RANCANG BANGUN PROTOTIPE SPEKTROMETER DIGITAL

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id RANCANG BANGUN PROTOTIPE SPEKTROMETER DIGITAL TESIS Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajad Magister Program Studi Ilmu Fisika Oleh : Wawan Kurniawan NIM. S PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

2 digilib.uns.ac.id LEMBAR PERSETUJUAN RANCANG BANGUN PROTOTIPE SPEKTROMETER DIGITAL TESIS Disusun oleh : Wawan Kurniawan NIM. S Telah Disetujui oleh Tim Pembimbing Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal Pembimbing I : Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D NIP Pembimbing II : Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D NIP Mengetahui Ketua Program Studi Ilmu Fisika Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D NIP commit to user ii

3 digilib.uns.ac.id LEMBAR PENGESAHAN RANCANG BANGUN PROTOTIPE SPEKTROMETER DIGITAL Disusun oleh : Wawan Kurniawan NIM. S Telah Disetujui oleh Tim Penguji Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal Ketua : Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Phd NIP Sekretaris : Dr. Eng Budi Purnama, S.Si., M.Si NIP Anggota Penguji 1. Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D NIP Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D NIP Mengetahui, Direktur Program Pascasarjana Surakarta, Juni 2012 Ketua Program Studi Ilmu Fisika Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D NIP NIP iii

4 digilib.uns.ac.id SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, saya Nama NIM : Wawan Kurniawan : S Menyatakan dengan sesungguhnya, bahwa tesis berjudul : Rancang bangun prototipe spektrometer digital adalah karya saya. Hal hal yang bukan karya saya dalam tesis tersebut ditunjukkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti pernyataan saya tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan tesis dan gelar yang saya peroleh dari tesis tersebut. Surakarta, Juni 2012 Yang membuat pernyataan Wawan Kurniawan iv

5 digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Segala puji bagi ALLAH tuhan semesta alam. Yang maha pengasih, maha penyayang. Yang menguasai hari pembalasan. Hanya kepada Engkaulah kami menyembah dan hanya kepada Engkau pulalah kami mohon pertolongan. Tunjukkanlah kami jalan yang lurus, yaitu jalannya orang orang yang Engkau beri nikmat bukan jalan mereka yang Engkau murkai dan bukan pula jalannya orang orang yang sesat. Semangat dari tesis ini adalah kemandirian dalam hal pembuatan perangkat eksperimen. Setelah tesis ini selesai diharapkan spektrometer digital ini dapat dikembangkan lebih fungsional dan akurat untuk melangkah ketahap penelitian lanjutan. ALLAH menciptakan cahaya dengan energi yang diskrit dan jangkauan spektrum yang sangat luas untuk memenuhi kebutuhan manusia, maha besar ALLAH terhadap semua ciptaannya. Ucapan terimakasih dan penghargaan setinggi tingginya saya tujukan kepada yang terhormat : 1. Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D yang telah memberi arahan yang bermanfaat hingga peneliti jadi orang yang lebih baik. 2. Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D sebagai ketua program studi Ilmu Fisika yang telah menempa peneliti menjadi jadi diri yang lebih baik. 3. Rektor IKIP PGRI yang telah memberikan ijin dan bantuan pendanaan untuk menyelesaian studi master kepada peneliti. 4. Anak dan istriku yang membuat hidup ini lebih berwarna. Semarang, Juni 2012 Penulis v

6 digilib.uns.ac.id MOTTO RANCANG BANGUN MENUJU BANGSA MANDIRI vi

7 digilib.uns.ac.id PERSEMBAHAN Kupersembahkan karya ini untuk : Orang tua ku tercinta : Bapak Slamet Maryadi dan ibu Sujatminah Istriku tercinta : Diana Endah Handayani, M.Pd Anakku tersayang : Dinar Avilliani Tempat Kerja ku : IKIP PGRI SEMARANG vii

8 digilib.uns.ac.id ABSTRAK Wawan Kurniawan. S Rancang Bangun Prototipe Spektrometer Digital. Pembimbing I : Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. Pembimbing II : Drs. Cari, MA., M.Sc.,Ph.D. Tesis. Program Ilmu Fisika. Pascasarjana Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Tesis ini telah membangun sebuah prototipe spektrometer digital yang digunakan untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe produksi Uniphase, panjang gelombang lampu LED produksi Optek Technology dan mencari hubungan pergeseran serat optik yang dilenturkan. Proses kerja spektrometer digital ini diawali dari sumber cahaya monokromatik dan polikromatik yang dilengkungkan oleh kisi drifraksi 600 gores/mm hingga terbentuk pola interferensi cahaya yang kemudian diukur intensitas cahayanya menggunakan sensor cahaya LDR tipe NORP 12. Teknik pengukuran intensitas cahaya dilakukan dengan menggerakkan sensor cahaya tiap sudut 0,9 o atau 1,8 o dari sudut 0 o hingga 180 o. Data pengukuran berupa tegangan yang setara dengan intensitas cahaya lalu dikonversi oleh sistem antarmuka dengan resolusi 8 bit dan data ditampilkan oleh komputer dalam bentuk grafik dan disimpan dalam excel. Laser HeNe yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai panjang gelombang 632,80 nm dan hasil pengukuran menggunakan prototipe ini dengan pergeseran sensor 1,8 o menghasilkan nilai ukur λ = (636,87 ± 0,14) nm dan pergeseran sensor 0,9 o menghasilkan λ = (635,64 ± 0,42) nm. Sedangkan panjang gelombang referensi maksimum dari lampu Led adalah 480 nm dan 575 nm dan hasil pengukuran dengan sudut geser sensor 1,8 o menghasilkan λ = (565,51 ± 3,48) nm dan ketika sudut pergeseran sensor 0,9 o menghasilkan λ = (568,73 ± 3,96) nm. Penelitian ini juga mencatat pelenturan maksimum serat optik yang telah digores sebesar 3,4 mm dan mempunyai nilai yang linier terhadap penurunan intensitas cahaya yang keluar dari serat optik. Kata Kunci : Sumber cahaya, Kisi difraksi, Spektrometer. viii

9 digilib.uns.ac.id ABSTRACT Wawan Kurniawan. S Design of Prototype Digital Spectrometer. Thesis. Advisor I : Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. Advisor II : Drs. Cari, MA.,M.Sc., Ph.D, Science Physical Program, Post Graduate Program, Sebelas Maret University, Surakarta. This thesis is to build a prototype digital spectrometer that has been used to measure the HeNe laser wavelength from Uniphase, LED wavelength from Optek Technology and looking for a relationship shift the bent optical fiber. Digital spectrometer work was start from monochromatic and polychromatic light source which is curved by the lattice drifraksi 600 scratch / mm to form an interference pattern of light is then measured the intensity of light using LDR light sensor type NORP 12. Light intensity measurement technique is done by moving the light sensor every angle 0.9 or 1.8 of the angle 0 o to 180 o. Measurement data in the form of a voltage equal to the intensity of light are then converted by the system interface with a resolution of 8 bits and the data displayed by the computer and stored in the form of graphs in excel. HeNe lasers are used in this study have a wavelength 630 nm and the results of measurements using this prototype produces measurable λ = (636,87 ± 0,14) nm with sensor shifted every angle 1.8 o. When the sensor is shifted every angle 0.9 o produce measurable λ = (635,64 ± 0,42) nm. While the maximum reference wavelength of LED light is 480 nm and 575 nm and the results of measurements at an angle of 1.8 shear sensor produces λ = (565,51 ± 3,48) nm and measured when the angle shift of 0.9 o sensor produces λ = (568,73 ± 3,96) nm measured. The study also notes the maximum deflection of optical fiber that has been etched by 3.4 mm and has a linear value of the decrease in the intensity of light emitted from the optical fiber. Key words: light source, diffraction grating, spectrometer. ix

10 digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL i LEMBAR PERSETUJUAN ii LEMBAR PENGESAHAN iii SURAT PERNYATAAN iv KATA PENGANTAR v MOTTO vi PERSEMBAHAN vii ABSTRAK viii DAFTAR ISI x DAFTAR TABEL xii DAFTAR GAMBAR xiii DAFTAR LAMPIRAN xvi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah B. Perumusan Masalah C. Batasan Masalah D. Tujuan Penelitian E. Manfaat Penelitian F. Sistematika Penelitian BAB II LANDASANA TEORI A. Hukum Khirchof B. Sistem Sensor Cahaya C. Data Logging Komputer D. Sistem Gerak E. Sistem Kontrol Lampu LED F. Pengembangan Data Logging Intensitas Cahaya Berbasis Komputer.. 29 BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Persiapan B. Pembuatan Perangkat Keras Sistem Sensor dan Data Logging x

11 digilib.uns.ac.id C. Pembuatan Sistem Gerak D. Pembuatan Perangkat Lunak E. Pembuatan Perangkat Uji Optik F. Uji G. Pembahasan dan Simpulan BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil dan Pembahasan Pengukuran Intensitas Cahaya Laser He-Ne.. 60 B. Hasil dan Pembahasan Uji Pergerakan Motor Stepper C. Hasil dan Pembahasan Uji Pengukuran Panjang Gelombang Lase He-Ne D. Hasil dan Pembahasan Uji Pengukuran Panjang Gelombang Lampu LED E. Hasil dan Pembahasan Pergeseran Serat Optik dengan Intensitas Cahaya BAB V SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Daftar pin pada DB-25 dan Centronics (PS = Printer Status, PC = Printer Control) Tabel 2.2. Alamat alamat dasar printerport Tabel 2.3. Kode Pemilihan input analog pada IC ADC Tabel 2.4. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekanan 4 langkah Tabel 2.5. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekiri 4 langkah Tabel 2.6. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekanan dengan sudut kecil Tabel 2.7. Perkalian variabel md yang menyebabkan motor bergerak 90 derajat Tabel 2.8. Data relasi dengan rangkaian Gambar Tabel 3.1. Alat dan bahan yang digunakan dalam membuat spektrometer digital Tabel 3.2. Tabulasi data secara otomatis ke dalam excel Tabel 3.3. Tabulasi dua data terhadap sudut pergeserannya Tabel 4.1. Data uji pergeseran sudut motor stepper Tabel 4.2. Data desimal untuk menggeser motor ke kanan tiap 1,8 derajat Tabel 4.3. Data desimal untuk menggeser motor kekanan tiap 0,9 derajat Tabel 4.4. Nilai panjang gelombang puncak laser He-Ne data I sudut 1,8 derajat Tabel 4.5. Panjang gelombang tiap percobaan Tabel 4.6. Nilai panjang gelombang puncak laser HeNe data I sudut 0,9 derajat Tabel 4.7. Tabulasi data rata rata panjang gelombang sudut pergeseran 0,9 o Tabel 4.8. Nilai panjang gelombang puncak dari lampu LED data I sudut 1,8 o Tabel 4.9. Data panjang gelombang untuk sudut pergeseran 1,8 o Tabel Nilai panjang gelombang puncak dari lampu LED dan data I sudut 0,9 o.. 81 Tabel Data penjang gelombang untuk sudut pergeseran 0,9 o Tabel Persamaan linier dari pergeseran serat optik xii

13 digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Hasil spektrum Cd I (cadmium indium) dengan menggunakan CCD Gambar 1.2. Skema eksperimen celah ganda oleh Young Gambar 1.3. Pola interferensi pada dinding layar Gambar 1.4. Proses terbentuknya pola interferensi cahaya Gambar 1.5. Spektrum cahaya laser HeNe (a). Hasil difraksi celah tunggal (b). Hasil difraksi celah ganda Gambar 1.6. Skema spektrometer digital menggunakan kisi difraksi Gambar 1.7. Data pergeseran dari pelenturan serat optik Gambar 2.1. Skema rangkaian tertutup dengan dua resistor terpasang seri dengan sumber tegangan Gambar 2.2. (a) Bentuk fisik LDR (b). Simbol elektronik dari LDR Gambar 2.3. Hubungan intensitas cahaya dengan nilai hambatan dari LDR Gambar 2.4. Rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR Gambar 2.5. Bentuk fisik LDR dan skema rangkaian pembagi tegangan Gambar 2.6. Desaian rangkaian alat ukur cahaya berbasis microcontroler Gambar 2.7. Sistem sensor cahaya dengan prinsip pembagi tegangan Gambar 2.8. Hasil pengukuran intensitas cahaya Gambar 2.9. Respon spektrum dari LDR tipe NORP Gambar Diagram blok dari sistem komputer Gambar Pin out Db-25 dari printer port Gambar Skema rangkaian antarmuka dengan buffer 74LS Gambar Pin out dari IC ADC Gambar Rangkaian antarmuka komputer dengan IC multiplekser 74LS Gambar Pin out Ic multiplekser 74LS Gambar Diagram motor slangkah Gambar Desain dasar driver motor stepper Gambar Pin out dan skema rangkaian dari IC ULN28003A Gambar Rangkaian panjar maju lampu LED xiii

14 digilib.uns.ac.id Gambar Rangkaian driver lampu LED Gambar Desain rangkaian spektrometer Gambar 2.22 Rangkaian power supplay untuk rangkaian spektrometer digital Gambar Sistem sensor cahaya berbasis LDR dan potensiometer Gambar Tampilan perangkat lunak spektrometer digital Gambar IC Quad 2 to 1 multiplekser 74LS Gambar 3.1. Alur penelitian membuat spektrometer digital dan pengujiannya Gambar 3.2. Perangkat keras spektrometer digital yang sudah dirakit Gambar 3.3. Uji pergeseran sudut untuk motor stepper Gambar 3.4. Blok diagram untuk mengukur panjang gelombang cahaya Gambar 3.5. Setup peralatan untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe Gambar 3.6. Setup peralatan pengukuran spektrum cahaya lampu LED Gambar 3.7. Blok diagram untuk mengukur pergeseran serat optik Gambar 3.8. Setup peralatan untuk mengukur pergesera dengan serat optik Gambar 4.1. Pengukuran intensitas laser HeNe Gambar 4.2. Pengukuran intensitas cahaya laser HeNe menggunakan detektor produksi Newport Gambar 4.3. Data I dari spektrum laser HeNe dengan pergeseran sudut 1,8 o Gambar 4.4. Pola interferensi dan difraksi data I dengan sudut pergeseran 1,8 o Gambar 4.5. Analisa spektrum cahaya laser HeNe data I sudut pergeseran 1,8 o Gambar 4.6. Profile laser HeNe Gambar 4.7. Perbandingan spektrum cahaya laser HeNe dengan sudut 1,8 o Gambar 4.8. Data I dari spektrum laser He-Ne pergeseran sudut 0,9 o Gambar 4.8. Pola interferensi dan difraksi data I sudut pergeseran 0,9 o Gambar 4.9. Analisa spektrum cahaya laser HeNe data I sudut pergeseran 1,8 o Gambar Analisa spot dari laser HeNe Gambar Perbandingan spektrum cahaya laser HeNe dengan sudut 0,9 o Gambar Analisa spot dari laser HeNe Gambar Spektrum cahaya laser HeNe pada jarak 10 m Gambar Sistem transisi atom Neon Gambar Energi pump diatas energi (E) Gambar Elektron menabrak atom neon hingga energi dasar meningkat Gambar Data I dari spektrum lampu Led pergeseran sudut 1,8 o xiv

15 digilib.uns.ac.id Gambar Analisa spektrum cahaya lampu LED data I sudut pergeseran 1,8 o Gambar Spektrum cahaya lampu Led Gambar Perbandingan spektrum cahaya lampu Led dengan sudut 1,8 o Gambar Data I dari spektrum lampu led pergeseran sudut 0,9 o Gambar Analisa spektrum cahaya lampu led data I sudut pergeseran 0,9 o Gambar Perbandingan spektrum cahaya lampu Led dengan sudut 0,9 o Gambar Data pergeseran dari 0 mm sampai 3,4 mm Gambar Data pergeseran serat optik pada sudut 95,4 o Gambar Data pergeseran serat optik pada sudut 95,4 o, 108 o, 110,7 o Gambar Serat optik belum menglami pembengkokan Gambar Proses melengkungnya serat optik xv

