadah guna menambah beban yang akan

dipergunakan dalam pengujian. Wadah terdiri dari 3 tempat posisi yakni depan,

tengah dan belakang. Selain itu roda juga terdiri dari dua poros depan dan

belakang. Mobil RC menggunakan daya 5 V.

Tabel 3.1. Variasi massa beban bagian belakang

No Belakang(kg) Tengah(kg) Depan(kg)

1 Massa 1 Massa 1 Massa 1

2 Variasi massa Massa 1 Massa 1

Tabel 3.2. Variasi massa beban bagian tengah

No Belakang (kg) Tengah (kg) Depan (kg)


2 Massa 1 Variasi Massa Massa 1

Beban Depan

Beban Tengah

Beban Depan

Beban Belakang

Roda Belakang

Roda Depan


commit to user

47

Tabel 3.3 Variasi massa beban bagian depan

No Belakang (kg) Tengah (kg) Depan (kg)


2 Massa 1 Massa 1 Variasi Massa

Tabel 3.4 Variasi Kecepatan dengan massa beban tetap

No Belakang (kg) Tengah (kg) Depan (kg) Kecepatan (m/s)

1 Massa 1 Massa 2 Massa 3 Kecepatan 1

2 Massa 1 Massa 2 Massa 3 Variasi Kecepatan

Untuk mengukur kecepatan perlu digunakan program photogate

velocitymeter. Alat ini dipasang pada set up alat berguna untuk mengukur

kecepatan mobil RC yang melewati sensor serat optik. Penempatan sensor

photogate velocitymeter di kanan dan kiri sensor serat optik. Dengan

menempatkan laser yang diberi tegangan baterai. Pemberian tegangan baterai

dikarenakan lebih stabil tegangannya. Untuk megakuisisi data dari phogate

digunakan sisitem akuisisi data.

3.9. Analisis Data

Dari pengambilan data diperoleh hubungan antara besarnya bending yang

diberikan terhadap pergeseran dan Intensitas yang terdeteksi oleh LDR , hubungan

jari-jari kritis dengan transmitansi dan loss dan hubungan kecepatan dan loss. Dari

data yang diperoleh selanjutnya data dianalisis dengan acuan teori-teori yang ada.

3.10. Kesimpulan

Kesimpulan dilakukan setelah menganalisis data yang telah dihasilakan dari

penelitian serta memberikan saran untuk memperbaiki penelitian selanjutnya.


commit to user

48

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini mempunyai tujuan mengetahui pengaruh kecepatan terhadap

perubahan intensitas cahaya yang terdapat pada sensor serat optikberbasis aplikasi

weigh in motion (WIM) dengan batasan masalah adalah lilitan dibuat dengan jari-

jari di sekitar jari-jari kritis dan sensor dibuat untuk bobot hingga 10 ton. Serat

optik yang digunakan adalah serat optik multimode POF yang lebih mudah

dimasuki cahaya karena memiliki diameter lebih besar 8-12 μm atau 1/6 dari

diameter single mode. Polymer optical fiber (POF) digunakan karena memiliki

tingkat loss yang lebih teratur dibandingkan serat optik berbahan plastik .

Pada prinsipnya penelitian ini mempunyai prinsip mengukur gelombang

elektromagnetik yang telah melalui sebuah media dalam hal ini serat optik yang

telah dililitkan pada sebuah koil karet. Koil karet menjadi bahan penting kedua

setelah serat optik. Dalam perambatan di dalam serat optik yang telah dililitkan

dalam koil karet mengalami berbagai gangguan diantaranya bengkokan dan

tekanan. Sehingga menyebabkan penurunan transmitansi atau penurunan cahaya

yang diteruskan oleh serat optik.

Komponen penting yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya

adalah sumber cahaya (LED) dan detektor (LDR). Kestabilan tegangan sangat

diperlukan guna mendapatkan hasil yang maksimal. Oleh karena itu sumber

cahaya menggunakan sumber daya adaptor. Sedangkan detektor yang digunakan

untuk menangkap gelombang elektomagnetik dalam hal ini cahaya adalah LDR.

LDR sendiri merupakan jenis resistor yang merespon perubahan intensitas cahaya

yang mengenainya. Semakin tinggi intensitas cahaya yang masuk ke LDR, maka

semakin kecil hambatannya. LDR dipilih sebagai detektor karena mempunyai

daerah kerja yang sesuai dengan panjang gelombang sumber cahaya yang

digunakan (LED). Untuk mengetahui sensitivitas dari LDR yang digunakan dalam

penelitian dilakukan pengujian LDR, yang mendapatkan data sebagai berikut :


commit to user

49

4.1 Hasil uji LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor serat optik terhubung dengan detektor dalam hal ini detektor

menggunakan (Light Dependent Resistor) LDR yang mempunyai prinsip

pembagi tegangan. LDR terbuat dari bahan Cds (Cadmium sulfida) yang dapat

berubah hambatannya bila terkena cahaya. Semakin banyak cahaya yang terkena

LDR maka akan semakin banyak energi yang menghasilkan elektron bebas

sehingga hambatan akan semakin turun. Pemakaian LDR difungsikan sebagai

resistor karena hambatan berubah-ubah terhadap intensitas cahaya, sehingga

tegangan dapat diukur. Nilai tegangan sebanding dengan intensitas cahaya yang

mengalir kedalam LDR pengujian LDR menghasilkan data intensitas dan

tegangan. Dari data kemudian diolah menghasilkan grafik yang ditunjukkan pada

gambar 4.1.

Grafik gambar 4.1 menunjukkan hasil bahwa adanya hubungan sensitivitas

LDR yang digunakan dan kelinierannya terhadap intensitas cahaya serta adanya

hubungan linier antara intensitas cahaya yang mengenai LDR dengan tegangan

output yang terukur. Dari hasil pengujian LDR tersebut maka dapat dianalisa

bahwa LDR dapat digunakan sebagai sensor cahaya.

Gambar 4.1 Grafik pengujian LDR


commit to user

50

Pengujian LDR dan intensitas keluaran dari sumber cahaya merupakan

tahap awal pelaksanaan penelitian karena dalam penelitian ini cahaya adalah

sangat mempengaruhi nilai hasil penelitian. Dalam pengujian LDR cahaya

ditinjau sebagai partikel dimana partikel cahaya bertumbukan dengan elektron

yang berada pada LDR sehingga elektron memiliki energi yang besar sedangkan

energi gap menjadi semakin kecil. Jika energi gap kecil hambatan menjadi kecil

sehingga elektron dapat mengalir bila diberi beda potensial.

Setelah didapatkan hasil yang baik pada LDR dan sumber cahaya

kemudian dilanjutkan dengan pemilihan alat convert agar data tegangan yang

terbaca pada LDR mampu terbaca pada PC (personal Computer). Pemilihan

interface Arduino Uno dalam penelitian ini sebagai ADC (Analog Digital

Converter) adalah karena interface Arduino Uno memiliki kelebihan diantaranya

langsung USB dan dapat bersifat kendali mikrokontroler yang didalamnya juga

dapat bertindak sebagai ADC.

4.2 Hasil Pengujian Jari-Jari Kritis

Pengujian jari-jari kritis bertujuan untuk mengetahui hubungan antara jari-

jari kelengkungan dan nilai transmitansi cahaya. Pengujian secara grafik

didapatkan data grafik sesuai dengan gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik hubungan loss dengan diameter


commit to user

51

Gambar 4.2 merupakan grafik hubungan loss dengan diameter. Dari

gambar 4.2 dapat dianalisa bahwa ketika lilitan ditekan tidak serta merta rugi-rugi

muncul. Baru setelah mengalami beberapa pergeseran rugi-rugi muncul. Hal ini

dikarenakan pembengkokan pada lilitan belum sampai pada sudut kritis. Loss

mulai mengalami kenaikan pada diameter 2,5 cm. Pada diameter 3 cm sampai 5

cm kurang terlihat mengalami loss sedangkan pada diameter 0,5 cm terlalu besar

kenaikan loss-nya. Selain itu dari gambar 4.2 dapat dianalisa bahwa semakin kecil

diameter semakin besar nilai loss. Hal ini disebabkan karena transmitansi yang

kecil.

Loss merupakan daya cahaya yang hilang. Loss merupakan kebalikan dari

tranmitansi dengan satuan decibell sedangkan transmitansi memiliki satuan (%).

Dari pengujian loss terhadap pergeseran didapatkan data tranmitansi yang diolah

menggunakan persamaan 2.38. dari persamaan 2.38 dapat diketahui nilai loss

sebagai berikut :

= 10. ( ) (4.1)

Jika hasil dari pengukuran intensitas adalah berupa tegangan (V) maka

(T=Pin/Pout), sehingga daya (P) harus diubah menjadi tegangan(V). Hubungan

antara daya dan tegangan dapat dilihat pada persamaan 4.2.= (4.2)

Karena hambatannya tetap, maka perbandingan Pin dengan Pout menjadi seperti

berikut : = 10. ( ( )( ) ) (4.3)

atau = 10. ( ) (4.4)

Sesuai persamaan logaritma, maka persamaan 4.4 menjadi= 20. ( ) (4.5)

Persamaan 4.5 menunjukkan hubungan antara nilai rugi-rugi serat optik

dengan perbandingan tegangan. Persamaan 4.5 dipergunakan dalam penelitian


commit to user

52

untuk menghitung nilai loss dengan memasukkan nilai tegangan input (Vin) yang

didapatkan dari detektor yang berada pada lengan referensi yang tidak dikenai

perlakuan bending dan tegangan output (Vout) yang didapatkan dari detektor

dimana detektor dihubungkan dengan lengan modulasi.

Dalam perolehan hasil loss ditentukan oleh nilai tegangan input ataupun

output. Besar kecilnya tegangan dipengaruhi oleh besar kecilnya pembengkokan.

Dari pengujian jari-jari kritis dapat dianalisa bahwa sudut datang dan posisi awal

sinar masuk ke dalam serat optik sangat berdampak besar dalam menentukan jalur

yang akan dilalui oleh sinar dalam serat optik. Dapat dijelaskan bahwa cahaya

merambat dalam serat optik dapat mengalami berbagai proses diantaranya yang

pertama sinar tidak masuk ke dalam core serat optik, yang kedua sinar mengalami

TIR (Total Internal Reflection) atau pemantulan internal total dikarenakan sudut

datang lebih besar dari sudut kritis sehingga sinar dapat merambat dalam core

serat optik dan yang ketiga sinar tidak dapat merambat dalam core serat optik

dikarenakan sudut datang lebih kecil dari sudut kritis.

Dari ketiga perambatan sinar, seiring dengan bertambahnya

pembengkokan dan bertambahnya jari-jari, tegangan tidak hilang seluruhnya

melainkan terjadi penurunan tegangan. Hal ini disebabkan oleh faktor kemampuan

sinar optik dalam memerangkap cahaya dari sinar datang yaitu Numerical

Aperture. Sinar yang mencoba masuk ke dalam serat optik datang tidak terfokus

pada satu sudut datang saja. Telah diketahui bahwa Numerical Apertur (NA) serat

optik adalah suatu parameter yang mengukur kemampuan serat optik dalam

mengumpulkan cahaya. Semakin besar nilai NA yang dimiliki dari serat optik

menunjukkan semakin besar efisiensi sumber cahaya yang akan diterima untuk

mengkopling sinar ke dalam serat optik.

Setelah sinar terperangkap masuk kedalam serat optik dan dibengkokkan

maka sesuai dengan gambar 2.11 diketahui bahwa cahaya masuk melalui serat

optik mengenai daerah dimana mempunyai sudut datang lebih besar daripada

sudut kritis maka akan terjadi pemantulan sempurna sehingga cahaya banyak yang


commit to user

53

ditransmisikan. Hal ini dapat dijelaskan bahwa sinar datang yang masuk kedalam

serat optik dengan sudut datang melebihi sudut kritis ketika melewati daerah

pembengkokkan maka sinar tetap di dalam jalur core serat optik, setelah melewati

daerah pembengkokkan berubah lagi sudutnya menjadi semakin kecil tetapi masih

dalam range lebih besar dari sudut kritis sehingga hanya mengalami pelemahan

atau loss saja.

