44
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2015 sampai dengan Agustus 2015. Perancangan, pembuatan dan pengambilan data dilaksanakan di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. personal komputer untuk membuat program mikrokontroler dan program pada MATLAB; 2. solder untuk melelehkan timah agar komponen menyatu dengan PCB; 3. bor listrik untuk melubangi PCB; 4. multimeter digital untuk mengukur nilai hambatan dan tegangan; 5. K125 ISP Progremer untk mendownload program dari komputer ke mikrokontroler.
45
Bahan – bahan atau komponen yang digunakan : 1. PCB untuk pemasangan komponen; 2. IC mikrokontroler ATMega32 sebagai pengolah data; 3. timah untuk merekatkan komponen ke PCB; 4. kapasitor Elko sebagai pemfilter; 5. resistor untuk memperkecil arus; 6. kabel penghubung sebagai jumper; 7. kabel
serat
optik
yang
digunakan
single
mode
sebagai
media
transmisi yang dianalisis rugi – rugi transmisinya; 8. laser sebagai sumber cahaya dengan frekuensi 433 MHz; 9. fototransistor sebagai sensor cahaya; 10. pelarut FeCl3 untuk melarutkan PCB; 11. laptop atau PC sebagai media akuisisi data.
C. Prosedur Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan beberapa tahapan dalam perancangan alat untuk mengetahui langkah-langkah dalam pembuatan alat, sehingga dapat diperoleh hasil yang sesuai. Pada diagram alir dijelaskan tentang langkah-langkah dalam penelitian. Langkah kerja dalam penelitian ini yaitu perancangan perangkat keras (hardware), perancangan perangkat lunak (software), dan teknik pengambilan data. Adapun diagram alir dalam penelitian ini seperti pada Gambar 3.1.
46
Mulai
Mempelajari kerja sistem Perancangan sistem
Perakitan Komponen
Pengujian Hardware Tidak Berhasil Ya Perancangan Software
Pemrograman Software
Pengujian Software Tidak Berhasil Ya Pengujian Alat Keseluruhan Pengambilan Data
Penyusunan Laporan
Selesai Gambar 3.1. Diagram alir langkah kerja realisasi alat
47
1. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat keras terdiri dari rangkaian mikrokontroler ATMega32, sensor fototransistor, USB, PC dan laser sebagai sumber cahaya. Berikut ini merupakan diagram perancangan perangkat keras analisis tekanan pada serat optik terhadap transmisi data berbasis ATMega32 seperti pada Gambar 3.2.
Sumber Cahaya (Laser)
Fiber Optik
PC
Fototransistor
Rangkaian Sensor
USB
Rangkaian Mikrokontroler ATMega32
Gambar 3.2. Skema perancangan perangkat keras.
Prinsip kerja pada perangkat keras ini yaitu dengan memberi sinar pada serat optik menggunakan laser. Objek pada penelitian ini berupa serat optik dengan panjang 3 meter yang ditimpa beban. Sinar pada laser merambat melalui medium berupa serat optik, kemudian sinar ditangkap oleh sensor fototransistor. Output pada sensor
fototransistor
dihubungkan
dengan
rangkaian
sistem
minimum
mikrokontroler ATMega32 kemudian dihubungkan ke PC. Sensor fototransistor mengikirimkan informasi atau data ke mikrokontroler mengenai kondisi rambatan cahaya (perubahan intensitas cahaya) yang melalui serat optik. Mikrokontroler mengolah data dari ADC kemudian mengirimnya ke PC untuk pengolahan data tersebut.
