PROSIDING SEMINAR NASIONAL FISIKA Jakarta, 7 Juni 2014

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 03: PERANCANGAN PENGUAT TRANSIMPEDANSI GANDA PADA SENSOR WEIGHT IN MOTION BERBASIS SERAT OPTIK Dwi Hanto 1*), Nur Taufik Zamari2, Andi Setiono1, Thomas Budi Waluyo1, dan Bambang Widiyatmoko1 1

Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Kompleks Puspiptek Serpong, Setu, Tangerang Selatan 2 Jurusan Fisika, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulloh, Jakarta Email*): [email protected] Abstrak Pada tulisan ini telah dibuat dua buah penguat transimpedansi untuk sebagai pengkondisi sinyal sensor weight in motion. Penguat transimpedansi memiliki keunggulan yaitu konversi optik ke elektriknya proporsional terhadap sinyal optik dan derau kecil. Satu buah penguat transimpedansi digunakan sebagai pembaca sensor sedangkan yang lainnya digunakan sebagai pembaca sinyal referensi sebagai pembanding. Rangkaian penguat transipedansi terdiri dari photodetektor, amplifier, resistor, dan kapasitor. Pengujian dilakukan dengan memberikan variasi sinyal optik pada penguat transimpedansi pembaca sensor dan sinyal optik yang konstan pada penguat transimpedansi pembaca referensi. Hasil percobaan diamati dengan menggunakan perangkat lunak Weight In Motion Sensor Based on Optical Fiber buatan Pusat Penelitian Fisika LIPI yang ditunjukkan dengan nilai tegangan. Penguat transimpedansi ini dapat membaca sinyal optik dengan jangkauan 11 dBm. Kata Kunci: Weight in motion, Fiber Optik, Penguat transimpedansi

Abstract In this paper has been made two transimpedance amplifier as signal conditioner for weight in motion sensor. Transimpedance amplifier has the advantage that its electrical to optical conversion was proportional to the optical signal and little noise. The transimpedance amplifiers were used as reader sensor while the other was used as a reference signal for comparison reader. Transipedance amplifier circuit consists of a photodetector, amplifier, resistors, and capacitors. Testing was done by providing an optical signal variations on a transimpedance amplifier as sensor reader and a constant optic signal on transimpedance amplifier as reference. The experimental results were observed using the software Weight In Motion Sensor Based on Optical Fiber was madel Pusat Penelitian Fisika LIPI by the value of the voltage. The transimpedance amplifier can read the optical signal with a range of 11 dBm. Keywords : Weight in motion , Fiber Optics , a transimpedance amplifier

1. Pendahuluan Penimbangan kendaraan secara berjalan atau dikenal dengan Weight In Motion (WIM), merupakan sistem yang dikembangkan saat ini guna menghitung berat benda dalam keadaan bergerak [1]. Sistem ini sangat berguna untuk menghitung berat sebuah kendaraan terutama di suatu jalan dengan lalu lintas yang sangat sibuk seperti pelabuhan, jalan tol, atau jalan arteri. Keuntungan dengan menggunakan sistem WIM dapat menghemat waktu sehingga memperlancar lalu lintas serta menjaga kerusakan infrastruktur lalu lintas [2]-[4]. Salah satu komponen terpenting pada sistem WIM adalah pada bagian sensor. Perkembangan sensor WIM cukup berkembang pesat mulai dari load cell, strain gauge, piezoelectric, sampai sensor serat optik [5][6]. Penggunaan sensor serat optik pada WIM masih tergolong baru, namun memiliki

keunggulan dibanding sensor sebelumnya yang berbasis elektrik seperti tahan gangguan gelombang elektromagnetik. Penggunaan serat optik sebagai sensor WIM dapat digunakan prinsip microbending. Prinsip ini sangat sederhana yaitu dengan memberikan sumber cahaya berupa laser dilewatkan pada serat optik yang direkayasa dalam bentuk microbending. Perubahan intensitas akibat microbending sebelum dan sesudah sensor diberikan beban di atasnya dikonversi menjadi besaran listrik [7]-[8]. Pusat Penelitian Fisika LIPI telah mengembangkan sensor WIM dengan menggunakan prinsip microbending. Sistem yang dikembangkan dengan menggunakan sebuah sensor dan photodetektor sabagai konverter optik ke listrik. Sistem tersebut sudah dapat mendeteksi beban sampai dengan orde puluhan kilogram [9]– [11]. Yang menjadi masalah adalah kalau sistem tersebut digunakan dalam waktu yang lama dan di

