SUSUNAN PANITIA. : Abdillah, SE., MSi. Selaku Direktur Politeknik Negeri Jakarta : Iwa Sudradjat, ST., MT. Penanggung Jawab

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

SUSUNAN PANITIA Panitia Pelaksana : Pelindung

: :

Penanggung Jawab Wakil Penanggung Jawab

:

Ketua Panitia Wakil Ketua Sekretaris Bendahara Tim Editor Makalah

: : : : :

Publikasi dan Dokumentasi

:

Sponsorship

:

Perlengkapan

:

Konsumsi Serifikat

: :

Abdillah, SE., MSi. Selaku Direktur Politeknik Negeri Jakarta Iwa Sudradjat, ST., MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta Ismujianto, ST., MT. Selaku Sekretaris I Jurusan Teknik Elektro Ir. Anik Tjandra Setiati Selaku Sekretaris II Jurusan Teknik Elektro Drs. Aminuddin Debataraja, ST., MSi. Drs. Abdul Aziz, MMSi. Mohamad Fathurahman, ST., MT. Murie Dwiyaniti, ST., MT. Ir. Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Isdawimah, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT. Benny, ST., MT. Mauldy Laya, S.Kom., M.Kom. Toto Supriyanto, ST., MT. Syupriadi Nasution, ST. A Damar Aji, ST., MKom. Indra Z., ST., MKom. Entis Sutisna, ST. Dra. Wartiyati, MSi. Drs. Latif Mawardi, MKom.

Reviewer: 1. Prof. T. Basuruddin, MSc., PhD. (Universitas Indonesia) 2. Prof. Dr. V.R Singh (Chairman IEEE Delhi Section) 3. Prof. Tsong P. Perng, PhD. (NTHU-Taiwan) 4. Prof. Dr. Ir. Harry Sudibyo S., DEA. (Universitas Indonesia) 5. Dr. Santoso Sukirno (Universitas Indonesia) 6. Prof. Dr. Ir. Eko Tjipto Rahardjo, MSc. (Universitas Indonesia) 7. Dr.Eng. Son Kuswandi (ITS) 8. Dr-Ing. Cuk Imawan (Universitas Indonesia) 9. Ir. Era Purwanto, M.Eng. (PENS-ITS) 10. Ir. Carlos RS, MT., (Politeknik Negeri Sriwijaya) 11. Dr. Ir. Gibson Hilman Sianipar (ITB) 12. Dr. Hiskia (LIPI) 13. Dr. Drs. Hanief S. Ghofur, SAg., MHum (Staf Ahli Kemendikbud RI) Keynote Speaker: 1. Prof. Dr. Ir. Djoko Santoso, MSc. (Dirjen Dikti Kemendikbud RI) 2. Dr. Ir. Mashury Wahab, M.Eng. (Ketua Asosiasi RADAR Indonesia, AsRI) 3. Ir. Mombang Sihite, MM. (Presiden Direktur PT. Azbil Berca Indonesia) 4. Budianto Surbakti, ST., MM. (Sales Manager Energy & Power Plant Segment PT.Schneider Electric Indonesia)

ISBN: 978-602-97832-0-9

1

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

SAMBUTAN KETUA PANITIA Kita bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kasih dan rahmat-Nya kita dapat bertemu pada acara Seminar Nasional Teknik Elektro (SNTE) 2012 dengan tema “Peningkatan Kualitas Penelitian Sains Terapan dalam Upaya Meningkatkan Produktivitas Industri Nasional”. Pelaksanaan seminar ini merupakan agenda Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta yang rutin diadakan setiap tahun. Maksud diadakannya SNTE-2012, memasuki era globalisasi pada fenomena perubahan bidang sains, teknologi, ekonomi, dan sistem informasi dengan prespektif yang lebih luas, adanya berbagai bencana alam yang merupakan tantangan strategis perguruan tinggi dan instansi penelitian untuk mengaktualisasikan diri dalam menyelesaikan tantangan ini, serta mewujudkan sumber daya manusia yang berkualitas, unggul, dan trampil memberdayakan IPTEK. Melalui seminar ini diharapkan agar kita dapat melengkapi kemampuan akademik secara integratif, baik dari aspek-aspek teoritik maupun aspek praktis (terapan) ditengah-tengah perubahan kehidupan bermasyarakat, berbangsa, dan bernegara. Adapun tujuan SNTE-2012 sebagai bentuk salah satu pelaksanaan Tridharma Perguruan Tinggi, untuk mempublikasikan hasil penelitian secara nasional dan sebagai wahana interaksi kemitraan antara para peneliti mensinergikan antara penelitian di Perguruan Tinggi dan inovasi di industri. Dalam proses pengembangan kwalitas potensi akademik dalam upaya Link and Match antara perguruan tinggi, lembaga penelitian dan industri, membutuhkan sumber daya yang memiliki sikap kreatif, inovatif, tanggap terhadap perkembangan IPTEK untuk mendorong terciptanya masyarakat dialogis dan terbuka, saling mengisi, membangun untuk mendorong kemandirian bangsa. Sedangkan sasaran SNTE-2012 terciptanya pembaharuan diri yang satu dengan yang lain untuk dapat melahirkan pemikiran-pemikiran strategis sesuai dengan pola ilmiah pokok yang dikembangkan melalui jalur pengembangan penelitian (riset), teknologi, dan kualitas akademik untuk mempersiapkan masyarakat mandiri. Seminar Nasional Teknik Elektro 2012 menampilkan pembicara kunci Prof. Dr. Ir. Djoko Santoso, MSc., dari Dirjen Dikti Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan RI, Dr. Ir. Mashury Wahab, M. Eng. Ketua Asosiasi RADAR Indonesia dan Peneliti PPET LIPI Bandung, serta pakar praktisi mewakili industri di Indonesia. SNTE-2012 diikuti sekitar 90 orang pemakalah dari berbagai Perguruan Tinggi dan Instansi Penelitian di Indonesia meningkat dibandingkan dengan SNTE-2011. Peneliti tersebut berasal dari: Universitas Kristen Petra Surabaya, Universitas Sultan Ageng Tertayasa Banten, Universitas Brawijaya, Institut Teknologi Adhitama Surabaya, Universitas Lampung, ITS, UI, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, LAPAN, LIPI, Akademi Teknik Industri Makasar, STIKOM Dinamika Bangsa Jambi, Universitas Negeri Menado, Universitas Negeri Jakarta, Universitas Riau, Universitas Sriwijaya Palembang, Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, Politeknik Negeri Perkapalan Surabaya, Politeknik Negeri Jakarta dan Universitas Pancasila. Kita mengharapkan seminar ini dapat melangkah ke depan lagi, mengintegrasikan ilmu dan teknologi melalui penelitian dalam mengatasi permasalahan dan memberikan repon yang tepat, yang menyumbangkan hal yang positif dalam pembangunan dan perubahan di dalam masyarakat. Tidak lupa kami ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada para sponsor yang mendukung kegiatan ini sehingga dapat berjalan sebagaimana mustinya. Dengan terselenggaranya seminar ini, kami selaku panitia menyampaikan bahwa kesuksesan SNTE-2012 adalah berkat dukungan, kerjasama, dan partisipasi dari semua pihak yang terkait. Selamat berseminar semoga kontribusi yang diberikan oleh para peneliti dapat bermakna untuk kemakmuran dan kesejahteraan umat manusia. Depok, 06 Desember 2012 Panitia SNTE-2012 Ketua, Drs. Aminuddin Debataraja, ST., MSi. NIP.19650425 199703 1 001 2