16 digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran. Analisa Data xvi

17 digilib.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG MASALAH Cahaya tampak adalah bagian dari gelombang elektromagnetik yang tersusun dari medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya (Jenkins dan White, 1987). Spektrum cahaya tampak mempunyai rentang panjang gelombang antara 380 nm sampai 770 nm (Pedrotti, 1993). Spektrum cahaya tampak menarik dipelajari karena dapat dirasakan oleh mata manusia secara langsung. Alat yang dapat digunakan untuk menganalisa spektrum cahaya disebut spektrometer, awal abad ke-20 energi dari spektrum cahaya tampak digunakan dalam banyak penelitian. Salah satu pemanfaatan spektrometer dibidang kedokteran adalah pengukuran spektrum darah manusia untuk mengetahui beberapa penyakit (Minkovich, dkk, 2001). Energi serapan dari unsur CO 2 dapat juga dipelajari dengan menggunakan spektrometer (Griffis, dkk, 2004; Sukhes, dkk, 2009). Energi dari spektrum cahaya dapat juga digunakan untuk mengkarakterisasi suatu bahan dilihat dari energi ikatnya, Gambar 1.1 adalah hasil pengukuran spektrum dari material CdI (cadmium indium) menggunakan sprektrometer beresolusi tinggi berbasis CCD modul (IDjermanov, dkk, 2007). Gambar 1.1. Hasil spektrum Cd I (cadmium indium) dengan menggunakan CCD modul (IDjermanov, dkk, 2007). Salah satu fungsi spektrometer adalah pengukuran panjang gelombang dari cahaya sumber. Ada beberapa cara sederhana commit mengukur to user panjang gelombang cahaya sumber dengan menggunakan pola interferensi dari proses pelenturan cahaya atau difraksi. Tahun 1

18 digilib.uns.ac.id Thomas Young mengukur panjang gelombang berkas cahaya monokromatik dengan menggunakan celah ganda, Gambar 1.2 adalah skema dari eksperimen tersebut. Gambar 1.2. Skema eksperimen celah ganda oleh Young (Pedrotti, 1993). Eksperimen Young menggunakan cahaya monokromatik yang dilewatkan pada dua celah sempit dengan lebar celah lebih kecil dari panjang gelombang cahayanya sehingga terjadi proses pelenturan cahaya yang memunculkan fenomena gelap terang yang dikenal dengan pola interferensi pada dinding layar seperti terlihat pada Gambar 1.3. Gambar 1.3. Pola interferensi pada dinding layar (Pedrotti, 1993). Terbentuknya pola distruktif dan konstruktif pada dinding disebabkan dari dua celah tersebut (S 1 dan S 2 ) berperilaku seperti sumber cahaya baru yang mempunyai fase sama seperti terlihat pada Gambar 1.4 berikut ini.

19 digilib.uns.ac.id 3 Gambar 1.4. Proses terbentuknya pola interferensi cahaya (Pedrotti, 1993). Pola konstruktif pada titik P dilayar yang ditunjukkan pada Gambar 1.2 mempunyai pendekatan persamaan 1.1 (Pedroti, 1993) : S 2 P S 1 P = Δ = m λ = a sin θ (1.1) Sedangkan pola destruktif didekati dengan persamaan 1.2 (Pedroti, 1993) : Δ = (m+ 1/2) λ = a sin θ (1.2) Teknik lain mengukur panjang gelombang cahaya yaitu dengan menggunakan metode difraksi Frounhofer celah tunggal yang menghasilkan pengukuran panjang gelombang 658 nm dari sebuah laser dioda warna merah (Sofjan, dkk, 2003). Tetapi metode ini gagal dalam mengukur berkas cahaya yang tidak monokromatik dan berintensitas rendah. Penambahan celah difraksi menjadi 2, 3 sampai 8 celah pada percobaan ini ternyata hanya menambah ketajaman dari puncak konstruktif hingga memperolah pengukuran panjang gelombang Laser HeNe sebesar 634,4 nm (Heri, dkk, 2005). Pola interferensi yang terjadi pada pelenturan satu dan dua celah ditunjukkan secara visual pada Gambar 1.5.

20 digilib.uns.ac.id 4 (a) (b) Gambar 1.5. Spektrum cahaya laser HeNe (a). Hasil difraksi celah tunggal (Sofjan, dkk, 2003). (b). Hasil difraksi celah ganda (Heri, 2005). Melihat begitu luasnya pemanfaatan spektrometer ini dan begitu mahalnya seperangkat spektrometer digital berbasis komputer contohnya UV-Vis maka peneliti ingin memulai membangun dari awal spektrometer digital yang dapat digunakan untuk mengukur panjang gelombang cahaya laser HeNe, lampu LED putih dan mencari hubungan pelenturan serat optik terhadap intensitas cahayanya. Pengukuran panjang gelombang laser HeNe produksi Uniphase dengan panjang gelombang referensi 632,8 nm dan sebuah lampu LED putih dengan cara melewatkan cahaya sumber pada kisi difraksi yang mempunyai 600gores/mm dan tidak menggunakan layar untuk mengukur pola interferensinya tetapi sensor cahaya yang akan diputar hingga mencapai setengah lingkaran untuk mengukur intensitas cahayanya. Gambar 1.6 adalah skema kerja spektrometer digital yang akan dibangun dalam percobaan ini mengggunakan kisi difraksi transparan produksi Pudak Scientifik Bandung. Gambar 1.6. Skema spektrometer digital menggunakan kisi difraksi. Penggunaan komputer dalam percobaan ini digunakan sebagai pengontrol untuk menggerakkan sensor cahaya tiap beberapa sudut lalu mengukur intensitas cahaya hingga mendapatkan data yang siap disimpan dan ditampilkan dalam bentuk grafik dan list. Permasalahan yang akan diselesaikan dalam penelitian ini adalah pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak agar komputer commit dapat to mengontrol user pergerakan sensor, lampu LED

21 digilib.uns.ac.id 5 dan mengkonversi intensitas cahaya menjadi data digital yang dapat ditampilkan dan disimpan oleh komputer. Spektrometer digital yang dibangun ini juga akan digunakan untuk mengukur spektrum cahaya yang keluar dari serat optik setelah serat optik digores dan mengalami pelenturan secara mekanik, tujuan dari penelitian ini adalah mencari hubungan linier antara nilai pergeseran serat optik yang dilenturkan dengan intensitas cahaya yang keluar dari serat optik tersebut. Serat optik yang mengalami pelenturan secara mekanik akan mengalami loss (rugi) yang berhubungan dengan penurunan intensitas cahayanya (Rosa dan Cruz, 1995). Gambar 1.7 adalah salah satu hasil penelitian yang dapat menghubungkan loss yang akan mempengaruhi intensitas cahaya dengan jarak pergeserannya dengan enam pelenturan serat optik. Gambar 1.7. Data pergeseran dari pelenturan serat optik (Rosa dan Cruz, 1995). Penelitian tambahan untuk mencari hubungan linier pergeseran dengan intensitas cahaya ini diperlukan untuk membuktikan bahwa spektrometer yang akan dibangun ini mempunyai keunggulan hingga dapat dikembangkan lebih baik lagi secara mandiri.

22 digilib.uns.ac.id 6 B. PERUMUSAN MASALAH Penelitian ini akan membuat prototipe spektrometer digital, oleh karena itu masalah yang akan dipecahakan dalam penelitian ini adalah 1. Bagaimana membuat perangkat keras dan perangkat lunak untuk dapat membaca data intensitas cahaya yang dapat dikontrol, ditampilkan dalam bentuk grafik dan tersimpan dalam komputer. 2. Bagaimana membuat perangkat keras dan perangkat lunak untuk menggerakkan sensor cahaya dari 0 o sampai 180 o dan tiap pergerakannya komputer mampu menyimpan data intensitas cahayanya. 3. Bagaimana membuat sistem uji agar spektrometer digital ini dapat digunakan untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe, lampu LED dan mencari hubungan linier antara pergeseran serat optik dengan intensitas cahaya yang keluar dari serat optik karena pelenturan mekanik. C. BATASAN MASALAH Batasan batasan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan perangkat lunak mengunakan komputer PIII dengan sistem operasi window 98SE dengan program dasar Delphi 5.0 yang di sisipi oleh program Inpout 32.dll dan assembly. 2. Sistem kalibrasi sensor cahaya yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan sensor cahaya produksi Newport. 3. Penelitian ini menggunakan motor stepper recondition karena itu kehalusan dan ketelitian dari pergeseran sudut tidak dapat diandalkan. D. TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan sebagai berikut : 1. Membuat spektrometer digital agar dapat dikembangkan secara mandiri. 2. Memanfaatkan spektrometer yang telah dibuat untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe dan lampu LED warna putih.

23 digilib.uns.ac.id 7 3. Memanfaatkan spektrometer yang telah dibuat untuk mencari hubungan linier antara pergeseran serat optik dengan intensitas cahahya yang keluar dari serat optik karena pelenturan mekanik. E. MANFAAT PENELITIAN Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Setelah selesai penelitian ini maka kita akan memiliki alat ukur spektrum cahaya yang dapat kita ganti sumber cahayanya. 2. Penelitian ini juga membuat alat ukur pergeseran dari serat optik yang berikutnya dapat kita manfaantkan sebagai sensor getar. 3. Kemudahan pencatatan data pengukuran cahaya secara terus menerus karena penggunaan komputer. 4. Kemudahan mentabulasi data pengukuran yang telah ditangani oleh komputer kedalam excel. F. SISTEMATIKA PENULISAN Tesis ini adalah bentuk laporan dari kegiatan penelitian yang telah dilakukan, oleh karena itu tulisan tesis ini dibagi dalam beberapa bagian yang diberi nama BAB. Dalam tulisan ini kami membagi dalam lima bab yang saling berurutan. BAB I berisi tentang latar belakang masalah dari penelitian ini, berikutnya rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penelitian yang dilakukan. BAB II berisi landasan teori yang digunakan dalam penelitian ini, dalam landasan teori kami menuliskan teori tentang laser He-Ne, serat optik, lampu LED, pelenturan cahaya, aturan pembagi tegangan, sensor cahaya, analog digital konverter, teori multiplekser, printerport dan motor strpper atau motor langkah. BAB III berisi metodologi penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan masalah dalam penelitian ini, adapun langkah pertama adalah persiapaan, pembuatan perangkat keras, pembuatan sistem sensor cahaya, pembuatan perangkat lunak, pembuatan perangkat uji optik, uji optik, analisa dan simpulan. BAB IV berisi hasil dan gambar foto dari penelitian ini, analisa data dan pembahasan. Didalam pembahasan kami membagi dua bidang yaitu pembahasan dari cara pandang optik dan dari cara pandang elektronika. BAB V kami membuat simpulan dan memberi commit saran to user untuk peneliti peneliti yang akan meneruskan penelitian ini.

24 digilib.uns.ac.id BAB II LANDASAN TEORI Spektrometer digital yang dibangun dalam penelitian ini mempunyai dua bagian utama. Pertama adalah perangkat keras yang terdiri dari rangkaian sistem sensor cahaya yang dapat mengkonversi intensitas cahaya menjadi data dalam bentuk tegangan (data analog), berikutnya rangkaian data logging yang dapat mengkonversi data analog menjadi data digital hingga dapat dibaca dan disimpan oleh komputer, rangkaian berikutnya adalah sistem gerak untuk mengontrol gerakan sensor cahaya dan terakhir rangkaian pengontrol lampu LED (light emitted diode) sebagai sumber cahaya. Bagian kedua adalah perangkat lunak yang berisi set instruksi untuk mengontrol nyala lampu LED, mengontrol pergerakan sensor cahaya, mengontrol proses konversi data lalu menyimpan dan menampilkannya di komputer. A. Hukum Khirchoff Hukum khirchof terbagi menjadi dua bagian yaitu hukum khirchof tentang tegangan atau biasa disebut dengan KVL (Khirchoff Voltage Law) dan hukum khirchof tentang arus yang disebut dengan KCL (Khirchoff Current Law) (Wasif, 2009). Dedikasi dari hukum ini adalah untuk menganalisa rangkaian tertutup dalam mencari tegangan dan arus yang mengalir ditiap komponen. Didalam KVL ada aturan pembagi tegangan yang disebut dengan VDR (Voltage Divider Rule) untuk menghitung besarnya tegangan jepit diantara komponen resistor yang terpasang seri dengan sumber tegangan didalam rangkaian tertutup seperti terlihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Skema rangkaian tertutup commit dengan to user dua resistor terpasang seri dengan sumber tegangan (Wasif, 2009). 8

25 digilib.uns.ac.id 9 Menurut VDR besarnya V 1 dan V 2 dapat dicari dengan mengikuti persamaan 2.1 dan persamaan 2.2 berikut ini. V 1 R1 = x V s (2.1) R + R 1 2 V 2 R2 = x V s (2.2) R + R 1 2 V s adalah tegangan sumber, R 1 dan R 2 adalah resistor, V 1 adalah tegangan jepit pada R 1 dan V 2 adalah tegangan jepit pada R 2. Jika kita memberikan harga besaran pada V s sebesar 5V dan R 1 = R 2 = 10KΩ maka besarnya V 2 dapat kita hitung sebesar : V 2 = R2 R + R 2 1 x V s V V KW = x 5 V 10KW+ 10KW = 2,5 V Sekarang jika R 1 berubah menjadi 1KΩ maka besarnya V 2 berubah menjadi sebesar : V 2 = R2 R + R 2 1 x V s V V KW = x 5 V 10KW+ 1KW = 4,5 V Perhitungan diatas memperlihatkan jika besarnya R 1 berubah maka akan menghasilkan perubahan besarnya V 2, kondisi ini akan digunakan untuk membuat sistem sensor cahaya pada penelitian ini.

26 digilib.uns.ac.id 10 B. Sistem Sensor Cahaya Sistem sensor adalah sekumpulan desain rangkaian yang dapat digunakan untuk mengkonversi besaran fisis menjadi besaran analog setara sesuai parameter elektriknya. Data dapat berupa suhu, regangan, pergeseran, aliran, tekanan, tegangan, hambatan, daya dan parameter parameter dengan jangkauan luas yang lainnya (Sumon, dkk, 2006). Sistem sensor cahaya adalah rangkaian yang mengandung komponen elektronik yang mampu mengubah besaran fisis intensitas cahaya menjadi besaran tegangan yang setara. Dalam dunia elektronik kita mengenal beberapa jenis sensor cahaya seperti photodioda, phototransistor, sel surya dan LDR (light dependent resistor). Penelitian ini akan menggunakan LDR sebagai sensor cahaya. Gambar 2.2. memperlihatkan bentuk fisik dan simbol dari LDR yang mempunyai dua titik konektor A dan B. (a) Gambar 2.2. (a) Bentuk fisik LDR, (b) Simbol elektronik dari LDR (b) Sistem kerja dari LDR sama dengan sistem kerja dari resistor biasa yaitu sama sama menghambat arus listrik. Perbedaan yang sangat dasar adalah resistor biasa mempunyai harga hambatan yang tetap untuk satu harga tetapi LDR mempunyai harga hambatan yang berubah sesuai besarnya intensitas cahaya yang diterimanya. Tipe LDR yang digunakan dalam penelitian ini adalah NORP 12 yang mempunyai karakteristik hubungan besarnya hambatan dengan intensitas cahaya diperlihatkan pada Gambar 2.3 berikut ini.