48
a. Perangkaian Mikrokontroler ATMega32
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini terdiri dari mikrokontroler yang merupakan pusat pengolahan instruksi yang masuk dan data yang telah diolah, serta akan dioutputkan oleh mikrokontroler ke PC untuk pengolahan data selanjutnya. Rangkaian mikrokontroler seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Rangkaian mikrokontroler ATMega32
Pada rangkaian sistem minimum ATMega32 menggunakan frekuensi kristal dan dua buah kapasitor. Fungsi kapasitor ini adalah untuk menstabilkan osilasi yang dihasilkan oleh kristal. Penempatan antara kapasitor dengan kristal diusahakan sedekat mungkin untuk menghindari terjadinya noise. Rangkaian yang tersusun atas kristal dan dua kapasitor merupakan subsistem dari mikrokontroler untuk membangkitkan clock pada mikrokontroler. Clock tersebut diperlukan oleh
49
mikrokoktroler untuk mensinkronkan proses yang sedang berlangsung dalam mikrokontroler tersebut. Dalam sistem minimum ini juga terdapat rangkaian reset yang dibuat untuk me-reset sistem sehingga proses dapat dijalankan mulai dari awal
lagi. Rangkaian
ISP
digunakan saat
mendownload program
ke
mikrokontroler.
b. Rangkaian Sensor dan Pengkondisi Sinyal
Pada penelitian ini sensor yang digunakan yaitu fototransistor. Sensor ini berfungsi sebagai pendeteksi adanya intensitas cahaya dari laser (sumber cahaya). Skematik rangkaian sensor dan pengkondisi sinyal pada penelitian ini seperti pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Rangkaian sensor dan pengkondisi sinyal
Pada rangkaian sensor dan pengkondisi sinyal ini, terdiri dari resistor sebagai pembatas arus, fototransistor sebagai sensor. Sensor ini memiliki 3 buah pin
50
konektor dimana connector sebagai input yang dihubungkan ke sumber tegangan 5V,
sebagai output yang dihubungkan dengan emitter dari sensor yang akan
dihubungkan ke rangkaian pembagi tegangan sebagai pengkondisi sinyal.
2. Perancangan Perangkat Lunak (Software)
a. Perancangan Perangkat Lunak Pada Mikrokontroler ATMega32
Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C. Bahasa C berfungsi untuk memberikan instruksi dan menjalankan mikrokontroler. Instruksi yang dilakukan adalah untuk mengambil informasi atau data ADC dari sensor yang mendeteksi perubahan intensitas cahaya. Berikut adalah diagram alir dari program perangkat lunak pada mikrokontroler.
Start
Inisialisasi ADC, USART
Input parameter (delay)
Subrutin pengambilan data ADC dan Serial
Kirim serial
End Gambar 3.5. Flow Chart perangkat lunak pada mikrokontroler
51
b. Perancangan Perangkat Lunak Pada Personal Computer (PC)
Selain menggunakan pemrograman perangkat lunak pada mikrokontroler, penelitian ini juga menggunakan pemrograman perangkat lunak pada PC. Program ini bertujuan untuk pengolahan data sehingga dapat menampilkan data yang diperoleh dalam bentuk grafik dan nilai tegangan. Berikut adalah diagram alir dari program perangkat lunak pada PC.
Start
Ambil data serial
Cek data serial
Tidak
Ya Pengolahan data serial Tampilkan hasil
End Gambar 3.6. Flow Chart perangkat lunak pada PC
52
3.
Teknik Pengambilan Data
Pengujian diawali dengan mengukur daya input dan daya output pada sensor sebelum dilakukan variasi beban, kemudian mengukur daya output setelah dilakukan variasi beban. Nilai output kemudian akan diproses ke PC untuk pengolahan data dengan menggunakan MATLAB. Nilai output-nya berupa nilai tegangan. Adapun teknik pengambilan data seperti pada Gambar 3.7 . Tumpuan
Beban Serat Optik Laser
Konektor
Gambar 3.7. Teknik pengambilan data
Sensor Fototransistor
53
Tampilan nilai output pada PC berupa grafik real time hubungan antara tegangan terhadap waktu. Tampilan nilai output ini kemudian disimpan dalam bentuk Ms. Exel. Tampilan nilai output pada PC adalah sebagai berikut.
5
Tegangan (Volt)
4 3 2 1 0 1
3
6
Waktu (menit) Gambar 3.8. Grafik hubungan antara tegangan dan waktu
9
