BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam pengukuran dibutuhkan instrument sebagai suatu cara fisis untuk menentukan suatu besaran (kuantitas) yang bersifat numerik. Dengan nilai kuantitas tersebut maka dapat diperoleh sebuah karakteristik dari objek yang diukur. Kemajuan teknologi dalam pengukuran akan sangat bergantung pada suatu piranti yang dikenal sebagai sensor. Sensor adalah suatu piranti yang menerima sinyal atau rangsangan dan merespon sinyal tersebut dengan mengonversinya menjadi sinyal elektrik. [1] Salah satu karakteristik sensor adalah lebar daerah kerja yang menghasilkan kurva linier antara nilai parameter fisis yang sebenarnya dengan parameter fisis yang terukur. Daerah kerja atau yang dikenal dengan rentang adalah nilai maksimum dan nilai minimum parameter masukan yang dapat diukur dan aman digunakan sebelum mencapai saturasi. Saturasi adalah daerah kerja sensor setelah rentang linier di mana responnya terhadap masukan tidak lagi menghasilkan keluaran yang diharapkan. Proses pengukuran memiliki beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu kemampuan alat ukur untuk mengetahui besaran fisis yang diinginkan dengan segala kondisi dan proses pengukuran sering ditemukan kendala, salah satunya adalah keterbatasan alat ukur untuk melakukan pengukuran sesuai keinginan. Salah satu contoh alat ukur yang memiliki daerah kerja adalah alat ukur medan magnet. Alat ukur ini untuk mendeteksi adanya medan magnet. Dalam beberapa tahun ini pengukuran medan magnet telah menjadi perhatian penting didunia industri [2]. Terbukti dengan adanya penelitian yang telah dilakukan mengenai pengukuran medan magnet. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet adalah sensor magnetik. Sensor magnetik yaitu untuk mengukur kuat medan magnet, sensor yang mengukur besaran-besaran fisika berdasarkan perubahan medan magnet yang diakibatkan karena keberadaan atau pergerakan 1
suatu benda yang menjadi objek pengukuran [3]. Hasil pengujian sensor magnetik dengan pemberian medan magnet bervariasi menghasilkan keluaran pengukuran bervariasi. Sistem pada alat merespon medan magnet yang diberikan apabila pemberian medan magnet dibawah daerah kerja ukur sensor yaitu sebsar 100,1 gauss sampai 1560 gauss dengan pemberian sumber medan magnet sebesar 260,7 gauss sampai 1090,1 gauss [4]. Namun berbeda dengan pemberian sumber medan magnet yang lebih besar, keluaran pengukura mulai mencapai saturasi ketika keluaran maksimum yang terbaca tidak lagi pada daerah kerja sensor yaitu sebesar 1900 gauss, karena objek yang diberikan lebih besar dari batas daerah kerja sensor tersebut. Daerah pengukuran diatas 1800 gauss, hasilnya mulai tidak linear sehingga batas maksimum pengukur yang digunakan adalah 1800 gauss [5]. Dengan kata lain sensor tidak dapat mengukur objek yang lebih lebar. Hal ini menjadi kendala untuk user karena sering kali daerah kerja yang ditemukan sempit atau lebih kecil dibandingkan dengan objek yang akan diukur dan sudah mencapai saturasi. Maka daerah kerja yang dihasilkan masih tidak linier, oleh karena itu tidak bisa digunakan untuk mengukur objek lebih lebar. Sehingga user harus terus mencari alat ukur yang sesuai untuk mengukur objek ukur. Dengan mencari alat ukur yang sesuai hal ini akan menghabiskan waktu pengguna untuk melakukan pengukuran. Alat ukur yang tidak bergantung pada daerah kerja inilah yang menjadi solusi untuk dapat mengukur objek yang lebih lebar. Sehingga daerah kerja yang sempit bisa juga digunakan untuk mengukur objek yang lebih lebar. Berdasarkan masalah tersebut maka solusi yang akan diberikan adalah memperlebar daerah kerja sensor. Sehingga daerah kerja yang sempit bisa juga digunakan untuk mengukur objek yang lebih lebar. Pada tugas akhir ini dilakukan peningkatan daerah kerja sensor melalui smart calibration dengan Persamaan interpolasi. Persamaan interpolasi diperoleh dari sensor yang memilki daerah lebih lebar sebagai data acuan yang dapat digunakan untuk mendapatkan hubungan antara data acuan dengan parameter yang terukur. Proses peningkatan daerah kerja sensor dilakukan dengan mentransformasikan Persamaan interpolasi dari sensor daerah kerja sempit ke daerah kerja sensor lebih lebar. Setelah mendapatkan Persamaan interpolasi baru dari proses transformasi kemudian Persamaan tersebut 2
