ISSN: 2339-0654
PROSIDING SEMINAR NASIONAL FISIKA Jakarta, 7 Juni 2014
SNF 2014
Sekretariat: JURUSAN FISIKA FMIPA UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA JL. PEMUDA NO. 10. RAWAMANGUN, JAKARTA TIMUR 13220 NO. TELP. 021-29266285, 29266284
Sambutan Ketua Panitia Seminar Nasional Fisika 2014
Assalammu‟alaikum warrahmatullah Wabarakatuh, Salam Sejahtera bagi kita semua.
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkah, rahmat, hidayah dan kesehatan kepada kita semua sehingga kita dapat berkumpul menghadiri acara Seminar Nasional Fisika 2014. Sejak pertama kali diselenggarakan, Seminar Nasional Fisika adalah bagian dari rangkaian acara Dies Natalis Universitas Negeri Jakarta yang alhamdulillah selalu diadakan setiap tahunnya. Pada tahun ketiga ini hal yang amat istimewa adalah Seminar Nasional Fisika 2014 diselenggarakan atas kerjasama antara Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Jakarta dengan Himpunan Fisika Indonesia cabang Jakarta. Insya Allah, dengan terjalinnya kerjasama yang baik, akan memberikan kontribusi positif terhadap kemajuan pembangunan nasional khususnya di dalam bidang Pendidikan Fisika dan Ilmu serta Terapan Fisika itu sendiri. Seminar tahun ini yang mengambil tema “Masa Depan Fisika: Pendidikan, Aplikasi, Perkembangan Berkelanjutan, dan Inovasi”, bertujuan sebagai ajang interaksi, kolaborasi dan integrasi antara pendidik, peneliti dan praktisi dalam bidang Fisika beserta bidang kajiannya. Dalam seminar ini akan menghadirkan 4 keynote speaker yang membahas tentang tema: 1. Perkembangan Berkelanjutan dalam Aplikasi Fisika dari Perspektif BUMN oleh Dr. Mahmuddin Yasin (Wamen BUMN) 2. Pendidikan Fisika dan Tantangan di Masa Depan oleh Dr. M. Farchani Rosyid (UGM) 3. Aplikasi Fisika oleh Dr. Kuwat Triyana (UGM) 4. Inovasi Fisika dalam Riset oleh Prof. Dr. Bambang Subiyanto Panitia telah menerima sebanyak 168 abstrak dari berbagai perguruan tinggi dan instansi pemerintah. Setelah melalui seleksi dan evaluasi oleh tim reviewer, panitia memutuskan menerima 136 makalah dalam bidang kajian Pendidikan Fisika, Fisika Nuklir dan Partikel, Biofisika, Ilmu dan Teknologi Material, Instrumentasi dan Elektronika, dan Geofisika untuk dapat mengikuti presentasi di sesi paralel Seminar Nasional Fisika 2014. Adapun peserta pemakalah berasal dari Universitas Andalas, Universitas Bengkulu, Universitas Negeri Jakarta, Universitas Indonesia, Universitas Padjadjaran, Universitas Pendidikan Indonesia, UNS Surakarta, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Universitas Negeri Malang, Universitas Negeri Surabaya, Universitas Pelita Harapan, UHAMKA, Universitas Tadulako, Universitas Halu Oleo, Universitas Negeri Jember, Universitas Islam Negeri Syarief Hidayatullah Jakarta, Akademi Kimia Analis Caraka, Bapeten, LIPI, BPPT, SMP IT Al
1
Haraki Jakarta. Maka total peserta seminar ini adalah pemakalah 135 orang, undangan dan peserta pendengar sebanyak 50 orang. Akhir kata, saya mewakili Panitia menghaturkan banyak terima kasih kepada teman-teman Dosen dan Peneliti dari Departemen Fisika FMIPA Universitas Indonesia, pengurus HFI cabang Jakarta, mahasiswa/i UNJ, mahasiswa/i UI dan Guru-guru yang tergabung di dalam MGMP Fisika DKI Jakarta atas kerjasama yang baik. Tak lupa saya juga mengucapkan banyak terima kasih kepada para sponsor dari PT. Telkom, PT. Jamkrindo, bank BNI, Wiley, PT. Panen Berkah Sejahtera, Toko Buku Spektra, dan Penerbit Mizan Dian Sentosa yang telah membantu dalam penyelenggaraan seminar ini. Kami mohon maaf apabila dalam penyelenggaraan seminar ini masih terdapat banyak kesalahan dan kekurangan. Salam sejahtera, wassalamu‟alaykum warrahmatullah wabarakatuh.