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

SAMBUTAN KETUA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah Subhanallahu wa Ta’ala, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, Seminar Nasional Teknik Elektro (SNTE) tahun 2012 dapat diselenggarakan sesuai waktu yang direncanakan. Seminar ini merupakan kegiatan rutin tahunan Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta sebagai wadah pertemuan ilmiah para akademisi, peneliti dan praktisi industri. Sebagai akademisi dan praktisi, kita berkewajiban untuk menghimpun sinergi dalam menyumbangkan pemikiran konstruktif guna memajukan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi terapan di Negara kita. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di negara maju khususnya di bidang teknik elektro telah membawa dunia ini semakin maju dan ini merupakan peluang sekaligus tantangan bagi kita untuk memanfaatkannya demi kemajuan dan kesejahteraan bangsa ini. Seminar Nasional Teknik Elektro (SNTE) tahun 2012 ini, mengambil tema “Peningkatan Kualitas Sains Terapan dan Teknologi dalam Upaya Meningkatkan Produktivitas Industri Nasional”. Dengan tema ini, kami berharap SNTE 2012 menjadi ajang diseminasi hasil-hasil inovasi para akademisi dan praktisi sehingga akan semakin meperkaya wawasan IPTEKS. Melalui seminar ini pula berharap menjadi jembatan emas untuk menghubungkan para akademisi dengan praktisi industri sehingga akan terjadi kerjasama riset terapan yang pada akhirnya akan membawa perubahan dari prototype menjadi produk yang bisa dinikmati masyarakat. Seminar nasional ini dapat diselenggarakan dengan baik atas bantuan berbagai pihak, baik internal maupun eksternal. Maka, perkenankan kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah berkontribusi atas terselelenggaranya Seminar Nasional Teknik Elektro tahun 2012. Ucapan terima kasih secara khusus kami sampaikan kepada keynote speaker, pemakalah, juga seluruh panitia pelaksana yang telah bekerja maksimal sehingga seminar ini dapat berlangsung dengan sukses. Depok, 06 Desember 2012 Jurusan Teknik Elektro PNJ Ketua,

Iwa Sudradjat, ST. MT. NIP. 19610607 198601 1 002

ISBN: 978-602-97832-0-9

3

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

SAMBUTAN DIREKTUR POLITEKNIK NEGERI JAKARTA Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan YME atas segala karunia dan rahmat-Nya yang diberikan kepada kita sekalian sehingga sampai saat ini kita dalam keadaan sehat dan dapat melaksanakan tugas serta kewajiban kita masing-masing tanpa halangan suatu apapun Saya menyambut baik dan mengucapkan selamat atas kegiatan Seminar Nasional Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta tahun 2012 karena hal ini merupakan tanggung jawab kita bahwa penelitian merupakan salah satu kewajiban yang harus dilaksanakan dari Tri Darma Perguruan Tinggi yang harus dilakukan. Untuk mengetahui sudah sampai seberapa jauh penelitian yang telah dilakukan, maka perlu dilakukan seminar ini dan yang terpenting jangan sampai ada duplikasi penelitian yang pada akhirnya jangan sampai terjadi plagiat. Menurut Undang-undang Nomor 12 tahun 2012 tentang Pendidikan Tinggi, pada pasal 46 ayat (2) bahwa hasil penelitian wajib disebarluaskan dengan cara diseminarkan, dipublikasikan dan atau dipatenkan oleh Perguruan Tinggi. Hal ini berarti seminar ini merupakan sebuah kewajiban yang harus dilakukan dari suatu hasil penelitian. Tak lupa ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh Pemangku Kepentingan baik Akademisi, Pemerintah dan Industri serta Panitia yang mendukung kegiatan ini dapat terlaksana dengan baik. Harapan saya Seminar Nasional Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta tahun 2012 ini dapat dijadikan kegiatan rutin dan juga dapat ditingkatkan menjadi Seminar Internasional aga Visi dan Misi Politeknik Negeri Jakarta dapat segera tercapai. Akhir kata saya berharap kepada para Pemangku Kepentingan untuk terus dapat mendukung kegiatan ini agar Seminar Nasional ini dapat berjalan dengan sukses dan lancer. Depok, 06 Desember 2012 Politeknik Negeri Jakarta Direktur,

Abdillah, SE., MSi. NIP 19590309 198910 1 001

4

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

JADWAL ACARA SEMINAR NASIONAL TEKNIK ELEKTRO (SNTE) TAHUN 2012 Waktu Kegiatan Penanggung jawab 08.00 – 08.30 WIB Registrasi Peserta Penerima tamu Pembukaan Acara Menyanyikan Lagu Kebangsaan Indonesia Raya Acara Laporan Ketua Panitia Ketua Panitia SNTE 2012 Sambutan Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Jurusan Teknik 08.30 – 09.00 WIB Elektro PNJ Iwa Sudradjat, ST., MT. Sambutan Direktur Politeknik Negeri Jakarta Direktur Politeknik Sekaligus Membuka Seminar Nasional Teknik Negeri Jakarta Elektro 2012 Abdillah, SE., MSi. Moderator : Pembicara Tamu I : Prof. Dr. Ir. Djoko Santoso, MSc. Drs. Aminuddin Dirjen Dikti Kemendikbud RI Debataraja, ST., MSi. 09.00 – 10.00 WIB “Masa Depan Pendidikan Politeknik ditinjau dari sumber daya manusia, kurikulum dan UU PT” 10.00 – 10.15 WIB Coffee Break Panitia Moderator : Pembicara Tamu II : Dr. Ir. MashuryWahab, M.Eng., Indri Neforawati, ST., 10.15 – 11.15 WIB KetuaAsosiasi RADAR Indonesia (AsRI) MT. “PerkembanganPenelitianTeknologi RADAR di Indonesia” Moderator : Pembicara tamu III : Ir. Mombang Sihite, MM. Dra. Wartiyati, MSi. 10.20 – 11.55 WIB President Director of PT. Azbil Berca Indonesia 12.00 – 12.30 WIB Moderator : Pembicara Tamu IV : Budianto Surbakti, ST., MM. Drs. Syupriadi Sales Manager Global Sales Indonesia Nasution, MKom. Infrastructure Business PT. Schneider Indonesia 12.30 – 13.00 WIB Ishoma Konsumsi 13.00 – 15.30 WIB Presentasi Sesi Paralel Moderator Sesi Paralel Ruang Seminar I (Ruang Aula Gedung Q Lantai 3) Waktu

Pembicara

13.00 – 13.15 WIB

Muhammad Rozali , Bhakti Yudho Suprapto dan Djulil Amri

13.20 – 13.35 WIB

Noveri Lysbetti M dan Edy Ervianto

ISBN: 978-602-97832-0-9

Judul Makalah PERANCANGAN GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI) UNTUK PENGENDALIAN SUHU PADA STIRRED TANK HEATER BERBASIS MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0 DATA LOGGER SENSOR SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER

Moderator Benny, ST., MT

Benny, ST., MT

5

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Waktu

Pembicara

13.40 – 13.55 WIB

Sofiar Agusta, Tony Mulia dan M. Sidik

14.00 – 14.15 WIB

Arief Budiman dan Prawito

14.20 – 14.35 WIB

Emir Nasrullah, Agus Trisanto dan Kurnia Ramdhani

14.40 – 14.55 WIB

15.00 – 15.15 WIB

15.20 – 15. 35 WIB

Aminuddin dan Hiskia

Kusnadi dan Prawito

Syaprudin dan Darwin

Judul Makalah ATMEGA 8535 DENGAN PC SEBAGAI TAMPILAN INSTRUMEN PENGUJIAN BUTA WARNA OTOMATIS DISAIN DAN IMPLEMENTASI FIELDPROGRAMMABLE GATE ARRAY UNTUK IDENTIFIKASI CITRA WAJAH MENGGUNAKAN ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS MODEL SISTEM KONTROL PEMILAHAN PRODUK BERBENTUK KOTAK IMPLEMENTASI KONTROL OTOMASITISASI TERINTEGRASI PADA SISTEM FLOW INJECTION ANALISIS BERBANTUAN MIKROKONTROLER KONVERTER AC-DC TIGA FASA TERKENDALI TERHADAP TOTAL HARMONIC DISTORTION (THD) PADA BEBAN INDUKTIF BERBASIS LABVIEW SIMULASI SISTEM FILLING-DRAINING CONTROLLER

Moderator

Benny, ST., MT Benny, ST., MT

Benny, ST., MT

Benny, ST., MT

Benny, ST., MT

Benny, ST., MT

Ruang Seminar II (Ruang Teleconference Gedung Q Lantai 3) Waktu Pembicara Judul Makalah 13.00 – 13.15 WIB

13.20 – 13.35 WIB

13.40 – 13.55 WIB

Djulil Amri

Rudy Setyabudy, Eko Adhi Setiawan, Hartono BS dan Budiyanto

Masjono

14.00 – 14.15 WIB

Ferry Johnny Sangari

14.40 – 14.55 WIB

Yusak Tanoto,

6

ANALISA DGA TERHADAP KINERJA TRANSFORMATOR 30 MVA GARDU INDUK BETUNG MENGGUNAKAN METODE FUZZY PENINGKATAN KINERJA GRID TIE INVERTER PADA JARINGAN LISTRIK MIKRO SAAT KONDISI ISLANDING DENGAN PENAMBAHAN PERANGKAT UPS (Uninterrupted Power Supply) DESAIN DAN SIMULASI KONVERTER ENERGI GELOMBANG LAUT SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK RANCANGAN DAN UJICOBA PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK PASANG SURUT DI SULAWESI UTARA BASELINE ENERGY USE

Moderator Isdawimah, ST., MT.

Isdawimah, ST., MT.

Isdawimah, ST., MT.

Isdawimah, ST., MT. Isdawimah,

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Waktu

Pembicara

Judul Makalah

Murtiyanto Santoso dan Emmy Hosea

BASED RESIDENTIAL LIGHTING LOAD CURVE ESTIMATION: A CASE OF SURABAYA RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMAN MOTOR LISTRIK DENGAN BANTUAN PLC EFISIENSI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN CAPASITOR PADA JARINGAN INSTALASI LISTRIK PERUBAHAN JARAK ELEKTRODA TERHADAP ARUS LISTRIK DAN KADAR MINYAK SERTA LEMAK PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA ELEKTROKOAGULASI

15.00 – 15.15 WIB

Fatahula dan Iksan Kamil

15.20 – 15. 35 WIB

Imam Halimi dan EntisSutisna

15.40 – 15.55 WIB

Sutanto

Ruang Seminar III (Ruang kelas PT BADAK Gedung Q Lantai III) Waktu Pembicara Judul Makalah

13.00 – 13.15 WIB

13.20 – 13.35 WIB

13.40 – 13.55 WIB

Hetty Rohayani. AH dan Herti Yani

Suprapto dan Kenty Wantri Anita

Hetty Rohayani. AH dan Herti Yani

14.00 – 14.15 WIB

Adhi Mahendra

14.40 – 14.55 WIB

Mulyono, Aniati Murni Arimurty dan Dina Cahyati

15.00 – 15.15 WIB

Mauldy Laya dan Juniardi Ibrahim

15.20 – 15. 35 WIB

Abdul Aziz dan Muhammad Nur Arifin

15.40 – 15.55 WIB

Indri Neforawati dan Hanifa Shofiah

ISBN: 978-602-97832-0-9

RANCANGAN SISTEM INFORMASI PERPUSTAKAAN BERBASIS WEB (STUDI KASUS STIKOM DINAMIKA BANGSA JAMBI) SEGMENTASI MORFOLOGI UNTUK MENGKUANTIFIKASI HASIL PEMERIKSAAN PAP SMEAR DALAM MENDETEKSI KANKER SERVIKS ANALISIS SISTEM PENDUKUNG KEPUTUSAN PEMBELIAN BARANG DENGAN MENGGUNAKAN FUZZY METODE MAMDANI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP BOW-TIE PADA APLIKASI ULTRA WIDEBAND KAJIAN PEMILIHAN CIRI SEQUENTIAL FORWARD FLOATING SELECTION (SFFS) DAN TRANSFORMASI KOMPONEN UTAMA PADA DATA CITRA RADAR SKALA KECIL SISTEM PENGENALAN QRCODE UNTUK APLIKASI OTENTIFIKASI KEHADIRAN PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM INFORMASI BEASISWA PNJ BERBASIS WEB APLIKASI E-LEARNING

Moderator ST., MT.

Isdawimah, ST., MT. Isdawimah, ST., MT. Isdawimah, ST., MT.

Moderator Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom.

Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom.

Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom. Nur Fauzi 7

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Waktu

Pembicara

Judul Makalah KRYPTOGRAFI KLASIK

16.00 – 16.15 WIB

Achmad Bachris Sati

PERANCANGAN SISTEM INFORMASI MANAJEMEN PADA PRAKTIK KEBIDANAN

Ruang Seminar IV (Ruang kelas PT PLN Gedung Q Lantai III) Waktu Pembicara Judul Makalah

13.00 – 13.15 WIB

Agus Susanto

13.20 – 13.35 WIB

Mat Syai’in, Adi Soeprijanto, Ontoseno Penangsang dan Jamal Darusalam Giu

13.40 – 13.55 WIB

Toto Supriyanto, Teguh Firmansyah, dan Achmad Budi Fathoni

14.00 – 14.15 WIB

Whempy, Dani Rahmaniar, Dian Figiana, Murie Dwiyaniti dan Kendi Moro NS

14.40 – 14.55 WIB

Rika Novita Wardhani dan Mera Kartika Delimayanti

15.00 – 15.15 WIB

15.20 – 15. 35 WIB

15.40 – 15.55 WIB

8

Mohamad Fathurahman dan Kalamullah Ramli

Latif Mawardi

Wartiyati dan Minto Rahayu

ANALISIS SIMULASI UNTUK MEMPREDIKSI BATAS STABILITAS CHATTER BERBASIS PERSAMAAN GETARAN SATU DERAJAT KEBEBASAN PADA PROSES BUBUT INTEGRASI SUMBER RENEWABLE ENERGY PADA SISTEM DISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE DIRECT ZBR+IPSO RANCANG BANGUN MULTIBAND BAND PASS FILTER DENGAN CROSS OPEN STUB MONITORING POSISI KERETA REL LISTRIK JAKARTABOGOR MENGGUNAKAN GPS DAN KOMUNIKASI GSM ANALISIS PENERAPAN METODE KONVOLUSI UNTUK REDUKSI DERAU PADA CITRA DIGITAL EFISIENSI KINERJA PENGELOLAAN ENERGI PADA ARSITEKTUR DATA CENTER KOMPUTASI AWAN MENGGUNAKAN GREENCLOUD SISTEM PREDIKSI MAHASISWA DROP OUT DENGAN MENGGUNAKAN METODE BAYESIAN NETWORK STRATEGI PENYELENGGARAAN PENDIDIKAN BELA NEGARA DALAM PENDIDIKAN KEWARGANEGARAAN (STUDI KASUS DI PERGURUAN TINGGI)

Moderator Soelaiman, ST., MKom Nur Fauzi Soelaiman, ST., MKom

Moderator Agus Wagyana, ST., MT.