27 digilib.uns.ac.id 11 Gambar 2.3. Hubungan intensitas cahaya dengan nilai hambatan dari LDR (Data Sheet NORP 12, 1997). Gambar 2.3 memperlihatkan jika intensitas cahaya sebesar 1 Lux mengenai LDR maka LDR akan mempunyai hambatan sebesar 100KΩ antara titik A dan B Gambar 2.2. Jika sekarang intensitas cahaya sekitar 10 Lux mengenai LDR maka LDR mempunyai hambatan mendekati 30KΩ dan seterusnya mengikuti grafik karakteristik dari LDR pada Gambar 2.3. Karakteristik dari LDR ini dapat dimanfaatkan sebagai sensor cahaya dengan cara mengganti R 1 pada rangkaian Gambar 2.1 dengan LDR sehingga memiliki bentuk rangkaian seperti ditampilkan pada Gambar 2.4 berikut ini. Gambar 2.4. Rangkaian sistem sensor cahaya menggungakan LDR. Penggantian R 1 dengan LDR tipe NORP 12 seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4 menyebabkan tegangan keluaran V 2 mempunyai hubungan dengan besarnya intensitas cahaya yang diterima oleh LDR. Hubungan besarnya hambatan R 1 dengan besarnya tegangan V 2 diperlihatkan pada persamaan 2.2 dimana cahaya dengan intensitas 1 Lux mengenai LDR maka besarnya hambatan commit LDR to menjadi user 100 KΩ dan tegangan V 2 menjadi sebesar :

28 digilib.uns.ac.id 12 V 2 = R2 R + R 2 1 xv s V V KW = x 5 V 10KW+ 100 KW = 0,45 V Ketika intensitas cahaya 10 Lux mengenai LDR maka hambatan LDR menjadi 30 KΩ dan besarnya tegangan V 2 menjadi sebesar : V 2 = R2 R + R 2 1 xv s V V KW = x 5 V 10KW+ 30KW = 1,25 V Terlihat dari dua perhitungan diatas bahwa intensitas cahaya yang mengenai LDR mempunyai nilai kesetaraan dengan tegangan V 2 sesuai dengan grafik karakteristik dari LDR Gambar 2.3 dengan besarnya tegangan keluaran dari V 2 yang dapat juga kita beri nama V o mengikuti aturan pembagi tegangan dari hukum khirchoff. Besarnya harga dari R 2 dalam penelitian ini sebesar 10 KΩ dan menggunakan resistor variabel atau sering disebut potensiometer untuk kepentingan kalibrasi. Harga R 2 yang dipasang ditiap rangkaian sistem sensor cayaha tidak mempunyai kebakuan tergantung dari fungsi rangkaiannya. Penelitian yang dilakukan oleh Derci dan Daniel tahun 2006 menggunakan tegangan sumber +9V dan R 2 sebesar 4,7 KΩ. Ada beberapa jenis rangkaian yang pernah digunakan dalam penelitian lain seperti pada Gambar 2.5 yang memperlihatkan sistem sensor cahaya dengan susunan LDR terbalik dengan sistem yang digunakan dalam penelitian ini.

29 digilib.uns.ac.id 13 Gambar 2.5. Bentuk fisik LDR dan skema rangkaian pembagi tegangan (Suyamto, dkk, 2008). Gambar 2.5 memperlihatkan jika intensitas cahaya 1 Lux mengenai LDR maka LDR akan mempunyai hambatan 100 KΩ sehingga besarnya tegangan V 2 sebesar : V 2 = R RLDR + R LDR 1 x Vcc V V KW = x 5V 100 KW+ 10KW = 4,5 V Ketika intensitas cahaya yang mengenai LDR menjadi 10 Lux dan hambatan LDR menjadi 30 KΩ maka hasil perhitungan memperoleh V 2 sebesar 3,7 V hal ini mengindikasikan bahwa ketika intensitas cahaya rendah justru rangkaian Gambar 2.5 menghasilkan tegangan V 2 yang tinggi dan ketika intensitas cahaya tinggi menghasilkan tegangan keluaran V 2 rendah hal ini terbalik dengan sistem rangkaian yang digunakan dipenelitian ini. Referensi sistem sensor yang digunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 2.6 yang dilakukan oleh Goswami tahun 2009.

30 digilib.uns.ac.id 14 Gambar 2.6. Desain rangkaian alat ukur cahaya berbasis mikrokontroler (Goswami, dkk, 2009). Sensor cahaya yang digunakan pada rangkaian Gambar 2.6 adalah LDR yang dirangkai menggunakan prinsip pembagi tegangan dengan resistor R 2 sebesar 10 KΩ terhadap tegangan sumber +5 V. Gambar 2.7 memperlihat rangkaian sistem sensor cahaya yang diambil dari rangkaian Gambar 2.6. Gambar 2.7. Sistem sensor cahaya dengan prinsip pembagi tegangan (Goswami, dkk, 2009). Sistem sensor cahaya yang digunakan dalam Gambar 2.7 sama dengan sistem sensor cahaya yang peneliti gunakan commit tapi to user tanpa menambah komponen kapasitor. Komponen aktif yang digunakan dalam Gambar 2.6 adalah IC ADC0809 dan

31 digilib.uns.ac.id 15 mikrokontroler AT89S52 sebagai pengganti komputer. Tegangan referensi yang digunakan sebesar V terhadap ground (0V) sehingga besarnya tegangan yang mampu dikonversi maksimum juga 2.5 V dan tegangan minimum yang mampu dibaca sebesar 9,76 mv. Tegangan referensi V didapat dari IC khusus programable shunt voltage reference TL431 dengan output 2.5 V sampai 36 V. Sistem Clock yang digunakan dalam penelitian ini adalah astable oscillator berbasis IC LM555 dengan frekquensi 150 KHz. Kelemahan dari rangkaian Gambar 2.6 adalah pembacaan data yang tidak dapat langsung didalam komputer karena data harus dipindah dulu dari memori mikrokontroler ke dalam komputer, selaian itu mikrokontroler juga mempunyai kapasitas memori yang kecil jadi tidak dapat menyimpan data digital yang besar. Penggunaan IC khusus pada sistem tegangan referensi yang mempunyai tegangan minimal +2.5 V membuat rangkaian ini tidak dapat mengukur intensitas cahaya dibawah tegangan referensi. Rangkaian Gambar 2.6 telah digunakan untuk mengukur intensitas cahaya matahari sepanjang waktu dengan 6 kali pengambilan data yang ditunjukkan pada Gambar 2.8. Gambar 2.8. Hasil pengukuran intensitas cahaya (Goswami, dkk, 2009). Gambar 2.8 memperlihatkan di siang hari intensitas cahaya meningkat yang menandakan sistem sensor mengggunakan LDR yang terpasang diatas dapat digunakan dalam penelitian ini karena sesuai logika intensitas cahaya meningkat harus diikuti dengan tegangan keluaran yang meningkat pula. Data analog dari sistem sensor cahaya berikutnya akan menjadi masukan untuk sistem rangkaian data logging sebelum masuk ke komputer. Pemilihan LDR NOPR 12 ini didasari dari harga yang sangat murah dan spektrum cahaya yang mampu direspon oleh LDR tipe ini. Gambar 2.9 adalah grafik karakteriktik dari LDR tipe NORP 12 yang mempunyai spektrum yang cukup luas didaerah cahaya tampak. Hal ini karena dalam penelitian ini akan digunakan sumber cahaya laser HeNe dengan panjang

32 digilib.uns.ac.id 16 gelombang 632,8 nm atau warna merah dan lampu LED warna putih yang keduanya ada didaerah cahaya tampak. Gambar 2.9. Respon spektrum dari LDR tipe NOPR 12 (Data Sheet NORP 12, 1997). C. Data Logging Komputer Sistem komputer bekerja dengan menggunakan komponen komponen digital yang diberi nama IC (Integreted Circuit). Komponen digital hanya mampu mengolah data digital, satuan terkecil dari data digital adalah bit. Data digital dalam komputer hanya mengenal dua bilangan dengan simbol 0 yang dikenal dengan low dan simbol 1 yang disebut dengan high (Roger, 1994). Sistem bilangan dengan dua simbol ini biasanya disebut dengan bilangan basis 2 atau lebih populer dengan sebutan biner. Sistem sensor yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai keluaran data dalam bentuk tegangan, oleh karena itu komputer dapat membaca data intensitas cahaya jika keluaran sensor cahaya harus dikonversi menjadi data digital yang setara. Data logging adalah dasar dari sebuah aplikasi pengukuran dan penyimpanan hasil ukur besaran fisis sesuai parameter elektik dari sensor tiap waktu atau parameter lainnya (Sumon, dkk, 2006). Isi dari data logging adalah rangkaian elektronik yang menghubungkan antara sensor dan mikroprosesor yang biasa disebut dengan istilah rangkaian antarmuka komputer. Komputer pada era modern memegang peranan penting dalam perkembangan sains dan teknologi. commit Mikroprosesor to user adalah elemen kontrol pada sistem komputer yang disebut sebagai CPU (central processing unit). Memori dan I/O

33 digilib.uns.ac.id 17 (Input / Output) dikontrol melalui instruksi yang disimpan di memori yang dijalankan oleh mikroprosesor (Brey, 2002). Sistem I/O dalam komputer meliputi keybord, monitor, mouse dan parallel port (printer port). Sistem I/O dari komputer disediakan sebagai sarana komunikasi komputer dengan dunia diluar komputer. Printer port adalah salah satu sarana yang secara langsung dapat digunakan untuk kontrol maupun komunikasi data input atau output data digital. Gambar 2.10 menunjukkan letak printerport didalam struktur komputer dibandingkan sistem I/O yang lain. Gambar Diagram blok dari sistem komputer (Brey, 2002). Gambar 2.10 memperlihatkan posisi antara printerport, keybord, RAM dan ROM. Akses data digital dapat dilakukan untuk mengontrol sistem I/O lewat perangkat lunak. Sedangkan tabel 2.1 memperlihatkan fungsi masing - masing pin out dari printerport.

34 digilib.uns.ac.id 18 Tabel 2.1. Daftar pin pada DB-25 dan Centronics (PS = Printer Status, PC = Printer Control) (Agfianto, 2002). Pin Pin SPP Signal Arah In/Out Register (DB-25) (Centronics) 1 1 STROBE In/Out PC Data 0 Out Data 3 3 Data 1 Out Data 4 4 Data 2 Out Data 5 5 Data 3 Out Data 6 6 Data 4 Out Data 7 7 Data 5 Out Data 8 8 Data 6 Out Data 9 9 Data 7 Out Data ACK Out PS Busy Out PS Paper-Out In PS Select In PS Autofeed In/Out PC Error In PS Initialize In/Out PC Select- in In/Out PC Ground Gnd Saat pertama kali komputer dihidupkan, BIOS (Basic Input / Output System) akan menentukan jumlah port I/O yang dimiliki kemudian diberi label LPT1, LPT2 dan LPT3. Tabel 2.2 memperlihatkan alamat alamat dasar dari printerport. Tabel 2.2. Alamat alamat dasar printerport (Agfianto, 2002). Alamat Keterangan (Heksadesimal) 3BC 3BF Digunakan untuk Port Paralel yang terpadu dengan kartu kartu video, tidak mendukung almat alamat ECP F Biasa digunakan untuk LPT F Biasa digunakan untuk LPT 2 Sedangkan Gambar 2.11 memperlihatkan pin out printerport yang terdiri dari 8 bit port data (D0 sampai D7), 4 bit port kontrol (C0 sampai C3) dan 5 bit port status (S3 sampai D7).

35 digilib.uns.ac.id 19 Gambar Pin out Db-25 dari printerport (Bumgarner, 1998). Pin 18 hingga pin 25 pada konektor Db-25 didedikasikan untuk ground (0 V) jadi lebih baik kalau semua pin tersebut dijadikan satu agar sistem ground lebih kuat. Gambar 2.12 adalah salah satu desain rangkaian yang memanfaatkan konektor printer port untuk memasukkan data digital dari IC ADC0809 kedalam komputer (Axelson, 1996; Bumgarner, 1998). Gambar Skema rangkaian antarmuka komputer dengan buffer 74LS244 (Bumgarner, 1998).

36 digilib.uns.ac.id 20 Personal komputer yang memiliki kompatibilitas dengan IBM mempunyai fasilitas parallel port untuk komunikasi data. Komponen aktif dari rangkaian pada Gambar 2.12 adalah IC ADC0809 produksi National Semiconductor sedangkan Gambar 2.13 adalah keterangan fungsi dari masing masing pin out dari IC ADC0809. Gambar Pinout dari IC ADC0808 (Data sheet : National Semiconductor, 2009). IC ADC0809 mempunyai 8 input analog (IN0, IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6, IN7) yang dapat digunakan sebagai masukan tegangan yang siap dikonversi. Pada satu waktu proses hanya diijinkan satu proses konversi, untuk itu cara memilih input analog dengan memberi logika pada pin 25 (A), 24 (B) dan 23 (C). Tabel 2.3 adalah tabel yang digunakan sebagai referensi untuk memilih input analog. Tabel 2.3. Kode pemilihan input analog pada IC ADC0809 C B A Kode Alamat (Hexsadesimal) IN IN IN IN IN IN IN IN7 Untuk memulai proses konversi langkah pertama adalah mengunci input analog yang sebelumnya dipilih dengan cara pin 6 (Start) dan pin 22 (ALE) dijadikan satu dan diberi logika Proses konversi akan berhenti jika pin 7 (EOC) memberi data logika 0-1

37 digilib.uns.ac.id 21 atau menunggu waktu maksimum konversi 100 us. Besarnya jangkauan ukur dari tegangan input analog bergantung dari pin 12 (+V ref ) terhadap pin 16 (-V reff ) dan ketelitian 1 bitnya mengikuti persamaan 2.3 (Agfianto, 2002). DV reff ketelitian1 bit = (2.3) 8 2 ADC0809/ADC0808 ini mempunyai 8 bit data keluaran (D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7) masing masing bit data mempunyai sistem latch buffer yang ketika data konversi telah selesai maka pin 9 (OE) harus diberi logika 0 1 agar data dapat dibaca oleh komputer. IC ADC0809 ini mempunyai jangkauan kerja pada frekuensi 10 KHz sampai 1280 KHz dan mempunyai level logika TTL (transistor transistor logic) sehingga dapat secara langsung dikoneksikan dengan sistem microprosesor. Rangkaian Gambar 2.12 menggunakan tegangan referensi untuk ADC0809 sebesar (+5 V) terhadap ground (0 V) sehingga mempunyai rentang tegangan konversi antara 0 V sampai +5 V. IC ADC ini menggunakan Clock yang dibangun dari rangkaian RC dan Schmitt trigger inverter (IC 74HTC14) dengan resistor 1 KΩ dan kapasitor 0,001 uf yang mampu menghasilkan detak 700 KHz yang masuk dalam daerah kerja ADC bit output data dari ADC0809 pada rangkaian Gambar 2.12 semuanya melewati IC buffer 74LS244 yang difungsikan sebagai memultiplek 8 bit data digital untuk masuk ke dalam 4 bit port status (S3, S4, S5 dan S7). Pin EOC (end of converter) masuk ke komputer lewat port status S6 untuk memberi informasi ke pada komputer akhir proses konversi. Register data D4 digunakan untuk memilih low nibble (DB0, DB1, DB2, DB3) dan high nibble (DB4, DB5, DB6, DB7) dari IC buffer Cara memilih low nibble dari IC 74LS244 adalah dengan memberi logika low ( 0 ) pada pin D4 dan logika high ( 1 ) untuk memilih high nibble. Register data pada bit D0, D1 dan D2 dikoneksikan ke buffer untuk memilih alamat input (IN0, IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6, IN7) dan register data D3 juga dikoneksikan ke buffer untuk memulai konversi dengan mengkoneksikan antara pin START dan ALE (address latch enable). Untuk memulai konversi register D3 diberi logika untuk mengunci alamat pin yang akan dikonversi dan sekaligus memulai proses konversi besaran analog yang berupa tegangan menjadi data digital setara 8 bit. Proses kontrol dan pembacaan data pada rangkaian Gambar 2.12 dilakukan oleh komputer lewat konektor Db-25 sesuai commit dengan to intruksi user pada list program yang ditulis dan dieksekusi berbantuan program QuickBasic (QBasic) dengan memanfaatkan prosedur INP