Jakarta, 7 Juni 2014 Ketua Panitia SNF 2014
Dr. Iwan Sugihartono, M.Si
2
Sambutan Ketua Himpunan Fisika Indonesia cabang Jakarta
Assalammua‟alaykum warohmatullah wabarokatuh, Salam sejahtera untuk kita semua,
Himpunan Fisika Indonesia atau HFI didirikan pada tanggal 17 Agustus 1973 dengan tujuan mulia yaitu membina dan mengembangkan pengetahuan dan penggunaan Fisika untuk kepentingan manusia pada umumnya serta kepentingan bangsa Indonesia pada khususnya. Untuk menggerakkan kegiatan ilmiah yang berkaitan dengan Ilmu Fiska di seluruh Indonesia, saat ini ada 14 cabang HFI yang secara rutin melaksanakan kegiatan seminar atau pelatihan. Dengan sangat bangga HFI cabang Jakarta bekerja sama dengan Universitas Negeri Jakarta menyelenggarakan seminar sehari yaitu Seminar Nasional Fisika 2014 di kampus Universitas Negeri Jakarta, bersamaan dengan Dies Natalis Univeritas Negeri Jakarta yang ke-50. Dalam perjalanannya HFI berperan aktif dalam kegiatan beberapa organisasi profesi, baik di tingkat nasional maupun internasional; misalnya: Asia and Pacific Physics Education Network (sejak 1983), ASEAN Institute of Physics (sejak 1988), Consortium of Affiliates for International Programme (sejak 1989), Association of Asia Pacific Physical Society - AAPPS (sejak 1990). HFI mulai ikut berperan dalam International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP) dan pada tahun 2011 mengirimkan satu orang fisikawati ke International Conference on Women in Physics (ICWP). Tahun 2014 ini, diharapkan HFI tetap dapat berperan dalam IUPAP dan ICWP 2014. Melalui kerja sama dengan MIPANet, HFI juga berperan dalam pendidikan Fisika di tingkat perguruan tinggi. Salah satu yang masih menjadi tantangan adalah terbentuknya Lembaga Akreditasi Mandiri. Lembaga ini akan menentukan kualitas lulusan Ilmu Fisika di Indonesia sehingga mampu bersaing dalam pasar bebas ASEAN atau ASEAN Free Trade Area (AFTA) pada tahun 2015. Kepada Bapak Mitra Djamal sebagai Ketua HFI periode 2014 – 2017, saya mengucapkan terima kasih atas kepercayaan yang diberikan kepada saya untuk mengemban jabatan Ketua HFI cabang Jakarta. Kepada Bapak Iwan Sugihartono dan seluruh panitia SNF 2014, semoga kerja keras bapak dan ibu membuahkan hasil dalam pengembangan ilmu Fisika di Indonesia. Saya mengucapkan terima kasih atas dukungan dari Rektor dan pimpinan FMIPA Universitas Negeri Jakarta serta FMIPA Universitas Indonesia dalam pelaksanaan SNF 2014 ini. Merupakan suatu kehormatan bahwa Pembicara Kunci dapat hadir pada hari ini untuk memberikan pencerahan tentang situasi mutakhir Fisika di bidang Pendidikan, Aplikasi, Pengembangan Berkelanjutan dan Inovasi. Kepada seluruh pemakalah, mudah-mudahan seminar sehari ini dapat menjadi ajang diskusi untuk perkembangan Ilmu Fisika ke depan.
3
Sebagaimana organisasi profesi lainnya, pekerjaan pengembangan HFI merupakan pekerjaan pengabdian dan membutuhkan pengorbanan sehingga tujuan mulia di atas dapat tercapai. Akhir kata, saya berharap agar pengurus HFI cabang Jakarta bergerak bersama untuk memajukan Ilmu Fisika di Jakarta dan sekitarnya khususnya dan di Indonesia umumnya.
Jakarta, 7 Juni 2014 Ketua Himpunan Fisika Indonesia cabang Jakarta Periode 2013 – 2015,
Dr. Ariadne L. Juwono
4
Daftar Isi SAMBUTAN KETUA PANITIA SEMINAR NASIONAL FISIKA 2014 ............................... 1 SAMBUTAN KETUA HIMPUNAN FISIKA INDONESIA CABANG JAKARTA ............... 3 DAFTAR ISI .............................................................................................................................. 5 ABSTRAK KEYNOTE SPEAKER ......................................................................................... 11 KS-2: PEGEMBANGAN DAN APLIKASI ELECTROPLATING SEBAGAI MESIN PEMINTAL ELEKTRIK NANOFIBER.................................................................................. 11 KS-3: PENDIDIKAN FISIKA: KEMBALI KE WATAK ALAMIAHNYA .......................... 12 KS-4: INOVASI DAN PENINGKATAN DAYA SAING MELALUI KOMERSIALISASI HASIL LITBANG DI LIPI ...................................................................................................... 13 PF: PENDIDIKAN FISIKA ..................................................................................................... 14 PF-01: IMPLEMENTASI LESSON STUDY : PENERAPAN PEMBELAJARAN KONTEKSTUAL DALAM MATERI PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI PADA SISWA KELAS 6 SD ................................................................................................... 18 PF-02: PENGARUH PROBLEM BASED LEARNING BERBANTUAN VIRTUAL LABORATORY TERHADAP KETRAMPILAN PROSES SAINS DAN PENGUASAAN KONSEP SISWA DI SMA ...................................................................................................... 21 PF-03: PENGEMBANGAN TES DIAGNOSTIK UNTUK MEMETAKAN MODEL MENTAL SISWA KELAS X SMA/MAN MATERI SUHU DAN KALOR ......................... 27 PF-05: OPTIMALISASI PERANGKAT PEMBELAJARAN MENGGUNAKAN MODEL LEVEL OF INQUIRY UNTUK MENINGKATKAN OSEAN DAN PEMAHAMAN KONSEP SISWA PADA POKOK BAHASAN FLUIDA STATIS (Penelitian Tindakan Kelas Di Kelas X MIA SMAN 15 Bandung) ..................................................................................... 32 PF-06: RANCANG BANGUN APLIKASI KAMUS DIGITAL FISIKA DENGAN MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0 DAN DATABASE MICROSOFT ACCESS 2003 .............. 37 PF-07: EFEKTIFITAS MODEL PEMBELAJARAN DISCOVERY-INQUIRY UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR RASIONAL SISWA ........................... 43 PF-08: IMPLEMENTASI MODEL INQUIRY LAB UNTUK MENINGKATKAN KOMPETENSI DAN KEGIATAN OSEAN SISWA DALAM RANGKA PEMENUHAN TUNTUTAN KURIKULUM 2013 ......................................................................................... 47
5