Agus Wagyana, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT.

Agus Wagyana, ST., MT. Agus Wagyana, ST., MT.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

DAFTAR ISI Susunan Panitia

1

Sambutan Ketua Panitia

2

Sambutan Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta

3

Sambutan Direktur Politeknik Negeri Jakarta

4

Jadwal Acara

5 A. Bidang Teknik Elektronika

Kode

Judul Makalah

TE-01

PERANCANGAN GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI) UNTUK PENGENDALIAN SUHU PADA STIRRED TANK HEATER BERBASIS MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0

TE-02

Hal (TE)

Muhammad Rozali , Bhakti Yudho Suprapto dan Djulil Amri DATA LOGGER SENSOR SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 DENGAN PC SEBAGAI TAMPILAN

01-06

07-12

Noveri Lysbetti M dan Edy Ervianto INSTRUMEN PENGUJIAN BUTA WARNA OTOMATIS

TE-03

TE-04

TE-05

TE-06

13-21 Sofiar Agusta, Tony Mulia dan M. Sidik DISAIN DAN IMPLEMENTASI FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAY UNTUK IDENTIFIKASI CITRA WAJAH MENGGUNAKAN ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS Arief Budiman dan Prawito MODEL SISTEM KONTROL PEMILAHAN PRODUK BERBENTUK KOTAK Emir Nasrullah, Agus Trisanto dan Kurnia Ramdhani IMPLEMENTASI KONTROL OTOMASITISASI TERINTEGRASI PADA SISTEM FLOW INJECTION ANALISIS BERBANTUAN MIKROKONTROLER

22-26

27-34

35-41

Aminuddin dan Hiskia SIMULASI SISTEM FILLING-DRAINING CONTROLLER

TE-07

42-48 Syaprudin dan Darwin

B. Bidang Teknik Listrik Kode

Judul Makalah

TL-01

KONVERTER AC-DC TIGA FASA TERKENDALI TERHADAP TOTAL HARMONIC DISTORTION (THD) PADA BEBAN INDUKTIF BERBASIS LAB-VIEW

ISBN: 978-602-97832-0-9

Hal (TL) 01-06

9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Kode

TL02

TL-03

TL-04

Judul Makalah

Hal (TL)

Kusnadi dan Prawito ANALISA DGA TERHADAP KINERJA TRANSFORMATOR 30 MVA GARDU INDUK BETUNG MENGGUNAKAN METODE FUZZY

07-13

Djulil Amri PENINGKATAN KINERJA GRID TIE INVERTER PADA JARINGAN LISTRIK MIKRO SAAT KONDISI ISLANDING DENGAN PENAMBAHAN PERANGKAT UPS (UNINTERRUPTED POWER SUPPLY)

14-21

Rudy Setyabudy, Eko Adhi Setiawan, Hartono BS dan Budiyanto DESAIN DAN SIMULASI KONVERTER ENERGI GELOMBANG LAUT SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

22-28

Masjono TL-05

RANCANGAN DAN UJICOBA PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK PASANG SURUT DI SULAWESI UTARA

29-32

Ferry Johnny Sangari

TL-06

TL-07

TL-08

BASELINE ENERGY USE BASED RESIDENTIAL LIGHTING LOAD CURVE ESTIMATION: A CASE OF SURABAYA

33-37

Yusak Tanoto, Murtiyanto Santoso dan Emmy Hosea RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMAN MOTOR LISTRIK DENGAN BANTUAN PLC

38-42

Fatahula dan Iksan Kamil EFISIENSI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN CAPASITOR PADA JARINGAN INSTALASI LISTRIK

43-46

Imam Halimi dan EntisSutisna

C. Bidang Teknologi Informasi dan Telekomunikasi Kode TI-01

TI-02

TI-03

Judul Makalah

Hal (TI)

RANCANGAN SISTEM INFORMASI PERPUSTAKAAN BERBASIS WEB (STUDI KASUS STIKOM DINAMIKA BANGSA JAMBI) Hetty Rohayani. AH dan Herti Yani SEGMENTASI MORFOLOGI UNTUK MENGKUANTIFIKASI HASIL PEMERIKSAAN PAP SMEAR DALAM MENDETEKSI KANKER SERVIKS Suprapto dan Kenty Wantri Anita ANALISIS SISTEM PENDUKUNG KEPUTUSAN PEMBELIAN BARANG DENGAN MENGGUNAKAN FUZZY METODE MAMDANI

01-03

04-08

09-12

Hetty Rohayani. AH dan Herti Yani

10

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Kode TI-04

Judul Makalah PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP BOW-TIE PADA APLIKASI ULTRA WIDEBAND

Hal (TI)

13-22

Adhi Mahendra TI-05

TI-06

TI-07

KAJIAN PEMILIHAN CIRI SEQUENTIAL FORWARD FLOATING SELECTION (SFFS) DAN TRANSFORMASI KOMPONEN UTAMA PADA DATA CITRA RADAR SKALA KECIL Mulyono, Aniati Murni Arimurty dan Dina Cahyati SISTEM PENGENALAN QRCODE UNTUK APLIKASI OTENTIFIKASI KEHADIRAN Mauldy Laya dan Juniardi Ibrahim PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM INFORMASI BEASISWA PNJ BERBASIS WEB

TI-08

Abdul Aziz dan Muhammad Nur Arifin RANCANG BANGUN MULTIBAND BAND PASS FILTER DENGAN CROSS OPEN STUB

TI-09

Toto Supriyanto, Teguh Firmansyah, dan Achmad Budi Fathoni MONITORING POSISI KERETA REL LISTRIK JAKARTA-BOGOR MENGGUNAKAN GPS DAN KOMUNIKASI GSM

23-29

30-33

34-44

45-51

52-57 TI-10

TI-11

TI-12

TI-13

Whempy, Dani Rahmaniar, Dian Figiana, Murie Dwiyaniti dan Kendi Moro NS ANALISIS PENERAPAN METODE KONVOLUSI UNTUK REDUKSI DERAU PADA CITRA DIGITAL Rika Novita Wardhani dan Mera Kartika Delimayanti EFISIENSI KINERJA PENGELOLAAN ENERGI PADA ARSITEKTUR DATA CENTER KOMPUTASI AWAN MENGGUNAKAN GREENCLOUD Mohamad Fathurahman dan Kalamullah Ramli SISTEM PREDIKSI MAHASISWA DROP OUT DENGAN MENGGUNAKAN METODE BAYESIAN NETWORK

58-63

64-72

73-78

Latif Mawardi APLIKASI E-LEARNING KRYPTOGRAFI KLASIK

79-83 Indri Neforawati dan Hanifa Shofiah

TI-14

TI-15

PERANCANGAN SISTEM INFORMASI MANAJEMEN PADA PRAKTIK KEBIDANAN Achmad Bachris Sati PEMANFAATAN NOISE RADAR KAPAL UNTUK PEMANTAUAN CURAH HUJAN WILAYAH LOKAL

84-89

90-94

Ginaldi Ari, Asif Awaludin dan Soni Aulia Rahayu

ISBN: 978-602-97832-0-9

11

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

D. Bidang Teknologi Kode

Judul Makalah

Hal (EM)

EM-01 ANALISIS SIMULASI UNTUK MEMPREDIKSI BATAS STABILITAS CHATTER BERBASIS PERSAMAAN GETARAN SATU DERAJAT KEBEBASAN PADA PROSES BUBUT