Berbeda hasil dengan cahaya yang mengenai daerah dimana daerah

tersebut memiliki sudut datang lebih kecil daripada sudut kritis maka tidak akan

terjadi pemantulan sempurna. Hal ini dijelaskan bahwa sinar yang merambat

dalam serat optik akan mengikuti garis normal yang selalu mengarah tegak lurus

terhadap permukaan inti kemudian setelah serat optik dibengkokkan maka garis

normal mengikuti permukaan bidang sehingga terjadi perubahan sudut yang

nilainya lebih kecil dari sudut kritis sehingga pada kondisis ini sinar akan lolos

keluar dari core serat optik. Pada akhirnya mempengaruhi terjadinya loss atau

pengurangan transmisi sehingga cahaya banyak yang hilang.

Pada penelitian ini dapat dianalisa bahwa semakin kecil diameter semakin

besar nilai loss. Dari pengujian diketahui bahwa pada range diameter 2,5 cm

sampai 1 cm dapat digunakan sebagai acuan dalam penelitian sensor serat optik

yang terbengkokkan. Acuan penelitian ini berguna untuk mengetahui sensitifitas

nilai diameter koil yang akan digunakan untuk sensor beban.

4.3 Pengujian Transmitansi dan Loss terhadap Pergeseran

Pengujian transmitansi dengan loss dilakukan setelah dilakukan pengujian

jari-jari kritis. Pengujian transmitansi dan loss dimulai dengan pembuatan koil

karet berulir, kemudian dilanjutkan dengan pelilitan serat optik dan pemasangan

pada set up alat pengujian. Pada dasarnya sebelum dilakukan penekanan pada

serat optik yang telah dililitkan ke koil karet berulir sudah terjadi pelemahan

transmitansi atau loss. Hal ini telah dijelaskan di awal.


commit to user

54

Ketika terjadi peristiwa pembengkokan serat optik mengalami loss akibat

stress hal ini terjadi di sepanjang daerah lekukan. Pada daerah yang telah

dibengkokkan , indeks bias inti mengalami distorsi. Nilai indeks bias terdistorsi

bergantung pada besarnya jari-jari kelengkungan. Sisi dalam serat optik yang

mengalami pembengkokkan akan mempunyai indeks bias yang lebih besar

daripada sisi luar. Banyaknya berkas sinar yang lolos dari inti serat saat berkas

sinar mengenai bidang batas core dengan cladding dengan sudut datang yang

lebih kecil dari sudut kritisnya akan semakin bertambah dengan semakin kecilnya

indeks bias separuh bagian serat optik.

Sebelum ditekan Sesudah ditekan

Gambar 4.3 Perjalanan sinar di dalam serat optik terlilit

Penekanan yang dilakukan pada serat optik terlilit mengakibatkan loss

semakin besar. Ketika ditekan lekukan semakin tajam dan stress yang dialami

serat optik menyebabkan loss semakin besar. Selain itu penekanan menyebabkan

sudut kelengkungan semakin kecil. Dengan semakin mengecilnya nilai jari-jari

kelengkungan menyebabkan beberapa berkas sampai pada bidang batas core dan

cladding pada kelengkungan sudut yang lebih kecil dibandingkan sudut kritis.

Berkas –berkas yang demikian pada akhirnya meninggalkan core serat optik

sesuai dengan gambar 4.3.

Pada gambar 4.3 dapat dianalisa bahwa terjadi perubahan bentuk dari yang

semula silinder rubber berongga berbentuk lingkaran setelah diberi perlakuan

A

B A

B

F

Rugi –rugipembengkokan


commit to user

55

penekanan berubah bentuk menjadi ellips. Dari gambar 4.3 dapat dilihat pula

bahwa sinar yang semula sebelum ditekan dapat masuk serat optik dan keluar

menuju detektor, tetapi setelah ditekan menjadi tidak semua nya mampu keluar

dari serat optik menuju detektor. Hal ini dikarenakan sinar B setelah sampai pada

titik kelengkungan, sudut datang nya berubah menjadi lebih kecil dari sudut kritis

serhingga menyebabkan sinar vkeluar dari core. Semakin ditekan maka akan

menyebabkan semakin banyak berkas yang keluar dari inti dan semakin banyak

pula loss yang ditimbulkan.Prinsip inilah yang dimanfaatkan sebagai sensor yakni

timbulnya rugi-rugi daya akibat makrobending.

4.3.1 Pengujian Transmitansi terhadap Pergeseran

Pengujian transmitansi dan pergeseran didapatkan nilai intensitas modulasi

dan referensi, kemudian diolah menggunakan persamaan menghasilkan data

grafik hubungan transmitansi dengan pergeseran

= = (4.6)

Koil serat optik terlilit sebelumya teleh mengalami loss dikarenakan

lengkungan sehingga nilai transmitansinya tidak 100%. Untuk mengatasi hal itu

maka harus di normalisasi dengan menyamakan nilai referensi dan nilai modulasi.

Pada eksperimen atau pengujian, dalam menormalisasi transmitansi yang hilang

menggunakan atenuator dengan cara menggeser mikroposisioner pada ujung serat

optik yang mengenai detektor. Tujuan diberi atenuator adalah supaya cahaya

keluaran sama antara referensi dan modulasi.


commit to user

56

(a)

(b)


commit to user

57

(c)

(d)

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Pergeseran (mm) denganTransmitansi (%)

pada Diameter Lilitan (a) 1 cm; (b) 1,5 cm; (c) 2 cm ; dan (d) 2,5 cm

Gambar 4.4 merupakan gambar grafik hubungan pergeseran dengan

tranmitansi. Dari grafik gambar 4.4 dapat dianalisa bahwa nilai tranmitansi akan

mengalami penurunan saat terjadi penekanan. Sehingga menyebabkan cahaya


commit to user

58

yang ditransmisikan menjadi sedikit yang berimbas pada semakin besar nilai loss.

Hal ini terjadi dikarenakan terjadinya peristiwa medan evanescent yakni adanya

perbedaan indeks bias pada cladding bagian bawah dan atas karena adanya stress

atau tekanan.

Dari gambar 4.4 juga didapatkan nilai gradien yang semakin curam.

Persamaan garis pada gambar 4.4 dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 persamaan garis pada grafik hubungan pergeseran dengan transmitansi

Diameter

(Cm)

Jumlah Lilitan (N)

1 2 3 4

1 y=-0,123x +

100,33

R2 = 0,97

y= -0,325x +

100,27

R2 = 0,99

y= -0,964x +

100,04

R2 = 0,99

y= -0,766x +

100,85

R2 = 0,98

1,5 y= -0,133x +

100,42

R2 = 0,91

y= -0,155x +

100,254

R2 = 0,99

y= -0,306x +

100,55

R2 = 0,96

y= -0,362x +

100,64

R2 = 0,99

2 y= -0,214x +

100,30

R2 = 0,99

y= -0,206x +

99,96

R2 = 0,98

y= -0,348x +

100,46

R2 = 0,99

y= -0,97x +

100,58

R2 = 0,99

2,5 y= -0,096x +

99,91

R2 = 0,87

y= -0,141x +

100,11

R2 = 0,99

y= -0,206x +

100,41

R2 = 0,99

y= -0,272x +

100,405

R2 = 0,99

Dari tabel 4.1 didapatkan hasil bahwa semakin banyak jumlah lilitan maka

gradien semakin curam. Hal ini dapat diketahui bahwa semakin banyak penekanan

kepada serat optik, semakin banyak loss sehingga semakin sedikit cahaya yang

ditransmisikan. Semakin banyak lilitan kepada serat optik menyebabkan semakin

besar gradienya sehingga loss akan semakin besar. Dan juga semakin kecil

diameter maka nilai gradien akan semakin curam.

Pembengkokan pada daerah yang memiliki lilitan semakin banyak

menyebabkan daerah lekukan semakin banyak di sepanjang permukaan inti serat.


commit to user

59

Sepanjang daerah lekukan banyak garis normal yang berubah arah, sehingga

jumlah titik yang menyebabkan sinar keluar dari jalur ataupun keluar dari core

semakin banyak. Pada akhirnya tegangan semakin berkurang atau menurun jika

dibandingkan dengan lilitan yang sedikit.

4.3.2 Pengujian Loss terhadap Pergeseran

Setelah mengetahui hubungan nilai tranmitansi dengan pergeseran,

selanjutnya dilakukan pengujian hubungan nilai loss terhadap pergeseran.Dari

pengolahan data loss dan pergeseran didapatkan grafik hubungan loss dan

pergeseran sebagai berikut :

(a)


commit to user

60

(b)

(c)


commit to user

61

(d)

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Pergeseran dengan Loss (dB)

pada Diameter Lilitan (a) 1 cm; (b) 1,5 cm; (c) 2 cm ; dan (d) 2,5 cm

Gambar 4.5 merupakan gambar grafik hubungan pergeseran dengan loss. Dari

gambar 4.5 dapat dianalisa bahwa semakin banyak lilitan semakin banyak cahaya

yang hilang atau loss semakin besar, hal ini sesuai dengan persamaan 2.52 ,

dimana semakin besar s atau panjangserat optik maka semakin besar pula nilai

atau daya optik keluaran yang hilang. Begitu pula semakin kecil jari-jari

maka semakin besar loss-nya sehingga semakin kecil cahaya yang ditransmisikan.

Hal ini dapat dilihat dari tabel. 4.2

Tabel 4.2 Gradien Garis Loss Cahaya Pada Serat Optik

Diameter 1 cm 1,5 cm 2 cm 2,5 cm

JumlahLilitan gradien ( x10-2 db.mm-1 )

1 1,07 1,17 1,89 0,84

2 2,89 1,36 1,84 1,24

3 9,06 5,06 3,11 1,82

4 7,04 3,22 9,12 2,41


commit to user

62

Dari tabel 4.2 yaitu tabel mengenai gradien grafik hubungan loss dengan

pergeseran dapat dianalisa bahwa pada diameter 1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm data

yang ada pada tabel menunjukkan nilai yang tidak linear artinya naik turun,

sedangkan pada diameter 1 cm didapatkan nilai yang linear. Hal ini dapat

dianalisa bahwa pada diameter 1 cm dapat memenuhi syarat sebagai device untuk

membuat sensor serat optik.

4.3.3 Pengujian Histerisis Loss pada Serat Optik yang Terlilit

Pengujian histerisis dilakukan sesuai dengan prosedur standar penelitian

seperti yang terlihat pada gambar 3.1. Lengan modulasi diberikan karet rubber

yang terlilit serat optik. Karet rubber divariasi dari diameter 1,5 cm, 2 cm dan 2,5

cm. Sedangkan pergeseran yang dikenakan menggunakan variasi 0,25 mm, 0,5

mm dan 0,75 mm.

Hasil akuisisi data pada penelitian ini disajikan pada Gambar 4.6, Gambar

4.7.dan 4.8. merupakan hubungan antara besar pergeseran (R) dengan rugi-rugi

(loss). Grafik tersebut menunjukan adanya rugi-rugi serat optik sebelum dan

setelah serat optik dibengkokkan. Hal ini ditunjukan dengan intensitas cahaya

pada lengan pengukuran mengalami penurunan ketika besar penekanan

bertambah.

Dengan menggunakan Persamaan (4.6) menyatakan besarnya nilai

transmitansi yang terjadi akibat pembengkokan yang diberikan pada serat optik.