PF-09: PENGEMBANGAN MODEL PENILAIAN FORMATIF DENGAN SOAL ISOMORFIK BERBANTUAN KOMPUTER UNTUK MENINGKATKAN PENGUASAAN KONSEP FISIKA SISWA SMP .............................................................................................. 53 PF-15: PENGEMBANGAN MEDIA CERITA GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MELALUI MOBILE LEARNING DENGAN SISTEM OPERASI ANDROID ....................... 56 PF-16: PENGEMBANGAN APLIKASI ANDROID BERUPA WORKBOOK FISIKA SEBAGAI PENDUKUNG MOBILE LEARNING UNTUK SISWA SMA ............................. 61 PF-17: PENERAPAN MODEL 7E (ELICIT, ENGAGE, EXPLORE, EXPLAIN, ELABORATED/EXTEND, AND EVALUATE) LEARNING CYCLE) PADA PELAJARAN FISIKA DALAM IMPLEMENTASI KURIKULUM 2013 .................................................... 66 PF-18: PENGARUH MANAJEMEN PEMBELAJARAN BERBASIS LINGKUNGAN DAN GAYA KOGNITIF TERHADAP HASIL BELAJAR IPA-FISIKA DI SMPN KOTA BENGKULU (Studi eksperimen pada Siswa Kelas VII Semester I SMPN 11 Kota Bengkulu) 2012 .......................................................................................................................................... 70 PF-20: PERBANDINGAN PENERAPAN MODEL PEMBELAJARAN PROBLEM COMPOSING DENGAN MODEL PEMBELAJARAN PROBLEM POSING TIPE PRE SOLUTION POSING TERHADAP HASIL BELAJAR FISIKA SISWA DI SMAN 72 JAKARTA ................................................................................................................................ 79 PF-22: PENGGUNAAN LEMBAR KEGIATAN SISWA BERBASIS PENDEKATAN SCIENTIFICT DALAM IMPLEMENTASI KURIKULUM 2013 TERHADAP HASIL BELAJAR FISIKA SISWA KELAS VII ................................................................................. 84 PF-23: PENERAPAN METODE JIGSAW UNTUK MENINGKATKAN MOTIVASI DAN PRESTASI BELAJAR FISIKA KELAS XII MAN 15 JAKARTA ........................................ 88 PF-24: ANALISIS BUKU AJAR FISIKA SMA KELAS X DI KOTA BANDUNG BERDASARKAN KOMPONEN LITERASI SAINS ............................................................. 93 PF-25: PENGARUH PEMBELAJARAN PROBLEM SOLVING BERBANTUAN PHET TERHADAP PENGUASAAN KONSEP FISIKA DAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA .......................................................................................................................... 102 PF-27: PENGEMBANGAN APLIKASI ANDROID UNTUK PEMBELAJARAN MOBILE LEARNING PADA POKOK BAHASAN ALAT-ALAT OPTIK .......................................... 107 PF-29: PENGARUH DESAIN AKTIVITAS LABORATORIUM INKUIRI TERBIMBING TERHADAP PENGUASAAN KONSEP FISIKA DAN KETERAMPILAN PROSES SAINS SISWA SMAN 7 MATARAM .............................................................................................. 114 PF-30: ANALISIS BIOMEKANIKA DALAM GERAKAN DASAR ANGGAR................ 119 PF-35: PENGARUH MODEL PEMBELAJARAN DAN KEMAMPUAN METAKOGNTIF TERHADAP PEMAHAMAN KONSEP FISIKA ................................................................. 123
6
PF-38: PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN PADA MATERI HUKUM ARCHIMEDES UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN ANALISIS SISWA ......... 128 FP-39: PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN LISTRIK DINAMIS UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN ANALISIS SISWA ................................................... 133 PF-41: PENGARUH MODEL PEMBELAJARAN BERBASIS PROYEK DAN MODEL PEMBELAJARAN DISCOVERY TERHADAP HASIL BELAJAR FISIKA SISWA ........ 138 PF-42: PERANGKAT PEMBELAJARAN FISIKA MATERI LISTRIK DINAMIS DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING (PBL) UNTUK MEMFASILITASI PENCAPAIAN KOMPETENSI SISWA ............................................................................... 141 PF-44: EFEKTIFITAS SOCIAL LEARNING NETWORK BERBASIS EDMODO TERHADAP HASIL BELAJAR SISWA SMA PADA MATERI ALAT OPTIK ............... 146 PF-46: PENGARUH MODEL PEMBELAJARAN INKUIRI DAN MOTIVASI BERPRESTASI TERHADAP HASIL BELAJAR FISIKA DI SMA NEGERI 94 JAKARTA ................................................................................................................................................ 149 PF-47: PENGEMBANGAN PERANGKAT PEMBELAJARAN BERBASIS PREDICT OBSERVATION EXPLAIN SETTING PEMODELAN UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS ..................................................................................... 154 PF-48: PENGEMBANGAN LEMBAR KEGIATAN SISWA SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN GERAK PARABOLA MENGGUNAKAN VIDEO DAN SOFTWARE TRACKER ............................................................................................................................. 159 PF-49: STUDI TENTANG KEBUTUHAN BAHAN AJAR FISIKA SMA SEBAGAI PENUNJANG KURIKULUM 2013 ...................................................................................... 165 PF-51: PENGEMBANGAN PERANGKAT PEMBELAJARAN FISIKA SMA BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING SEBAGAI IMPLEMENTASI SCIENTIFIC APPROACH DAN PENILAIAN AUTHENTIC .......................................................................................... 168 PF-53: PEMBUATAN MEDIA PEMBELAJARAN BERBASIS ANDROID PADA MATERI TARAF INTENSITAS BUNYI ............................................................................. 184 PF-57: STRATEGI WORKSHOP PENYUSUNAN BAHAN AJAR FISIKA BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING BAGI GURU SMA/MA .................................................... 190 PF-60: PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA DENGAN PROGRAM ADOBE FLASH CS6 BERBASIS KETERAMPILAN PROSES SAINS ............................ 195 PF-61: KAJIAN PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA SMP MENGGUNAKAN SNOSTER (SMALL NOTES STICKER) PEMBELAJARAN SAINS TERPADU SEBAGAI SARANA PENDIDIKAN KARAKTER ANAK SEKOLAH MENENGAH PERTAMA (SMP) ......................................................................................... 200
7