01-06

Agus Susanto. EM-02 INTEGRASI SUMBER RENEWABLE ENERGY PADA SISTEM DISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE DIRECT ZBR+IPSO

07-14 EM-03

Mat Syai’in, Adi Soeprijanto, Ontoseno Penangsang dan Jamal Darusalam Giu PERUBAHAN JARAK ELEKTRODA TERHADAP ARUS LISTRIK DAN KADAR MINYAK SERTA LEMAK PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA ELEKTROKOAGULASI

15-21

Sutanto E. Bidang Humaniora Kode

Judul Makalah

Hal (HU)

HU-01 STRATEGI PENYELENGGARAAN PENDIDIKAN BELA NEGARA DALAM PENDIDIKAN KEWARGANEGARAAN (STUDI KASUS DI PERGURUAN TINGGI)

01-09

Wartiyati, Minto Rahayu

12

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

PROSIDING

ISBN: 978-602-97832-0-9

13

SNTE-2012 POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

14

ISBN: 978-602-97832-0-9

TE |1

PERANCANGAN GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI) UNTUK PENGENDALIAN SUHU PADA STIRRED TANK HEATER BERBASIS MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0 Muhammad Rozali 1, Bhakti Yudho Suprapto2, Djulil Amri3 1.

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Jl. Raya Palembang – Prabumulih km 32, Indralaya, 30662 Email : [email protected]

Abstrak Heater mempunyai peranan penting dalam proses industri. Salah satunya fungsi heater digunakan pada stirred tank heater. Sistem kontrol suhu pada stirred tank heater yang utama adalah kontrol posisi bukaan burner. Pada penelitian ini, dirancang sebuah Graphical User Interface (GUI) yang difungsikan sebagai monitoring suhu dan mengontrol posisi bukaan burner. Metode kontrol yang digunakan pada kontrol suhu stirred tank heater adalah fuzzy logic control. Sedangkan bahasa pemrograman yang digunakan adalah Microsoft visual basic 6.0 pada PC dan codevision AVR dalam mikrokontrolerATMega 8535. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa persentase kesalahan dari perpindahan posisi bukaan burner terhadap nilai logika output adalah 0%. Interval waktu pengambilan nilai error sebelumnya sangat mempengaruhi nilai delta error.

Abstract Design program control the temperature on stirred tank heater use fuzzy logic control based visual microsoft basic 6.0. Heater has an important role in the process industry. One of these functions is used in stirred tank heater heater. The main temperature control system instirred tank heater is the control position openings burner. In this Research, Graphical User Interface (GUI) serves as a temperature monitoring and controlling position openings burner. Control method used in temperature control stirred tank heater is fuzzy logic control. Microsoft visual basic 6.0 is used to programming language on the PC andcodevision AVR inmicrocontrollerATMega 8535. From the test results obtained that the error percentage of displacement position openings with output logic value is 0%. Time Interval of retrieval previous error value greatly affects the value of the delta error. Keyword : Stirred tank heater, GUI, fuzzy logic control, Microsoft Visual Basic 6.0

1. Pendahuluan Di industri, heater mempunyai peranan penting dalam proses industri. Salah satunya fungsi heater digunakan pada Stirred Tank Heater. Stirred Tank Heater adalah tangki pengaduk yang sering digunakan pada industri kimia untuk melakukan reaksi secara batch pada skala kecil menghasilkan suatu material baru. Material baru tersebut merupakan hasil proses dari pencampuran dua material yang digabungkan menjadi satu atau hanya menggunakan satu material dengan adanya bantuan katalis sehingga dapat menghasilkan material yang baru serta dilalui dengan proses pemanasan.

mempengaruhi kenaikan suhu pada stirred tank heater. Untuk mengontrol suhu agar mencapai set point yang diinginkan, maka burner tersebut harus dikontrol, agar efisiensi gas bisa maksimal. Pada penelitian ini dibuat desain rancangan Grapichal User Interface (GUI) menggunakan microsoft visual basic 6.0 dan memanfaatkan algoritma fuzzy logic control yang berfungsi sebagai program kontrol burner pada stirred tank heater. GUI berperan sebagai alat bantu operator dalam memonitor dan mengontrol suhu pada stirred tank heater. Sehingga diharapkan dapat melakukan pengontrolan burner pada stirred tank heater

Burner pada stirred tank heater menggunakan gas sebagai bahan bakar. Posisi bukaan burner sangat

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

TE |2

2. Metode Penelitian Penelitian diawali dengan merancang peralatan stirred tank heater seperti yang terlihat pada gambar 1. Sebagai pemanasnya dipergunakan kompor dengan bahan gas sehingga dapat meningkatkan suhu hingga yang diinginkan. Suhu pada stirred tank heater ini di ukur menggunakan termokopel type-k dan rangkaian pengkondisi sinyal sebagai penguat sinyal. GUI mengolah suhu pada stirred tank heater menggunakan fuzzy logic control, lalu memberikan sinyal numerik ke kontrol burner dalam hal ini adalah mikrokontroler. Sinyal tersebut diolah di mikrikontroler untuk kemudian menentukan aksi yang akan dilakukan oleh burner.

Stirred tank heater GUI

Thermometer T

Kontrol burner

burner

gas

Gambar 1 sistem kendali suhu pada stirred tank heater

Blok diagram dari sistem kendali suhu pada stirred tank heater menggunakan metode fuzzylogiccontrol ditunjukkan pada gambar 3 berikut:

Gambar 2 blok diagram sistem kendali suhu

Gambar 3 tampilan GUI kontrol suhu

2.2. Microsoft Visual Basic 6.0 [2] Microsoft visual basic 6.0 merupakan program yang digunakan untuk membuat GUI. Program ini berfungsi untuk memproses suhu yang terbaca pada stirred tank heater sehingga menjadi crisp fuzzy input logic control. Crisp input tersebut berupa error dan delta error (selisih error sekarang dan error sebelumnya). Kedua crisp input tersebut akan di proses oleh fuzzy logic control.Output dari fuzzy logic control berupa suatu nilai untuk pemilihan logika bukaan burner. Data ini dikirim ke mikrokontroler melalui komunikasi serial RS232. 2.3. Fuzzy logic control [3] Fuzzy logic control akan mengevaluasi tiap fuzzy input yaitu error dan delta error dari hasil pembacaan suhu stirrer tank heater kemudian melakukan perhitungan sinyal kontrol melalui tahapan fuzzifikasi, evaluasi rule dan defuzzifikasi. Sistem inferensi fuzzy yang digunakan yaitu metode Mamdani. 2.3.1. Fuzzifikasi Fuzzifikasi merupakan proses mengubah crisp input menjadi fuzzy input. Dalam perancangan fuzzy logic control ini terdapat 2 fungsi keanggotaan fuzzy input (Error dan delta error).

2.1. Graphical User Interface (GUI) [1] GUI pada penelitian ini berfungsi sebagai monitoring dan program kontrol suhu menggunakan metode fuzzy logic control dan dibuat dengan berbasis Microsoft visual basic6.0.