Rugi-rugi yang timbul akibat adanya cahaya yang keluar dari core serat optik dan

mengakibatkan penurunan tegangan yang terbaca oleh detektor.Dari persamaan

(4.6), besarnya rugi-rugi pada serat optik dalam penelitian ini dapat ditentukan.

Besar Iref dari data percobaan adalah tegangan referensi. Lengan referensi ini

langsung diperoleh dari sumber cahaya tanpa adanya pembengkokan terlebih

dahulu. Sedangkan Imod merupakan tegangan pada lengan pengukuran yang

diperoleh ketika serat optik diberi tekanan sebesar 0,25 mm dan 0,5 mm. Besarnya

transmitansi dapat diketahui dengan mengolah data yang ada dengan persamaan

(4.6) dan hasilnya ditunjukkan oleh Gambar 4.6, Gambar4.7.dan 4.8.


commit to user

63

(a)

(b)


commit to user

64

(c)

Gambar 4.6 grafik hubungan pergeseran dengan transmitansi pada 1 lilitan pergeseran

0,25 mm variasi diameter (a) 1,5 cm (b) 2 cm dan (c) 2,5 cm

Dari pengujian histerisis loss pada 1 lilitan sesuai gambar 4.6 didapatkan

hasil bahwa perlakuan diberi penekanan dan perlakuan penekanan dihilangkan

secara bertahap dalam batas-batas ketelitian eksperimen adalah sama. Begitu pula

bila pengujian dilakukan pada pergeseran 0,5 mm dan 0,75 mm didapatkan hasil

grafik lintasan loss sebagai berikut :

(a)


commit to user

65

(b)

(c)

Gambar 4.7 Grafik hubungan pergeseran dengan transmitansi pada 1 lilitan pergeseran



commit to user

66

(a)

(b)


commit to user

67

(c)

Gambar 4.8 Grafik hubungan pergeseran dengan transmitansi pada 1 lilitan pergeseran


Akibat penekanan pada serat optik yang dililitkan karet yang berbentuk

koil yang semula berbentuk lingkaran berubah menjadi berbentuk ellips. Serat

optik yang berbentuk ellips mempunyai daerah dengan kelengkungan besar dan

daerah dengan kelengkungan kecil. Pada daerah dengan kelengkungan besar serat

optic mempunyai mempunyai jari-jari bengkokan yang kecil, sedangkan pada

daerah dengan kelengkungan kecil mempunyai jari-jari bengkokan yang lebih

besar. Perubahan jari-jari bengkokan ini mengakibatkan terjadinya perubahan

intensitas cahaya yang dapat ditransmisikan.

Berdasarkan gambar 4.3 pada daerah dengan kelengkungan kecil, proporsi

cahaya yang diteruskan tinggi sehingga rugi-rugi yang ada pada daearah ini kecil.

Hal ini dikarenakan sinar B setelah sampai pada titik kelengkungan, sudut datang

nya berubah menjadi lebih kecil dari sudut kritis serhingga menyebabkan sinar

keluar dari core. Semakin ditekan maka akan menyebabkan semakin banyak

berkas yang keluar dari inti dan semakin banyak pula loss yang ditimbulkan. Pada

daerah yang mempunyai kelengkungan besar (daerah kritis) akan semakin banyak

sinar yang mempunyai sudut dating lebih kecil daripada sudut kritisnya, akibatnya


commit to user

68

I1 I2 I3 I4

I0

Dinding 1 analoglilitan 1

Dinding2analoglilitan 2



rugi-rugi yang timbul juga semakin tinggi. Hal ini dapat dilihat dengan pendaran

yang lebih terang jika dibandingkan pada daerah renggang. Peristiwa ini

menunjukan adanya rugi-rugi transmisi sinar yang dialami oleh serat optik yang

mengakibatkan penurunan tegangan yang diterima detektor dan mengakibatkan

nilai loss yang tinggi.

Pada daerah kritis terjadi perubahan indeks bias antara cladding dan core.

Perubahan ini menyebabkan intensitas cahaya yang melewati daerah kritis

mengalami penurunan transmitansi karena pandu gelombang berubah dan terjadi

medan evanesence. Peristiwa ini menyebabkan loss yang semakin besar jika

penekanan dilakukan sampai mencapai ambang batas kelenturan dari serat optik

Gambar 4.9 Penggambaran Terjadinya Rugi-rugi (Loss) pada Lilitan Serat Optik

Gambar 4.9 menunjukkan rugi-rugi atau loss dari sebuah lilitan serat optik.

Seperti digambarkan bahwa terjadi serapan di setiap dinding. Serapan tersebut

menunjukkan adanya penurunan intensitas cahaya setiap serat optik mengalami

rugi-rugi atau loss. Penurunan intensitas cahaya akan semakin tinggi jika semakin

banyak lilitan yang dilewati oleh cahaya.

Hasil penelitian yang ditunjukan pada Gambar 4.6, gambar 4.7 dan 4.8

menunjukkan bahwa serat optik yang yang terlilit pada karet yang berdiameter 1,5

cm; 2 cm; dan 2,5 cm menghasilkan grafik yang berhimpit dari transmitansi awal

dan transmitansi balik.


commit to user

69

(a)

(b)


commit to user

70

(c)

Gambar 4.10 Grafik hubungan pergeseran dengan transmitansi pada diameter 1,5 cm, 2 cm

dan 2,5 cm pada (a) 1 lilitan pergeseran 0,25 mm, (b) 2 lilitan pergeseran 0,25 mm dan (c) 3

lilitan pergeseran 0,25 mm

Grafik Gambar 4.10 menunjukkan bahwa Semakin kecil diameter maka

semakin kecil transmitansinya yang berarti semakin kecil cahaya yang dapat

dilewatkan dari serat optik serta semakin besar pergeseran maka semakin kecil

transmitansi.

Grafik yang dihasilkan baik pada gambar 4.10 (a), (b) dan (c) Pada karet

berdiameter 1,5 cm, 2 cm dan 2,5 cm menghasilkan grafik yang berhimpit. Hal ini

merupakan karakteristik dari serat optik yang dililitkan pada karet yang berbentuk

koil. Di dalam serat optik yang dililitkan pada karet yang diberikan pergeseran

akan kembali ke bentuk semula, hal ini menyebabkan transmitansi yang dialami

oleh serat optik juga kembali ke posisi semula. Lintasan perubahan loss saat diberi

tekanan dan pada saat tekanan dihilangkan secara bertahap dalam batas-batas

ketelitian eksperimen adalah sama.


commit to user

71

4.4. Hasil Data Pengaruh Perubahan Sinyal Akibat Pengaruh Variasi

Massa Beban Berjalan

Pengaruh perubahan sinyal akibat variasi massa beban berjalan mengenai

pada sensor serat optik merupakan salah satu tujuan dari penelitian ini. Ada

beberapa data yang didapatkan dari pengujian ini diantaranya yaitu beban dari

mobil RC yang divariasi dengan kecepatan konstan. Seperti yang terlihat sesuai

dengan gambar 3.16 dan 3.15 bahwa variasi dilakukan pada mobil RC baik

variasi beban bagian depan, tengah ataupun belakang. Selain data variasi beban

juga didapatkan data dari pengaruh sinyal keluaran pada sensor serat optik dengan

pemberian beban secara acak dengan kecepatan konstan. Data yang terakhir

adalah pengaruh tegangan keluaran atau sinyal keluaran pada sensor serat optik

dengan variasi kecepatan dengan beban tetap. Pengujian dilakukan satu persatu

dan dapat dijelaskan sebagai berikut:

4.4.1. PengujianVariasi Massa Beban Berjalan

Pengujianvariasimassa beban berjalan menggunakan mobil RC sesuai

gambar 3.15.Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh sinyal keluaran

akibat variasi yang dilakukan pada massa mobil RC. Sebelum dilakukan

pengujian variasi massa terlebih dahulu dilakukan pengujian sensor serat optik

dengan mobil RC kecepatan rendah. Pengujian ini dilakukan untuk menguji

kemampuan sensor serat optik dalam menerima perlakuan tekanan dari mobil RC.

Hasil pengukuran beban berjalan didapatkan grafik transmitansi secara realtime

seperti pada gambar 4.11.


commit to user

72

Gambar 4.11 Grafik hubungan transmitansi dengan waktu dalam pengujian sensor serat

optik yang diberi perlakuan penekanan mobil RC .

Gambar 4.11 merupakan grafik hubungan transmitansi dengan waktu. Dari

gambar 4.11 dapat diketahui bahwa terjadi 2 lembah yang berbeda kedalamanya.

Dalam lintasan pengujian mobil RC berjalan maju ke depan sehingga sumbu roda

depan mengenai sensor serat optik terlebih dahulu. Dari pengujian pergerakan

mobil RC tersebut dapat diketahui bahwa sesuai gambar 4.11, lembah yang

dihasilkan pertama adalah nilai transmitansi yang dihasilkan sensor serat optik

akibat tekanan sumbu roda depan, sedangkan lembah yang terbentuk kedua

adalah nilai transmitansi yang terjadi pada sensor serat optik akibat pengaruh

tekanan sumbu roda belakang.

Semakin besar bobot beban maka semakin besar gaya tekan yang

diberikan pada serat optik seperti yang telah dijelaskan pada gambar 4.3. sehingga

dapat diketahui hipotesa bahwa penambahan bobot kendaraan akan berpengaruh

pada pembentukan pola transmitansi. Pola transmitansi inilah yang akan

digunakan untuk menentukan bobot kendaraan. Pola transmitansi diteliti lebih

lanjut dibawah ini untuk mengetahui pengaruh perbedaan kedalaman lembah dan

pengaruh variasi massa. Beban yang ditampilkan dalam grafik merupakan total

penjumlahan sumbu roda depan dan roda belakang.


commit to user

73

Pengujian variasi massa dilakukan dengan memberikan penambahan

sebesar 0,25 kg dengan berat awal 3 kg. Penambahan 0,25 kg dilakukan sampai

batas 6 kg seperti gambar 3.16. Saat pengujian beban variasi massa pada bagian

depan, wadah bagian belakang diisi massa 2 kg dan tengah 1 kg. Pada saat

pengujian beban variasi massa bagian tengah wadah pada mobil RC bagian depan

diisi massa 1 kg dan belakang 2 kg. Dan pada saat pengujian beban variasi massa

bagian belakang wadah mobil RC bagian tengah 2 kg dan bagian depan 1 kg

Pengujian variasi massa beban bagian depan, tengah dan depan ditampilkan dalam

grafik dibawah ini :

(a)


commit to user

74

(b)

(c)

Gambar 4.12.Grafik hubungan beban total dengan kedalaman lembah pada variasi massa

(a) bagian depan (b) bagian tengah dan (c) bagian belakang

Pada gambar 4.12 (a) dapat diketahui bahwa penambahan massa pada

wadah mobil RC bagian depan berpengaruh pada tekanan yang diberikan pada

sumbu roda depan. Semakin banyak massa yang ditambahkan pada wadah beban

bagian depan semakin besar nilai kedalaman lembah sedangkan pada lembah roda

belakang tidak mengalami kenaikan yang berarti. Sedangkan pada gambar 4.12

(b) terlihat bahwa penambahan massa pada wadah mobil RC bagian tengah

mempengaruhi sumbu roda bagian belakang dan depan. Semakin banyak massa

yang ditambahkan pada wadah mobil RC bagian tengah maka semakin besar pula

penambahan tekanan yang diberikan pada kedua sumbu roda mobil RC.

Penambahan tekanan pada kedua sumbu roda mengakibatkan kedalaman juga

bertambah baik lembah yang diakibatkan sumbu roda depan dan sumbu roda

belakang. Dan pada gambar 4.12 (c) diketahui bahwa penambahan massa pada

wadah bagian belakang menyebabkan kedalaman lembah warna merah menjadi


commit to user

75

bertambah dan kedalaman lembah roda depan atau lembah warna hitam tidak

mengalami penambahan yang berarti. Hal ini disebabkan tekanan oleh beban pada

sumbu belakang roda mobil RC yang berepengaruh pada tekanan pada sensor

serat optik sehingga transmitansi turun.