PF-62: ARTIKEL PENGEMBANGAN MODUL FISIKA FLUIDA STATIS YANG BERBASIS KONTEKSTUAL (SESUAI KURIKULUM 2013)........................................... 205 PF-63: PERBEDAAN EFEKTIVITAS PRAKTIKUM FISIKA SMA DENGAN METODE DEMONSTRASI BERBASIS VIDEO DAN LKS DITINJAU DARI SIKAP SISWA ........ 208 PF-64: PENGEMBANGAN LKS BERBASIS PROBLEM SOLVING UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN PROSES SAINS PADA PEMBELAJARAN FISIKA SMA .......................................................................................................................... 213 PF-65: PENGEMBANGAN SET EKSPERIMEN TERMODINAMIKA UNTUK FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) .............................................................................. 217 PF-71: PERANAN PEMBELAJARAN FISIKA MELALUI PERTANYAAN (LEARNING BY QUESTIONING) TERHADAP KETERAMPILAN BERPIKIR SISWA : STUDI DI BEBERAPA SMA DI SIDOARJO ....................................................................................... 223 PF-74: ANALISIS HASIL UJIAN NASIONAL MATA PELAJARAN FISIKA SMA/MA TAHUN 2013 ......................................................................................................................... 230 PF-75: PENGARUH MODEL PEMBELAJARAN DAN BERPIKIR KRITIS TERHADAP HASIL BELAJAR IPA SISWA DI SMP N 170 JAKARTA ................................................. 237 PF-76: PENGARUH PROBLEM BASE LEARNING (PBL) DAN SIKAP ILMIAH TERHADAP HASIL BELAJAR FISIKA SISWA SMA ...................................................... 240 PF-79: PENERAPAN MODEL PEMBELAJARAN CREATIVE PROBLEM SOLVING (CPS) PADA MATA KULIAH TELAAH KURIKULUM FISIKA UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KREATIF MAHASISWA SEMESTER III PRODI PENDIDIKAN FISIKA FKIP UNIB ..................................................................................... 244 FNP: FISIKA NUKLIR DAN PARTIKEL ............................................................................ 256 FNP-08: SIFAT-SIFAT LAPISAN KULIT LUAR BINTANG NEUTRON ........................ 257 FNP-12: PENGGUNAAN PERALATAN RADIATION PORTAL MONITOR DALAM RANGKA MENDUKUNG KEAMANAN NUKLIR NASIONAL ...................................... 261 BFK: BIOFISIKA .................................................................................................................. 266 BFK-05: ESTIMASI DOSIS RADIASI PADA PERLAKUAN CONE BEAM CT RADIOTERAPI .................................................................................................................... 267 BFK-07: SUDUT PANDANG KOLELITIASIS (BATU EMPEDU) MANUSIA BERDASARKAN ILMU MATERIAL ................................................................................. 271 ITM: ILMU DAN TEKNOLOGI MATERIAL ..................................................................... 274 ITM-01: PERFORMA BIOETANOL DARI BIOMASSA MOLASE PADA DIRECT ETHANOL FUEL CELL (DEFC) ......................................................................................... 276
8
ITM-02: PEMBUATAN MEMBRAN KERAMIK BERPORI BERBASIS CLAY DENGAN VARIASI ZEOLIT DAN PENAMBAHAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SERTA POLIVINYL ALCOHOL ........................................................................................... 279 ITM-03: PEMANFAATAN FILTER ZEOLIT UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BIOGAS BERBAHAN BAKU SAMPAH ORGANIK BUAH-BUAHAN .......................... 283 ITM-04: ANALISIS REDUKSI GAS H2S UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BIOGAS BERBAHAN BAKU SAMPAH ORGANIK BUAH-BUAHAN .......................... 287 ITM-05: PENGARUH TEMPERATUR PENGERINGAN PADA AKTIVASI ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN ASAM KLORIDA DAN ASAM FOSFAT UNTUK PENYARINGAN AIR KERUH............................................................................................. 289 ITM-10: STUDI SIMULASI KURVA HISTERESIS BAHAN FERROELEKTRIK BERBASIS TEORI DINDING DOMAIN MENGGUNAKAN MODEL LANGEVIN DAN ISING SPIN ............................................................................................................................ 294 ITM-18: PENGARUH TEMPERATURE TERHADAP PERFORMA DIRECT ETHANOL FUEL CELL (DEFC) ............................................................................................................. 302 ITM-30: INVESTIGASI OSILASI, STRUKTUR, DAN LEBAR DOMAIN WALL DI SEKITAR NOTCH SEGITIGA DAN LENGKUNG PADA Fe NANOWIRE AKIBAT MEDAN LUAR (AC FIELD) ................................................................................................ 306 ITM-31: PROSES PHOTOLITHOGRAPHY DALAM FABRIKASI DIVAIS SEMIKONDUKTOR ............................................................................................................. 309 ITM-32: INVESTIGATION OF ELECTRODEPOSITED Ni-TiAlN COMPOSITE FILM 320 ITM-33: TEKNOLOGI MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS .......................... 324 ITM-39: SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT FISIKA TONER BERBASIS PASIR BESI DENGAN METODE POLIMERISASI EMULSI........................................................ 337 ITM-41: MEMBRAN KERAMIK BERPORI BERBAHAN DASAR ZEOLIT DAN CLAY DENGAN PENAMBAHAN ZAT ADITIF ........................................................................... 343 INST: INSTRUMENTASI DAN ELEKTRONIKA .............................................................. 346 INST-01: RANCANG BANGUN TURBIN ANGIN VERTIKAL TIPE HYBRID SAVONIUS-DARRIEUS DENGAN PERBEDAAN JUMLAH SUDU ............................... 347 INST-02: PENGARUH JARAK VARIASI CELAH SUDU TERHADAP UNJUK KERJA TURBIN ANGIN SAVONIUS TIPE L ................................................................................. 350 INST-03: PERANCANGAN PENGUAT TRANSIMPEDANSI GANDA PADA SENSOR WEIGHT IN MOTION BERBASIS SERAT OPTIK ............................................................ 356
9