Gambar 4 fungsi keanggotaan error

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

TE |3

Gambar 5 fungsi keanggotaan deltaerror

Gambar 6 fungsi keanggotaan crispoutput 2.3.2. Evaluasi aturan Metode pengambilan keputusan (inferensi) yang digunakan dalam pemrograman ini adalah metode min (minimum), dimana hasil fuzzifikasi input error dan delta error diambil derajat keanggotaan terkecil. Nilai keanggotaan terkecil dimasukkan ke dalam tabel basis aturan fuzzy. Tabel 1 Basis aturan fuzzy

Gambar 7 Flowchart Perancangan Program 2.5. Flowchart GUI

Untuk mendapatkan nilai fuzzy output pada model fuzzyMamdani yaitu dengan menggunakan metode Largest Of Maximum (LOM). Dimana nilai fuzzy output didapat dari nilai terbesar pada tabel basis aturan fuzzy. Dan nilai crisp output didapat dari nilai terbesar pada himpunan fuzzy output. 2.3.3. Defuzzifikasi Defuzzifikasi berperan dalam mengubah nilai fuzzy output menjadi nilai crisp output . Nilai crisp output akan menentukan aksi yang akan dilakukan oleh motor stepper sebagai penggerak burner. 2.4. Flowchart Perancangan Program Kontrol Suhu

SNTE-2012

Gambar 8. FlowchartGUI 2.6. Flowchart Logika Bukaan Burner

ISBN: 978-602-97832-0-9

TE |4

3. Hasil dan Pembahasan Untuk menguji pemrograman fuzzy logic control akan dilakukan secara bertahap. Tahap pertama akan dilakukan pengujian pemrograman fuzzifikasi tahap kedua dilakukan pengujian pemrograman evaluasi aturan dan tahap terakhir adalah pengujian pemrograman defuzzifikasi. Dalam pengujian fuzzy mengunakan text input pada program dan membandingkannya dengan perhitungan manual. Sebagai contoh akan dicari nilai derajat keanggotaan dari suatu fuzzy input yaitu error = 3 dan dengan fungsi keanggotaan diperlihatkan pada gambar 10 berikut:

Gambar 10. Fungsi keanggotaan error Gambar 9. flowchart logika bukaan burner Tabel 2 berikut adalah proses aktifasistepper, dimana pada saat data berada diantara 0 dan 4, maka motor stepper akan bergerak membuka burner dengan delay 50 ms per step. Tabel 3 adalah proses aktifasistepperdimana pada saat data lebih besar dari 4, maka motor stepper akan bergerak membuka burner dengan delay 50 ms per step. Tabel 2 adalah proses aktifasi stepper, dimana pada saat data sama dengan 0, maka motor stepper akan bergerak membuka dan menutup burner dengan delay 50 ms per step. Tabel 2. Langkah – langkah motor stepper open burner Pin pada Step mikrokontroler keD.4 D.5 D.6 D.7 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 3 0 0 1 1 4 1 0 0 1

Tabel 3. Langkah – langkah motor steppercloseburner Pin pada Step mikrokontroler keD.4 D.5 D.6 D.7 1 1 0 0 1 2 0 0 1 1 3 0 1 1 0 4 1 1 0 0

ISBN: 978-602-97832-0-9

Pada Gambar diatas, crisp input error = 3 akan memotong derajat keanggotaan Z dan PS. Maka derajat keanggotaan dapat ditentukan sebagai berikut :

Sedangkan untuk fuzzy input delta error yaitu dengan 1 dengan fungsi keanggotaan diperlihatkan seperti gambar dibawah ini:

Gambar 11. Fungsi keanggotaan delta error

Pada Gambar diatas, crisp input delta error = -1 akan memotong derajat keanggotaan NS dan Z. Maka derajat keanggotaan dapat ditentukan sebagai berikut :

Langkah selanjutnya yaitu melakukan Pengujian pemrograman evaluasi aturan. Karena pada Fuzzifikasi error hanya ada 2 fungsi keanggotaan yang tidak bernilai 0 dan pada delta error juga hanya ada 2 fungsi keanggotaan yang tidak bernilai 0 maka hanya ada 4 rule saja yang tidak bernilai 0 yaitu : • E_Z dan DE_NS

SNTE-2012

TE |5

Gambar 13. Posisi bukaan burner (a) 0O (b) 180O

• E_Z dan DE_Z

Tabel 4. Pengujian kontrol burner

• E_PS dan DE_NS = • E_PS dan DE_Z

Setelah tahap evaluasi aturan, tahap berikutnya yaitu Pengujian program defuzzifikasi. Pada model fuzzy mamdani, output fuzzy didapatkan dengan metode Largest of Maximum (LOM). Solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai terbesar dari domain yang memiliki nilai keanggotaan maksimum.

Dari data tabel 6diatas dapat dilihat persentase kesalahan kontrol burner antara posisi bukaan burner perhitungan dan pengujian yaitu dengan persamaan berikut: =

= max (0,33 ; 0,4 ; 0,33 ; 0,6) = 0,6 Dari penyelesaian diatas dan berdasarkan tabel basis aturan diketahui bahwa domain yang bernilai maksimum adalah O1 dengan nilai 0,6. Dimana nilai fuzzy output O1 setelah defuzzifikasi didapatkan crisp output yaitu 1.

Sehingga didapatlah persentase kesalahan masing – masing fuzzy output terhadap kontrol bukaan burner sebagai berikut: Tabel 5.persentase kesalahan kontrol burner

Hasil pengujian diatas selanjutnya dibandingkan dengan hasil crisp output pada GUI yaitu sebagai berikut :

Dari hasil pengujian fuzzy logic control didapat keanggotaan fuzzy input error dan delta error, pada tabel basis aturan, nilai fuzzy output serta crisp output adalah sama dengan program dirancang.

Gambar 12. Tampilan hasil fuzzyoutput Pada fuzzy logic control terdapat tujuh crisp output yang berfungsi sebagai logika kontrol bukaan burner. Pada perancangan program kontrol burner di mikrokontroler perpindahan satu step berlangsung selama 50 ms dan satu step sama dengan 0,9O. Berikut adalah hasil pengujian perubahan posisi bukaan burner dari 0O sampai dengan 180O.

(a)

SNTE-2012

(b)

nilai nilai nilai yang

Pada pengujian kontrol burner didapat perpindahan posisi burner pada perhitungan sama dengan pengujian. Tabel berikut menunjukkan tingkat keakuratan perpindahan posisi bukaan burner terhadap masingmasing logika output. Tabel 6 persentase tingkat kesalahan perpindahan posisi bukaan burner Logika output 1 2 3 0 4 5 6 Rata – rata

Persentase (%) 0 0 0 0 0 0 0 0

ISBN: 978-602-97832-0-9

TE |6

Dari Tabel 6 di atas diketahui bahwa tingkat kesalahan perpindahan posisi bukaan burner terhadap logika output secara keseluruhan adalah 0 %.

4. Kesimpulan Berdasarkan pelaksanaan perancangan dan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Interval waktu pengiriman data ke mikrokontroler dapat menentukan jumlah bukaan burner. 2. Persentase kesalahan perubahan posisi bukaan burner terhadap logika output adalah 0%. 3. Interval waktu pengambilan nilai error sebelumnya sangat mempengaruhi nilai delta error.