Data kedalaman lembah antara roda depan dan belakang kemudian

dijumlahkan untuk bisa mengetahui total nilai kedalaman lembah antara roda

depan dan belakang. Grafik hubungan beban total dengan jumlah kedalaman

lembah ditunjukkan pada gambar 4.13

(a)


commit to user

76

(b)

(c)

Gambar 4.13 Grafik hubungan beban total dengan jumlah kedalaman lembah pada variasi

beban (a) bagian depan (b) bagian tengah (c) bagian belakang


commit to user

77

Gambar 4.13 merupakan grafik hubungan beban total dengan jumlah

kedalaman lembah pada variasi beban. Dari grafik pada gambar 4.13 (a) dapat

diketahui bahwa penambahan beban bagian depan, tengah dan belakang tidak

berpengaruh pada penjumlahan beban total kedua sumbu.

Tabel 4.3 persamaan garis variasi penjumlahan total beban

Posisivariasi PersamaanGaris R2

Depan y = 2,2554x - 4,47156 0,96554

Belakang y = 2,15007x - 4,013 0,97553

Tengah y = 2,213x - 4,04189 0,99397

Dari tabel 4.3 tentang variasi penjumlahan total beban diketahui bahwa

grafik gambar 4.13 mempunyai keliniearitas yang baik. Hal ini ditunjukkan nilai

R yang hampir sama. Analisa dari persamaan garis pada tabel 4.3 adalah

pertambahan jumlah beban baik pertambahan bagian depan, bagian tengah dan

bagian beban mempunyai kesamaan penekanan kepada sumbu roda, sehingga

posisi tidak terlalu berpengaruh terhadap penjumlahan beban total yang menekan

sensor serat optik. Hal ini dibuktikan dengan pengujian beban dengan variasi

massa secara acak.

(a)


commit to user

78

(b)

Gambar 4.14. (a) Grafik hubungan beban total dengan kedalaman lembah pada variasi

beban bagian belakang dan (b)Grafik hubungan beban total dengan jumlah kedalaman

lembah pada variasi beban bagian belakang.

Pengujian beban dengan variasi massa yang acak artinya beban

ditambahkan tidak pada satu tempat. Pada grafik 4.14 (a) diketahui bahwa dengan

penambahan beban yang berbeda tempat menghasilkan pertambahan kedalaman

lembah yang signifikan. Ini berarti nilai pertambahan beban yang tidak

bergantung tempat sama-sama mengurangi nilai transmitansi pada sensor serat

optik. Sehingga dimanapun posisi penambahan beban tetap akan mempengaruhi

pada nilai tranmitansi. Sedangkan pada grafik gambar 4.14 (b) menunjukkan

penjumlahan kedalaman lembah roda depan dan belakang yang didapatkan hasil

linear dengan nilai persamaan garis hampir sama dengan data pengujian

sebelumnya ditunjukkan pada tabel 4.3 Dari tabel 4.4 dapat dibuktikan bahwa

gaya berat pada beban berjalan adalah total dari penjumlahan gaya berat persumbu

roda beban berjalan.


commit to user

79

Tabel 4.4.Persamaan garis variasi acak posisi penambahan massa beban

Posisi variasi Persamaan Garis R2

Depan y = 2,2554x - 4,47156 0,96554

Belakang y = 2,15007x - 4,013 0,97553

Tengah y = 2,213x - 4,04189 0,99397

Acak y = 2,35467x - 5,00978 0,95949

Data grafik gambar 4.14 dapat digabung menjadi satu grafik menjadi :

Gambar 4.15 Grafik gabungan variasi depan, tengah, belakang dan acak/bebas.

Grafik yang ditunjukkan pada gambar 4.15 merupakan gabungan data

antara berbagai variasi posisi penambahan massa beban beban berjalan. Pada

grafik gambar 4.15 menunjukkan bahwa variasi massa pada berbagai posisi

menghasilkan trend grafik yang hampir sama. Hal ini membuktikkan bahwa gaya

berat total beban berjalan adalah penjumlahan dari gaya berat per sumbu dan tidak

dipengaruhi posisi beban pada beban berjalan.


commit to user

80

4.4.2. PengujianVariasi Kecepatan Beban berjalan

Pengujian variasi kecepatan beban berjalan yang dikenakan pada sensor

serat optik ditujukan untuk mengetahui pengaruh perbedaan variasi kecepatan

terhadap besarnya loss pada cahaya keluaran serat optik. Kecepatan dalam

pengujian ini diketahui dengan menggunakan sensor photogate. Sedangkan

variasi kecepatran didapatkan dari pengaturan tegangan masuk pada RC dengan

menggunakan power supply.

Dari pengujian variasi kecepatan yang dilakukan dengan mobil RC

didapatkan data nilai transmitansi dan kecepatan. Data didapatakan setelah mobil

RC melewati sensor serat optik. Mobil RC melewatkan roda depan dan roda

belakang. Setelah diolah menggunakan origin didapatkan grafik (gambar 4.16)

untuk roda belakang dan grafik (gambar 4.17) untuk roda depan.

Gambar 4.16.Grafik hubungan transmitansi dan kecepatan pada roda belakang RC


commit to user

81

Gambar 4.17.Grafik hubungan transmitansi dan kecepatan pada roda depan RC

Gambar 4.16 dan gambar 4.17 merupakan garfik yang didapatkan dari

pengolahan data transmitansi yang didapatkan dari cahaya keluaran akibat

pengaruh penekanan yang dilakukan roda belakang dan roda depan. Dari grafik

4.16 maupun 4.17 dapat dianalisa bahwa nilai tranmitansi akan lebih kecil jika

kecepatan semakin lambat pada beban yang sama.dan nilai transmitansi lebih

besar jika kecepatan semakin cepat. Kejadian ini akan menyebabkan massa yang

terukur berbeda.

Nilai penurunan transmitansi akibat adanya pengaruh kecepatan dapat

dijelaskan dengan menggunakan prinsip pegas. Rubber yang terlilit berongga

diibaratkan seperti pegas yang mengalami perlakuan penekanan. Penekanan

diakibatkan oleh adanya gaya berat yang mengenai pegas dalam hal ini pada

sensor serat optik. Pegas yang terkena perlakuan penekanan akan mengalami

pergeseran sejauh Δx. Selain mengubah pegas sejauh Δx pegas akan menerima

energi senilai Ek. pada selang waktu Δt tepat saat selang waktu mobil RC menekan

sensor serat optik. Pegas menerima gaya seberat F = M.g.( gambar 4.18)

Ketika mobil RC melakukan penekanan dengan kecepatan tertentu

melewati sensor maka gaya berat akan diberikan pada sensor pada waktu sesaat Δt


commit to user

82

atau lamanya waktu mobil RC mengenai sensor. Pada saat mobil RC mengenai

sensor muncul adanya energi (Ek). sehingga muncul impuls (I) yang juga bekerja

pada sensor. Sensor terbuat dari rubber yang elastis sehingga bisa diumpamakan

sebagai deretan pegas yang tersusun rapi. Pada saat terkena Mobil RC seperti

yang ditunjukkan pada gambar 4.18. maka pegas tersebut akan mengalami

penurunan sejauh Δx. Deretan pegas seperti pada gambar 4.18 mengalami

penurunan sesuai dengan gaya yang diterimanya.

Gambar 4.18. rubber silicone yang dipandang sebagai deretan pegas.

Jika ditinjau satu pegas maka akan seperti pada gambar 4.19.

Gambar 4.19. Pegas yang terkena gaya penekan oleh massa

Δx

W=mg


commit to user

83

Gambar 4.19 menjelaskan bahwa pegas yang semula normal akan berkurang

sejauh Δx jika mengalami penekanan senilai F=m.g. Ketika gaya diberikan pada

pegas, energi kinetik beban (Ek) diubah menjadi energi potensial pegas (Ep).

Sehingga

Ek = Ep (4.7)

= k Δx2 (4.8)

Dimana P adalah momentum ketika beban mengenai pegas.Momentum akibat

adanya impuls yang dapat dirumuskan := . (4.9)

Sehingga dengan persamaan (4.8) dimasukkan kedalam persamaan (4.9) menjadi( )= k Δx2 (4.10)

= k Δx2 (4.11)

Δx = Δt (4.12)

Dari persamaan 4.12 dapat dijelaskan bahwa nilai Δt menunjukkan waktu dimana

pegas atau sensor serat optik terkena penekanan oleh mobil RC. Semakin lama

penekanan maka Δx akan bernilai maksimal sehingga menyebabkan nilai

transmitansi yang didapatkan semakin besar. Hal ini sesuai dengan rumus

kecepatan yaitu dimana := (4.13)

Nilai Δx dalam hal ini diasumsikan pada pergeseran Δd. Kecepatan akan

berbanding terbalik terhadap waktu. Sehingga jika kecepatan divariasi maka akan

terjadi perubahan waktu sentuh terhadap sensor serat optik yang terlihat dari

perubahan niali transmitansi.

Pengujian variasi beban dengan kecepatan 1 dan dibandingkan dengan

kecepatan 2. Grafik perbandingan tersebut ditunjukkan pada gambar 4.20.


commit to user

84

Gambar 4.20. Grafik hubungan Beban total dengan kedalaman lembah pada dua kecepatan

yang berbeda

Berdasarkan grafik yang ditunjukkan pada gambar 4.20 maka dapat dilihat

bahwa terdapat perbedaan grafik jika dikenakan kecepatan yang berbeda pada

sensor serat optik hal itu ditunjukkan pada perbedaan kedalaman lembah.

Kecepatan yang besar akan menyebabkan kedalam yang besar pula dan berlaku

sebaliknya.

Dari penelitian ini dapat didapatkan hasil pengukuran yang berbeda ketika

mobil RC yang berjalan mempunyai kecepatan yang berbeda menimbulkan error

pengukuran. Dalam upaya membuat database berdasarkan kecepatan untuk

mengelompokkan beban berdasarkan kecepatan sehingga pengukuran menjadi

lebih teliti.


commit to user

85

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Penelitian Sensor Weigh in Motion (WIM) dapat dilakukan dengan

menggunakan serat optik yang dililitkan pada rubber dimana dari

pengujian histerisis loss pada serat optik yang dililitkan pada rubber

menghasilkan nilai perubahan loss pada saat diberi tekanan dan saat

tekanan dihilangkan secara bertahap dalam batas-batas ketelitian

eksperimen adalah sama.

2. Pengaruh perubahan kecepatan terhadap perubahan intensitas cahaya

dalam penelitian ini yaitu semakin besar kecepatan maka nilai perubahan

transmitansi akan semakin kecil dan semakin kecil kecepatan akan

menyebabkan perubahan nilai transmitansi semakin besar serta posisi

penempatan beban tidak mempengaruhi nilai total gaya berat tetapi beban

yang diberikan pada kendaraan yang berjalan akan terdistribusi secara

merata pada masing-masing sumbu roda kendaraan. Sedangkan posisi

penempatan akan mempengaruhi persentase berat yang terdistribusi pada

masing-masing sumbu kendaraan.

5.2. Saran

Pada pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini, dapat disarankan

beberapa hal :

1. Penggunaan elastomer yang lebih keras dikarenakan pada penerapan real di

lapangan akan mempengaruhi database yang real terukur. Penggunanan

database terutama database kecepatan akan menghasilkan sensor pengukuran

beban berjalan menjadi semakin akurat.


commit to user

86

DAFTAR PUSTAKA

Arumugam M., 2001, “Optical fiber communication”. Pramana Journal of

Physics, vol 57, nos 5&6, pp 849-869.

Batenko A., Berzins G., Grakovski A., Kabashkin I., Petersons E., Sikerzhicki Y..