INST-04: RANCANG BANGUN EKSTENSOMETER DENGAN KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN XBEE PRO S1.................................................................. 360 INST-06: PENGEMBANGAN DESAIN TEROWONGAN ANGIN SEDERHANA .......... 366 INST-08: COMPUTATIONAL STUDY OF OBJECT ELECTRICAL CONDUCTIVITY INFLUENCE TO THE PLANAR MAGNETIC INDUCTION TOMOGRAPHY DETECTABILITY ................................................................................................................... 370 INST-10: SIMULASI KERJA DAN OPTIMASI PROSES SISTEM BINARY CYCLE DENGAN BERBAGAI JENIS FLUIDA KERJA DI PLTP XXXX ..................................... 375 GFK: GEOFISIKA ................................................................................................................. 381 GFK-01: AKUISISI DATA CUACA BERBASIS SISTEM TELEMETRI .......................... 382 GFK-07: PENENTUAN PERSEBARAN RESERVOAR SANDSTONE DAN IDENTIFIKASI FAULTS MENGGUNAKAN APLIKASI INTERNAL ATRIBUT SEISMIK; STUDI KASUS LAPANGAN X , KANADA ....................................................................... 387 GFK-12: IDENTIFIKASI PENYEBARAN GEMPA DI INDONESIA DENGAN METODE CLUSTERING ....................................................................................................................... 391
10
INST: Instrumentasi dan Elektronika
ID
NAMA PESERTA
INSTITUSI
INST-01
Haryo Dwi Prananto
Universitas Negeri Jakarta
INST-02
Yusro Bahriarto
Universitas Negeri Jakarta
INST-03
Dwi Hanto
Pusat Penelitian Fisika LIPI
INST-04
Dwi Hanto
Pusat Penelitian Fisika LIPI
INST-06
Christin Stefphanie
Universitas Negeri Jakarta
INST-08
Rifky Reinaldo
Universitas Negeri Jakarta
INST-10
Didi Sapdiana
Universitas Padjadjaran
JUDUL MAKALAH RANCANG BANGUN TURBIN ANGIN VERTIKAL TIPE HYBRID SAVONIUSDARRIEUS DENGAN PERBEDAAN JUMLAH SUDU PENGARUH JARAK VARIASI CELAH SUDU TERHADAP UNJUK KERJA TURBIN ANGIN SAVONIUS TIPE L PERANCANGAN PENGUAT TRANSIMPEDANSI GANDA PADA SENSOR WEIGHT IN MOTION BERBASIS SERAT OPTIK RANCANG BANGUN EKSTENSOMETER DENGAN KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN XBEE PRO S1 PENGEMBANGAN DESAIN TEROWONGAN ANGIN SEDERHANA COMPUTATIONAL STUDY OF OBJECT ELECTRICAL CONDUCTIVITY INFLUENCE TO THE PLANAR MAGNETIC INDUCTION TOMOGRAPHY DETECTABILITY SIMULASI KERJA DAN OPTIMASI PROSES SISTEM BINARY CYCLE DENGAN BERBAGAI JENIS FLUIDA KERJA DI PLTP XXXX
346
INST-04: RANCANG BANGUN EKSTENSOMETER DENGAN KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN XBEE PRO S1 Dwi Hanto1*), Bangun Budiono2, Andi Setiono1, dan Yayan Prima Nugraha3 1
Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Kompleks Puspiptek Serpong, Setu, Tangerang Selatan 2 Jurusan Fisika, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta 3 Jurusan Fisika, Universitas Negeri Surabaya, Surabaya *) Email:
[email protected] Abstrak Saat ini, tanah longsor merupakan salah satu bencana alam yang sifatnya tiba-tiba yang artinya tidak bisa diprediksi secara tepat kapan dan dimana maupun berapa lama tanah longsor akan terjadi. Akan tetapi parameter-parameter fisis penyebabnya dapat diukur sebelum tanah longsor itu terjadi seperti pergeseran tanah dimana dapat digunakan ekstensometer untuk mengukurnya. Salah satu tantangan sistem peringatan dini tanah longsor berasal dari kondisi medan yang terjal dan sulitnya pasokan sumber daya listrik. Pada penelitian ini, penulis membuat ekstensometer dengan komunikasi nirkabel menggunakan Xbee Pro S1 berbasis gelombang radio 2,4 GHz. Penggunaan sistem komunikasi nirkabel ini diharapkan mempermudah instalasi di area rawan longsor dengan tidak direpotkan pemasangan kabel. Sistem ini terdiri satu buah pengirim dan satu buah penerima. Pada bagian pengirim terdiri atas sensor ekstensometer yang berupa potensiometer dan Xbee pro S1 sebagai konverter analog ke digital sekaligus media pengirim sinyal. Pada bagian penerima terdiri dari Xbee Pro S1 sebagai media penerima sinyal dan USB to Xbee adapter sehingga dapat digunakan Personal Computer (PC) sebagai penampil. Pada penelitian ini, dapat diamati tingkat tegangan baterai, data sensor, dan kuat sinyal yang diterima oleh penerima dengan dikembangkan program baca berbasis Labview. Ekstensometer yang telah dikembangkan masih memerlukan penyempurnaan seperti perlu ditambahkan potensiometer tambahan sebagai kompensasi akibat perubahan nilai tegangan sebesar 9 digit tegangan digital akibat panas dari sensor. Kata kunci: pergeseran tanah, xbee, ekstensometer, nirkabel.
Abstract Currently , landslide was one of the natural disasters that are suddenly, which means exactly unpredictable when and where and how long the landslide will be occured. However, the cause of physical parameters can be measured before the landslide occurred as a shift in the soil surface which can be used to measure extensometer. One of the challenges of a landslide were early warning system derived from the rugged terrain and the difficulty of the electric power supply source. In this study, the authors make extensometer with wireless communication using the XBee Pro S1 based on 2.4 GHz radio waves. The use of wireless communication systems was expected to facilitate installation in landslide-prone areas not to be bothered with wiring. The systems onsist of a single transmitter and a single receiver. The transmitter section consists of a extensometer sensor that was potentiometer and Xbee Pro S1as well as analog to digital converter and signal transmitter media. In the receiver section consists of XBee Pro S1 as a receiver media and USB to XBee adapters that can be used Personal Computer (PC) as a display. In this study , it can be observed level of battery voltage, sensor data, and the strengt of the signal received with reading program was developed by Labview. Extensometer that have developed still requires refinement as necessary to add additional potentiometer as a result of changes in the value of the compensation voltage of 9 digit digital voltage due to the heat from the sensor. . Keywords : shift in the soil surface, Xbee Pro S1, extensometer, and wireless
1.