356

daerah luar. Perubahan yang dibaca sensor belum tentu berasal dari sensor akan tetapi bisa juga dari perubahan daya laser atau pengaruh lingkungan seperti suhu. Oleh karena itu, penulis ingin mengembangkan sistem kompensasi dengan memecah berkas laser menjadi dua buah yaitu sensor dan referensi. Untuk pembacaan intensitas optik dari sensor dan referensi perlu dibutuhkan dua pengkondisi sinyal. Pada makalah ini, penulis mengembangkan penguat transimpedansi ganda untuk pengkondisi sinyal sensor dan referensi. Penguat transimpedansi merupakan rangkaian yang sering digunakan untuk penguat pada konversi optik ke listrik karena memiliki derau kecil dan proporsional terhahap perubahan intensitas [12].

2. Metode Penelitian Perancangan penelitian pada makalah ini meliputi pembuatan dua pengkondisi sinyal berupa penguat transimpedansi dan pengujian dari kedua pengkondisi sinyal tersebut. Masing-masing pengkondisi sinyal terdiri atas photodioda, operatioanal amplifier (opamp), resistor, dan kapasitor.

Seperti pada Gambar 1, PD1 dan PD2 adalah photodetektor. Kombinasi C1 dan R1 serta C2 dan R2 merupakan penyaring tegangan. Rf1 dan Rf2 pada masing-masing penguat transimpedansi dibuat dari potensiometer yang dimaksudkan agar dapat diatur penguatannya. Sedangkan Cf1 dan Cf2 merupakan kapasitor yang bernilai 0,2 pF yang digunakan untuk kontrol frekuensi respon [15]. 2.2. Pengujian dual penguat transimpedansi Pengujian terhadap dua penguat transimpedansi ditunjukkan pada Gambar 2. Laser yang digunakan adalah sumber cahaya dengan panjang gelombang 1610 nm dan daya optik -4,33 dBm. Berkas laser dipecah dengan beam splitter menjadi dua bagian. Bagian pertama dihubungkan dengan serat optik yang dapat berubah nilai intensitasnya dengan cara digulung yang disebut dengan serat optik atenuator. Sedangkan bagian kedua dihubungkan dengan serat optik pembanding yang disebut dengan serat optik referensi yang digunakan sebagai pembanding sensor.

2.1. Perancangan Penguat transimpedansi Pada dasarnya, rangkaian penguat transimpedansi merupakan rangkaian penguat dan pengkonversi arus ke tegangan. Photodioda yang digunakan adalah FGA 01FC yang merupakan photodioda yang dapat membaca sinyal optik pada panjang gelombang 800 – 1700 nm dengan konektor FC [13]. Sedangkan chip opamp yang digunakan adalah OP2356 yang terdiri dari dua buah opamp dengan bandwith 200 MHz [14]. Karena untuk mendeteksi dan mengkondisikan sinyal sensor dan referensi, maka rangkaian penguat transimpedansi terdiri dua buah sehingga dinamakan penguat transimpedansi ganda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 2 Pengujian dual penguat transimpedansi Keluaran dari serat optik baik sebagai atenuator maupun referensi dihubungkan dengan PT1 yang merupakan penguat transimpedansi 1 dan yang lainnya dihubungkan dengan PT2 yang merupakan penguat transimpedansi 2. Keluaran dari PT 1 dan PT 2 dimasukkan ke dalam sistem data akuisisi yaitu DAQ diamati dengan perangkat lunak Weight In Motion based on Optical Fiber buatan Pusat Penelitian Fisika LIPI pada PC berupa tegangan. Percobaan dilakukan dengan sebanyak dua kali seperti kombinasi pada Tabel 1. Sebelum dihugungkan dengan PT 1 atau PT 2 serat optik atenuator dan referensi diukur terlebih dahulu sinyal optiknya dengan power meter. Tabel 1 Kombinas Percobaan No. Atenuator 1. PT 1 2. PT 2