2011. Problems of fibre optic sensor application In weight-in-motion

(wim) systems. Transport and Telecommunication Institute, Lomonosova

1, LV-1019, Riga, Latvia p. 311-316. ISBN 978-9984-818-46-7

Cheng L., Zhang H. dan Li Q.. “Design og capasitive flexible weighing sensor for

vehicle WIM System”. Sensors, vol 7, pp 1530-1544, 2007.

Cottrel, B. 1992. Final Report of Evaluation of Weight in Motion System, Nat.

Tech, New York.

Crisp J. dan Elliot B., Introduction to Fiber Optics, 3rd Edition. Elsevier, 2005.

Decusatis, C.M., & Decusatis, C.J.S. (2006). Fiber Optic Essentials. USA:Academic Press.

Direktorat Jendral Perhubungan Darat. 1997. Petunjuk Teknis Penyelenggaraan

Perlengkapan Jalan. Departemen Perhubungan Direktorat Jendral

Perhubungan Darat, Jakarta.

Domanski, A.W., Poczęsny, T., Prokopczuk, K., & Makowski, P. 2010. An

Optical Fiber Loop Sensor For Vibration Monitoring.Photonics Letters Of

Poland, 2(2), 58-60.

Farrell, G. 2002. Optical Communication System. Institute of Technology. Dublin.

Fidanboylu, K. dan Efendioğlu, H. S.. 2009. Fiber Optic Sensors and Their

Applications. 5th International Advanced Technologies Symposium

(IATS’09), May 13-15, 2009, Karabuk, Turkey, Hal 1-6.

Gambling, W.A., Matsumura, H., Ragdale, C.M. 1978. Curvature and

microbending Losses in Single-Mode optical fibres. Optical and Quantum

Electronics, 11, 43-59


commit to user

87

Griffiths, D. J. (1981). Introduction to electrodynamic (3 ed.). New jersey:

Prentice hall.

Keiser G., 2000, Optical Fiber Communication, Mc Graw-Hill Publishing

Company. Singapore.

Kollipara V. D., 2013.A rheology Model of Soft Elastomeric Capasitor For Weigh

In Motion Aplication. Digital Repository Iowa State University. Ames,

Iowa , USA.

Lei, Y., Shu-Qin, L. dan Shui-Sheng, J. 2009. Analysis and Simulation of

Adiabatic Bend Transitions in Optical Fibers. CHIN. PHYS. LETT., 26,

074213-1-4

Liu, C.S., Cou, G.W., Liang, X., Reinhall, P.G, and Wang. Wie C. 2007. Design

of a multi-layered optical bend loss sensor for pressure and shear sensing.

Health Monitoring of Structural and Biological Systems, Proc. of SPIE

Vol. 6532

Lu Deng† and C.S. Cai‡. 2007. Applications of fiber optic sensors in civilengineering . Department of Civil and Environmental Engineering,Louisianan State University. Structural Engineering and Mechanics, Vol.25, No. 5

Malla R. B., Sen A. dan Garrick N.W., 2008, “A Special Fiber Optic Sensor for

Measuring Wheel Loads Vehicles of Highways”. Sensors, vol 7, pp 2551-

2568.

Marzuki A., Yunianto M. dan Ismail Z. 2012. “Desain Alat Ukur Rugi – Rugi

Akibat Macrobending pada Multi-Mode Optical Fiber Berbasis Personal

Computer.” Indonesian Journal of Applied Physics, vol 2, no 2, pp 138.

Park, J. dan Mackay, S.. 2003. Practical Data Acquisition for Instrumentation andControl Systems. Burlington: Newnes

Pedrotti, F.L., Pedrotti, L.S. 1993. Introduction to Optics, 2nd Edition. New Jersey:

Prentice-Hall International, Inc.

Powers,P. John, 1993 An Introduction toFiber Optic Systems, Aksen Assoc. Inc.


commit to user

88

Rahayu T, 2014, Langgar Batas Tonase, Puluhan Truk Di Razia Tim

Gabungan.[Online] Available: http://www.solopos.com htm (Januari 21,

2014)

Reinhard, J. 2000. Fundamental of Fiber Optic an introduction for beginners.Technical University Graz. Austria

Šedivá, S, 2007. Integrated Optoelectronics. Faculty of Electrical Engineering

and Communication, Brno University of Technology. Brno.

Senior, J. M., 2009. Optical Fiber Communication Principles and Practice , ThirdEdition. Prentice Hall. England.

Serway R.A. and Jewett J.W., 2004, Physics For Scientist and Engineering 6th

Edition, Thomson Brooks, USA.

Wang, W.C., Ledoux, W.R., Sangeorzan, B.J., and Reinhall, P.G.. 2005. A shear

and plantar pressure sensor based on fiber-optic bend loss. Journal of

Rehabilitation Research & Development, Volume 42, No. 3, Hal 313-326

Woodward B., Husson E.B., 2005. Fiber Optics Installer And Technician Guide.

Sybex Inc., Marina Village Parkway, Alamada, CA. United States Of

America

Yeh, C. (1990).Handbook of Fiber Optics: Theory and Application. Michigan:

Academic Press Inc, Ann Arbor.

Yuan, S., Ansari, F., Liu, X., and Zhao, Y. 2005. Optic Fiber Based Dynamic

Pressure Sensor For WIM System. Sensors and Actuators A, Vol. 120, pp.

53-58.

Zendehnam, A., Mirzaei, M., Farashiani, A., and Farahadi, H.L.. 2010,

Investigation of Bending Loss in a Single-Mode Optical Fibre.

PRAMANA-Journal of Physics Vol 74 No 4, April 2010.


commit to user

89

Lampiran 1 Data Pengujian LDR

Intensitas

(candela)

Tegangan

(volt)

49 5.2

57 5.3

80 5.4

93 5.5

115 5.6

152 5.7

190 5.9

211 6

265 6.2


commit to user

90

Lampiran 2. Data Pengujian Nilai Pergeseran dengan Jari – JariKritis

Diameter(cm)

Transmitansi(%)

Loss(dB)

0,5 0,709137 2,9854011 0,863223 1,2775411,5 0,911673 0,8032162 0,945131 0,4901642,5 0,968301 0,279793 0,983685 0,1428783,5 0,987507 0,1091994 0,99415 0,0509634,5 0,998173 0,0158885 1 0


commit to user

91

Lampiran 3. Tabel data pengujian serat optik dengan diameter 1 cm

Pergeseran (mm)

Transmitansi (%) Loss (dB)1 lilitan 2 lilitan 3 lilitan 4 lilitan 1 lilitan 2 lilitan 3 lilitan 4 lilitan

0,1 0,97120 0,97945 0,98467 0,99141 0,0079 0,0047 0,0704 0,15910,2 0,97115 0,97883 0,98169 0,98747 0,0083 0,0102 0,0967 0,19370,3 0,97022 0,97765 0,97949 0,98158 0,0166 0,0206 0,1161 0,24570,4 0,96896 0,97956 0,97667 0,97603 0,0279 0,0037 0,1412 0,29490,5 0,96756 0,97885 0,97342 0,96868 0,0405 0,0100 0,1702 0,36050,6 0,96654 0,97713 0,97045 0,93871 0,0496 0,0252 0,1967 0,63350,7 0,96534 0,97349 0,96831 0,92413 0,0604 0,0577 0,2159 0,76950,8 0,96399 0,97272 0,96397 0,91108 0,0726 0,0645 0,2549 0,89310,9 0,96242 0,96647 0,96100 0,89907 0,0867 0,1205 0,2817 1,00821 0,96100 0,96379 0,95708 0,88897 0,0995 0,1447 0,3172 1,1064

1,1 0,95964 0,96123 0,95375 0,88165 0,1119 0,1677 0,3475 1,17821,2 0,95781 0,95470 0,94980 0,87189 0,1285 0,2269 0,3836 1,27491,3 0,95579 0,95152 0,94421 0,86499 0,1467 0,2560 0,4348 1,34391,4 0,95459 0,94657 0,93804 0,85601 0,1577 0,3012 0,4917 1,43451,5 0,94976 0,93047 0,93101 0,84714 0,2017 0,4502 0,5571 1,52511,6 0,94799 0,91941 0,92481 0,84342 0,2179 0,5541 0,6151 1,56331,7 0,94569 0,91048 0,91885 0,83244 0,2391 0,6389 0,6713 1,67711,8 0,94289 0,90993 0,91347 0,82491 0,2648 0,6441 0,7223 1,75601,9 0,94084 0,90621 0,90384 0,81386 0,2837 0,6797 0,8143 1,87322 0,93932 0,89927 0,89305 0,80260 0,2977 0,7465 0,9187 1,9942

2,1 0,93650 0,89216 0,88688 0,79612 0,3239 0,8154 0,9789 2,06462,2 0,93381 0,88318 0,88078 0,78495 0,3488 0,9033 1,0388 2,18732,3 0,93129 0,87728 0,87383 0,77054 0,3723 0,9616 1,1077 2,34822,4 0,92698 0,86839 0,86373 0,76484 0,4126 1,0500 1,2086 2,41272,5 0,92384 0,86325 0,85395 0,75422 0,4420 1,1016 1,3075 2,53422,6 0,92359 0,85527 0,84881 0,74155 0,4444 1,1822 1,3600 2,68142,7 0,92076 0,84527 0,84281 0,73662 0,4711 1,2844 1,4216 2,73932,8 0,92029 0,83645 0,83354 0,72564 0,4755 1,3754 1,5177 2,86972,9 0,91611 0,82385 0,82116 0,71597 0,5150 1,5074 1,6476 2,9863


commit to user

92

Tabel data pengujian serat optik dengan diameter 1,5 cm

Pergeseran(mm)

Transmitansi (%) Loss (db)1 lilitan 2 lilitan 3 lilitan 4 lilitan 1 lilitan 2 lilitan 3 lilitan 4 lilitan

0,25 0,97475 0,89971 0,85157 0,82034 0,0343 0,2878 1,6261 1,56490,5 0,97326 0,89608 0,84762 0,81677 0,0477 0,3229 1,6664 1,6027

0,75 0,97199 0,89550 0,84371 0,81219 0,0589 0,3285 1,7066 1,65161 0,97069 0,89455 0,84035 0,80948 0,0706 0,3377 1,7412 1,6806

1,25 0,97022 0,89402 0,83765 0,80705 0,0748 0,3429 1,7692 1,70681,5 0,96394 0,89229 0,83510 0,80206 0,1312 0,3597 1,7957 1,7606

1,75 0,96254 0,89522 0,83101 0,79667 0,1438 0,3312 1,8383 1,81912 0,95715 0,89910 0,82690 0,79327 0,1926 0,2937 1,8813 1,8563

2,25 0,95436 0,89221 0,82443 0,79031 0,2180 0,3605 1,9074 1,88892,5 0,95608 0,88496 0,82164 0,78675 0,2024 0,4314 1,9368 1,9280

2,75 0,95409 0,88502 0,81943 0,78149 0,2204 0,4307 1,9602 1,98633 0,95146 0,88259 0,81466 0,77673 0,2444 0,4546 2,0109 2,0393

3,25 0,94875 0,88174 0,81022 0,77465 0,2692 0,4630 2,0583 2,06273,5 0,94586 0,88448 0,80825 0,77207 0,2956 0,4360 2,0796 2,0916

3,75 0,94560 0,88522 0,80651 0,76941 0,2981 0,4287 2,0982 2,12164 0,93936 0,88504 0,80337 0,76556 0,3556 0,4305 2,1321 2,1652

4,25 0,93250 0,88782 0,80249 0,75781 0,4193 0,4033 2,1416 2,25354,5 0,92905 0,88286 0,80006 0,75435 0,4514 0,4519 2,1680 2,2933