PENDAHULUAN
Indonesia terletak di daerah iklim tropis yang hanya memiliki dua musim, yakni musim kemarau dan musim hujan. Ini artinya nilai curah hujan di Indonesia sangatlah tinggi. Dengan kondisi Indonesia banyak meiliki pegungungan, tingginya curah hujan berpotensi menyebabkan bencana tanah longsor. Menurut Nandi [1] pengertian tanah longsor secara umum adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material laporan, bergerak ke bawah atau keluar lereng. Sedangkan menurut geologi, tanah longsor adalah suatu peristiwa dimana terjadi
pergerakan tanah seperti bebatuan atau gumpalan tanah. Upaya minimalisasi jumlah kerusakan dan korban akibat tanah longsor dapat dilakukan dengan dengan mengembangkan peralatan untuk memantau tanah longsor diantaranya ekstensometer dan inklinometer. Ekstensometer merupakan suatu instrumen untuk mengukur pergerakan pada permukaan tanah [2], [3]. Sedangkan inklinometer merupakan alat ukur untuk mengetahui pergerakan pada bagian dalam tanah [4],[5]. Ekstensometer merupakan instrumen ukur yang bisa dibilang banyak dikenal dalam mitigasi tanah longsor. Pengembangan peralatan ini dilakukan banyak versi seperti manual dengan penggaris, elektronik
360
potensiometer [2], [3], pencitraan udara [6], ataupun optik baik berbasis prisma [7] dan serat optik [8]. Pada makalah ini, penulis melakukan pengembangan ekstensometer berbasis sensor elektrik dengan komunikasi nirkabel menggunakan Xbee Pro S1. Penggunaan komunikasi nirkabel ini dipilih untuk mengatasi berbagai permasalahan diantaranya memudahkan saat instalasi awal karena mengurangi kerepotan pemasangan kabel di daerah yang terjal. Selain itu, Xbee Pro S1 yang merupakan modul yang dipakai dalam pengembangan ini memiliki konverter analog ke digital sehingga dapat langsung digunakan antarmuka sensor dan pengirim data.
2.
Tegangan baterai dihubungkan dengan ADC kanal 1 yaitu AD 1 yang sebelumnya melalui resistor pembagi tegangan karena nilainya melebihi tegangan referensi ADC yaitu 3,3 V. Nilai resistor yang digunakan pada rangkaian ini adalah R1= 100 Ω dan R2= 470Ω. Sedangkan nilai sensor yang diambil dari potensiometer dihubungkan dengan ADC kanal 2 yaitu AD 2. Secara skematik, rangkaian sensor ekstensometer yang dilengkapi dengan modul Xbee Pro S1 dan baterai seperti pada Gambar 2.
METODOLOGI
Rancang bangun ekstensometer pada penelitian ini terdiri atas pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari sensor ekstensometer, Xbee Pro S1, baterai, dan USB to Xbee Adapter. Sedangkan perangkat lunak berupa program untuk menseting Xbee Pro S1 dan program pembaca berbasis Labview. 2.1. Perancangan Perangkat Keras Sensor yang digunakan pada ekstensometer adalah berbasis elektronik [2] yang merupakan potensiometer multiturn. Sebagai konversi pergeseran digunakan tali yang dililitkan pada ujung kepala pada potensiometer tersebut. Sebagai pelindung dari gangguan luar sensor tersebut dibungkus dengan bahan isolator, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 6 Rangkaian pengirim sensor ekstensometer
Pada bagian penerima, perangkat keras yang digunakan adalah Xbee Pro S1, Konverter USB to Xbee Adapter, dan PC seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Secara skematik rangkaian penerima seperti pada Gambar 4.
Gambar 7 Bagian penerima dan PC
Gambar 8 Rangkaian penerima sensor ekstensometer
Gambar 5 Sensor ekstensometer Pada bagian pengirim, potensiometer dihubungkan dengan baterai 3,7 volt 3000 mAh dan Xbee Pro S1 melalui regulator IC 7833 3,3 V. Selain itu, modul Xbee Pro S1 ini juga dapat digunakan sebagai konverter analog ke digital.
2.2. Seting Xbee Pro S1 Modul Xbee Pro S1 memiliki spesifikasi jangkauan komunikasi secara nirkabel dengan jarak 60 -90 m di dalam ruangan dan kurang lebih 1600 m di luar ruangan dalam posisi straight. Modul Xbee Pro S1 ini agar dapat digunakan dalam komunikasi data secara nirkabel, modul tersebut diseting dengan menggunakan software X-CTU. Komunikasi yang digunakan adalah tipe point to
361
point. Pada bagian penerima dan pengirim pada bagian Networking and Security diatur dengan nilai PAN ID (Personal Area Network ID) = 3332 yaitu sama, sedangkan pada bagian Destination Address Low (DL) dan 16 Bit Source Address (MY) antara pengirim dan penerima bernilai saling berpasangan, seperti berikut: Bagian pengirim: DL=1 dan MY=2 Bagian penerima: DL=2 dan MY=1 Lebih jelasnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Sedangkan bagian pengirim selain diseting seperti keterangan di atas juga dilakukan pengaturan pada I/O Setting untuk penggunaan ADC kanal 1 dan 2 yaitu bernilai masing-masing 2. Pengaturan kanal ADC seperti ditunjukkan pada Gambar 6 [9].