Referensi PT 2 PT 1

3. Hasil dan Pembahasan

Gambar 1 Rangkaian penguat transimpedansi ganda

Hasil percobaan I sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3. Grafik berwarna merah menunjukkan keluaran dari PT 1 sedangkan grafik berwarna biru merupakan keluaran PT 2. Grafik PT

357

1 menghasilkan keluaran tegangan yang berubah dengan trend menurun yaitu 4 V ke 0,5 volt. Pada rentang pembacaan tegangan tersebut intensitas optik yang berikan dari -10,44 dBm sampai dengan -21,44 dBm. Sedangkan bagian lain yaitu keluaran pada PT 2 berfluktuatif pada nilai 2 volt untuk intensitas optik yang konstan sebesar -22, 47 dBm.

Gambar 3 Hasil percobaan I Hasil Percobaan II dengan kondisi berlawanan dengan percobaan I seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Grafik berwarna merah merupakan merupakan keluaran PT 1 yang merupakan sinyal referensi. Sedangkan grafik berwarna biru adalah keluaran dari serat optik atenuator pada PT 2. Keluaran PT 1 bernilai pada kisaran 0,25 volt untuk sinyal optik konstan -22,47 dBm. sedangkan keluaran PT 2 nilainya turun dari 4 volt menuju 0,5 volt dengan sinyal optik antara -11,41 dBm sampai dengan -21,7dBm.

Gambar 4 Hasil Percobaan II Dari 2 kali percobaan dengan saling menukar serat optik atenuator dan serat optik referensi pada PT 1 dan PT 2 diperoleh hasil keluaran untuk masing-masing penguat transimpedansi baik PT 1 maupun PT 2 dapat digunakan sebagai pengolah sinyal sensor maupun sebagai sinyal referensi. Namun dari dua hasil percobaan di atas yang paling baik adalah jika PT 1 sebagai referensi dan PT 2 sebagai sinyal sensor karena keluaran PT 1 lebih stabil nilainya ketika menjadi sinyal referensi walaupun PT 1 dan PT 2 sama bisa digunakan sebagai pembaca sensor. Nilai kestabilan pada referensi itu penting karena digunakan sebagai pembanding dan kompensasi. Dengan perancangan penguat transimpedansi ganda yang telah dibuat dimana dibangun dengan tegangan aktif 5 volt, pengolah sinyal tersebut dapat mengakomodasi masukan sinyal optik dengan jangkauan sebesar 11 dBm. Nilai tersebut diperoleh dari selisih nilai sinyal optik dari serat optik atenuator tertingi dan nilai terendah ketika keluaran penguat transimpedansi 4 volt sampai dengan 0,5 volt. Sensor WIM yang telah dikembangkan oleh Pusat Penelitian Fisika menggunakan prinsip microbending dimana ketika terdapat berat suatu objek yang melewati sensor tersebut akan mengalami perubahan intensitas optik [9]–[11]. Dengan perancangan ini dapat diketahui bahwa intensitas optik hasil sensor WIM yang yang dapat dibaca dengan pengembangan penguat transimpedansi ini sebesar perubahan 11 dBm.

