ANALISA RUGI DAYA MAKROBENDING SERAT OPTIK MODA TUNGGAL TERHADAP PENGARUH PEMBEBANAN DENGAN VARIASI JUMLAH DAN DIAMETER LILITAN

Transkripsi

1 ANALISA RUGI DAYA MAKROBENDING SERAT OPTIK MODA TUNGGAL TERHADAP PENGARUH PEMBEBANAN DENGAN VARIASI JUMLAH DAN DIAMETER LILITAN Henry Prasetyo Pembimbing : Endarko, M.Si., Ph.D Department of Physics Sepuluh Nopember Institute of Technology Kampus ITS Sukolilo - Surabaya Indonesia

2 Sensor serat optik merupakan basis teknologi yang dapat diterapkan banyak aplikasi penginderaan Sensor serat optik tidak mengalirkan arus listrik, tahan terhadap interferensi gelembang elektromagnetik dan frekuensi radio, ringan, tahan terhadap lingkungan korosif Serat optik sangat sensitiv terhadap gangguan luar, seperti getaran, pembebanan, dan lilitan yang secara langsung maupun tak langsung mengurangi daya pada serat optik

3 Bagaimana pengaruh pembebanan pada sistem timbangan dengan sensor serat optik menggunakan OSA dengan variasi jumlah lilitan dan diameter Bagaimana metode yang tepat untuk mengetahui pengaruh pembebanan pada sensor serat optik menggunakan OSA dengan variasi jumlah lilitan dan diameter

4 Mengetahui pengaruh pembebanan terhadap makrobending serat optik moda tunggal FC-FC 3 meter menggunakan OSA dengan variasi jumlah lilitan dan diameter Mendapatkan metode yang tepat untuk Mengetahui pengaruh pembebanan terhadap makrobending serat optik moda tunggal FC-FC 3 meter menggunakan OSA dengan variasi jumlah lilitan dan diameter

5

6

7 Jumlah lilitan yang dianalisa adalah 1, 3 dan 5 lilitan serta diameter yang dianalisa adalah 3-5 cm

8 *Diharapkan dapat digunakan untuk pengembangan sensor serat optik*

9

10 Serat Optik Multimode Step-Index

11

12 Media transmisi serat optik memiliki karaktik untuk membedakan jenis serat optik yang akan digunakan Atenuasi (redaman) Semakin besar atenuasi maka semakin sedikit cahaya yang mencapai detektor sehingga semakin pendek jarak transmisi antara pemancar dan penerima

13 Impurity: besi, cobalt, ion OH Absorbtion Bahan pembuat fiber optik Scatering Ketidak homogenan struktur fiber Densitas yang tidak merata Komposisi yang tidak berfluktuasi Bending: microbending macrobending

14 Gambar Faktor Atenuasi serat optik (a) makrobending (b) mikrobending (Ray.2002)

15 Dimana : α = Redaman sinyal / pelemahan gelombang (atenuasi) Pout = Daya output optic = Daya input optic Pin L = Panjang serat optic A = Nilai pelemahan

16 Terjadi rugi daya, dimana sudut datang < sudut kritis Dengan, : beda indeks bias core dan cladding R : radius kelengkungan a : radius inti serat optik α : 2 (parabolic profile) Gambar 2.7 Propagasi cahaya dalam makrobending (Guenther, 1990)

17 Sumber optik LED( light emitting diode) Memiliki keluaran daya yang lebih sedikit, kecepatan switching yang lebih lambat dan lebar spectrum yang lebih lebar. Gambar.Polaritas dan simbol pada LED (Sri Waluyati, dkk, 2008)

18 LASER Menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang tetap (635 nm) Menghasilkan intensitas cahaya yang tinggi Memungkinkan terjadinya transmisi data yang tinggi

19 Detektor Optik Detektor optik dapat menghasilkan gelombang sesuai aslinya dengan meminimalisasi losses yang timbul Fototransistor merupakan sebuah detektor cahaya, dimana kombinasi antara fotodioda dan penguat transistor.

20 OPTICAL SPECTRUM ANALYZER (OSA) Alat ukur daya pada optik dengan fungsi panjang gelombang KISI DIFRAKSI OSA INTERFERO METER FABRY PEROT INTERFEROMETER MICHELSON Gambar.Diagram blok dasar OSA (Agilent Technologies, 1996)

21 METODOLOGI BAHAN ALAT

22 DIAGRAM ALUR Studi literature pembuatan proposal Pembuatan Alat pembebanan Set Up OSA Pengambilan data Hasil data Pembuatan Grafik Daya Vs Beban Pembuatan Grafik Daya Vs Beban (variasi diameter) (variasi lilitan) Analisa Hasil Kesimpulan

23 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PEMBEBANAN Tempat beban Pegas, dengan K= 13,89 Tempat Serat Optik