4,75 0,92964 0,88084 0,79491 0,75183 0,4459 0,4719 2,2241 2,32245 0,92482 0,87670 0,79363 0,74853 0,4911 0,5127 2,2381 2,3606


commit to user

93

Tabel data pengujian serat optik dengan diameter 2 cm

Pergeseran(mm)


0,5 0,99703 0,99051 0,95375 0,91264 0,0258 0,0828 0,4113 0,79411 0,99561 0,99694 0,95497 0,90748 0,0382 0,0266 0,4002 0,8433

1,5 0,99499 0,98864 0,95059 0,90709 0,0436 0,0992 0,4401 0,84702 0,99415 0,99280 0,94903 0,90572 0,0510 0,0628 0,4544 0,8601

2,5 0,99222 0,98772 0,95137 0,90430 0,0679 0,1074 0,4330 0,87383 0,99085 0,98866 0,94649 0,90092 0,0798 0,0991 0,4777 0,9063

3,5 0,98944 0,98701 0,94520 0,90028 0,0922 0,1135 0,4895 0,91254 0,98758 0,98315 0,94528 0,89825 0,1086 0,1476 0,4888 0,9321

4,5 0,98431 0,98147 0,94140 0,89670 0,1374 0,1624 0,5245 0,94715 0,98249 0,98135 0,93962 0,89585 0,1535 0,1635 0,5410 0,9553

5,5 0,98115 0,98052 0,93794 0,89180 0,1653 0,1709 0,5565 0,99466 0,98019 0,97929 0,93183 0,89002 0,1738 0,1818 0,6133 1,0120

6,5 0,97866 0,97568 0,92924 0,88929 0,1874 0,2138 0,6375 1,01917 0,97821 0,97773 0,92703 0,88725 0,1913 0,1956 0,6581 1,0391

7,5 0,97362 0,97516 0,92892 0,88515 0,2322 0,2185 0,6404 1,05978 0,97293 0,97297 0,92577 0,88247 0,2384 0,2381 0,6700 1,0860

8,5 0,96964 0,96944 0,92400 0,88134 0,2678 0,2696 0,6865 1,09719 0,96789 0,96895 0,92140 0,87667 0,2835 0,2740 0,7110 1,1433

9,5 0,96585 0,96784 0,91959 0,87656 0,3018 0,2839 0,7281 1,144310 0,96494 0,96648 0,91681 0,87379 0,3100 0,2961 0,7544 1,1719


commit to user

94

Tabel data pengujian serat optik dengan diameter 2,5 cm

Pergeseran(mm)


0,5 0,9576 0,9664 0,9590 0,9300 0,3503 0,3248 0,7686 1,20541 0,9639 0,9677 0,9576 0,9248 0,1232 0,3435 0,7917 1,2346

1,5 0,9558 0,9632 0,9570 0,9244 0,1073 0,3728 0,8248 1,24322 0,9599 0,9617 0,9562 0,9230 0,1394 0,3630 0,8368 1,2641

2,5 0,9549 0,9640 0,9543 0,9215 0,1519 0,4020 0,8427 1,29853 0,9559 0,9591 0,9530 0,9181 0,1807 0,4183 0,8645 1,3263

3,5 0,9543 0,9578 0,9517 0,9174 0,1887 0,4418 0,8759 1,34474 0,9505 0,9579 0,9499 0,9154 0,2084 0,4579 0,8927 1,3685

4,5 0,9489 0,9539 0,9467 0,9138 0,2258 0,4537 0,9103 1,36305 0,9488 0,9521 0,9450 0,9129 0,2401 0,4656 0,9359 1,3907

5,5 0,9480 0,9504 0,9437 0,9088 0,2662 0,5071 0,9594 1,41056 0,9468 0,9442 0,9428 0,9070 0,2956 0,5188 0,9803 1,4288

6,5 0,9433 0,9416 0,9413 0,9062 0,3162 0,5481 0,9991 1,44287 0,9453 0,9394 0,9409 0,9042 0,3364 0,5168 1,0578 1,4743

7,5 0,9428 0,9413 0,9365 0,9020 0,3483 0,5635 1,0861 1,50438 0,9407 0,9381 0,9358 0,8993 0,3729 0,5923 1,0861 1,5052

8,5 0,9373 0,9363 0,9326 0,8981 0,3822 0,6177 1,1045 1,54209 0,9368 0,9337 0,9309 0,8934 0,3995 0,6181 1,1398 1,5481

9,5 0,9357 0,9318 0,9290 0,8933 0,4316 0,6259 1,1605 1,582410 0,9344 0,9290 0,9281 0,8904 0,4640 0,6747 1,1859 1,5971


commit to user

95

Lampiran 4 Data Transmitansi Histerisis

Data Transmitansi Pada Diameter 1,5 cm Untuk 1 Lilitan

Pergeseran 1 Lilitanawal balik awal balik awal balik

0,05 99,99787 99,997630,1 99,39823 99,39826 99,31986 99,30311

0,15 98,59468 98,59762 98,39408 98,390370,2 98,03684 98,0272 98,22749 98,22264

0,25 97,689410,3 97,57604 97,47557 97,46205 97,45384

0,350,4 96,78242 96,74056

0,45 96,20764 96,114650,5 95,79674

0,550,6 95,18964 95,00139

0,650,7

0,75 94,8479



0,05 99,99209 99,990740,1 99,27873 99,26828 99,11436 99,10536

0,15 98,36626 98,33744 98,12684 98,115270,2 97,83611 97,8215 97,83516 97,65896

0,25 97,491760,3 97,23218 97,24182 97,15477 97,1358

0,350,4 96,32567 96,25772

0,45 95,6098 95,589380,5 95,59629

0,550,6 94,95132 94,94065

0,650,7

0,75 93,47155


commit to user

96


Pergeseran 3 Lilitanawal balik Awal balik awal balik

0,05 99,98695 99,984980,1 99,13493 99,13355 99,02472 99,01747

0,15 98,40433 98,33401 98,39037 98,337450,2 97,83611 97,83516 97,8215 97,79124

0,25 97,13580,3 96,38172 96,28807 95,99175 95,80205

0,350,4 95,31328 95,31882

0,45 94,8479 94,797010,5 94,45309

0,550,6 93,68721 93,66403

0,650,7

0,75 92,43323


commit to user

97

Data Transmitansi Pada Diameter 2 cm Untuk 1 Lilitan

Pergeseran 1 lilitanawal balik awal balik awal balik

0,05 99,99921 99,999030,1 99,99613 99,99604 99,99519 99,99516

0,15 99,99074 99,98937 99,99308 99,992090,2 99,98543 99,98545 99,98675 99,98424

0,25 99,980040,3 99,97502 99,97584 99,97777 99,97197

0,350,4 99,96521 99,96373

0,45 99,95348 99,951790,5 99,95093

0,550,6 99,91594 99,91572

0,650,7

0,75 99,87732


commit to user

98


Pergeseran 2 lilitanawal balik awal balik awal balik

0,05 99,99847 99,998410,1 99,98615 99,98288 99,98695 99,98498

0,15 99,96909 99,9686 99,96119 99,960460,2 99,94702 99,94386 99,93042 99,93075

0,25 99,910210,3 99,66632 99,66362 99,64462 99,63782

0,350,4 99,27873 99,26828

0,45 99,11436 99,105360,5 99,00149

0,550,6 98,32474 98,32786

0,650,7

0,75 97,23218


Pergeseran 3 lilitanawal balik awal balik awal Balik

0,05 99,99323 99,993080,1 99,95179 99,95093 99,94386 99,94702

0,15 99,71278 99,70985 99,65059 99,644880,2 99,36552 99,3623 99,35399 99,31949

0,25 98,943450,3 98,39408 98,36626 98,32786 98,32474

0,350,4 97,24916 97,21328

0,45 96,87292 96,867790,5 96,11465

0,550,6 95,31822 95,31328

0,650,7

0,75 93,68721


commit to user

99



Pergeseran 2 lilitanawal balik awal Balik awal balik

0,05 99,98615 99,984980,1 99,95163 99,95034 99,96909 99,961190,15 99,91594 99,91572 99,87732 99,853640,2 99,87732 99,87179 99,75655 99,712780,25 99,848110,3 99,50351 99,49397 99,47868 99,447410,350,4 99,11436 99,001490,45 98,73705 98,705870,5 98,650590,550,6 97,83516 97,82150,650,70,75 97,0796

Pergeseran 1 lilitanAwal Balik Awal Balik Awal Balik

0,05 99,99847 99,997630,1 99,9777 99,97584 99,98937 99,984980,15 99,9471 99,94702 99,99516 99,993230,2 99,8657 99,86179 99,84811 99,8140,25 99,801230,3 99,66632 99,64462 99,59317 99,556960,350,4 99,30311 99,298890,45 99,18694 99,128310,5 98,962420,550,6 98,58791 98,567250,650,70,75 98,07151


commit to user

100



0,05 99,96521 99,960460,1 99,92301 99,91878 99,95043 99,946250,15 99,82752 99,81347 99,58111 99,575980,2 99,77627 99,77229 99,63782 99,620850,25 99,637820,3 99,3623 99,35399 99,25922 99,185280,350,4 98,98836 98,963360,45 98,47724 98,392340,5 98,650950,550,6 97,65896 97,60810,650,70,75 96,55043


commit to user

101

Lampiran 5 Grafik Gabungan Histerisis

Gabungan 0,25 mm 1 lilitan



commit to user

102




commit to user

103




commit to user

104




commit to user

105



commit to user

106

Lampiran 6 Data Transmitansi Silikon Rubber berulir yang terlilit serat optik (Sensor)

Ketika Diberi Beban Statis

Waktu Transmitansi (%)2 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 100

10 10011 10012 10013 10014 10015 10016 10017 10018 10019 10020 10021 10022 10023 10024 10025 10026 10027 10028 10029 10030 10031 10032 10033 10034 10035 10036 10037 10038 10039 10040 10041 100

42 10043 10044 10045 10046 10047 10048 10049 10050 10051 10052 10053 10054 10055 10056 10057 10058 10059 10060 10061 10062 10063 10064 10065 10066 10067 10068 10069 10070 10071 10072 10073 10074 10075 10076 10077 10078 10079 10080 10081 10082 100

83 10084 10085 10086 10087 10088 10089 10090 10091 10092 10093 10094 10095 10096 10097 10098 10099 99,685

100 100101 100102 100103 100104 100105 100106 100107 100108 100109 100110 100111 100112 100113 100114 100115 100116 100117 100118 100119 100120 100121 100122 100123 100


commit to user

107(Lanjutan)

124 100125 100126 100127 100128 100129 100130 100131 100132 100133 100134 100135 100136 100137 100138 100139 100140 100141 100142 100143 100144 100145 100146 100147 100148 100149 100150 100151 100152 100153 100154 100155 100156 100157 100158 100159 100160 100161 100162 100163 100164 100165 100166 100167 100168 100169 100

170 100171 100172 100173 100174 100175 100176 100177 100178 100179 100180 100181 100182 100183 100184 100185 100186 100187 100188 100189 100190 100191 100192 100193 100194 100195 100196 100197 100198 100199 100200 100201 100202 100203 100204 100205 100206 100207 100208 100209 100210 100211 100212 100213 100214 100215 99,863

216 100217 100218 100219 100220 100221 100222 100223 100224 100225 100226 99,863227 100228 100229 100230 99,863231 100232 100233 100234 99,685235 100236 100237 100238 100239 100240 100241 99,863242 100243 100244 100245 99,863246 100247 100248 100249 100250 100251 100252 100253 100254 100255 100256 99,507257 100258 100259 100260 99,863261 100


commit to user

108(Lanjutan)

262 100263 100264 100265 100266 100267 100268 100269 100270 100271 99,863272 100273 100274 100275 99,863276 100277 100278 100279 100280 100281 100282 99,863283 100284 100285 100286 99,685287 100288 100289 100290 99,685291 100292 100293 100294 99,863295 100296 100297 99,863298 100299 100300 100301 99,685302 100303 100304 100305 99,685306 100307 100