Daftar Acuan [1]. Gladen, Jonathan, 2000, “Introduction to the Graphical User Interface”, New York: Xerox PARC and GUI, 1 [2]. Tim Penyusun, 2005, Panduan Pemograman dan Referensi Kamus Visual Basic 6.0. Madiun : Penerbit Andi. [3]. Kusuma, Dewi, 2003, Artificial Inteligence (teknik dan aplikasinya), Yogyakarta: Graha Ilmu.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

TE |7

DATA LOGGER SENSOR SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 DENGAN PC SEBAGAI TAMPILAN Noveri Lysbetti M1, Edy Ervianto2 1

2

Elektro, Teknik, Universitas Riau, Kampus Bina Widya, Pekanbaru, 28293, Indonesia Instrumentation and Control, Universitas Riau, Kampus Bina Widya, Pekanbaru, 28293, Indonesia Email : [email protected]

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja dari Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 Dengan Personal Computer (PC) Sebagai Tampilan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda merancang simulasi alat untuk mendeteksi dan merekam data-data suhu di dalam sebuah ruangan atau suhu benda-benda dalam setiap detik. Oleh karena itu, data logger untuk sensor suhu, berfungsi sebagai pencatat data suhu dan menampilkan hasil pencatatan suhu secara terus-menerus melalui monitor PC. Sensor suhu yang digunakan adalah tipe DS1621, yang membaca suhu dengan range pengukuran dari 00C sampai 500C. Kemudian hasil pembacaan suhu dikirim ke mikrokontroler ATmega 8535 untuk diproses sebelum dikirim melalui RS232 menuju ke monitor PC untuk di tampilkan dalam bentuk tabel. Untuk membuat database dan tampilan pada layar monitor digunakan software Visual Basic 6.0. Dari hasil pengujian data logger sensor suhu ini dapat digunakan untuk mengukur suhu ruangan dan suhu suatu benda dengan kenaikan/penurunan suhu sebesar 0,50C. Error dari pengukuran sensor adalah 2,03%. Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 Dengan PC Sebagai Tampilan, telah bekerja sesuai dengan prinsip kerjanya.

Abstract TEMPERATURE CENSOR OF DATA LOGGER BASED ON ATMEGA 8535 MICROCONTROLLER WITH PC DISPLAY. This research is aimed to observe the principle procedure of Temperature Logger Data Sensor based on Atmega 8535 Microcontroller with Personal Computer Display. This research uses method for designing equipment simulation for detecting and recording temperature in a room or things for every second. Therefore, the function of Temperature Logger Data Sensor is to measure and display the temperature continuously through PC monitor. The type of temperature censor used is DS1621 which can measure temperature from 0°C up to 50°C. The data is processed in Atmega 8535 microcontroller, and then the result is sent to PC monitor through RS232 which display data in table. Visual Basic 6.0 is used to create database and display data in monitor. The result of the study shows that the Temperature Data Logger Sensor can be used to measure temperature of rooms or things which fluctuation range of 0,5°C and the error of 2,03%. The Temperature Data Logger Sensor based on the Atmega 8535 microcontroller works according to the procedure. Keywords :

Data Logger, DS1621 Temperatur Censor, Microcontroller ATmega 8535, 232 Interface Serial, Thermocouple.

1. Pendahuluan Seiring dengan pesatnya kemajuan teknologi di segala bidang, maka meningkat pula daya pikir manusia akan teknologi tinggi sebagai kebutuhan. Dari perkembangan kompleks tersebut, tentu muncul teknologi-teknologi baru. Kemajuan teknologi sangat membantu dalam

SNTE-2012

bidang informasi. Seperti halnya sensor, yang kini banyak digunakan untuk mendapatkan informasi yang diinginkan tanpa keterbatasan ruang dan waktu dengan mendayagunakan secara maksimal cara kerja sistem sensor tersebut, yang dalam aplikasianya dibantu dengan mikrokontroler.

ISBN: 978-602-97832-0-9

TE |8

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sangat pesat sekali, terutama hal-hal yang dapat membantu pekerjaan manusia sehingga menjadi lebih mudah dan efisien. Seperti melakukan pencatatan suhu yang saat ini dilakukan secara manual membuat pekerjan menjadi tidak efisien. Apalagi jika pencatatan suhu diakukan secara terus-menerus dengan pencatatan suhu tiap jam. Misalnya pencatatan statistik suhu dari sebuah kota, gunung, ruangan, ruang pembakaran pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas, dll pasti akan lebih mudah tanpa harus mencatat secara manual dengan waktu tertentu. Dalam hal ini dibutuhkan suatu alat yang dapat membuat pekerjaan tersebut menjadi lebih efisien dan mudah. Hanya dengan memasang sensor suhu tersebut pada ruangan atau benda maka dapat diketahui berapa suhunya secara terus menerus dan data pengukuran dari sensor suhu dapat disimpan ke dalam sebuah PC berbentuk file (data base) dengan jangka waktu yang lama tergantung kapasitas harddisk yang digunakan pada PC tersebut. Data yang disimpan juga dapat diakses kapanpun dan data suhu beberapa bulan yang lalu dapat kita lihat di layar monitor bentuk grafik atau tabel. Tampilan pada monitor dibuat menggunakan program visual basic 6.0. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk membuat sebuah data logger suhu yang menggunakan PC sebagai display dan tempat penyimpanan data hasil pengukuran suhu, dan menguji kinerja dari sistem Data Logger Suhu.

1.1. Perekam Data (Data Logger) Data logger adalah suatu alat elektronik yang berfungsi mencatat data dari waktu ke waktu secara continue. Beberapa data logger menggunakan Personal komputer dan software sebagai tempat menyimpan data dan menganalisa data. Data yang disimpan di harddisk dapat diakses kapanpun kita ingginkan. Hal ini termasuk beberapa perangkat akuisisi data seperti plug-in board atau system komunikasi serial yang menggunakan komputer sebagai sistem penyimpanan data real time. Hampir semua pabrikan menganggap sebuah data logger adalah sebuah perangkat yang berdiri sendiri (standalone device) yang dapat membaca berbagai macam tipe sinyal elektronika dan menyimpan data didalam memori internal untuk kemudian di-download ke sebuah komputer. Logging data (data logging) adalah proses otomatis pengumpulan dan perekaman data dari sensor untuk tujuan pengarsipan atau tujuan analisis. Sensor digunakan untuk mengkonversi besaran fisik menjadi sinyal listrik yang dapat diukur secara otomatis dan akhirnya dikirimkan ke komputer atau mikroprosesor untuk pengolahan. Berbagai macam sensor sekarang tersedia. Sebagai contoh, suhu, intensitas cahaya, tingkat

ISBN: 978-602-97832-0-9

suara, sudut rotasi, posisi, kelembaban relatif, pH, oksigen terlarut, pulsa (detak jantung), bernapas, kecepatan angin, dan gerak. Selain itu, banyak peralatan laboratorium dengan output listrik dapat digunakan bersama dengan konektor yang sesuai dengan data logger. Data logger (perekam data) adalah sebuah alat elektronik yang mencatat data dari waktu ke waktu baik yang terintegrasi dengan sensor dan instrument didalamnya maupun ekternal sensor dan instrumen. Atau secara singkat data logger adalah alat untuk melakukan data logging. Biasanya ukuran fisiknya kecil, bertenaga baterai, portabel, dan dilengkapi dengan mikroprosesor, memori internal untuk menyimpan data dan sensor. Beberapa data logger diantarmukakan dengan komputer dan menggunakan software untuk mengaktifkan data logger dan melihat dan menganalisa data yang terkumpul, sementara yang lain memiliki peralatan antarmuka sendiri (keypad dan LCD) dan dapat digunakan sebagai perangkat yang berdiri sendiri (Stand-alone device). Data logger berbasis PC (PC-Based data logger) menggunakan komputer, biasanya PC, untuk mengumpulkan data melalui sensor dalam rangka menganalisis dan menampilkan hasilnya. Sistem data logger juga dapat menyediakan fitur tambahan seperti perhitungan waktu proses pemantauan alarm dan kontrol. SCADA (Supervisory Control Dan Data Acquisition) merupakan evolusi lebih lanjut dari sistem data logger berbasis komputer, dimana data disajikan dalam bentuk grafis sehingga operator dapat mengawasi percobaan atau proses. Karena fleksibilitas dari data logger berbasis komputer, mereka sekarang digunakan dalam berbagai aplikasi dan industri. Sistem data logger memiliki skalabilitas yang tinggi dan setidaknya 8 input hingga ribuan. Peralatan dasar untuk pengukuran berbasis komputer terdiri dari sensor, unit scanner atau pengukuran komputer dan beberapa perangkat lunak aplikasi yang dirancang untuk data logging aplikasi. Biasanya, sensor yang dipasang ke perangkat sinyal input-output yang pada gilirannya dihubungkan ke komputer menggunakan port standar seperti RS232, Ethernet atau USB. Atau dipasang langsung ke bus komputer. Sebagai tambahan, printer juga berguna untuk membuat grafik cetak atau laporan. Perangkat lunak yang teradapat pada komputer biasanya digunakan untuk mengelola pengumpulan data, display, penyimpanan dan analisis dan transmisi data. Sistem data logger berbasis komputer dapat sub kategori untuk menjadi baik terpusat atau terdistribusi. Salah satu keuntungan menggunakan data logger adalah kemampuannya secara otomatis mengumpulkan data setiap 24 jam. Setelah diaktifkan, data logger