38 digilib.uns.ac.id 22 dan OUT untuk melempar dan membaca data digital. Penggunaan bahasa pemrograman Visual Basic juga dapat digunakan tapi harus ditambah dengan instruksi dari Dynamic Link Library. Berikut ini set intruksi untuk proses konversi dan pembacaan data hasil konversi oleh IC ADC0809 (Bumgarner, 1998). 1. Tulis data pada D0, D1, D2 untuk memilih alamat kanal input dengan data (0h). 2. Tulis alamat input ditambah START dengan data (8h) 3. Tulis alamat dengan START untuk memulai proses konversi (0h). 4. Baca data pada kanal alamat ditambah bit 7 (S7*) yang dibalik. 5. Test bit 6 (40h) pada low nibble, jika 0 maka ulangi langkah 4 jika yang lain maka konversi telah komplit dan teruskan langkah Tulis alamat kanal ditambah untuk bit yang digunakan untuk memilih high nibble dengan data (10h). 7. Baca data pada alamat kanal ditambah bit 7 (S7*) sebagai high nibble. 8. Susun byte input dari low nibble dan high nibble sebagai data. Rangkaian Gambar 2.12 selanjutnya diuji untuk mengukur tegangan dari potensiometer 1 KΩ dengan power yang didapat dari baterai isi ulang NiCad 1.2 V sebesar tegangan 4.8 V. Kelemahan dari rangkaian Gambar 2.12 adalah tegangan yang dapat dikonversi tidak dapat dirubah lagi dengan batasan 0 V sampai +5 V dengan tegangan terkecil yang mampu terbaca adalah 19.6 mv. Kelemahan lain adalah penggunaan IC buffer 74LS244 yang digunakan sebagai multiplekser, sedangkan jenis IC multiplekser sendiri sudah tersedia sehingga buffer yang digunakan ini output low nibble (DB0 DB3) harus disambung sendiri diluar rangkaian dengan high nibble (DB4 DB7) yang menyebabkan ketidak efisienan koneksi dalam desain rangkaian, padahal didalam 8 bit output ADC0809 sudah tersedia lacth buffer. Penelitian lain untuk mengatasi ketidak efisienan penggunaan buffer IC 74LS244 telah dilakukan oleh Sumon. S, dkk pada tahun 2006 dengan mengganti IC buffer dengan IC 74LS157 sebagai multiplekser 4 bit seperti yang terlihat pada Gambar 2.14.

39 digilib.uns.ac.id 23 Gambar Rangkaian antarmuka komputer dengan IC multiplekser 74LS157 (Sumon, 2006). Rangakain Gambar 2.14 mempunyai fungsi yang sama dengan rangkaian Gambar 2.12 yaitu mengkonversi besaran analog berupa tegangan keluaran dari sensor menjadi data digital 8 bit. Perbedaan dari kedua rangakaian diatas hanya pada fasilitas jumlah masukan analog yang pada rangkaian Gambar 2.12 berjumlah 8 input analog dan pada rangkaian Gambar 2.14 terdapat 22 input analog. IC 74LS157 adalah IC yang memang didedikasikan sebagai multiplekser 4 bit. Perangkat lunak yang mengontrol rangkaian Gambar 2.14 menggunakan Turbo C++ (Sumon, 2006 ) dengan set intruksi sebagai berikut. 1. Pilih kanal masukan dengan memberi logika high atau low pada pin control (C0). 2. Aktifkan ADC dengan memberi data pada pin (C2). 3. Tunggu sampai proses konversi selesai. 4. Baca data pada bus data. 5. Beri logika high ( 1 ) pada pin (C1*) untuk memilih high nibble data. 6. Gabungkan kedua data. 7. Setarakan data digital menjadi data tegangan. 8. Konversikan data sesuai dengan besaran. 9. Simpan data sesuai waktu untuk commit ditampilkan to user ke display. 10. Tampilkan data pada format tabulasi atau grafik.

40 digilib.uns.ac.id 24 IC multiplekser 74LS157 adalah komponen jembatan antara port printer yang hanya mempunyai 5 bit status sebagai masukan sedangkan keluaran IC ADC0809 mempunyai 8 bit data. Gambar 2.15 adalah pin out IC 74LS157 yang mempunyai 8 bit input dan 4 bit output. Gambar Pin out IC multiplexer 74LS157 (Agfianto, 2002). Proses aliran data 8 bit dari ADC0809 dimulai dengan memberi logika low atau 0 pada pin inisialisasi (A*) berikutnya data D0, D1, D2 dam D3 dapat dibaca di pin 1Y, 2Y, 3Y dan 4Y. Berikutnya pin inisialisasi diberi logika high atau 1 sehingga data B7, B6, B5 dan B4 siap dibaca di pin 1Y, 2Y, 3Y dan 4Y, tentu saja pin G* harus pada posisi low atau 0. D. Sistem Gerak Motor adalah salah satu komponen elektronik yang berorientasi pada gerak. Jenis motor dalam dunia elektronik dibagi menjadi dua yaitu motor kontinue dikenal dengan sebutan motor DC (direct current) dan motor langkah biasa disebut motor stepper. Kedua jenis motor ini dapat diatur perputarannya, pengaturan pergerakan pada motor DC dengan cara pulsa modulasi sedangkan motor langkah pergerakan didasari oleh data digital. Motor langkah dapat dibagi menjadi beberapa jenis dilihat dari fase gerakannya yaitu dua fase, tiga fase empat fase dan lain sebagainya. Diagram motor langkah empat fase dapat dilihat pada Gambar 2.16.

41 digilib.uns.ac.id 25 Gambar Diagram motor langkah (Agfianto, 2002). Pergerakan motor kekanan atau kekiri dapat dilakukan dengan pemberian data pada pin A, B, C dan D, berikut ini langkah untuk menggerakkan motor kekanan satu langkah. Pertama kali rotor akan diposisikan pada pin A dengan cara pin A logika 1 sedangkan pin B, C dan D logika 0, gerakan kekanan satu langkah dengan memberi pin B logika 1 sedangkan pin A, C dan D berlogika 0. Tabel 2.4 adalah data dalam bentuk biner dan hexsadesimal dari pergerakan kekanan motor stepper hingga empat langkah. Tabel 2.4. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekanan 4 langkah. Posisi rotor D C B A Data (Hexsadesimal) A B C D Pergerakan motor kekanan dengan pergerakan motor kekiri mempunyai prinsip yang sama tetapi data yang diberikan ke motor akan berbeda. Tabel 2.5 adalah data biner dan hexsadesimal untuk menggerakkan motor kekiri. Tabel 2.5. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekanan 4 langkah. Posisi rotor D C B A Data (Hexsadesimal) D C B A Pergerakan dengan sudut putar lebih kecil dapat juga dilakukan dengan memberi logika kedua pin A dan B yang artinya rotor akan berada ditengahnya, sehingga dari ke-4 fase motor stepper dapat menggerakkan motor 8 kali. Tabel 2.6 adalah data biner dan hexsa

42 digilib.uns.ac.id 26 desimal untuk menggerakkan motor kekanan dengan setengah sudut lebih kecil dari cara pertama. Tabel 2.6. Data biner dan hexsadesimal pergerakan kekanan dengan sudut kecil Posisi Data D C B A rotor (Hexsadesimal) A A-B B B-C C C-D C D D-A Pergerakan kekiri dengan sudut putar kecil dapat pula dilakukan dengan memberi data urutan dari bawah keaatas. Tiap pin berisi kumparan jika diberi arus akan menghasilkan medan magnet yang mempunyai kutub utara selatan dan membuat rotor yang juga terbuat dari magnet permanen saling tarik menarik yang menimbulkan efek pergerakan pada motor langkah. Dalam penelitian ini satu coil dalam motor stepper pada Gambar 2.16 ditangani oleh IC ULN2803A yang dipasang seperti terlihat pada Gambar Semua pin A, B, C dan D dijadikan satu dengan + VCC sebagai sumber tegangan dan ujung kumparan yang lain dihubungkan dangan driver NOT dari IC ULN2803A (Widodo, 2004). Gambar Desain dasar driver motor stepper. IC ULN2803A mempunyai 8 driver logika NOT, perhatikan Gambar 2.18 jika pin 1B diberi logika High keluaran pin 1C akan mempunyai logika digital Low yang akan mengijinkan arus maksimal 500 ma masuk ke dalam IC ULN2803A.

43 digilib.uns.ac.id 27 Gambar Pin out dan skema rangkaian dari IC ULN2803A (Data sheet : Texas Instrumentasi, 2008). E. Sistem Kontrol Lampu LED Lampu LED adalah komponen elektronik yang terbangun dari bahan semikonduktor yang dapat memancarkan berkas cahaya dengan spektrum tertentu. Struktur dasar lampu LED terbangun dari sambungan bahan semikonduktor ekstrisik tipe P-N. Gambar 2.19 adalah rangkaian dasar yang memfungsikan lampu LED pada kondisi panjar maju. Gambar Rangkaian panjar maju lampu LED Arus dapat mengalir pada rangkaian Gambar 2.19 jika tegangan +Vcc lebih besar dari tegangan jatuh sambungan P-N (Barun, 2011). Lampu LED yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai tegangan jatuh commit (Vto d ) user sekitar 2,8 V (Optek Technology) dan

44 digilib.uns.ac.id 28 tegangan +Vcc sekitar 4,86V dan resistor yang digunakan sekitar 101Ω sehingga arus mengalir dapat dianalisa dengan menggunakan hukum khirchoff sebagai berikut : 0 = - Vcc + I R + V d (2.4) 0 = - 4,86 V + I (101 Ω) + 2,8 V I I (4,86-2,8) V = 101W = 20,3 ma Dari karakteristik lampu LED yang digunakan dalam penelitian ini memiliki arus maksimum untuk panjar maju sekitar 25 ma, sehingga jika desain rangkaian Gambar 2.19 digunakan dalam penelitian ini maka lampu LED pada kondisi yang baik karena dialiri arus dibawah arus maksimumnya. Printer port komputer hanya mempunyai kemampuan maksimum 14 ma untuk menyerap arus dari luar, oleh karena itu dibutuhkan driver atau rangkaian pengkondisi agar komputer dapat mengontrol nyala lampu LED. Gambar 2.20 adalah rangkaian driver lampu LED yang memungkinkan komputer dapat mengontrol nyala dan matinya lampu LED. Gambar Rangkaian driver lampu LED. IC ULN 2803A adalah komponen logika NOT yang mampu menyerap arus hingga 500mA sehingga jika lampu LED nyala dengan arus 20,3 ma maka IC ULN2803A akan mampu menyerap dengan baik. Jarak ukur efektif antara lampu LED sebagai sumber cahaya dengan LDR adalah sekitar 5 cm (Manoj, commit dkk, to 2009). user Untuk dapat menyalakan lampu LED

45 digilib.uns.ac.id 29 pada rangkaian Gambar 2.20 maka pin data harus diberi logika high atau 1. Jika diberi logika Low maka lampu LED akan mati. F. Pengembangan Data Logging Intensitas Cahaya Berbasis Komputer Penelitian ini akan menggabungkan rangkaian sistem sensor berbasis LDR Gambar 2.6 dengan rangkaian data logging dari rangkaian Gambar 2.12 dan Gambar 2.14 serta mengganti IC ADC0809 dengan IC ADC0808 untuk menekan error konversi. Teknik memasukkan data 8 bit hasil konversi ADC0808 ke komputer lewat port parallel menggunakan IC multiplekser 74LS157 dan menggunakan rangkaian Clock pada Gambar 2.12 karena mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari pada menggunakan IC LM555. Gambar 2.21 adalah desain rangkaian yang telah dikembangkan peneliti untuk membuat spektrometer digital yang mempunyai tiga bagian utama yaitu : 1. Rangkaian sistem sensor dengan dua LDR dan rangkaian antarmuka untuk mengkonversi intensitas cahaya menjadi 8 bit data digital yang siap ditampilkan dan dibaca oleh komputer. 2. Rangkaian pengontrol pergerakan LDR. 3. Rangkaian pengontrol nyala lampu LED sebagai sumber cahaya.

46 digilib.uns.ac.id 30 Gambar Desain rangkaian spektrometer digital. Desaian rangkaian Gambar 2.21 mempunyai kebutuhan power supplay yang khusus, hal ini karena komponen digital diberi daya dari regulator yang terpisah dengan daya untuk menggerakkan motor stepper dan lampu LED yang mempunyai kebutuhan arus tiap coil sekitar 62 ma agar tidak saling mengganggu. Gambar 2.22 adalah desain rangkaian power supplay yang didesain khusus untuk memberi daya pada rangkaian Gambar 2.21.

47 digilib.uns.ac.id 31 Gambar Rangkaian power supplay untuk rangkaian spektrometer digital. Rangkaian power supplay Gambar 2.22 terdiri dari +Vss (+11,97 V) untuk mensupplay +Vref, lalu +Vcc (+4,86 V) untuk mensupplay IC ADC08080, IC 74LS157, IC 74LS14 dan dua sistem sensor dan terakhir +Vcc (+4,86 V) untuk mensupplay daya motor stepper dan lampu LED. IC 6, IC 4 dan IC 5 adalah regulator keping tunggal jenis LMxx dari National Semiconductor yang dapat mengsupplay arus maksimal 1 A untuk masisng masing regulator. Tegangan keluaran dari IC 4, IC 5 dan IC 6 semuanya difilter lagi dengan kasitor 10 uf / 25V untuk mengaluskan riak riak yang masih tersisa. Daya utama dari rangkaian power supplay ini didapatkan dari jaringan PLN AC 220V 50/60 Hz yang diturunkan tegangannya oleh trafo jenis CT 12 V/1 A lalu di-dc-kan (direct current) oleh dioda IN4002 yang mampu melewatkan arus maksimum 1 A. Capasitor (C3) berfungsi sebagai penghalus karena itu dipasang dengan kapasitansi besar sekitar 2200 uf/36v. Berikutnya Arus dicabang ke arah lampu LED sebagai indikator dengan nilai hambatan sekitar 330 Ω sehingga lampu LED menyala pada kondisi arus 10 ma. Komponen aktif pada Gambar 2.21 adalah komponen IC ADC0808 beserta sensor cahaya sebagai alat ukur intensitas cahaya dan komponen kontrol gerak dan kontrol lampu LED yaitu IC ULN2803A. Rangkaian Gambar 2.21 mempunyai dua Input analog dari sistem sensor berbasis LDR. Gambar 2.23 adalah sistem sensor cahaya berbasis LDR dengan menggunakan potensiometer 10 KΩ untuk kalibrasi sensor.

