SENSOR BEBAN BERBASIS SERAT OPTIK DENGAN PRINSIP MIKROBENDING SKRIPSI CINDY AL KINDI

SENSOR BEBAN BERBASIS SERAT OPTIK DENGAN PRINSIP MIKROBENDING

SKRIPSI

CINDY AL KINDI 090801012

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

Universitas Sumatera Utara


SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains


DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013


LEMBAR PERSETUJUAN

Judul Kategori Nama NIM Program Studi Departemen Fakultas

: SENSOR BEBAN BERBASIS SERAT OPTIK DENGAN PRINSIP MIKROBENDING : SKRIPSI : CINDY AL KINDI : 090801012 : SARJANA (S-1) FISIKA : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2013

Pembimbing II,

Pembimbing I,

Dwi Hanto, M.Si NIP. 198404252008121003

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

Deketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003


PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan kasih sayang serta karunia-Nya kepada penulis hingga skripsi yang berjudul “Sensor Beban Berbasis Serat Optik dengan Prinsip Mikrobending” berhasil diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Ucapan terima kasih terbesar penulis sampaikan kepada Ibunda tercinta Nurdiana dan Ayahanda tercinta Syaiful Yusmainur Saragih atas kasih sayang dan do’a yang selalu dihadiahkan kepada penulis serta dukungan secara moril maupun materi. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, yaitu : 1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan Departemen Fisika dan dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan panduan, bantuan, perhatian serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Dwi Hanto M.Si selaku dosen pembimbing dari Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah bersedia memberikan panduan, bantuan, serta segenap perhatian dan dorongan kepada penulis dalam melakukan penelitian untuk menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku kepala Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah memberikan izin penelitian, dan selaku penguji pada saat seminar hasil di P2F yang telah memberikan arahan dan dukungannya kepada penulis. 4. Bapak Ir. Thomas Budi Waluyo M.Eng.Sc. selaku penguji pada saat seminar hasil yang telah memberikan arahan dan dukungan kepada penulis. 5. Bapak Andi Setiono, Bapak Sigit, Mas Hendra Adinanta dari P2F LIPI yang sudah memberikan arahan dan dukungan kepada penulis. 6. Bapak Prof. Perdamean Sebayang M.Si dari Pusat Penelitian Fisika LIPI yang sudah sangat baik memberikan arahan dan dukungan serta semangatnya kepada penulis sampai penulis menyelesaikan penelitian untuk tugas akhir. 7. Seluruh Staf Pusat Penelitian Fisika LIPI yang belum disebutkan saya mohon maaf dan mengucapkan terima kasih.


8. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, seketaris departeman Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengatahuan Alam Universitas Sumatra Utara 9. Seluruh staf dosen departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 10. Kak Yuspa, Kak Tini, dan Bang Jo yang selalu mempermudah segala urusan di departemen Fisika 11. Keluarga dan para saudara yang banyak mendukung secara langsung maupun tidak langsung terima kasih atas dukungannya . 12. Adik-adikku Jundi, Badar, Tata dan Batros yang menjadi semangatku. 13. Para sahabat tersayang Desy Hervina, Seri Dermayu Siregar, Sally Irvina, Tian Havwini, Kharismayanti, Hilda Ayu Marlina, Fitri Hidayati yang selalu memberikan motivasi, semangat, bantuan, pengertian, dan masih banyak lagi yang tidak mampu diungkapkan. 14. Sahabat terkasih Nurkhasanah, T Masykur Al Qaedy, Bang Khalid Lubis terima kasih atas dukungan dan semangatnya. 15. Pak Lukman, Bang Maulana (Nana), Irmawan Oktavianto terima kasih atas dukungan dan bantuannya kepada penulis. 16. Staf LIDA terkhusus pada Ibu Ratna Simatupang dan Bapak Nasruddin dan Asisten LIDA (kak Masthura, kak Mora, bang Ikhsan, bang Hilman, kak Pepi, adik-adik dan kepala laboratorium LIDA) terima kasih atas dukungannya selama ini. 17. Buat Ibunda Neneng dan kak Lina, terima kasih banyak karena telah menjadi keluarga yang baik ketika penulis melakukan penelitian di LIPI. 18. Kak Cici, kak Farida, kak Ratika terima kasih atas dukungannya.

Semoga Allah SWT membalas kebaikan yang diberikan kepada penulis oleh semua pihak-pihak tersebut. Aamiin. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang dikehendaki-Nya.


PERNYATAAN


SKRIPSI

Saya mengetahui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2013




ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai sensor beban berbasis serat optik dengan prinsip mikrobending. Penelitian ini meliputi beberapa pengujian yaitu kesetabilan laser, pengaruh mikrobending, validitas dan reliabilitas sensor untuk mengetahui rancangan yang tepat serta tingkat respon sensor pada saat beban diletakkan diatas sensor agar dapat diaplikasikan pada sensor beban kendaraan. Pengujian tersebut menggunakan sumber laser dengan panjang gelombang 1310 nm, serat optik ragam banyak, lapisan karet, beban, kawat stainless, sensor modifikasi (buatan Pusat Penelitian Fisika), photodetektor, Data Translation DAQ, dan software Weight in Motion buatan Pusat Penelitian Fisika LIPI. Dari penelitian diperoleh beberapa hasil yaitu kesetabilan laser terpenuhi dengan uji T statistik, pengaruh mikrobending berpengaruh secara signifikan pada respon sensor beban dengan ANOVA pada tingkat signifikansi 0.05, histerisis sensor dengan error < 5 % dan validasi sensor dengan persamaan polinomial serta reliabilitas sensor terpenuhi dengan uji T statistik.


