BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Sejak diperkenalkan oleh Kao dan Hockham bahwa serat optik dapat digunakan pada sistem komunikasi, metode modulasi cahaya pada serat optik telah banyak diinvestigasi. Bentuk metode modulasi ini merupakan dasar dari sensor serat optik. Pada tahun an, eksperimen pertama dilakukan dengan menggunakan serat optik dengan loss rendah. Divais semacam ini disebut Optical Fiber Sensors (OFSs). Hal ini hanya berhubungan dengan aplikasi dalam bidang telekomunikasi. Pada penelitian kali ini serat optik dikembangkan menjadi lebih baik dari segi aplikasi, bukan dalam bidang telekomunikasi melainkan dalam bidang sensor. Dari kelemahan serat optik sebagai kabel transmisi data di bidang telekomunikasi yaitu memiliki loss atau rugi optik yang mengakibatkan data dapat hilang, maka muncul aplikasi dalam serat optik bahwa kelemahan serat optik tersebut dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi gaya. Pada penelitian ini akan dikembangkan sensor beban berbasis serat optik dengan prinsip mikrobending. Dengan prinsip ini maka serat optik akan dapat mengalami rugirugi daya optik sehingga serat optik dapat mendeteksi berapa besar gaya yang diterima oleh serat optik sehingga sinyal cahaya yang mengalami rugi optik atau pelemahan akan ditransmisikan untuk dikonversi menjadi parameter yang dibutuhkan dan dalam hal ini yaitu besar beban terukur. Sehingga diharapkan dengan prinsip dan teknik mikrobending ini pula serat optik dapat dimanfaatkan sebagai sensor beban yang nantinya diharapkan dapat diaplikasikan pada alat timbang yang masih menggunakan sensor konvensional (analog). Latar belakang mengapa penelitian ini dilakukan juga karena terdapatnya beban berlebih pada jalan disebabkan penyelewengan pengawasan pada jembatan timbang terhadap beban kendaraan yang melintasi jalan. Dampak nyata yang ditimbulkan oleh muatan berlebih (overloading) adalah kerusakan jalan. Untuk dapat mengatasi hal tersebut, diperlukan alat timbang beban kendaraan. Saat ini

2 alat timbang yang ada masih menggunakan sensor konvensional (analog) sehingga masih dapat mengalami gangguan elektromagnetik. Terdapat beberapa teknik untuk mengukur beban yang sekarang digunakan ini yaitu piezoelektrik, lempeng kapasitif, hidrolik dan pelat beban yang dibengkokkan, akan tetapi metode tersebut memiliki beberapa kelemahan yaitu mudah korosi, jangkauan kecepatan kecil, mudah mengalami gangguan elektromagnetik, akurasi rendah, pembuatan dan instalasi yang sulit, ukuran besar dan harga tinggi. Perkembangan teknologi sensor serat optik yang memiliki keuntungan diantaranya sensitivitas tinggi, tahan terhadap gangguan elektromagnetik, suhu tinggi dan korosi dibandingkan dengan sensor sebelumnya dapat menjadi alternatif untuk mengukur beban. Sensor serat optik merupakan basis teknologi yang dapat diterapkan untuk banyak aplikasi penginderaan. Sensor serat optik mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan sensor elektronik konvensional, keuntungan-keuntungan itu antara lain adalah (1) mudah diintegrasikan dengan jaringan serat optik yang ada, (2) tidak mengalirkan arus listrik, (3) tahan terhadap interferensi elektromagnetik dan interferensi frekuensi radio, (4) ringan, (5) tahan terhadap lingkungan yang korosif dan basah, (6) sensitivitas tinggi, (7) mempunyai kemampuan yang tinggi untuk membentuk jaringan sensing, (8) kemampuan sensing multifungsi seperti regangan, tekanan, korosi, temperatur dan sinyal akustik. Perkembangan teknologi komputer saat ini yang berkembang pesat juga mempunyai dampak terhadap perkembangan teknologi serat optik. Hal ini karena kepraktisan dari peralatan tersebut sehingga sangat mudah untuk dikembangkan lebih lanjut. Sensor Microbend adalah salah satu sensor serat optik awal dikembangkan dan telah digunakan oleh beberapa peneliti selama lebih dari tiga puluh tahun. Sensor microbend Serat optik telah digunakan dalam beberapa aplikasi industri seperti pengukuran tekanan dalam sistem peralatan antarmuka [1], suhu dan pengukuran tekanan dalam tangki bahan bakar pesawat [2], investigasi karakteristik berbagai bidang [3], sensor ph [4], akustik dan sensor perpindahan [5]. Prinsip kerja dari sensor serat optik berdasarkan pada pemanfaatan rugirugi akibat pembengkokan mikro (microbending) pada serat optik yang