48 digilib.uns.ac.id 32 Gambar Sistem sensor cahaya berbasis LDR dan potensiometer. Rangkaian Gambar 2.21 didesain sangat efektif dengan dua input analog pada pin AN0 dan AN1 sebagai input analog dikontrol oleh pin A. Efektifitas rangkaian Gambar 2.21 terlihat dari pin B dan C dikoneksikan jadi satu sehingga pemilihan input analog AN0 cukup dengan pin A diberi logika Low dan memilih AN1 dengan memberi logika High. Pemilihan IN0 dan IN1 ini dikontrol oleh komputer lewat port data (D0) dari printer port. Pin OE (output enabled) dan pin 11 (Vcc) dijadikan satu dengan + Vcc, berikutnya pin Start dan ALE (address lacth enabled) dijadikan satu untuk memulai konversi. Pin 13 ground dan pin 16 ( Vref ) dijadikan satu (0 V). Tegangan referensi (+Vref) diperoleh dari potensiometer 5 KΩ yang dihubungkan dengan +Vss dari power supplay untuk mengontrol tegangan referensi pada titik tegangan tertentu. Clock dibangun dari rangkaian RC dan Schmitt trigger inverter (IC 74HTC14) dengan resistor 1 KΩ dan kapasitor 0,001 uf yang mampu menghasilkan detak 700 KHz. Sistem antarmuka data ADC0808 dengan port status dari printer port dijembatani dengan IC multiplekser 74LS157 dengan pemilihan low nibble dan High nibble dikontrol oleh port data (D2). Port data (D2) = 1 maka PS7*, PS6, PS5 dan PS4 membaca low nibble data dari ADC0808 D0, D1, D2 dan D3. Selanjutnya D2 = 1 maka PS7*, PS6, PS5 dan PS4 membaca high nibble data dari ADC0808 D4, D5, D6 dan D7. Tegangan referensi pada pin +Veff diatur pada tegangan + 3 V terhadap (0 V) sehingga IC ADC 0808 hanya mampu mengkonversi dengan tegangan maksimum + 3 V dan mempunyai keteliatian 1 bitnya sebesar : + Vreff 3V Ketelitian1bit = = = 0,0117 V Kalau diambil dari data LDR NORP12 commit bahwa to 1 Lux user menghasilkan nilai hambatan 100 KΩ maka besarnya tegangan keluaran yang siap dikonversi pada input analog sebesar :

49 digilib.uns.ac.id 33 V V V R3 = R + R 1 3 xvcc 10,1KW = x4,86v 10,1 KW+ 100 KW» 0,445 V Sehingga nilai desimal dari data Vo = 0,445 terhadap ketelian 1 bitnya sebesar ; Data desimal Vsensor = ketelitian1bit = 0,4452 0,0117 V V = 38,03 Nilai desimal dari 38,03 ini setara dengan bilangan biner dan ditampilkan kekomputer sebesar 38 desimal yang selanjutnya menjadi data sesungguhnya setelah dikalikan oleh ketelitian 1 bitnya sebesar : Data ( V ) = 38 x 0,0117 V = 0, 44 V Nilai 0,44 V inilah data terakhir yang disimpan dan ditampilkan dikomputer dalam bentuk grafik dan list data. Jadi besarnya intensitas cahaya 1 Lux mempunyai nilai kesetaraan dengan tegangan 0,44 V begitu juga intensitas cahaya 10 Lux sebesar 4,44 V. Nilai intensitas cahaya terkecil yang dapat dikonversi oleh ADC0808 sebesar 0,0117 Lux yang setara dengan 0,00117 V yang ternyata mempunyai nilai hambatan LDR sebesar 4,18 MΩ. Nilai intensitas terkecil nantinya sebagai acuan dalam pembuatan perangkat lunak. Rangkaian Gambar 2.20 membutuhkan prosedur kontrol untuk mengaktifkan konversi, menterjemahkan hasil konversi menjadi data terukur, mengontrol motor stepper untuk menggerakkan LDR dan terakhir mengontrol lampu LED kesemua itu dapat dilakukan oleh komputer lewat printer port dengan instruksi dari perangkat lunak. Perangkat lunak yang digunakan untuk menuliskan dan mengeksekusinya dipilih Delphi 5.0 dengan bantuan DLL dari Inpout32.dll untuk menjembatani sistem operasi Window Xp. Gambar 2.24 adalah tampilan dari perangkat lunak yang telah berhasil dibangun.

50 digilib.uns.ac.id 34 Gambar Tampilan perangkat lunak spektrometer digital. Perangkat lunak Gambar 2.24 mempunyai dua tampilan untuk mengeluarkan data pengukuran yaitu grafik angle terhadap intensity (volt) dan list data. Sedangkan kontrol button mempunyai 6 aplikasi yang berbeda beda. 1. Spectrometer Groupbox Spectrometer ini adalah fasilitas utama untuk mengukur spektrum cahaya laser HeNe, lampu LED dan juga pergeseran serat optik dalam penelitian ini. Nantinya Spectrometer ini dapat digunakan untuk mengukur spectrum cahaya dari sumber lain. Ketika ingin mengukur spektrum laser HeNe maka ada prosedur yang harus dilakukan yaitu : a. Pasang laser HeNe pada posisi didepan kisi difraksi lalu tekan tombol Position. b. Lihat data bergerak pada tampilan grafik. c. Geser posisi laser hingga didapatkan posisi yang paling tinggi intensitas cahaya yang terbaca. d. Tekan Stop setelah posisi paling tinggi didapatkan. Prosedur ini dibutuhkan untuk mendapatkan posisi yang benar benar mendekati posisi tegak lurus antara sinar laser HeNe dengan commit to posisi user kisi difraksi. ketika menekan tombol Position maka LDR 1 akan bergerak ke posisi 90 derajat lalu mulai melakukan pengukuran

51 digilib.uns.ac.id 35 intensitas cahaya yang langsung data pengukurannya ditampilkan pada komputer dalam bentuk grafik. Adapun list program dan penjelasan untuk tombol Position sebagai berikut : 1. procedure TForm1.BitBtn3Click(Sender: TObject); //Position (sudut :1,8 derajat) 2. begin 3. if bitbtn3.caption='&position' then 4. begin 5. bitbtn3.caption:='sto&p'; 6. series1.clear; 7. series2.clear; 8. listbox1.clear; 9. mr:=0; 10. md:=16; 11. j:=1; 12. repeat 13. out32($378,md); 14. sleep(30); 15. md:=md*2; 16. if md>128 then md:=16; 17. mr:=mr+1; 18. until mr>50; 19. timer1.enabled:=true; 20. end 21 else 22. begin 23. timer1.enabled:=false; 24. bitbtn3.caption:='&position'; 25. md:=128; 26. repeat 27. out32($378,md); 28. sleep(30); 29. md:=md div 2; 30. if md<16 then md:=128; 31. mr:=mr-1; 32. until mr=0; 33. end; 34. end; Program pada tombol Position ini membuat motor stepper bergerak tiap 1,8 derajat hingga sudut 90 derajat dari acuan awal baru dia berhenti. List no 3 bekerja jika tombol Position ditekan, jika ditekan maka tombol akan berubah nama jadi Stop (list 5). Berikutnya tampilan grafik dan list data dibersihkan (list 6,7,9). Variabel mr adalah banyaknya instruksi gerak dilakukan dan variabel md adalah data gerak yang diberikan motor stepper. List 12 sampai 18 adalah instruksi motor commit untuk to user bergerak 90 derajat. Data pertama yang diberikan motor stepper adalah data 16 desimal (list 13) berikutnya instruksi dihentikan

52 digilib.uns.ac.id 36 selam 30 millisecond (list 14), berikutnya data desimal 16 dikalikan dengan 2 menghasilkan 32 desimal (list 15). Hasil perkalian tersebut dibandingkan apakah lebih besar dari 128 desimal (list 16) kalau belum maka instruksi pergerakan ditambah 1 (list 17) lalu ditanya apakah perintah hasil list 17 sudah bernilai diatas 50 (list18) kalau belum maka proses intruksi diulangi lagi pada list 13 tapi jika sudah maka aktifkan timer 1 (list 19). Tabel 2.7 adalah isi dari perkalian md yang merupakan data yang diberikan kepada motor stepper hingga dia bergerak 90 derajat. Tabel 2.7. Perkalian variabel md yang menyebabkan motor bergerak 90 derajat Instruksi Data D7 D6 D5 D4 (desimal) Ketika tombol Stop ditekan maka list 22 sampai 33 adalah instruksi untuk mengembalikan posisi LDR ketempat semula. List 19 adalah aktifasi Timer 1 yang merupakan prosedur tersendiri untuk mengukur intensitas cahaya tiap 100ms dan menampilkannya pada grafik, berikut ini penjelasan pada prosedur Timer 1. procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject); 2. begin 3. Out32($378,$00); 4. Out32($378,$02); 5. Out32($378,$00); 6. repeat 7. eoc:=inp32($379); 8. asm 9. and eoc,$ end; 11. until eoc=$08 ; 12. x:=inp32($379); 13. asm 14. mov al,x 15. and al,$f0 16. shr al,4 17. mov x,al 18. end; 19. Out32($378,$04); 20. x1:=inp32($379);

53 digilib.uns.ac.id asm 22. mov al,x1 23. and al,$f0 24. or x,al 25. xor x,$ end; 27. data:=x*vreff; 28. series1.addxy(j,data); 29. j:=j+1; 30. end; List 3 sampai 5 adalah instruksi untuk mengaktifkan proses konversi dari input analog AN0. Tabel 2.8 adalah relasi data dengan rangkaian 2.22 untuk mengaktifkan ADC0808. Tabel 2.8. Data relasi dengan rangkaian Gambar List D7 D6 D5 D4 D3 D2 (A*/B) D1 (Start/ALE) D0 (A) Data (Hexsadesimal) List 6 sampai 11 adalah proses menunggu pin EOC berlogika 1 artinya proses konversi selesai. List 12 adalah membaca low nibble data yang dimasukkan ke variabel x selanjutnya list 13 sampai 18 adalah instruksi untuk menggeser data 4 bit ke D3, D2, D1 dan D0 sebgai 4 bit data pertama. List 19 adalah instruksi untuk membaca high nibble dengan memberi high di pin A*/B, lihat tabel 2.8. List 20 adalah membaca high nibble data dan dimasukkan ke variabel x1 lalu digabungkan dengan low nibble data dan menangani S7* yang terinverting. List 27 adalah instruksi mengalikan data akhir dengan tegangan referensi sebesar 3 V dan ditampilkan pada grafik (list 28). Setelah prosedure Position dilakukan dan menghasilkan data tertinggi langkah selanjutnya untuk mengukur spektrum laser HeNe dengan memilih sudut pergeseran LDR yang diinginkan, caranya tekan pilihan 1,8 atau 0,9 derajat pada perangkat lunak Gambar lalu tekan tombol Single. Ada dua tombol utama Single dan Reference yang mempunyai fasilitas sendiri yaitu jika tekan tombol Single maka hanya LDR 1 saja yang mengukur intensitas cahaya tapi jika tombol Reference maka dua LDR mengukur dalam waktu bergantian. Berikut ini list program dan penjelasan ketika menekan tombol Single ;

54 digilib.uns.ac.id procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject); 2. begin 3. label3.caption:='angle'; 4. label1.caption:='angle'; 5. label4.caption:='spectrometer'; 6. if radiobutton2.checked then // 1,8 7. begin 8. excel:=1; 9. bitbtn1.caption:='wait'; 10. series1.clear; 11. series2.clear; 12. listbox1.clear; 13. mr:=0; 14. md:=16; 15. j:=1; 16. i:=1; 17. timee:=300; 18. repeat 19. out32($378,md); 20. sleep(timee); 21. md:=md*2; 22. if md>128 then md:=16; 23. Out32($378,$00); //read data 24. Out32($378,$02); 25. Out32($378,$00); 26. repeat 27. eoc:=inp32($379); 28. asm 29. and eoc,$ end; 31. until eoc=$08 ; 32. sleep(1); 33. x:=inp32($379); 34. asm 35. mov al,x 36. and al,$f0 37. shr al,4 38. mov x,al 39. end; 40. Out32($378,$04); 41. x1:=inp32($379); 42. asm 43. mov al,x1 44. and al,$f0 45. or x,al 46. xor x,$ end; 48. data:=x*vreff; 49. angle:=j * 1.8; 50. series1.addxy(angle,data);

55 digilib.uns.ac.id listbox1.items.add 52. (' '+floattostrf(angle,ffnumber,3,2) 53. +'. '+floattostrf(data,ffnumber,3,2)); 54. sdata[j]:=data; 55. sangle[j]:=angle; 56. j:=j+1; 57. i:=i+1; 58. mr:=mr+1; 59. until mr=100; 60. md:=128; 61. repeat 62. out32($378,md); 63. sleep(30); 64. md:=md div 2; 65. if md<16 then md:=128; 66. mr:=mr-1; 67. until mr=0; 68. bitbtn1.caption:='single'; 69. end; 70. if radiobutton3.checked then // 0,9 71. begin 72. excel:=1; 73. bitbtn1.caption:='wait'; 74. md:=0; 75. mr:=0; 76. j:=1; 77. i:=1; 78. timee:=300; 79. series1.clear; 80. series2.clear; 81. listbox1.clear; 82. repeat 83. out32($378,motor[md]); 84. sleep(timee); 85. md:=md+1; 86. mr:=mr+1; 87. if md=8 then md:=0; 88. Out32($378,$00); //read data 89. Out32($378,$02); 90. Out32($378,$00); 91. repeat 92. eoc:=inp32($379); 93. asm 94. and eoc,$ end; 96. until eoc=$08 ; 97. sleep(1); 98. x:=inp32($379); 99. asm 100. mov al,x

56 digilib.uns.ac.id and al,$f shr al, mov x,al 104. end; 105. Out32($378,$04); 106. x1:=inp32($379); 107. asm 108. mov al,x and al,$f or x,al 111. xor x,$ end; 113. data:=x*vreff; 114. angle:=j * 0.9; 115. series1.addxy(angle,data); 116. listbox1.items.add 117. (' '+floattostrf(angle,ffnumber,3,2) '. '+floattostrf(data,ffnumber,3,2)); 119. sdata[j]:=data; 120. sangle[j]:=angle; 121. j:=j+1; 122. i:=i+1; 123. until mr=200; 124. md:=7; 125. repeat 126. out32($378,motor[md]); 127. sleep(30); 128. md:=md-1; 129. mr:=mr-1; 130. if md<0 then md:= until mr=0; 132. bitbtn1.caption:='single'; 133. end; 124. end; Instruksi ketika tombol Single ditekan adalah membandingkan sudut mana yang dipilih apakah 1,8 derajat apa 0,9 derajat, kalau seandainya radiobutton dipilih sudut 1,8 derajat maka intruksi yang dijalankan dari list 6 sampai list 69. Intruksi dimulai dengan pergeseran LDR tiap sudut 1,8 derajat dan tiap pergeserannya terjadi proses konversi data intensitas cahaya menjadi tegangan dan dari tegangan menjadi data digital setara 8 bit. Proses selanjutnya adalah memasukkan 8 bit data tersebut kedalam komputer lewat instruksi bacaa low nibble dan high nibble dan mengalikannya dengan +Vreff (list 48). Setelah melakukan 100 perintah gerak dan baca data maka sudut maksimum adalah 180 derajat dan LDR mulai bergerak berlawanan arah hingga commit mencapai to user posisi awal yaitu intruksi list 59 sampai list 68. Jika radiobutton dipilih 0,9 derajat maka intruksi yang dieksekusi dari list 71