308 99,863309 99,863310 99,685311 100312 99,685313 99,863314 100315 99,863316 99,328317 100318 100319 99,685320 99,507321 100322 100323 99,685324 99,685325 99,863326 99,863327 99,507328 99,685329 100330 99,685331 98,793332 99,685333 99,685334 99,15335 98,615336 99,507337 99,328338 98,615339 98,437340 98,793341 98,437342 97,723343 98,08344 98,08345 97,545346 96,832347 97,01348 97,01349 96,118350 95,94351 96,297352 95,94353 95,227

354 95,048355 95,227356 94,87357 94,87358 94,692359 94,87360 94,335361 93,8362 94,692363 94,157364 93,622365 93,622366 93,979367 93,979368 93,265369 93,622370 93,8371 93,622372 93,265373 93,622374 93,8375 93,444376 93,087377 93,8378 93,622379 93,265380 93,265381 94,157382 93,622383 93,087384 93,444385 93,622386 93,444387 93,087388 93,265389 93,622390 93,265391 92,909392 93,444393 93,622394 93,265395 93,087396 93,8397 93,444398 93,087399 93,444


commit to user

109(Lanjutan)

400 93,622401 93,444402 92,909403 93,622404 93,8405 93,444406 93,087407 93,8408 93,8409 92,552410 93,265411 93,444412 93,265413 92,552414 92,909415 93,444416 93,087417 92,73418 93,265419 93,444420 92,909421 92,909422 93,265423 93,444424 93,087425 93,087426 93,444427 93,444428 92,195429 93,265430 93,444431 93,265432 92,909433 93,444434 93,622435 93,087436 92,909437 93,979438 93,444439 92,909440 93,265441 93,622442 93,265443 92,73444 93,444445 93,622

446 93,622447 92,909448 93,622449 93,622450 93,265451 93,087452 93,444453 93,444454 92,909455 93,265456 93,444457 93,087458 92,73459 93,265460 93,444461 93,087462 92,73463 93,444464 93,444465 92,909466 93,087467 93,444468 93,444469 92,552470 93,265471 93,622472 93,265473 92,909474 93,444475 93,444476 93,087477 92,73478 93,265479 93,444480 92,73481 93,087482 93,444483 93,265484 92,552485 93,265486 93,622487 93,265488 92,909489 93,444490 93,622491 93,087

492 93,087493 93,622494 93,622495 93,087496 93,265497 92,909498 93,444499 92,73500 93,265501 93,444502 93,087503 92,73504 93,444505 93,444506 92,73507 92,909508 93,444509 93,444510 92,909511 93,265512 93,444513 93,265514 92,909515 93,8516 93,622517 93,265518 92,909519 93,444520 93,622521 93,087522 93,087523 93,8524 93,444525 93,087526 93,444527 93,979528 93,444529 92,909530 93,622531 93,8532 93,444533 93,087534 93,622535 93,622536 92,909537 93,265


commit to user

110(Lanjutan)

538 93,622539 93,444540 92,909541 93,265542 93,444543 93,087544 92,73545 93,622546 93,622547 93,444548 92,909549 93,622550 93,622551 92,73552 93,265553 93,444554 93,444555 93,087556 93,444557 93,8558 93,444559 92,909560 93,622561 93,8562 93,087563 93,087564 93,8565 93,622566 93,087567 93,444568 93,979569 93,622570 92,909571 93,8572 93,8573 93,265574 92,909575 93,622576 93,622577 93,087578 93,087579 93,8580 93,622581 93,087582 93,444583 93,8

584 93,444585 93,087586 93,622587 93,8588 93,622589 93,265590 93,8591 93,8592 93,087593 93,265594 93,8595 93,8596 93,265597 93,622598 93,8599 93,444600 92,909601 93,622602 93,622603 93,444604 93,087605 93,622606 93,8607 93,444608 93,444609 93,8610 93,444611 93,087612 93,444613 93,8614 93,622615 92,909616 93,622617 93,8618 93,444619 93,265620 93,8621 93,8622 93,265623 93,444624 93,265625 93,622626 92,909627 93,622628 93,8629 93,444

630 93,087631 93,622632 93,8633 93,444634 93,265635 93,8636 93,8637 92,374638 93,622639 93,979640 93,622641 92,909642 93,622643 93,8644 93,444645 93,087646 92,909647 93,8648 93,265649 93,265650 93,8651 93,622652 93,087653 93,444654 93,8655 93,444656 92,909657 93,622658 93,8659 93,265660 93,265661 93,8662 93,622663 93,265664 93,444665 93,622666 93,622667 93,265668 93,444669 93,8670 93,444671 93,087672 93,622673 93,8674 93,265675 93,087


commit to user

111(Lanjutan)

676 93,8677 93,8678 93,265679 93,444680 93,8681 93,622682 92,909683 93,622684 93,979685 93,444686 93,087687 93,8688 93,8689 93,444690 93,265691 93,979692 93,8693 93,087694 93,444695 93,979696 93,444697 92,909698 93,444699 93,444700 93,265701 92,909702 93,444703 93,622704 93,265705 93,087706 93,622707 93,8708 92,552709 93,444710 93,8711 93,444712 93,087713 93,979714 93,8715 93,444716 93,265717 93,622

718 93,8719 93,265720 93,444721 93,8722 93,622723 93,087724 93,444725 93,979726 93,444727 93,087728 93,444729 93,8730 93,444731 93,265732 93,979733 93,8734 93,265735 93,444736 93,979737 93,622738 92,909739 93,622740 93,979741 93,444742 93,087743 93,622744 93,8745 93,979746 93,087747 93,622748 93,622749 93,265750 93,444751 93,622752 93,444753 93,265754 93,8755 93,979756 93,444757 93,087758 93,622759 93,8

760 93,087761 93,265762 93,8763 93,622764 93,087765 93,265766 93,622767 93,265768 92,909769 93,444770 93,622771 93,265772 93,087773 93,622774 93,8775 93,265776 93,265777 93,265778 93,8779 93,265780 93,622781 93,979782 93,622783 93,265784 93,8785 93,8786 93,444787 93,265788 93,8789 93,8790 93,265791 93,444792 93,8793 93,622794 93,087795 93,622796 93,979797 93,622798 93,265799 93,979800 93,979


commit to user

112

Lampiran 7 Data Pergeseran Silikon Rubber Berulir terlilit serat optik (sensor)

Pergeseran (mm) Transmitansi (%)0,05 99,81210,1 99,759580,15 99,68870,2 99,44630,25 99,371120,3 99,047580,35 98,808150,4 98,85820,45 98,263230,5 98,585860,55 98,257790,6 98,130280,65 98,033360,7 97,839650,75 97,376950,8 97,310490,85 97,069820,9 96,581080,95 96,29036

1 96,169411,05 95,933321,1 95,768961,15 95,561981,2 95,250551,25 94,826491,3 94,525991,35 94,232221,4 93,91641,45 93,474291,5 92,886231,55 92,38671,6 92,28428


commit to user

113

Lampiran 8 Data Transmitansi Cahaya Silikon Rubber Berulir Terlilit SeratOptik(Sensor)Ketika Dilewati Beban Berjalan

Waktu (x 15ms)

Transmitansi(%)

1 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 100

10 10011 10012 10013 10014 10015 10016 10017 10018 10019 10020 10021 10022 10023 10024 10025 10026 99,64827 10028 10029 10030 10031 10032 10033 10034 10035 10036 10037 100

38 10039 10040 10041 10042 10043 10044 10045 10046 10047 10048 10049 10050 10051 10052 10053 10054 10055 10056 10057 10058 10059 10060 10061 10062 10063 10064 10065 10066 10067 10068 10069 10070 10071 10072 10073 10074 10075 100

76 10077 10078 10079 10080 10081 10082 10083 10084 10085 10086 10087 10088 10089 99,64890 10091 10092 10093 10094 10095 10096 10097 10098 10099 100

100 99,648101 100102 100103 100104 100105 100106 100107 100108 100109 100110 100111 100112 100113 100


commit to user

114

114 100115 100116 99,648117 99,648118 100119 99,648120 100121 100122 100123 100124 100125 100126 99,648127 100128 100129 100130 100131 100132 100133 100134 99,648135 100136 100137 99,648138 99,648139 100140 100141 99,648142 99,648143 100144 100145 99,648146 99,648147 99,648148 99,648149 99,193150 99,648151 99,648152 99,193153 99,648154 99,648155 99,648156 99,193157 99,193158 99,193159 99,193

160 98,738161 98,738162 98,738163 98,738164 98,283165 98,283166 98,283167 97,373168 97,373169 96,918170 96,918171 96,008172 95,098173 94,643174 94,187175 93,277176 93,277177 93,277178 92,822179 92,822180 93,732181 94,187182 94,187183 95,098184 96,463185 96,918186 97,373187 97,828188 97,828189 98,283190 98,283191 98,738192 98,738193 98,738194 99,193195 99,648196 99,648197 99,193198 99,648199 99,648200 100201 99,648202 99,648203 100204 100205 99,648

206 100207 100208 100209 100210 100211 100212 100213 100214 100215 100216 99,648217 100218 100219 100220 100221 100222 100223 100224 100225 100226 100227 100228 100229 100230 100231 100232 100233 100234 100235 100236 100237 100238 100239 100240 100241 100242 100243 100244 100245 100246 100247 100248 100249 100250 100251 100


commit to user

115

252 100253 100254 100255 100256 100257 100258 100259 100260 100261 100262 100263 100264 100265 100266 100267 100268 100269 100270 100271 100272 100273 100274 100275 100276 100277 100278 100279 100280 100281 100282 100283 100284 100285 100286 100287 100288 100289 100290 100291 100292 100293 100294 99,648295 100296 100297 100

298 100299 100300 100301 100302 100303 100304 100305 100306 100307 100308 100309 100310 100311 100312 100313 100314 100315 100316 100317 100318 100319 100320 100321 100322 100323 100324 100325 100326 100327 100328 100329 100330 100331 100332 100333 100334 100335 99,648336 99,648337 99,648338 100339 99,648340 100341 100342 100343 100

344 100345 100346 100347 100348 100349 100350 100351 99,648352 100353 100354 100355 100356 100357 99,648358 99,648359 100360 100361 99,648362 99,648363 100364 100365 99,648366 100367 100368 100369 99,648370 100371 100372 99,648373 99,648374 99,648375 100376 99,648377 99,648378 99,648379 100380 99,648381 99,648382 100383 99,648384 100385 100386 100387 99,648388 99,648389 99,648


commit to user

116

390 100391 99,648392 99,648393 100394 100395 99,648396 99,648397 100398 100399 99,648400 100401 99,648402 99,648403 99,648404 99,193405 100406 99,648407 99,648408 100409 100410 100411 99,648412 100413 100414 100415 100416 100417 99,648418 100419 100420 100421 99,648422 100423 100424 100425 100426 100427 100428 100429 100430 100431 100432 100433 99,648434 100435 100

436 99,648437 100438 100439 100440 99,648441 100442 100443 99,648444 100445 100446 100447 99,648448 100449 100450 99,648451 100452 99,648453 100454 99,648455 99,648456 100457 100458 99,648459 99,648460 100461 99,648462 99,648463 99,648464 100465 99,648466 99,648467 100468 100469 99,648470 99,648471 100472 100473 99,648474 99,648475 100476 100477 99,648478 100479 100480 99,648481 99,648