4. Kesimpulan Penguat transimpedansi ganda dapat dibuat sebagai pengolah sinyal pada sistem sensor WIM berbasis serat optik. Satu penguat transimpedansi

358

sebagai pembaca sensor sedangkan penguat transimpedansi yang lain digunakan sebagai pembaca sinyal referensi. Hasil kedua dari transimpedansi ini dibandingkan sebagai interpretasi hasil pembacaan sensor. Penguat transimpedansi yang telah dikembangkan dapat membaca sinyal optik dengan perubahan sebesar 11 dBm. Dengan membuat dua penguat transimpedansi ini apabila terjadi perubahan lingkungan dan daya laser sudah dapat diketahui karena karena ada pembanding dari referensi. Dan apabila terdapat perubahan pada sensor akibat adanya beban hasil tersebut tinggal dikoreksi dengan sinyal referensi.

Ucapan Terima Kasih Kegiatan penelitian ini didanai oleh program INSINAS 2014 dari Kementerian Ristek RI. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Prabowo Puranto, Iyon Titok Sigiarto, dan Hendra Adinanta yang memberikan masukan dalam diskusi.

[9] A. Setiono, D. Hanto, B. Widiyatmoko, and B. Waluyo, “Kajian Penerapan Konsep Impuls untuk Menghitung Berat Kendaraan Berjalan Menggunakan Sensor Serat Optik,” in Prosiding Seminar Nasional Fisika, Semarang 8 Juni 2013, 2013, pp. 3–6. [10] D. Hanto, D. H. Sari, A. Setiono, and B. Widiyatmoko, “Rancangan Alat Timbang Berbasis Serat Optik Mikrobending Menggunakan Mikrokontroler ATmega32,” in Prosiding Seminar Nasional Fisika, Semarang 8 Juni 2013, 2013, pp. 1–5. [11] D. Hanto, C. Al Kindi, A. Setiono, and B. Widiyatmoko, “Analisa Pengaruh Mikrobending Untuk Aplikasi Pada Sensor Beban Berbasis Serat Optik,” in Prosiding Seminar Nasional Fisika, Semarang 8 Juni 2013, 2013, pp. 1–4. [12] H. I. Ozbas, “Hight-Gain Differential Transimpedance Amplifier With DC Photodiode Current Rejection,” Worcester Polytechnic Institute, 2005. [13] Thorlabs, “Fga01fc.” Thorlabs.com, pp. 1–4, 2013.

Daftar Acuan [1] R. B. Malla, A. Sen, and N. W. Garrick, “A Special Fiber Optic Sensor for Measuring Wheel Loads of Vehicles on Highways,” pp. 2551–2568, 2008. [2] C. E. Lee, “Standards for Highway Weigh-InMotion (WIM) Systems,” ASTM Standardization News, pp. 32–37, 1992.

[14] S. November, “OPA 356/OPA 2356.” Texas Instruments Incorporated, Texas, pp. 1–15, 2003. [15] Texas Instruments, “Precision , High-Speed Transimpedance Amplifier,” no. September. Texas Instruments Incorporated, Texas, pp. 1– 22, 2007.

[3] J. H. Wyman, “An Evaluation of Currently Available WIM System,” in Proc. 3rd. National Conf. on Weigh-In-Motion, 1989, pp. 6–176. [4] B. J. Cottrell, “Evaluation of Weigh-In-Motion Systems,” FHWA Report FHWA/VA- 92-RB, VTRC 92-RB; Nat. Tech. Info. Service, p. 100, 1992. [5] D. Hahn and M. Pansare, “Maryland Virtual Weigh Station 2009 Maryland Virtual Weigh Station Final Report,” 2009. [6] T. Kwon and Aryal Bibhu, “Development of a PC-Based Eight-Channel WIM System,” Minnesota Department of Transportation, 2007. [7] P. J. Cosetino and B. G. Grossman, “Developed of Fiber Optic Dynamic Weight In Motion Systems,” Florida, 1997. [8] M. Bin and Z. Xinguo, “Study Weight-in-Motion System Based Optic Microbend Sensor,” 2010 Intell. Comput. Technol. Autom., 458–461, May 2010.

of Vehicle on FiberInt. Conf. no. 1, pp.

359