57 digilib.uns.ac.id 41 sampai list 124. Intruksinya mirip yaitu LDR bergerak tiap 0,9 derajat dan tiap sudut pergerakan terjadi proses konversi intensitas cahaya menjadi data digital 8 bit yang disimpan dan di tampilkan dalam bentuk grafik dan listbox. Pergerakan LDR tiap 0,9 derajat selesai jika mencapai 200 perintah yaitu pada posisi 180 derjat dan LDR kembali lagi ke posisi awal. Kedua proses pada sudut 1,8 derajat dan 0,9 derajat semua datanya disimpan dalam bentuk array hingga data. 2. Selector Energy Selector energy adalah fasilitas tambahan dalam mengembangkan spectrometer digital berbasis komputer. Cahaya yang menembus kisi difraksi ternyata terurai menjadi susunan energi dengan tingkat energi merah sampai biru, dari deretan energi tersebut ada hubungan dengan sudut tertentu, artinya untuk sudut tertentu ternyata mengindikasikan energi tertentu. Jadi kalau program selector energy ini diaktifkan maka angka pada Edit 1 yang merupakan banyaknya perintah gerak dikalikan dengan 0,9 derajat membuat LDR akan berhenti pada hitungan perintah tersebut dikalikan dengan 0,9 derajat. List program berikut adalah instruksi ketika tombol Selector energy ditekan. 1. procedure TForm1.BitBtn11Click(Sender: TObject); // selected 2. begin 3. label3.caption:='time (second)'; 4. label1.caption:='time'; 5. label4.caption:='light INTENSITY'; 6. if bitbtn11.caption='selected' then begin 7. bitbtn11.caption:='stop'; 8. ttt:=strtoint(edit1.text); 9. yy:=ttt*0.9; 10. label12.caption:=floattostr(yy); 11. series1.clear; 12. series2.clear; 13. listbox1.clear; 14. t:=0; 15. tt:=0; 16 y:=30; 17. repeat 18. if t=0 then 19. begin 20. t:=1; 21. tt:=tt+1; 22. if tt=ttt then t:=9; 23. out32($378,16);

58 digilib.uns.ac.id sleep(y); 25. end; 26. if t=1 then 27. begin 28. t:=2; 29. tt:=tt+1; 30. if tt=ttt then t:=10; 31. out32($378,48); 32. sleep(y); 33. end; 34. if t=2 then 35. begin 36. t:=3; 37. tt:=tt+1; 38. if tt=ttt then t:=11; 39. out32($378,32); 40. sleep(y); 41. end; 42. if t=3 then 43. begin 44. t:=4; 45. tt:=tt+1; 46. if tt=ttt then t:=12; 47. out32($378,96); 48. sleep(y); 49. end; 50. if t=4 then 51. begin 52. t:=5; 53. tt:=tt+1; 54. if tt=ttt then t:=13; 55. out32($378,64); 56. sleep(y); 57. end; 58. if t=5 then 59. begin 60. t:=6; 61. tt:=tt+1; 62. if tt=ttt then t:=14; 63. out32($378,192); 64. sleep(y); 65. end; 66. if t=6 then 67. begin 68. t:=7; 69. tt:=tt+1; 70. if tt=ttt then t:=15; 71. out32($378,128); 72. sleep(y); 73. end;

59 digilib.uns.ac.id if t=7 then 75. begin 76. t:=0; 77. tt:=tt+1; 78. out32($378,144); 79. sleep(y); 80. end; 81. until tt=ttt; 82. timer4.enabled:=true; 83. j:=1; 84. i:=1; 85. series1.clear; 86. series2.clear; 87. out32($378,0); 88. end else 89. begin 90. bitbtn11.caption:='selected'; 91. timer4.enabled:=false; 92. j:=0; 93. excel:=2; 94. excell:=2; 95. if t=9 then 96. begin 97. t:=10; 98. tt:=tt+1; 99. out32($378,48); 100. sleep(y); 101. end; 102. if t=10 then 103. begin 104. t:=11; 105. tt:=tt+1; 106. out32($378,32); 107. sleep(y); 108. end; 109. if t=12 then 110. begin 111. t:=13; 112. tt:=tt+1; 113. out32($378,96); 114. sleep(y); 115. end; 116. if t=13 then 117. begin 118. t:=14; 119. tt:=tt+1; 120. out32($378,64); 121. sleep(y); 122. end; 123. if t=14 then

60 digilib.uns.ac.id begin 125. t:=15; 126. tt:=tt+1; 127. out32($378,192); 128. sleep(y); 129. end; 130. if t=15 then 131. begin 132. t:=16; 133. tt:=tt+1; 134. out32($378,128); 135. sleep(y); 136. end; 137. if t=16 then 138. begin 139. tt:=tt+1; 140. out32($378,144); 150. sleep(y); 151. end; 152. t:=7; 153. repeat 154. out32($378,motor[t]); 155. t:=t-1; 156. sleep(y); 157. tt:=tt-1; 158. if t<0 then t:=7; 159. until tt=0; 160. end; 161. end; List 6 sampai list 87 adalah intruksi membaca masukan dari edit1 lalu mengalikannya tiap 0,9 derajat hingga pada sudut tertentu. Tombol Selected akan berganti Wait dan ketika kita menekan Wait maka LDR akan kembali ke posisi semula list 88 hingga list 159. program selector energy hanya tambahan dalam tesis ini yang membuktikan bahwa aplikasi spektrometer digital yang dibangun ini dapat dikembangkan lebih jauh lagi. 3. Lamp Control Penelitian ini menggunakan laser HeNe sebagai sumber cahaya selain itu lampu LED juga merupakan sumber cahaya yang digunakan, artinya ketika menggunakan laser maka LED dimatikan agar cahayanya tidak mengganggu data tapi ketika menggunakan LED maka dinyalakan. Karena LED harus dimatikan dan dinyakan pada saat tertentu saja maka dibuatlah tombol ON. Tombol ini jika ditekan maka lampu LED akan nyala dan

61 digilib.uns.ac.id 45 tombol akan berganti nama menjadi OFF, begitu juga sebaliknya jika kita tekan tombol OFF maka lampu LED mati dan tombol menjadi ON lagi, berikut ini list program yang dapat mengontrol lampu LED. 1. procedure TForm1.BitBtn8Click(Sender: TObject); 2. begin 3. if bitbtn8.caption='on' then begin 4. bitbtn8.caption:='off'; 5. out32($37a,$00); 6. end else begin 7. bitbtn8.caption:='on'; 8. out32($37a,$01); 9. end; 10. end; Tombol ON ditekan maka port control mengeluarkan data $00 yang artinya pada port C0* dimana pin ini langsung terhubung dengan IC ULN2803A jadi keluaran C0* adalah 1 dan masuk di logika NOT menjadi 0 mengijinkan arus mengalir masuk dan lampu LED nyala, perhatikan rangkaian Gambar 2.21 bagian kontrol lampu LED. 4. Light Intensity Aplikasi Light Intensity didedikasikan untuk mengukur intensitas cahaya secara langsung dari satu LDR, dua LDR atau keduanya. Jika tombol A ditekan maka LDR 1 akan mengukur intensitas cahaya lalu tampilkan dan di simpan kedalam memori komputer. Jika tombol B maka LDR 2 yang melakukan pengukuran dan jika tombol Both maka LDR 1 dan LDR 2 melakukan pengukuran bergantian, semua data pengukuran langsung disimpan dan ditampilkan dalam bentuk grafik bergerak dan listbox secara langsung dan terus menerus, berikut ini list program untuk tombol A. 1. procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject); //Sensor A 2. begin 3. label3.caption:='time (second)'; 4. label1.caption:='time'; 5. label4.caption:='light INTENSITY'; 6. if bitbtn2.caption='sensor A' then 7. begin 8. bitbtn2.caption:='stop'; 9. excel:=2; 10. timer3.enabled:=true;

62 digilib.uns.ac.id j:=1; 12. i:=1; 13. series1.clear; 14. series2.clear; 15. listbox1.clear; 16. end 17. else 18. begin 19. bitbtn2.caption:='sensor A'; 20. timer3.enabled:=false; 21. end; 22. end; Tombol A hanya berfungsi untuk mengaktifkan Timer 3 (list 10), berikut ini list program untuk Timer procedure TForm1.Timer3Timer(Sender: TObject); // Sensor A 2. begin 3. Out32($378,$00); 4. Out32($378,$02); 5. Out32($378,$00); 6. repeat 7. eoc:=inp32($379); 8. asm 9. and eoc,$ end; 11. until eoc=$08 ; 12. x:=inp32($379); 13. asm 14. mov al,x 15. and al,$f0 16. shr al,4 17. mov x,al 18. end; 19. Out32($378,$04); 20. x1:=inp32($379); 21. asm 22. mov al,x1 23. and al,$f0 24. or x,al 25. xor x,$ end; 27. data:=x*vreff; 28. series1.addxy(j,data); 29. listbox1.items.add 30. (' '+floattostrf(j,ffnumber,3,0) 31. +'. '+floattostrf(data,ffnumber,3,2)); 32. adata[j]:=data;

63 digilib.uns.ac.id sangle[j]:=j; 34. j:=j+1; 35. i:=i+1; 36. if j> then j:=1; 37. end; Instruksi dari list 1 sampai 37 adalah instruksi yang terus menerus mengukur intensitas cahaya tiap 1 detik yang datanya tersimpan dan ditampilkan dalam bentuk grafik dan listbox. Tombol B ketika ditekan maka akan melakukan hal yang sama dengan tombol B tapi berbeda LDR nya saja. Tapi tombol Both akan membuat kedua LDR akan mengukur intensitas cahaya secara bergantian. 5. Data Storage Tombol Data Storage adalah bagian yang sangat penting, ketika melakukan pengukuran Spectrometer, tombol A, B atau Both dan Selected maka data pengukuran telah tersimpan pada data array tapi belum dipindah ke aplikasi excel, ketika tombol Data Storage ditekan maka semua data pengukuran yang baru saja dilakukan akan berpindah ke spreedsheet excel, berikut list program untuk memindah data ke excel. 1. procedure TForm1.BitBtn6Click(Sender: TObject); 2. begin 3. if excel=1 then 4. begin 5. fa:=createoleobject('excel.application'); 6. fa.visible:=true; 7. fa.workbooks.add; 8. fa.workbooks[1].worksheets[1].name:='wawan'; 9. g:=fa.workbooks[1].worksheets['wawan']; 10. g.cells[1,6]:='column'; 11. g.cells[2,6]:='a'; 12. g.cells[2,7]:='angle'; 13. g.cells[2,8]:='derajat'; 14. g.cells[3,6]:='b'; 15. g.cells[3,7]:='intensity A'; 16. g.cells[3,8]:='volt'; 17. g.cells[4,6]:='c'; 18. g.cells[4,7]:='intensity B'; 19. g.cells[4,8]:='volt'; 20. g.cells[i,4]:='<<unused'; 21. for j:=1 to i do 22. begin 23. g.cells[j,1]:=formatfloat('#0.##',sangle[j]);

64 digilib.uns.ac.id g.cells[j,2]:=formatfloat('#0.##',sdata[j]); 25. g.cells[j,3]:=formatfloat('#0.##',adata[j]); 26. end; 27. end; 28. if excel=2 then 29. begin 30. fa:=createoleobject('excel.application'); 31. fa.visible:=true; 32. fa.workbooks.add; 33. fa.workbooks[1].worksheets[1].name:='wawan'; 34. g:=fa.workbooks[1].worksheets['wawan']; 35. g.cells[1,6]:='column'; 36. g.cells[2,6]:='a'; 37. g.cells[2,7]:='time'; 38. g.cells[2,8]:='second'; 39. g.cells[3,6]:='b'; 40. g.cells[3,7]:='intensity A'; 41. g.cells[3,8]:='volt'; 42. g.cells[4,6]:='c'; 43. g.cells[4,7]:='intensity B'; 44. g.cells[4,8]:=yy; 45. if excell=2 then 46. begin 47. g.cells[5,6]:='sudut :'; 48. g.cells[5,7]:=yy; 49. end; 50. g.cells[i,4]:='<<unused'; 51. for j:=1 to i do 52. begin 53. g.cells[j,1]:=formatfloat('#0.##',sangle[j]); 54. g.cells[j,2]:=formatfloat('#0.##',adata[j]); 55. g.cells[j,3]:=formatfloat('#0.##',sdata[j]); 56. end; 57. end; 58. end; 6. ADC Vreff Tombol ini berfungsi untuk memberi tegangan referensi yang digunakan sebagai faktor pembagi dalam mengkonversi data digital ke bentuk desimalnya, berikut list programnya. 1. procedure TForm1.BitBtn4Click(Sender: TObject); 2. begin 3. reff:=strtofloat(edit2.text); 4. vreffi:=strtoint(edit2.text); 5. vreff:=reff/256; 6. end;

65 digilib.uns.ac.id 49 Pengguna mengisi tegangan yang diharapkan dalam pengukuran setelah itu tekan ok dan secara otomatis nilai masukan akan dibagi dengan nilai 256 yang didapat dari 2 8 dimana 8 adalah faktor resolusinya atau banyaknya keluaran data biner dari IC ADC0808 D0 sampai D7.

66 digilib.uns.ac.id BAB III METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini bertujuan membuat spektrometer digital yang selanjutnya akan diuji untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe, lampu LED warna putih dan mencari hubungan linier antara pergeseran serat optik dengan intensitas cahaya yang keluar dari serat optik yang telah digores dan mengalami pelenturan mekanik. Gambar 3.1 adalah alur penelitian untuk membuat spektrometer digital dan pengujiannya. A. Persiapan B. Pembuatan perangkat keras sistem sensor dan data logging C. Pembuatan sistem gerak D. Pembuatan perangkat lunak dan uji E. Pembuatan perangkat uji optik F. Uji G. Pembahasan dan simpulan Gambar 3.1. Alur penelitian untuk membuat spektrometer digital dan pengujiannya. 50

67 digilib.uns.ac.id 51 A. Persiapan Penelitian ini kami lakukan di laboratorium optik dan fotonik jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret dimulai pada bulan Mei 2010 hingga November Langkah awal dalam penelitian ini adalah menganalisa beberapa rangkaian yang berfungsi untuk mengukur intensitas cahaya yang dapat dikontrol oleh komputer, berikutnya membuat desain rangkaian spektrometer digital. Tabel 3.1 adalah alat dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat spektrometer digital ini. Tabel 3.1. Alat dan bahan yang digunakan dalam membuat spektrometer digital Alat Bahan 1. Osiloscope 50 MHz (GW INSTEK) Resistor : R1, R2 = LDR R3, R4 = potensiometer (10 KΩ) R5 = potensiometer (5 KΩ) R6 = 1 KΩ R7 = 330 Ω R8 = 100 Ω 2. Micrometer skrup Kapasitor : C1 = 1 nf C2, C4, C5, C6 = 10 uf C3 = 2200 uf 3. Komputer PIII Thosiba Dyna (Window 98SE) Dioda : D1, D2 = IN4001 D3 = Red LED LED = White LED 4. Delphi 5.0 dan Inpout32.dll IC : IC1 = ADC0808 IC 2 = 74LS157 IC3 = 74LS14 IC 4, 5 = LM7805 IC 6 = LM7812 ULN2803A 5. Laser HeNe λ : 632,8 nm (Uniphase) Motor stepper 4 fase 6. Elektronik tools dan akrilic Trafo CT 12V / 1A 7. Kisi : 600gores/mm (Pudak scientific) Konektor Db-25

68 digilib.uns.ac.id 52 B. Pembuatan perangkat keras sistem sensor dan data logging bagian yaitu: Perangkat keras yang akan dibangun dalam penelitian ini mempunyai beberapa 1. Sistem sensor cahaya Sistem sensor yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan LDR tipe NORP 12 yang dirangkai mengikuti hukum kirchoff tentang pembagi tegangan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4. Tujuan dari rangkaian ini adalah mengubah intensitas cahaya menjadi tegangan yang setara. 2. Rangkaian pengkonversi Rangkaian pengkonversi mempunyai beberapa bagian yaitu IC ADC0808, sistem detak, sistem kontrol tegangan referensi, power supplay dan sistem multiplekser empat bit data, Gambar 3.2 adalah foto perangkat keras yang sudah jadi dari rangkaian spektrometer digital pada Gambar 2.21 dan sistem power suplay pada Gambar Gambar 3.2. Perangkat keras spektrometer digital yang sudah dirakit. C. Pembuatan sistem gerak Penelitian ini akan menggerakkan satu LDR tiap sudut 1,8 derajat atau 0,9 derajat dari sudut 0 o hingga 180 o, karena itu digunakan motor stepper yang dikontrol oleh empat

69 digilib.uns.ac.id 53 data digital dari komputer. Motor stepper yang digunakan adalah rekondisi dengan arus yang dibutuhkan sebesar 66,6 ma yang tidak dapat dikontrol oleh komputer secara langsung karena komputer hanya mampu menyerap 14 ma oleh karena itu dibutuhkan driver yang berupa rangkaian yang mampu menyerap diatas 66,6 ma. Penelitian ini menggunakan IC ULN2803A yang mempunyai kemampuan menyerap arus hingga 500mA. Rangkaian driver motor stepper ditunjukkan pada Gambar 2.17 dan foto pengujiannya ditunjukkan pada Gambar 3.3. Gambar 3.3. Uji pergeseran sudut untuk motor stepper. D. Pembuatan perangkat lunak Penelitian ini menggunakan printerport sebagai I/O untuk berkomunikasi dengan IC ADC0808. Untuk dapat memasukkan dan mengeluarkan data lewat printerport maka dibutuhkan intruksi yang disimpan di memori yang dijalankan oleh microprosesor. Intruksi ini berisi list program yang sering disebut dengan perangkat lunak. Penelitian ini akan menggunakan Delphi 5.0 dan Inpout32 untuk mengeksekusi list program yang akan dibuat untuk menyimpan dan menampilkan data di komputer. Kerja dari perangkat lunak ini adalah melakukan kontrol untuk sampling data dan kontrol gerak untuk mengatur pergerakan motor stepper. Setelah perangkat lunak selesai dibangun langkah berikutnya menguji spektrometer digital ini dengan mengukur intensitas cahaya laser HeNe secara langsung dan menguji pergerakan motor stepper.