24 PENGATURAN OSA 1. Pasang serat optik moda tunggal yang telah diberi fixed socket pada OSA 2. Nyalakan OSA hingga terlihat tampilan garis-garis koordinat pada OSA 3. Atur range panjang gelombang grafik gaussian OSA pada range 1442,1-1642,1 nm dengan menekan tombol wavelength 4. Atur posisi kusor pada grafik dengan menekan tombol marker pada posisi 1549,7nm 5. Simpan grafik pada disket dengan menekan tombol save pada OSA dengan ekstensi.gif

25 PENGUKURAN DAYA MENGGUNAKAN OSA Pengukuran pertama dilakukan pada diameter 3cm dengan variasi lilitan 1,3 dan 5 lilitan pada beban 200, 400, 600, 800 dan 1000 g Pengukuran selanjutnya pada diameter 4 cm dan 5cm dengan variasi lilitan 1,3 dan 5 dan beban 200, 400,600,800 dan 1000 g Gambar. Skema percobaan pembebanan serat optik

26 PENGAMBILAN DATA 1. METODE KONTINU Keadaan awal (0 g) 800 g 1000 g 200 g 200 g penurunan 400 g 800 g 600 g 400 g 600 g Tanpa beban 2. METODE DISKONTINU Keadaan awal (0 g) 200 g Tanpa beban 600 g Tanpa beban 1000 g 400 g Tanpa beban Tanpa beban Tanpa beban 800 g

27 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Grafik gaussian OSA pada metode kontinu a b c d Gambar.Analisa rugi daya untuk system dengan pembebanan (a) 0 g, (b) 200 g, (c) 400 g.(d) 600 g (e) 800 g dan (f) 1000 g untuk diameter 3 cm dan 1 lilitan. e f

28 Grafik gaussian OSA pada penurunan beban a e b c f d Gambar. Analisa rugi daya untuk system dengan pengurangan beban (a)1000 g, (b) 800 g, (c) 600 g.(d) 400 g (e) 200 g dan (f) tanpa beban(0) g untuk diameter 3 cm dan 1 lilitan.

29 Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi lilitan a b Gambar.Analisa rugi daya untuk system dengan pembebanan 600g dan diameter 3 cm dengan variasi lilitan (a) 1 lilitan, (b) 3 lilitan

30 Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi diameter a b Gambar.Analisa rugi daya untuk system dengan pembebanan 600g dan 1lilitan dengan variasi diameter (a) 3cm, (b) 4cm

31 Grafik gaussian OSA pada metode diskontinu a e b f c g d Gambar Analisa rugi daya untuk system dengan pembebanan(a) kondisi awal (0g), (b) 200 g, (c) tanpa beban, (d) 400 g.(e) tanpa beban (f) 600 g,(g) tanpa beban,

32 Grafik hubungan daya VS beban Metode kontinu Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi lilitan 3 cm 35,000 30,000 d a 25,000 y 20,000 a 15,000 1 lilitan 3 lilitan 5 lilitan ( Rugi daya ) µ 10,000 W 5, massa (g) ,308µW Gambar grafik hubungan daya vs massa dengan diameter 3cm

33 Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi diameter 1 lilitan 40,000 35,000 d 30,000 a y 25,000 a 20,000 3 cm 4 cm ( Rugi daya 15,000 5 cm ) µ 10,000 W 5, massa (g) Gambar.grafik hubungan daya vs massa dengan 1 lilitan 17,308µW

34 METODE DISKONTINU Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi lilitan 3 cm (metode 2) 35,000 30,000 d 25,000 a y 20,000 a 15,000 µ W 10,000 1 lilitan 3 lilitan ( 5 lilitan ) Rugi daya 2,273 µw 5, massa (g) Gambar grafik hubungan daya vs massa dengan diameter 3cm

35 Analisa pengaruh pembebanan terhadap variasi diameter 1 lilitan (metode 2) 35,000 30,000 d 25,000 a y 20,000 a 3 cm 15,000 µ W 10,000 ( 4 cm 5 cm ) 5,000 Rugi daya 2,273 µw massa (g) Gambar.grafik hubungan daya vs massa dengan 1 lilitan

36 METODE KONTINU VS METODE DISKONTINU 3cm dan 1 lilitan 35,000 30,000 25,000 d a 20,000 y a 15,000 µ W 10,000 metode kontinu Rugi daya 2,273 µw ( ) metode diskontinu 5, massa (g) Rugi daya 17,308µW m Gambar.grafik hubungan metode kontinu vs metode diskontinu dengan diameter 3 cm dan 1 lilitan

37 KESIMPULAN untuk metode kontinu bahwa rugi daya maksimal ketika pembebanan 1000 g dengan diameter 3 cm dan 1 lilitan sebesar 17,308µW Pada metode diskontinu rugi daya maksimal ketika dilakukan pembebanan 1000g dengan dimater 3 cm dan 1 lilitan sebesar 2,273 µw Metode yang tepat dalam penelitian ini yaitu metode kontinu. SARAN Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan sumber cahaya lain (selain sumber cahaya OSA) yang bisa memunculkan dua atau lebih gelombang, sehingga dapat digunakan untuk penelitian distribusi tekanan pada serat optik yang bisa digunakan sebagai sensor serat optik

38