diprogram menggunakan software lalu ditanamkan ke mikrokontroller, dimana proses ini yang disebut sebagai smart calibration. Pada penilitian ini digunakan dua sensor magnetik, sensor magnetik ini hanya sebagai sampel sensor yang darerah kerja dari sensor inilah yang akan ditingkatkan. Dua sensor magnetik yang digunakan yaitu sensor efek hall masingmasing sensor memiliki daerah kerja sensor yang berbeda. Satu sensor untuk acuan yang memiliki daerah kerja lebih lebar dan sensor lainnya menjadi sensor yang akan ditingkatkan daerah kerja sensornya karena mimiliki daerah kerja sempit. 1.2 Rumusan Masalah Masalah yang akan dihadapi dalam proses peningkatan daerah kerja sensor medan magnet adalah Bagaimana menyesuaikan Persamaan interpolasi kurva hubungan parameter sensor yang terukur (sensor dengan daerah kerja sempit) dan sensor acuan (sensor dengan daerah kerja lebar) sehingga daerah kerja sensor yang terukur dapat berperilaku mendekati daerah kerja sensor acuan? 1.3 Batasan Masalah Berkaitan dengan rumusan masalah, maka fokus tugas akhir ini adalah membuat prototype alat ukur medan magnet dengan memperlebar daerah kerja sensor. Batasan masalah pada pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: a. Tugas akhir ini menggunakan dua sensor magnetik untuk mengukur kuat medan magnet. Sensor magnetik yang dipilih yaitu sensor medan magnet efek hall tipe UGN3503 UA dengan daerah kerja mencapai 900 Gauss (sensor dengan daerah kerja sempit) dan sensor medan magnet efek hall tipe A1302 UA dengan daerah kerja mencapai 1400 Gauss (sensor dengan daerah kerja lebar). Pemilihan sensor tersebut hanya sebagai sampel untuk memudahkan dalam pembuatan prototype. b. Sumber medan magnet pada penilitian ini adalah menggunakan dua buah magnet permanen yaitu magnet permanen ferrite dan magnet permanen neodymium. Penggunaan dua buah magnet permanen untuk mengetahui daerah 3
kerja dari masing-masing sensor. Magnet permanen yang digunakan yaitu kutub selatan dari magnet dan penggunaan magnet pada penelitian ini hanya sebagai sumber medan magnet tidak membahas secara detail jenis dari magnet permanen tersebut. c. Nilai medan magnet maksimum pada jarak nol cm mendekati probe Tesla/gaussmeer dan minimum pada jarak 8 cm mendekati nol Gauss menggunakan kutub selatan dari masing-masing magnet permanen yang telah diukur adalah sebagai berikut: Medan magnet maksimum permanen neodymium, B = 3000 gauss, Medan magnet maksimum permanen ferrite, B = 800 gauss. d. Tugas akhir ini tidak membahas tentang implementasi dari alat ukur medan magnet lebih lanjut secara detail karena yang lebih ditekankan adalah memperlebar daerah kerja sensor itu sendiri. 1.4 Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini adalah mengembangkan alat ukur medan magnet dengan memperlebar daerah kerja sensor melalui interpolasi kurva hubungan parameter yang terukur dan yang menjadi acuan. Parameter yang terukur diperoleh dari sensor medan magnet efek hall tipe UGN3503 UA dengan daerah kerja mencapai 900 gauss (sensor dengan daerah kerja sempit) sedangkan sensor medan magnet efek hall tipe A1302 UA sebagai parameter acuan dengan daerah kerja mencapai 1400 gauss (sensor dengan daerah kerja lebar). 4
1.5 Sekematik Penulisan Sistematik penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: a. BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab 1 menjelaskan latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan, dan sistematik penulisan tugas akhir ini. b. BAB 2 DASAR TEORI Pada bab 2 menjelaskan teori dasar berisi landasan teori sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dengan permasalahan yang akan dijelsakan. c. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM Pada bab 3 ini menjelaskan metode yang digunakan untuk memperlebar daerah kerja sensor serta perangkat keras dalam penelitian tugas akhir ini. d. BAB 4 ANALISI DAN PEMBAHASAN Pada bab 4 menjelaskan hasil Persamaan yang diperoleh dari pengujian sensor, pengambilan data, dan menganalisis data tersebut. e. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Bab bab 5 menjelaskan kesimpulan dan saran dari penelitian yang telah dilakukan. 5