70 digilib.uns.ac.id 54 E. Pembuatan perangkat uji optik Spektrometer digital berbasis komputer yang dibangun dalam penelitian ini selanjutnya akan diuji untuk menganalisa spektrum cahaya dan mengukur panjang gelombang dari laser HeNe, lampu LED dan mengukur pergeseran serat optik yang mengalami pelenturan makanik. Gambar 3.4 adalah blok diagram untuk mengukur panjang gelombang sinar laser HeNe dan lampu LED. Gambar 3.4. Blok diagram untuk mengukur panjang gelombang cahaya laser HeNe dan lampu Led. Blok diagram pada Gambar 3.4 diwujudkan pada Gambar 3.5 untuk mengukur panjang gelombag cahaya laser HeNe. Gambar 3.5. Setup peralatan untuk mengukur panjang gelombang cahaya laser HeNe. Gambar 3.5 memperlihatkan berkas cahaya laser akan mengalami pelenturan cahaya yang menyebabkan terbentuknya pola interferensi gelap terang pada daerah dibalik kisi. LDR sebagai sensor cahaya akan bergerak tiap sudut 1,8 o atau 0,9 o (pilihan) yang dikontrol oleh komputer untuk melakukan pengukuran intensitas cahaya yang hasil ukurnya disimpan dan ditampilkan dalam commit bentuk to user grafik dan listbox pada komputer. LDR

71 digilib.uns.ac.id 55 akan bergerak dari titik referensi 0 o sampai 180 o lalu kembali lagi ke posisi awal. Jarak antara laser dan kisi 6,7 cm dan jarak kisi ke LDR adalah 5,7 cm. Perangkat uji yang kedua digunakan untuk menganalisa spektrum lampu LED dan mengukur panjang gelombangnya. Gambar 3.6 adalah setup peralatan yang menggunakan lampu LED putih sebagai sumber cahaya yang akan diukur panjang gelombang maksimumnya. Lampu LED diberi selubung dengan celah kisi 0,2 cm dan jarak antar celah dan sensor LDR 5,7 cm dan jarak kisi dengan LDR adalah 5,7 cm. Komputer akan melakukan kontrol gerakan sensor cahaya, nyala matinya LED dan mengontrol proses konversi intensitas cahaya menjadi data digital yang setara. Gambar 3.6. Setup peralatan pengukuran spektrum cahaya lampu LED. Perangkat uji yang terkhir adalah mengukur pergeseran dari serat optik yang dilenturkan oleh mikrometer skrup blok diagram dari perangkat uji ini diperlihatkan pada Gambar 3.7.

72 digilib.uns.ac.id 56 Gambar 3.7. Blok diagram untuk mengukur pergeseran serat optik. Tampilan visual pada diagram blok diperlihatkan pada Gambar 3.8 yang menggunakan lampu Led sebagai sumber cahayanya. Gambar 3.8. Setup peralatan untuk mengukur pergeseran dengan serat optik. Gambar 3.8 memperlihatkan sumber cahaya adalah lampu Led yang dibagian depan dipasang serat optik yang kemudian dilengkungkan menggunakan mikrometer skrup. Intensitas cahaya yang keluar dari dari serat optik kemudian dilewatkan pada kisi difraksi dan pola interferensinya diukur intensitas cahayanya oleh LDR yang bergerak dari sudut 0 o sampai 180 o.

73 digilib.uns.ac.id 57 F. Uji Uji pertama dalam penelitian ini adalah pengukuran panjang gelombang laser HeNe, berikut ini prosedur pengujiannya : 1. Pasang setup alat seperti Gambar Koneksikan komputer ke rangkaian Data logging dan aktifkan perangkat lunak. 3. Atur posisi laser HeNe yang paling tepat dengan cara tekan tombol Position lalu geser laser hingga didapatkan data tertinggi dalam bentuk grafik bergerak. 4. Percobaan pertama pilih sudut 1,8 o lalu tekan tombol Single. 5. Tunggu sampai LDR melakukan setengah putaran dan kembali ke posisi awal. 6. Tekan tombol Excel, tunggu sebentar lalu save data ke folder khusus. 7. Ulangi langkah 4 sampai tiga kali lagi. 8. Percobaan kedua pilih sudut 0,9 o lalu tekan tombol Single. 9. Tunggu sampai LDR melakukan setengah putaran dan kembali ke posisi awal. 10. Tekan tombol Excel, tunggu sebentar lalu save data ke folder khusus. 11. Ulangi langkah 8 sampai tiga kali lagi. Pada saat tekan tombol Excel maka secara otomatis data akan ditabulasikan ke dalam excel dengan susunan data diperlihatkan pada tabel 3.2 Tabel 3.2. tabulasi data secara otomatis ke dalam excel Kolom A Kolom B 1,8 0,03 3,6 0, Kolom A berisi sudut pergerakan LDR dengan maksimum data 180 o sedangkan kolom B berisi data intensitas cahaya dalam bentuk tegangan. Seluruh percobaan akan menghasilkan 4 data pengukuran spektrum dengan sudut pergeseran LDR tiap 1,8 o dan 4 data dengan pergeseran sudut 0,9 o. Uji kedua adalah mengukur panjang gelombang lampu LED putih, berikut ini prosedur pengambilan datanya. 1. Pasang setup alat seperti Gambar 3.5.

74 digilib.uns.ac.id Koneksikan komputer ke rangkaian Data logging dan aktifkan perangkat lunak. 3. Tekan tombol ON untuk menylakan lampu LED. 4. Atur posisi LED yang paling tepat dengan cara tekan tombol Position lalu geser LED hingga didapatkan data tertinggi dalam bentuk grafik bergerak. 5. Percobaan pertama pilih sudut 1,8 o lalu tekan tombol Single. 6. Tunggu sampai LDR melakukan setengah putaran dan kembali ke posisi awal. 7. Tekan tombol Excel, tunggu sebentar lalu save data ke folder khusus. 8. Ulangi langkah 4 sampai tiga kali lagi. 9. Percobaan kedua pilih sudut 0,9 o lalu tekan tombol Single. 10. Tunggu sampai LDR melakukan setengah putaran dan kembali ke posisi awal. 11. Tekan tombol Excel, tunggu sebentar lalu save data ke folder khusus. 12. Ulangi langkah 8 sampai tiga kali lagi. Uji yang terakhir adalah mencari hubungan linier antara pergeseran serat optik dengan intensitas cahaya yang keluar dari serat optik yang telah mengalami pelenturan mekanik, berikut ini prosedur dalam pengambilan datanya. 1. Pasang setup alat seperti Gambar Koneksikan komputer ke rangkaian data logging dan aktifkan perangkat lunak. 3. Tekan tombol ON untuk menyalakan lampu LED. 4. Atur posisi LED yang paling tepat dengan cara tekan tombol Position lalu geser LED hingga didapatkan data tertinggi dalam bentuk grafik bergerak. 5. Ukur nilai geser pada micrometer skrup. 6. Tekan tombol Reference dan tunggu proses sampai selesai (LDR kembali ke posisi awal). 7. Tekan tombol Excel untuk menyimpan data. 8. Ulangi langkah 5, 6 dan 7 sampai posisi serat optik tidak mampu lagi melentur. Percobaan ini melakukan pengukuran intensitas cahaya dari LDR 1 dan LDR 2 secara bergantian, Tabel 3.3 adalah tabulasi data pergeseran suudut dengan intensitas cahaya dari kedua sensor cahaya tersebut.

75 digilib.uns.ac.id 59 Tabel 3.3. Tabulasi dua data terhadap sudut pergeserannya. Kolom A Kolom B Kolom C Kolom A adalah sudut pergeseran dari serat optik dengan satuan derajat, kolom B adalah intensitas cahaya LDR 1 yang mengalami pergerakan tiap sudut 0,9 o dan kolom C adalah intensitas cahaya LDR 2 sebagai data referensi. G. Pembahasan dan Simpulan Data dalam tiap percobaan adalah sudut dan intensitas cahaya dalam tegangan, pola interferensi yang terbentuk dari proses difraksi cahaya oleh kisi adalah data yang terbaca LDR 1. Pembahasan pertama adalah pengukuran panjang gelombang laser HeNe dan lampu LED dengan membuat pola difraksi dari pola interferensi. Pola interferensi yang terbaca pada posisi maksimum akan dikaitkan jadi satu dari sudut terkecil hingga sudut terbesarnya. Berikutnya akan dicari nilai intensitas tertinggi sebagai orde 0 dari puncak puncak intensitas yang terukur. Setelah itu gunakan persamaan 1.2 dan 1.2 untuk mencari panjang gelombang masing masing puncak yang terukur. Pembahasan kedua adalah membuat grafik linierisasi dari beberapa pergeseran serat optik dan mencari persamaan liniernya.

76 digilib.uns.ac.id BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Dan Pembahasan Pengukuran Intensitas Cahaya Laser HeNe. Penelitian ini telah membangun sebuah prototipe spektrometer digital. Uji pertama yang dilakukan setelah perangkat keras dan lunak selesai dibangun adalah mengukur intensitas cahaya laser HeNe dengan jarak ukur 41,25 cm secara langsung untuk menguji sistem sensor dan rangkaian data logging. Gambar 4.1 adalah hasil pengukuran intensitas cahaya laser HeNe terhadap waktu dalam orde detik. Gambar 4.1. Pengukuran intensitas laser HeNe (Wawan, Ahmad, 2010). Percobaan pertama ini mengukur intensitas laser HeNe secara langsung selama 35 detik. Data yang didapat selanjutnya dibandingkan dengan hasil ukur mengggunakan sensor cahaya produksi Newport dengan pembacaan data lewat Osciloscope 50 MHz produksi GW Instek dengan data ditampilkan pada Gambar 4.2. Gambar 4.2. Pengukuran intensitas cahaya laser HeNe menggunakan detektor produksi Newport. 60

77 digilib.uns.ac.id 61 Hasil pengukuran intensitas laser HeNe menggunakan spektrometer digital mempunyai nilai pengukuran dalam orde volt sedangkan yang menggunakan detektor Newport memperoleh hasil dalam orde millivolt dalam kondisi detektor tanpa penguatan. Dalam fasilitas detektor produksi Newport ini terdapat fasilitas penguat, jika data keluaran dari detektor Newport dikuatkan 100 kali maka data pengukuran akan mempunyai nilai yang mendekati hasil dari perangkat spektrometer digital. Data yang diambil yang ditampilkan pada Gambar 4.1 dimulai dari laser kondisi mati berikutnya laser dinyalakan lalu dimatikan lagi begitu juga dengan pengambilan data yang ditampilkan pada Gambar 4.2 dimulai dengan laserr nyala lalu dimatikan dan dinyalakan lagi. Sehingga didapatkan data yang mempunyai bentuk bercekung. B. Hasil Dan Pembahasan Uji Pergerakan Motor Stepper Uji kedua adalah sistem gerak dari motor stepper, hal ini dilakukan untuk mencari nilai pergeseran terkecil yang memungkinkan dilakukan dalam penelitian ini. Tabel 4.1 adalah hasil uji sebanyak 10 kali motor stepper dengan instruksi untuk bergerak sampai sudut 90 derajat dan kembali lagi ke posisi awal. Tabel 4.1. Data uji pergeseran sudut motor stepper. Percobaan N Sudut terbaca q derajat ( ) Nilai rata rata dari data percobaan yang di tampilkan pada Tabel 4.1 adalah

78 digilib.uns.ac.id 62 å q i q = N q = q = 90,3 o Nilai ketidakpastiannya sebesar : Dq = 1 N N 2 åqi -( åq i) N-1 2 Dq = ( 81545) -( ) 9 Dq = 0,21 Sehingga nilai pergeserannya sebesar θ = (90,3 ± 0,21) o. Uji pergerakan motor stepper ini menggunakan fasilitas tombol Positian pada perangkat lunak Gambar Motor stepper empat fase diberi data pergerakan seperti pada tabel 2.5 dan sensor cahaya dapat bergerak 90 derajat dengan melakukan 50 perintah gerakan, sehingga tiap instruksi motor akan bergerak 1,8 derajat. Tabel 4.2 memperlihatkan analisa peneliti untuk tiap perintah pergerakan motor Tabel 4.2. Data desimal untuk menggeser motor ke kanan tiap 1,8 0 Port data (komputer) D7 D6 D5 D4 Data desiaml Posisi motor Sudut pergeseran D4 1, D5 3, D6 5, D7 7, D4 9,0 o D7 90 o