Gambar 10 Pengaturan I/O Setting pada pengirim
2.3. Perancangan Perangkat Lunak Pembaca Untuk memudahkan dalam evaluasi dan analisa rancang bangun ekstensometer, penelitian ini dibuat program pembaca dengan menggunakan perangkat lunak Labview. Program dibuat menggunakan algoritma seperti pada diagram alir pada Gambar 7.
(a)
Gambar 11 Diagram alir alogoritma program baca
(b) Gambar 9 Pengaturan Networking and Securuty pada (a) pengirim dan (b) penerima
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Perancangan program ini dengan diawali inisiasi serial. Pada program Labview untuk mengakses serial digunakan driver serial yaitu VISA [10] dan tookit VISA pada bagian block diagram. Program melakukan pembacaan serial dalam dalam ukuran byte. Menurut produsen Xbee Pro S1[11] frame data yang dikirim dengan seting ADC seperti
362
berikut: 7E 00 1C 83 56 78 22 00 05 06 00 00 00 03 FF 00 00 03 FF 00 00 03 FF 00 00 03 FF 00 00 03 FF 77. Dengan keterangan tiap frame seperti berikut: 7E = Start Delimiter 00 1C = Length Bytes 83 = API Identifier Byte for 16bit A/D data (82 is for 64bit A/D data) 56 78 = Source Address Bytes 22 = RSSI Value Bytes 00 = Option Byte 05 = Sample Quantity Byte 06 00 = 00000110 00000000 Channel Indicator 00 00 = Sample Data ADC0 (min value for A/D is 00 00) 03 FF = Sample Data ADC1 (max value for A/D is 03 FF, indicating the value of ADC1 is Vref) 77 = Check Sum Berdasarkan dengan keterangan frame data yang diterima ini, program yang dikembangkan melakukan seleksi awal frame untuk membuat satu paket data berdasarkan start delimeter yaitu dengan seleksi karakter ‘7E’. Setelah diketahui paket-paket data kiriman, program melakukan seleksi karakter untuk data informasi penting yang ditampilkan seperti kekuatan sinyal dari received signal strength indicator (RSSI), tegangan baterai dari ADC kanal 1, dan data sensor dari ADC kanal 2. Data RSSI terletak pada karakter 5, data tegangan baterai pada karakter 10 dan 11, dan data sensor pada karakter 12 dan 13. Seleksi karakter dilakukan dengan memasukkan angka-angka tersebut dengan menggunakan pencarian array pada block diagram. Untuk keperluan analisa, data tersebut dikombinasikan dengan tanggal dan waktu untuk ditampilkan pada grafik dan disimpan dengan ekstensi *.xls. 2.4. Pengujian Pengujian pada sensor ekstensometer diawali dari konversi tegangan analog ke digital. Pengujian ini dilakukan dengan memutar potensiometer dari kondisi awal sampai akhir. Tegangan analog setiap putaran potensiometer diukur dengan multimeter sedangkan tegangan digital dibaca dari kiriman data secara nirkabel melaui program pembaca pada PC. Pengujian selanjutnya adalah kesetabilan pengukuran data penerimaan secara lengkap meliputi data RSSI, tegangan baterai, dan tegangan sensor. Pengujian dilakukan dari kondisi baterai kapasitas penuh hingga kapasitasnya habis dan kondisi sensor ekstensometer diam.
Gambar 8. Pada bagian kiri terdapat pemilihan port yang disesuaikan dengan serial dan kolom komentar jika terdapat kesalahan. Pada bagian tengah terdapat grafik dan indikator yang menunjukkan data-data yang masuk secara real time dan ketiga indikator nilai untuk data RSSI, data sensor, dan tegangan baterai. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8, bagian grafik secara up to date menampilkan data sensor ekstensometer dengan warna garis biru, kondisi tegangan baterai dengan warna garis merah, dan data RSSI ditunjukkan hanya dengan indikator angka.
Gambar 12 Tampilan program pembaca ekstensometer nirkabel
Untuk memudahkan dalam analisa secara menyeluruh tetapi secara offline, program yang dibuat juga menghasilkan data dalam ekstensi *.xls yang dapat dibuka dengan perangkat lunak microsoft excel atau sejenisnya. Tampilan data yang direkam pada program yang dibuat seperti pada Gambar 9. Dari gambar tersebut terlihat informasi-informasi seperti No., Tanggal, Waktu, Data menunjukkan data sensor, Battery menunjukkan tegangan baterai, dan RSSI menunjukkan kekuatan sinyal yang diterima.
Gambar 913 Tampilan data dibuka dengan microsoft excel
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data-data ekstensometer dengan komunikasi nirkabel yang diperoleh dapat digunakan untuk keperluan pengujian-pengujian diantaranya: pengujian konversi ADC, fluktuasi pengukuran, atau lainnya.
Tampilan program pembaca ekstensometer dengan komunikasi nirkabel yang dikembangkan dengan Labview seperti yang ditunjukkan pada
Dari data file *.xls data dilakukan pengujian konvesi analog ke digital. Hasil pengujian konversi tersebut seperti pada Gambar 10. Dari hasil ini
363
dapat dilihat bahwa korelasi antara tegangan analog dan tegangan digital adalah linier. Tegangan analog ini merupakan representasi dari besarnya pergeseran putaran pada sensor ekstensometer pada AD1 dan tegangan baterai pada AD 2.
13 (b) untuk data baterai, Gambar 13 (c) untuk data sensor, dan Gambar 13 (d) untuk data RSSI. Data tegangan baterai dan data sensor terlihat seperti garis lurus yang cenderung naik seperti pada Gambar 13 (b) dan Gambar 13 (c). Sedangkan data RSSI berfluktuatif dari dari waktu ke waktu seperti pada Gambar 13(d). Data RSSI yang naik turun diakibatkan pada kekuatan sinyal yang diterima masih naik turun namun masih dalam batasan dapat melakukan komunikasi dengan pengirim.