482 99,648483 100484 99,648485 99,648486 99,648487 99,648488 99,648489 99,648490 99,648491 99,648492 99,648493 99,648494 99,648495 99,648496 99,648497 99,648498 99,648499 99,193500 99,648501 99,648502 99,648503 99,193504 99,193505 99,648506 99,193507 99,193508 99,193509 99,193510 98,738511 98,738512 99,193513 99,193514 98,283515 98,283516 98,283517 97,828518 97,373519 96,918520 96,918521 96,463522 95,553523 95,553524 95,098525 94,643526 94,187527 94,187


commit to user

117

528 94,187529 93,277530 93,277531 93,277532 92,822533 92,367534 91,912535 91,912536 91,457537 91,002538 90,547539 90,547540 90,092541 90,547542 90,547543 91,002544 91,002545 91,912546 92,822547 93,277548 93,732549 94,643550 95,553551 96,008552 96,918553 97,373554 98,283555 98,283556 99,193557 99,648558 99,648559 100560 100561 100562 100563 100564 100565 100566 100567 100568 100569 100570 100571 100572 100573 100

574 100575 100576 100577 100578 100579 100580 100581 100582 100583 100584 100585 100586 100587 100588 100589 100590 100591 100592 100593 100594 100595 100596 100597 100598 100599 100600 100601 100602 100603 100604 100605 100606 100607 100608 100609 100610 100611 100612 100613 100614 100615 100616 100617 100618 100619 100

620 100621 100622 100623 100624 100625 100626 100627 100628 100629 100630 100631 100632 100633 100634 100635 100636 100637 100638 100639 100640 100641 100642 100643 100644 100645 100646 100647 100648 100649 100650 100651 100652 100653 100654 100655 100656 100657 100658 100659 100660 100661 100662 100663 100664 100665 100


commit to user

118

666 100667 100668 99,648669 100670 100671 99,648672 100673 100674 100675 100676 100677 100678 100679 100680 100681 100682 100683 100684 100685 100686 100687 100688 100689 100690 100691 100692 100693 100694 100695 100696 100697 100698 100699 100700 100701 100702 100703 100704 100705 100706 100707 100708 100709 100710 100711 100

712 100713 100714 100715 100716 100717 100718 100719 100720 100721 100722 100723 100724 100725 100726 100727 100728 100729 100730 100731 100732 100733 100734 100735 100736 100737 100738 100739 100740 100741 100742 100743 100744 100745 100746 100747 100748 100749 100750 100751 100752 100753 100754 100755 100756 100757 100

758 100759 100760 100761 100762 100763 100764 100765 100766 100767 100768 100769 100770 100771 100772 100773 100774 100775 100776 100777 100778 100779 100780 100781 100782 100783 100784 100785 100786 100787 100788 100789 100790 100791 100792 100793 100794 100795 100796 100797 100798 100799 100800 100


commit to user

119perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

119

Lampiran 9 Data variasi Beban Bagian Depan

Depan(kg)

Tengah(kg)

Belakang(kg)

BebanTotal(kg)

Transmitansilembah 1

(roda depan)


(rodabelakang)

kedalamanlembah 1

(Δh1)

kedalamanlembah 2

(Δh2)

Δh1 +Δh2

1 2 1 4 98,534 97,408 1,466 2,592 4,058

1,25 2 1 4,25 98,09 96,846 1,91 3,154 5,064

1,5 2 1 4,5 97,2 96,844 2,8 3,156 5,956

1,75 2 1 4,75 96,75 96,842 3,25 3,158 6,408

2 2 1 5 96,304 96,644 3,696 3,356 7,052

2,25 2 1 5,25 95,796 96,626 4,204 3,374 7,578

2,5 2 1 5,5 95,46 96,526 4,54 3,474 8,014

2,75 2 1 5,75 95,016 96,642 4,984 3,358 8,342

3 2 1 6 94,572 96,696 5,428 3,304 8,732


commit to user

120

Lampiran 10 Data Variasi Beban Bagian Tengah

depan(kg)

tengah(kg)

belakang(kg)

BebanTotal(kg)


(roda depan)


(rodabelakang)

kedalamanlembah 1

(Δh1)

kedalamanlembah 2

(Δh2)Δh1 + Δh2

1 1 2 4 98,586 96,634 1,414 3,366 4,78

1 1,25 2 4,25 98,356 96,289 1,644 3,711 5,355

1 1,5 2 4,5 97,901 96,122 2,099 3,878 5,977

1 1,75 2 4,75 97,613 95,79 2,387 4,21 6,597

1 2 2 5 97,445 95,533 2,555 4,467 7,022

1 2,25 2 5,25 97,095 95,45 2,905 4,55 7,455

1 2,5 2 5,5 96,612 95,368 3,388 4,632 8,02

1 2,75 2 5,75 96,412 95,016 3,588 4,984 8,572

1 3 2 6 96,046 94,524 3,954 5,476 9,43


commit to user

121

Lampiran 11 Data Variasi Beban Bagian Belakang

Depan(kg)

Tengah(kg)

Belakang(kg)

BebanTotal(kg)


(roda depan)


(rodabelakang)

kedalamanlembah 1

(Δh1)

kedalamanlembah 2

(Δh2)Δh1 + Δh2

1 2 1 4 97,923 97,718 2,077 2,282 4,359

1 2 1,25 4,25 97,826 96,775 2,174 3,225 5,399

1 2 1,5 4,5 97,425 96,72 2,575 3,28 5,855

1 2 1,75 4,75 97,326 96,526 2,674 3,474 6,148

1 2 2 5 97,348 95,965 2,652 4,035 6,687

1 2 2,25 5,25 97,418 95,477 2,582 4,523 7,105

1 2 2,5 5,5 97,462 94,723 2,538 5,277 7,815

1 2 2,75 5,75 97,391 94,544 2,609 5,456 8,065

1 2 3 6 97,5 93,297 2,5 6,703 9,203


commit to user

122

Lampiran 12 Data kedalaman Lembah Dengan Dua Kecepatan Berbeda

kecepatan 0,52 m/s

Depan(kg)

Tengah(kg)

Belakang(kg)

Beban Total(kg)

Transmitansilembah 1 (roda

depan)


belakang)

kedalamanlembah 1 (Δh1)

kedalamanlembah 2 (Δh2) Δh1 + Δh2

1 1 1 3

1 1 1,25 3,25 98,803 97,903 1,197 2,097 3,294

1 1 1,5 3,5 98,759 97,598 1,241 2,402 3,643

1 1 1,75 3,75 98,642 97,443 1,358 2,557 3,915

1 1 2 4 98,639 97,259 1,361 2,741 4,102

1 1 2,25 4,25 98,579 97,078 1,421 2,922 4,343

1 1 2,5 4,5 98,52 96,878 1,48 3,122 4,602

1 1 2,75 4,75 98,461 96,672 1,539 3,328 4,867

1 1 3 5 98,405 96,476 1,595 3,524 5,119

kecepatan 0,69 m/s

Depan(kg)

Tengah(kg)

Belakang(kg)

Beban Total(kg)


depan)


belakang)

kedalamanlembah 1 (Δh1)

kedalamanlembah 2 (Δh2) Δh1 + Δh2

1 1 1 3 99,42 98,96 0,58 1,04 1,62

1 1 1,25 3,25 99,261 98,733 0,739 1,267 2,006

1 1 1,5 3,5 99,302 98,506 0,698 1,494 2,192

1 1 1,75 3,75 99,255 98,381 0,745 1,619 2,364

1 1 2 4 99,208 98,256 0,792 1,744 2,536

1 1 2,25 4,25 99,217 98,172 0,783 1,828 2,611

1 1 2,5 4,5 99,164 97,96 0,836 2,04 2,876

1 1 2,75 4,75 99,062 97,813 0,938 2,187 3,125

1 1 3 5 98,995 97,755 1,005 2,245 3,25


commit to user

123

Lampiran 13 Data Variasi Beban Acak

BebanTotal(kg)

lembah 1 (roda depan) lembah 2 (roda belakang) kedalaman lembah 1 (Δh1) kedalaman lembah 2 (Δh2) Δh1 + Δh2

4 98,364 97,169 1,636 2,831 4,467

4,25 98,521 96,535 1,479 3,465 4,944

4,5 98,918 95,74 1,082 4,26 5,342

4,75 97,101 97,101 2,899 2,899 5,798

5 97,647 95,226 2,353 4,774 7,127

5,25 97,889 94,249 2,111 5,751 7,862

5,5 96,715 95,161 3,285 4,839 8,124

5,75 97,809 93,751 2,191 6,249 8,44

6 96,591 94,641 3,409 5,359 8,768


commit to user

124

Lampiran 14 Data Tinjauan Transmitansi Silikon Rubber Berulir terlilit seratoptik(Sensor)Yang Dilewati Beban Berjalan Dengan Kecepatan Bervariasi

Roda Depanwaktu

(x15 ms)Transmitansi (%)

0,24 m/s 0,51 m/s 0,6 m/s1 100 100 99,956 100 1002 99,573 100 99,956 100 1003 99,573 100 99,956 100 1004 98,725 99,787 99,956 100 99,7125 98,159 99,139 99,269 100 99,2876 97,247 97,843 98,773 98,804 98,7747 96,276 96,547 98,46 98,495 98,4628 97,276 97,843 98,66 98,797 99,0879 98,442 98,491 99,365 99,402 99,399

10 99,007 99,139 99,66 99,704 99,71211 99,573 99,463 99,956 100 10012 99,856 99,463 99,956 100 10013 100 99,787 99,956 100 10014 100 99,787 99,956 100 10015 99,856 100 99,956 100 10016 100 99,787 99,956 100 10017 100 100 99,956 100 10018 100 100 99,956 100 10019 99,856 100 99,956 100 10020 100 99,787 99,956 100 10021 100 100 99,956 100 10022 100 100 99,956 100 10023 100 100 99,956 100 10024 100 99,787 99,66 99,704 10025 100 100 99,956 100 99,712


commit to user

125(Lanjutan)

Roda Belakang

Waktu (x 15 ms Transmitansi (%)0,24 m/s 0,51 m/s 0,6 m/s

1 100 99,787 99,365 100 99,3992 100 99,787 99,66 100 99,7123 100 100 99,956 100 1004 100 99,787 99,956 100 1005 100 100 99,956 100 1006 100 100 99,956 100 1007 100 100 99,956 100 1008 100 99,787 99,956 100 1009 100 100 99,956 100 100

10 100 100 99,956 100 10011 100 100 99,956 100 10012 99,856 99,787 99,956 100 10013 100 100 99,956 100 10014 100 100 99,956 99,704 10015 99,856 100 99,956 100 10016 99,573 100 99,66 100 10017 99,856 100 99,956 99,704 99,71218 97,573 100 99,956 99,704 99,71219 96,442 99,139 99,66 99,099 99,39920 94,993 96,547 98,773 98,495 98,68721 94,462 94,603 98,182 98,193 98,13622 95,744 96,871 98,477 98,797 98,77423 96,744 97,843 98,973 99,402 99,38424 97,593 98,491 99,469 99,702 99,78425 98,725 98,815 99,669 99,762 99,78426 99,573 99,463 99,66 99,794 99,78427 99,29 99,463 99,66 100 99,71228 99,856 100 99,66 100 99,71229 99,856 100 99,66 100 99,71230 99,856 100 100 100 99,71231 99,856 100 100 100 100


commit to user

126

Lampiran 15 Contoh Grafik transmitansi Silikon Rubber Berulir yang terlilit Serat Optik ketikadilewati beban berjalan


commit to user

127

Lampiran 16 List Program Arduino

List program arduino untuk interface fiber sensor dapat dilihat dibawah ini

void setup()

{

Serial.begin(9600);

analogReference(INTERNAL);

}

void loop()

{

int ldr1=analogRead(1);

Serial.println((ldr1));



delay(14);

//delayMicroseconds(265);

}

Sedangkan list program arduino untuk photogate sensor adalah sebagai berikut

void setup()

{

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:


//Serial.write(highByte(ldr1));

//Serial.write(lowByte(ldr1));




delay(10);

//delayMicroseconds(150);

}


commit to user

digilib.uns.ac.id · ii analisis serat optik multimode inficore 300 terbengkokkan untuk aplikasi...

Documents