79 digilib.uns.ac.id 63 Data D4, D5, D6 dan D7 mewakili satu sitem coil yang diperlihatkan pada Gambar 2.17, dimana sistem logika data 0 akan membuat keadaan coil tidak dialiri arus listrik hingga tidak dapat menghasilkan medan magnet dan motor dalam keadaan tidak bergerak. Sebaliknya jika data D4, D5, D6 dan D7 salah satu data tersebut diberi data logika 1 maka coil akan menghasilkan medan magnet dan membuat motor bergerak. Sistem pergerakan yang dianalisa pada tabel 4.2 dimulai dari data D4 = 1 yang artinya motor sekarang ada pada posisi awal atau D4 berikutnya coil pada data D5 diberi logika 1 yang artinya timbul medan magnet yang akan menggerakkan motor kekanan sebesar 1,8 o, data yang diberikan pada komputer pada saat motor bergerak pada posisi D5 adalah 32 desimal yang artinya dalam biner adalah b. Aliran arus yang berasal dari sumber sebesar + 5V mengalir pada coil D5 menimbulkan medan magnet lalu masuk ke dalam IC ULN2803 yang merupakan IC dengan fungsi NOT artinya jika ada input logika 0 maka akan mengeluarkan data logika 1 dan sebaliknya. Sedangkan jika menggunakan data tabel 2.6 maka pergerakan sensor cahaya 90 o membutuhkan 100 instruksi. Yang artinya tiap instruksi motor bergerak 0,9 o. Tabel 4.3 adalah analisa pergerakan motor stepper tiap 0,9 o. Tabel 4.3. Data desimal untuk menggeser motor kekanan tiap 0,9 0 Port data (komputer) D7 D6 D5 D4 Data desimal Posisi motor Sudut pergeseran D4 0, D4-D5 1, D5 2, D5-D6 3, D6 4, D6-D7 5, D7 6, D7-D1 7, D4 8, D7-D1 90 o Analisa pergeran motor dari tabel 4.3 membutuhkan perintah data lebih banyak karena pergeran motor dilakukan dengan menghidupkan satu coil dan dua coil yang dikombinasikan. Langkah awal adalah coil pada D4 dialiri arus dengan memberi logika 1 yang menyebabkan motor pada posisi commit D4, selanjutnya to user coil pada data D4 dan D5 di aliri arus bersamaan yang menyebabkan timbul dua medan magnet diantara keduanya yang

80 digilib.uns.ac.id 64 ternyata membuat motor bergerak dan berheti pada posisi ditengah antara kedua coil tersebut. Jarak antara coil adalah 1,8 o sehingga jika pergeran ada diantara kedua coil maka motor akan bergerak sebesar 0,9 o. Inilah penybab utama kenapa motor stepper dapat melangkah tiap 0,9 o dengan berbantuan perangkat lunak. C. Hasil Dan Pembahasan Uji Pengukuran Panjang Gelombang Laser HeNe Data pengukuran panjang gelombang diambil empat kali dengan sudut pergeseran 1,8 o. Gambar 4.3 adalah data I dimana LDR bergerak mulai sudut 0 o hingga sudut 180 o dan tiap sudut 1,8 o LDR mengukur intensitas cahaya dalam bentuk tegangan yang ditampilkan dalam bentuk grafik dan disimpan oleh komputer. Gambar 4.3. Data I dari spektrum laser HeNe dengan pergeseran sudut 1,8 o. Hasil pengukuran mendapatkan lima puncak yang diberi nama M=0 untuk puncak utama lalu M=+1, M=+2, M=-1 dan M=-2. Data II hingga Data VII dapat dilihat pada lampiran. Sensor cahaya bergerak tiap 1,8 o mengukur intensitas cahaya daerah gelap dan terang dari pola interferensi gelombang commit cahaya to yang user terbentuk. Sumber cahaya laser HeNe produksi Uniphase mempunyai panjang gelombang 632,8 nm sedangkan kisi difraksi

81 digilib.uns.ac.id 65 mempunyai jarak antar kisi 1,6 x 10-6 m atau 1666,6 nm sehingga cahaya laser yang menembus kisi akan mengalami pelenturan cahaya dan menyebabkan terbentuknya pola interferensi gelap terang. Pada saat sensor cahaya mengukur intensitas m=-2, m=-1, m=0, m=+1 dan m=+2 maka intensitas cahaya yang terukur pada posisi konstruktif dimana pada posisi ini terjadi penguatan intensitas cahaya. Posisi m=0 adalah terang pusat hal ini menandakan sumber cahaya dipasang pada posisi tersebut. Daerah dengan intensitas rendah mengindikasikan daerah gelap atau daerah distruktif. Pada daerah distruktif terjadi pelemahan intensitas cahaya hingga intensitas cahaya benar benar rendah. Hasil pengukuran gelap terang dari percobaan ini menunjukkan pola interferensi cahaya yang disebabkan kisi difraksi. Jika diambil nilai tertinggi dari masing masing puncak yang terbentuk lalu dibuat grafik terhadap sudutnya maka akan menghasilkan pola difraksi seperti pada Gambar 4.4. Pola difraksi yang terbentuk memperlihatkan pola dimana intensitas cahaya puncak terdapat pada titik tengah dari berkas sinar laser tersebut, semakin menjauh dari titik tengah cahaya laser menurun intensitasnya. Pola interferensi dan difraksi data I sudut pergeseran 1,8 derajat 3,5 3 intensitas cahaya 2,5 2 1,5 1 interferensi difraksi 0, sudut (derajat) Gambar 4.4. Pola interferensi dan difraksi data I dengan sudut pergeseran 1,8 o (Wawan, Ahmad, 2011). Teknik menganalisa nilai panjang gelombang dari sinar laser HeNe didasari dari data intensitas cahaya terhadap sudut pelenturannya commit to menggunakan user persamaan 1.1. Adapun hasil

82 digilib.uns.ac.id 66 perhitungan yang telah dilakukan peneliti ditampilkan pada Gambar 4.5 yang merupakan grafik panjang gelombang terhadap intensitas cahaya dalam bentuk tegangan. Analisa spektrum cahaya laser He-Ne data I sudut pergeseran 1,8 derajat 3 2,5 intensitas cahaya 2 1,5 1 0,5 M=-2 M=-1 M=+1 M= panjang gelombang (nm) Gambar 4.5. Analisa spektrum cahaya laser He-Ne data I sudut pergeseran 1,8 o. Data I pengukuran intensitas cahaya yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 memperlihatkan satu puncak tertinggi sebagai referensi atau orde ke-0 dan empat puncak yang lain dapat dihitung panjang gelombangnya terhadap orde ke-0. Nilai puncak dari panjang gelombang dari orde M=-1, M=1, M=+2 dan M=-2 ditampilkan dalam tabel 4.4. Puncak M=+1 yang mempunyai nilai intensitas paling tinggi berikutnya m=-1, m=-2 dan terakhir m=+2 hal dapat diperlihatkan pada Gambar 4.5 dari hasil perhitungan menggunakan persamaan 1.1. Gambar 4.5 memperlihatkan sebaran panjang gelombang yang terukur menggunakan spektrometer digital. Tabel 4.4. Nilai panjang gelombang puncak dari laser He-Ne data I sudut 1,8 o Analisa nilai panjang gelombang puncak Orde (m) Sudut derajat Intensitas cahaya panjang gelombang (nm) -2 39,60 0,78 639, ,40 2,12 610, ,00 3, ,40 2,75 658, ,40 0,56 639,29 Nilai rata - rata 637,08

83 digilib.uns.ac.id 67 Nilai rata rata panjang gelombang dari ke-4 puncak adalah 637,08 nm yang ternyata mendekati nilai panjang gelombang referensi dari laser HeNe sebesar 632,8 nm. Analisa untuk menghitung panjang gelombang laser HeNe diatas terhadap satu pengambilan data pengukuran intensitas cahaya laser HeNe dari sudut 0 o sampai 180 o dimana tiap 1,8 o LDR mengukur intensitas cahaya yang mengenainya. Untuk mengukur panjang gelombang laser HeNe ini dilakukan 7 pengambilan data dan hasil analisa dari ke-7 penelitian ini ditampilkan pada tabel 4.5. Tabel 4.5. Panjang gelombang tiap percobaan Data (percobaan ke) Panjang gelombang (λ) nm I 637,08 II 636,61 III 636,61 IV 637,08 V 637,08 VI 636,61 VII 637,08 Nilai rata rata dari panjang gelombang yang terukur sebesar : å q i l = N l = 4458,15 7 l = 636,87 nm Nilai ketidakpastiannya sebesar : Dl = 1 N N 2 åq i -( åq i) N-1 2 Dl = ( ) -( ) 6 Dl = 0,14

84 digilib.uns.ac.id 68 Sehingga nilai panjang gelombang terukur dari percobaan menggunakan spektrometer digital sebesar λ = (636,87 ± 0,14) nm. Data dan analisa dari percobaan II hingga VII dapat dilihat pada lembar lampiran. Sedangkan referensi data yang didapatkan pada pengukuran panjang gelombang laser HeNe menggunakan spectrograph mendapatkan data profile seperti terlihat pada Gambar 4.6. Gambar 4.6. Profile laser HeNe (Murakozy, dkk, 2003). Panjang gelombang terukur dengan menggunakan alat ukur spectrograph orde 1 memperoleh data panjang gelombang laser HeNe antara 632,8 nm hingga 632,85 nm. Dari perbandingan ini didapatkan bahwa hasil pengukuran dengan mengguakan spektrometer yang telah dibangun hanya berselisih antara 4,07 nm. Hasil spektrum cahaya laser hasil pengukuran menggunakan spektrometer digital yang ditampilkan pada Gambar 4.5 akan ditampilkan bersamaan dengan hasil profile laser HeNe dari Murakozy yang ditampilkan pada Gambar 4.7 berikut ini.

85 digilib.uns.ac.id 69 Gambar 4.7. Perbandingan spektrum cahaya laser HeNe dengan sudut 1,8 o. Gambar 4.7 adalah gabungan dua spektrum dari hasil pengukuran menggunakan spektrometer digital dengan hasil profile laser HeNe dari penelitian Murakozy tahun Hasil dari profile hanya terlihat seperti garis lurus, tetapi sebenarnya spektrumnya seperti Gambar 4.6 karena rentang pengukuran panjang gelombang dari spektrometer digital sangat lebar sehingga profile laser HeNe tidak terlihat. Penelitian ini juga mengambil data untuk pergeseran sudut 0,9 o. Dengan setup peralatan yang sama dengan percobaan sudut 1,8 o tetapi pergeseran motor stepper yang lebih kecil menghasilkan data I pada Gambar 4.8.

86 digilib.uns.ac.id 70 Gambar 4.8. Data I dari spektrum laser HeNe pergeseran sudut 0.9 o. Data pengukuran intensitas cahaya laser dengan sudut pergeseran 0,9 o atau semakin kecil dari percobaan pertama ternyata masih memperoleh satu puncak utama M=0 dan empat puncak yang lainnya yang diberi nama M=-2, M=-1, M=1 dan M=2. Perbedaan data yang didapat dari percobaan pertama adalah munculnya data terpecah atau terbelah pada masing masing puncak. Pada puncak M=-2 terdapat tiga pecahan intensitas cahaya, M=-2, M=0, M=1 dan M=2 hanya terdapat dua pecahan atau biasa disebut rumbai atau frinji. Munculnya frinji ini dikarenakan resolusi sudut pengmbilan data yang semakin diperkecil. Jika kita ambil nilai tertinggi dari masing masing puncak maka pola difraksi dapat kita temukan seperti terlihat pada Gambar 4.9

87 digilib.uns.ac.id 71 Pola interferensi dan difraksi data I sudut pergeseran 0,9 derajat 3,5 3 intensitas cahaya 2,5 2 1,5 1 Interferensi Difraksi 0, sudut (derajat) Gambar 4.9. Pola interferensi dan difraksi data I sudut pergeseran 0,9 o (Wawan, Ahmad, 2011). Analisa berikutnya adalah mencari panjang gelombang dari masing masing puncak dengan persamaan 1.1 yang hasilnya ditampilkan pada Gambar Spektrum cahaya laser He-Ne data I sudut pergeseran 0,9 derajat 3 2,5 Intensitas cahaya 2 1,5 1 0,5 m=-2 m=-1 m=+1 m= Panjang gelombang (nm) Gambar Analisa spektrum cahaya laser HeNe data I sudut pergeseran 0,9 o.

88 digilib.uns.ac.id 72 Spektrum cahaya laser HeNe dari hasil pengukuran menggunakan spektrometer digital selanjutnya diperbandingkan dengan hasil profile laser HeNe dari Murakozy hingga menghasilkan Gambar 4.11 berikut ini. Gambar Perbandingan spektrum cahaya laser HeNe dengan sudut 0,9 o. Rata rata besarnya panjang gelombang masing masing puncak dari orde M=-2, M=-1, M=1 dan M=2 dihitung dan ditabulasikan pada tabel 4.6. Tabel 4.6. Nilai panjang gelombang puncak dari laser HeNe data I sudut 0,9 o Analisa nilai panjang gelombang puncak Orde (m) Sudut (derajat) Intensitas cahaya panjang gelombang utama (nm) -2 36,90 0,73 647,52 38,70 0,89 630,90 40,50 0,78 613, ,80 2,00 658,95 67,50 2,15 586, ,20 3,08 90,00 3, ,70 2,73 634,95 112,50 2,69 682, ,80 0,34 622,36 139,50 0,53 647,52 Nilai rata - rata 636,13

89 digilib.uns.ac.id 73 Data dari percobaan II sampai VII dapat dilihat pada lembar lampiran. Adapun nilai rata rata dari masing masing percobaan kami tabulasikan pada tabel 4.7. Tabel 4.7. Tabulasi data rata rata panjang gelombang untuk sudut pergeseran 0,9 o Data Panjang gelombang rata rata (nm) I 636,13 II 634,85 III 637,85 IV 634,85 V 634,85 VI 634,85 VII 636,13 Nilai rata rata dari panjang gelombang yang terukur sebesar : å q i l = N l = 4449,51 7 Nilai ketidakpastiannya sebesar : Dl = 1 N l = 635,64 nm N 2 åq i -( åq i) N-1 2 Dl = ( ) -( ) 6 Dl = 0,42 Sehingga pada percobaan ini didapatkan nilai panjang gelombang λ = (635,64 ± 0,42) nm. Hasil pengukuran dari panjang gelombang laser HeNe dengan menggunakan sudut pergeseran 1,8 o dan 0,9 o ternyata mempunyai perbedaan yaitu pengukuran dengan sudut pergeseran 0,9 o mempunyai nilai yang lebih mendekati nilai panjang gelombang referensi sebesar 632,8nm. Hasil pengukuran spektrum cahaya laser menggunakan spektrometer digital ini ternyata dapat digunakan untuk menganalisa profile dari berkas cahaya laser. Perhatikan Gambar 4.7 yang merupakan data intensitas cahaya terhadap sudut pergeserannya, terlihat

90 digilib.uns.ac.id 74 data puncak m=0, m=-1, m=+1 dan m=+2 ternyata terbentuk dari dua puncak dan m=-2 terbentuk tiga puncak. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin teliti pergeseran sudut untuk pengambilan data ternyata terlihat bahwa sinar laser semakin terlihat tidak monokromatik atau muncul panjang gelombang yang lain selain panjang gelombang 632,8 nm. Analisa dari munculnya tiga puncak pada orde M=-2 ini ditampilkan pada Gambar Gambar Analisa spot dari laser HeNe. Spot laser dengan intensitas rendah didapati pada posisi tengah tetapi disampingnya masih terdapat terang yang membentuk rumbai. Terpecahnya puncak menjadi terang gelap mengindikasikan bahwa laser mempunyai beberapa panjang gelombang yang tak monokromatik, lihatlah puncak M=-2 yang terpecah menjadi tiga puncak. Tetapi dalam penelitian ini peneliti tidak dapat mengukur panjang gelombang selain panjang gelombang utama. Hasil analisa ini diperkuat oleh hasil penelitian yang dipublikasikan oleh PHYWE yang justru menemukan lima panjang gelombang lain disekitar panjang gelombang utama yaitu 611,8 nm, 629,8 nm, 632,8 nm, 635,2 nm dan 640,1 nm. Hasil yang menegaskan munculnya spektrum dengan panjang gelombang selain panjang gelombang utama dapat dilihat pada Gambar 4.13 dimana spektrum cahaya laser HeNe diukur secara langsung dengan CCD pada jarak 10 m. Gambar Spektrum cahaya laser HeNe pada jarak adalah 10 m (Yas, 2006).