3 mengakibatkan perubahan intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh serat optik. Sehingga serat optik dapat digunakan dalam pengukuran parameter-parameter fisis diantaranya tegangan, tekanan, strain dan temperatur. Sensor serat optik yang didasarkan pada prinsip kerugian daya optik yang disebabkan oleh pembengkokan mikro (mikrobending) juga memiliki bentuk padat yang baik, struktur sederhana, biaya rendah dan lainya. Dengan demikian studi sensor serat optik dengan mikrobending menjadi sangat penting. Dalam decade terakhir, sensor berat berbasis serat optik, didasarkan pada perubahan pada parameter sinyal optik karena regangan serat optik akibat berat kendaraan yang lewat, telah mendapat perhatian. Sensor ini lebih tahan lama, relatif murah dalam pembuatan dan operasi. Namun, serat optik terutama digunakan sebagai detektor untuk kendaraan karena akurasi rendah pada pengukur berat (khususnya penimbang beban bergerak) dan ketergantungan tinggi terhadap kondisi cuaca. Pada 1990-an, muncul sensor gaya berbasis serat optik untuk penimbang dan kontrol sistem gerak pada kendaraan atau transportasi. Penggunaan serat optik disetujui karena biaya rendah, kemudahan instalasi di jalan-jalan dengan lalu lintas yang padat. Kabel serat optik ditempatkan dalam alur sempit di seberang jalan yang dilapisi dengan karet yang tahan, dan transmisi tekanan ban kendaraan pada kabel serat optik. Arus lalu lintas tidak boleh terganggu untuk waktu yang lama, sehingga kemudahan dan kecepatan instalasi sensor melebihi kekurangan sensor yaitu akurasi pengukuran rendah Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang ada, maka perumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana merancang sensor beban berbasis serat optik dengan prinsip mikrobending sehingga penggunaan serat optik valid sebagai sensor beban. Dengan demikian dapat mengikuti perkembangan sensor dan dapat diaplikasikan pada alat timbang seperti alat timbang kendaraan atau lainnya yang masih menggunakan sensor konvensional (analog).

4 1.3 Batasan Masalah Ruang lingkup penelitaian ini akan dibatasi pada : 1. Perancangan sensor beban menggunakan serat optik mikrobending sehingga terdapat beberapa kombinasi 2. Pengujian kesetabilan laser sebagai sumber cahaya pada sensor 3. Analisa pengaruh diameter dan jarak kawat terhadap mikrobending pada serat optik dengan Anova pada signifikansi Pengujian Validitas dan Reliabilitas Sensor Beban berbasis Serat Optik 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui kestabilan laser yang digunakan sebagai sumber cahaya pada sensor 2. Untuk mengetahui pengaruh jarak dan diameter kawat terhadap respon sensor beban menggunakan serat optik dengan prinsip mikrobending 3. Untuk mengetahui validitas dan reliabilitas sensor beban berbasis serat optik 1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini, yaitu : 1. Dapat membuat rancangan atau kombinasi sensor beban berbasis serat optik dengan prinsip mikrobending dengan tingkat respon yang berbeda-beda 2. Diharapkan dapat diaplikasikan untuk sensor alat timbang kendaraan yang masih menggunakan sensor konvesional (analog). 3. Dapat diaplikasikan sebagai sensor alat timbang untuk berbagai macam kebutuhan.

5 1.6. Metodologi Penelitian Adapun metode penelitian yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur yang berhubungan dengan perancangan dan pembuatan sensor serat optik dengan prinsip mikrobending 2. Perencanaan dan pembuatan sensor serat optik dengan prinsip mikrobending yang akan diuji 3. Pengujian pengaruh diameter dan jarak kawat terhadap mikrobending 4. Pengujian validitas dan reliabilitas sensor serat optik dengan prinsip mikrobending 5. Analisa data-data penelitian untuk keperluan informasi mengenai sensor serat optik dengan prinsip mikrobending 6. Penarikan kesimpulan 1.7. Tempat Penelitian Laboratorium Fiber Optik, Pusat Penelitian Fisika (PPF), Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Sistematika Penulisan BAB I BAB II : Pendahuluan Berisi latar belakang penelitian, permasalahan, batasan masalah, tujuan pembahasan, manfaat penelitian, metodologi pelaksanaan penelitian, dan sistematika penulisan laporan penelitian. : Landasan Teori Membahas tentang teori Cahaya, sensor dan transduser, serat optik beserta prinsip mikrobending.

6 BAB III : Metodologi Penelitian Membahas tentang perencanaan, pembuatan dan pengujian sensor secara keseluruhan. BAB IV : Hasil Dan Pembahasan Berisi tentang hasil pengujian sensor berupa kesetabilan laser, pengaruh diameter dan jarak kawat terhadap mikrobending pada serat optik, kurva histerisis, validitas dan reliabilitas sensor beban serat optik. BAB V : Kesimpulan Dan Saran Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya yaitu hasil dan pembahasan terkait tujuan dari penelitian. Dan juga saran yang diberikan untuk kajian lebih lanjut dari skripsi ini