Gambar 140 Hasil pengujian ADC
Setelah diketahui keliniearan konversi dari ADC, maka untuk nilai-nilai digital yang tampil pada program dapat ditunjukkan dengan nilai yang sama dengan tegangan analog dengan menggunakan persamaan: Tegangan analog= 0,001 + 0,003 x tegangan digital (1) Persamaan 1 ini berasal dari korelasi antara tegangan digital dengan analog pada Gambar 11. Persamaan ini dapat dimasukkan pada disain perangkat lunak program baca untuk dapat menampilkan angka seperti pada nilai tegangan analog.
Gambar 16 Grafik kesetabilan pengukuran (a) gabungan baeterai, data sensor, dan RSSI; (b) baterai; (c) Data Sensor; (d) RSSI
Gambar 151 Grafik korelasi tegangan digital dengan analog
Kesetabilan pengukuran sensor ekstensometer dengan komunikasi nirkabel pada kondisi baterai penuh hingga habis dapat berjalan selama 4 hari dengan baterai yang digunakan. Selama pengukuran tersebut, tiga data yaitu baterai, data sensor, dan RSSI grafik kesetabilannya seperti pada Gambar 13. Data tegangan baterai, data sensor, dan RSSI dibandingkan dalam satu grafik dapat dilihat pada Gambar 13 (a). Adapun masing-masing data dibuat dalam satu grafik tersendiri adalah Gambar
Gambar 13 (b) yang merupakan data tegangan baterai dari awal hingga akhir terlihat naik 19 digit dari tegangan digital. Kenaikan ini bukan berarti tegangan dari baterai meningkat melainkan efek dari panas oleh resistor dimana dalam pengukuran tegangan baterai digunakan resistor pembagi tegangan. Sedangkan data sensor yang merupakan keluaran dari potensiometer juga mengalami kenaikan dari awal hingga akhir yaitu sebesar 6 digit dari tegangan digital yang juga efek panas dari potensiometer yang digunakan dalam sensor. 4. KESIMPULAN Ekstensometer dengan komunikasi nirkabel dapat dibangun dengan menggunakan Xbee Pro S1. Kelebihan menggunakan Xbee Pro S1 selain menyediakan komunikasi secara nirkabel juga disediakan fasilitas konverter tegangan analog ke
364
tegangan digital sehingga tidak perlu lagi menambah modul ADC sehingga bisa meminimalisir dimensi dan suplai daya. Untuk keperluan pengamatan secara nirkabel modul Xbee Pro S1 ini juga kompatibel dengan pengembangan perangkat lunak Labview dengan fasilitas antarmuka serial sehingga data dari sensor dapat diamati. Untuk keperluan sebuah monitoring tanah longsor, sebuah ekstensometer akan berubah keluaran pada data sensor jika ada pergeseran tanah yang mengakibatkan pada pergeseran pada sensor ekstensometer. Dengan kata lain, data keluaran sensor akan tetap dari waktu ke waktu jika tidak ada pergeseran tanah. Jika merujuk pada hasil percobaan dimana dalam 4 hari data ekstensometer berubah 6 digit, maka masih perlu pengembangan seperti membuat kompensasi dengan memasang potensiometer lagi atau cara yang lain. Selain itu perlu ditambahkan data pengamatan arus untuk mengestimasi kapasitas dari baterai sehingga untuk keperluan monitoring yang waktunya sangat lama membantu untuk penggantian baterai atau sistem pengisian secara real time. UCAPAN TERIMA KASIH Kegiatan ini didanai oleh DIPA Tematik LIPI 2014. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Hendra Adinanta atas pembuatan pembungkus (cashing) sensor ekstensometer.
ground monitoring,” Adv. Geosci., vol. 14, pp. 195–200, 2008. [7] K. Higuchi, K. Fujisawa, M. Tohei, S. Okawa, H. Shimomura, and T. Sakata, “Advances in Geosciences Development of a ground displacement measurement method for failed slopes at the toes of landslides,” Adv. Geosci., vol. 14, pp. 173–181, 2008. [8] T. B. Waluyo, D. Bayuwati, and B. Widiyatmoko, “Pembuatan dan Karakterisasi Sumber dan Detektor Cahaya untuk Ekstensometer Serat Optik,” J. Fis. - Himpun. Fis. Indones., vol. 10, no. 1, pp. 56–67, 2010. [9] D. International, “XBee ® /XBee-PRO ® RF Modules,” Product Manual v1.xEx-802.15.4 Protocol, 2009. [Online]. Available: http://www.digi.com/products/wireless-wiredembedded-solutions/zigbee-rf-modules/pointmultipoint-rfmodules/xbee-series1module#specs. [10] C. Material, S. Platforms, D. R. Manager, M. Communication, and R. Communication, “VISA Overview,” National Instruments, 2014. [Online]. Available: https://www.ni.com/support/visa/vintro.pdf. [11] D. International, “XBee 802.15.4 Digital Input/Output Line paseing,” Digi.com, 2014.
DAFTAR ACUAN [1] Nandi, Longsor. Bandung: Jurusan Pendidikan Geografi UPI, 2007. [2] A. Setiono, P. Puranto, and B. Widiyatmoko, “Pengujiaan dan Pengembangan Akuisisi Data Extensometer Untuk Monitoring Kondisi Lereng,” 2010, vol. 32, pp. 111–113. [3] A. Setiono, P. Puranto, and B. Widiyatmoko, “Pembuatan dan Uji Coba Data Logger Berbasis Mikrokontroler Atmega32 Untuk Monitoring Pergeseran Tanah,” J. Fis. Himpun. Fis. Indones., vol. 10, no. 2, pp. 83– 94, 2010. [4] D. Hanto and B. Widiyatmoko, “Perancangan Sensor dan Antarmuka Inklinometer Waktu Nyata,” in Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng & DIY, 2012, no. April, pp. 114– 117. [5] D. Hanto, “Pengembangan Inklinometer Waktu Nyata untuk Monitoring Pergerakan tanah,” Universitas Indonesia, 2012. [6] R. Supper, A. Romer, B. Jochum, G. Bieber, and W. Jaritz, “Advances in Geosciences A complex geo-scientific strategy for landslide hazard mitigation – from airborne mapping to
365