LOAD SENSORS BASED ON OPTICAL FIBER WITH MICROBENDING PRINCIPLE

ABSTRACT

Has done research on fiber-optic-based load sensor with microbending principle. This study includes some stability testing of the laser, the influence microbending, validity and reliability of the sensors to find the right design and the level of the sensor response when the load placed on the sensor so that the sensor can be applied to the vehicle load. The test uses a laser source with a wavelength of 1310 nm, many kinds of optical fiber, rubber lining, load, steel wire, modified sensor (artificial Physics Research Center), a photodetector, Data Translation DAQ, and software Weight in Motion made LIPI Physics Research Center. Obtained some results of studies that met the laser stability test statistic T, the influence microbending significant influence on the response of the load sensor with ANOVA at the 0.05 level, with the sensor hysteresis error < 5%, the sensor validation by polynomial equations and reliability of the sensor satisfied by T test statistics.


DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan

ii

Pernyataan

iii

Penghargaan

iv

Abstrak

vi

Abstract

vii

Daftar Isi

viii

Daftar Gambar

x

Daftar Tabel

xii

Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang

1

1.2 Rumusan Masalah

3

1.3 Batasan Masalah

4

1.4 Tujuan Penelitian

4

1.5 Manfaat Penelitian

4

1.6 Metodologi Penelitian

5

1.7 Tempat Penelitian

5

1.8 Sistematika Penulisan

5

Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Teori Cahaya dan Hukum Snellius

7

2.2 Serat Optik

10

2.3 Prinsip dan Tipe Sensor Optik

12

2.4 Konektor Serat Optik

15

2.5 Sensor

16

2.6 Photodetektor

17

2.7 Rugi – Rugi Daya Pada Serat Optik Akibat Pembengkokan


Pada Serat

19

2.8 Sensor Beban dengan Serat Optik Mikrobending

22

2.9 Pengolahan Data-data Statistik

24

Bab 3 Metodologi Penelitian 3.1 Tahapan Penelitian

25

3.2 Pengujian Kesetabilan Laser

27

3.3 Pengujian Pengaruh Diameter dan Jarak Kawat Terhadap Respon Sensor Beban

29

3.4 Pengujian Validitas dan Reliabilitas Sensor Beban

32

Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Kesetabilan Laser

34

4.2 Pengujian Variasi Diameter dan Jarak Kawat terhadap Respon Sensor Beban

36

4.3 Pengujian Validitas dan Reliabilitas Sensor Beban

39

Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan

45

5.2 Saran

45

Daftar Pustaka

46

Lampiran

48


DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Hukum Snellius

9

Gambar 2.2 Pemantulan Dinding Serat Optik

10

Gambar 2.3 Bagian-bagian Serat Optik

11

Gambar 2.4 Karakteristik Serat Optik MultimodeStep Index

13

Gambar 2.5 Karakteristik Serat Optik Multimode Graded Index

14

Gambar 2.6 Karakteristik Serat Optik Single Mode Step Index

14

Gambar 2.7 Pembengkokan Sinar di Dalam Inti Serat Optik

19

Gambar 2.8 Peristiwa Rugi-rugi akibat Pembengkokan Mikro

20

Gambar 2.9 Sensor Intrinsik Serat Optik

21

Gambar 2.10 Skematik Sensor Mikrobending

21

Gambar 2.11 Skematik Sensor dengan Pelat Bergerigi

23

Gambar 3.1 Rancangan Sensor Beban

26

Gambar 3.2 Diagram Blok Penelitian

26

Gambar 3.3 Software Weight In Motion Based Optical Fiber

27

Gambar 3.4 Flowchart Pengujian Kesetabilan Laser

28

Gambar 3.5 Beban Uji yang diletakkan Terpusat di atas Sensor Beban

29

Gambar 3.6 Software Weight In Motion Based Optical Fiber

30

Gambar 3.7 Flowchart Pengujian Variasi Diameter dan Jarak Kawat

31

Gambar 3.8 Sensor Untuk Pengujian Validitas dan Reliabilitas

33

Gambar 4.1 Grafik Kesetabilan Laser

34

Gambar 4.2 Grafik Kesetabilan Fluktuasi Laser

35

Gambar 4.3 Grafik Pengujian Mikrobending

37

Gambar 4.4 Kurva Hiaterisis Sensor

40


Gambar 4.5 Grafik Validasi Sensor

42

Gambar 4.6 Grafik Validasi Beban

43

Gambar 4.7 Grafik Reliabilitas Sensor

44


DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1. Uji T untuk Kesetabilan Laser

35

Tabel 4.2. Uji Normalitas Data

37

Tabel 4.3. Uji Homogenitas

38

Tabel 4.4. Uji ANOVA

38

Tabel 4.5. Error Histerisis

41

Tabel 4.6. Uji T Reliabilitas Sensor

44


SENSOR BEBAN BERBASIS SERAT OPTIK DENGAN PRINSIP MIKROBENDING SKRIPSI CINDY AL KINDI

Recommend Documents