SNTE-2012

TE |9

digunakan dan ditinggalkan untuk mengukur dan merekam informasi selama periode pemantauan. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan gambaran yang komprehensif tentang kondisi lingkungan yang dipantau, contohnya seperti suhu udara dan kelembaban relatif. Selain data logger, ada instrumen lain yang digunakan untuk mengumpulkan data yang disebut sistem akuisisi data. Istilah logging data dan data akuisisi sering digunakan secara bergantian. Namun, dalam konteks sejarah mereka cukup berbeda. Sebuah data logger adalah sebuah sistem akuisisi data, tetapi system akuisisi data tidak selalu merupakan data logger. Ada beberapa perbedaan antara data logger dengan sistem akuisisi data

1.2. Sensor Suhu DS1621 DS1621 adalah thermometer digital dan thermostat yang memiliki resolusi output sebesar 9 bit. Alarm panas keluaran (Tout) aktif ketika suhu dari peralatan melebihi suhu yang telah di atur (TH). Alarm panas keluaran masih akan aktif sampai suhu turun pada suhu yang telah di atur (TL). DS1621 ini memiliki beberapa keistimewaan seperti dapat mengukur suhu dari -550C sampai 1250C, mampu membaca suhu hingga 9-bit, dan di supply mulai dari 2,7 V sampai 5,5 V. DS1621 Memiliki jangkauan pengukuran suhu antara 55ºC hingga +125ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan outputnya adalah 10mV/ºC. Tegangan output dapat langsung dihubungkan dengan salah satu port mikrokontroler yang memiliki kemampuan ADC, misalnya ATmega8535. ADC pada ATmega8535 memiliki resolusi 10-bit, yang dapat memberikan keluaran 210 = 1024. Bila digunakan catu daya 5V, resolusi yang dihasilkan adalah 5000mV/1024 = 4.8mV. Karena LM35 memiliki resolusi output 10mV/ºC, maka resolusi termometer yang dibuat dengan ATmega8535 adalah 10mV/4.8mV ~ 0.5ºC. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : V = Suhu ºC x10 mV .....persamaan 1

Diagram blok dari perancangan alat perekam data, dapat dilihat pada gambar 1. Dari gambar 1, diagram blok Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 Dengan PC Sebagai Display terdiri atas 4 bagian yaitu peranti Masukan, Mikrokontroler, antarmuka (interface), keluaran. Pada bagian Peranti masukan digunakan sebuah sensor suhu yaitu jenis DS1621 yang merupakan sebuah sensor suhu. Bagian mikrokontroler yang digunakan adalah jenis ATmega 8535 jenis ini lebih bagus dan memiliki lebih besar onboard memory. Di bagian Interface digunakan komunikasi jenis serial RS-232 untuk menghubungkan antara mikrokontroler dengan Personal Computer (PC). Dan pada bagian keluaran digunakan sebuah PC untuk dapat menyimpan hasil pembacaan suhu di dalam Hardisk dan ditampilkan di layar monitor berupa grafik dan tabel. Secara singkat prinsip kerja blok diagram adalah sensor suhu DS1621 membaca suhu yang kemudian hasil pengukuran di proses di dalam mikrokontroler untuk dikirim melalui RS2-32 menuju komputer untuk disimpan di dalam PC. Hasil pengukuran yang telah diterima PC ditampilkan di layar monitor dan disimpan di dalam hardisk.

3. Hasil dan Pembahasan Pengujian dilakukan untuk mendapatkan besarnya suhu yang diukur pada setiap detiknya. 1. Pengujian pengukuran suhu ruangan Suhu yang dibaca oleh sensor DS1621 adalah 310C dan suhu yang dibaca oleh termokopel 30,60C. Suhu tersebut adalah suhu ketika dilakukan pengukuran secara bersamaan tanpa ada dipengaruhi oleh sesuatu. Hasil pengukuran tersebut terlihat bahwa ada selisih atau perbedaan antara termokopel dengan logger suhu sebesar 0,40C.

2. Metode Penelitian 1.

2.

3.

4. 5.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini berupa Studi literatur yang berkaitan dengan sensor suhu, Mikrokontroler Atmega 8535, Interface serial RS232, perekam data. Merancang simulasi alat untuk mendeteksi dan merekam data-data suhu di dalam sebuah ruangan atau suhu benda-benda dalam setiap detik. Melakukan pengujian di lapangan untuk mengetahui besar suhu yang ditampilkan berdasarkan hasil dari sensor suhu. Membaca hasil pengujian/pengamatan. Menganalisa hasil pengujian/pengamatan.

SNTE-2012

Gambar 1. Diagram blok alat

2. Pengujian dengan memberikan panas solder ke sensor suhu

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 10

Data Logger perubahan suhu yang dipanaskan dengan solder, dapat dilihat pada tabel 1. Dari tabel 1 dapat dilihat, pada 12:38:50 suhu 310C adalah suhu ruangan. Pada saat 12:39:07 sensor suhu mulai dipanaskan dengan solder selama satu menit sampai 12:40:08 dan terlihat terjadi peningkatan suhu. Kenaikan suhu selama dipanaskan terjadi setiap 5-6 detik sebesar 0,50C. Penurunan suhu setelah tidak dipanaskan lagi sebesar 0,50C adalah lebih lama dari waktu penurunan suhu sebelumya. Jadi sensor suhu DS1621 ini lebih lambat dalam menyesuaikan diri dengan suhu lingkungan (suhu ruangan) setelah sensor diberi perubahan suhu dengan solder. Tabel 1. Data Logger perubahan suhu yang dipanaskan dengan solder

Tanggal 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011 16/09/2011

Jam 12:38:50 12:39:09 12:39:10 12:39:16 12:39:17 12:39:21 12:39:22 12:39:25 12:39:26 12:39:30 12:39:31 12:39:35 12:39:36 12:39:41 12:39:43 12:39:48 12:39:49 12:39:54 12:39:55 12:40:08 12:40:09 12:40:21 12:40:22 12:40:36 12:40:37 12:40:59 12:41:00 12:41:26 12:41:27 12:42:11 12:42:13 12:42:21 12:43:22 12:45:20 12:45:21 12:49:55 12:49:56

ISBN: 978-602-97832-0-9

Suhu 31 31 31.5 31.5 32 32 32.5 32.5 33 33 33.5 33.5 34 34 34.5 34.5 35 35 35.5 35.5 35 35 34.5 34.5 34 34 33.5 33.5 33 33 32.5 32.5 32 32 31.5 31.5 31

3. Pengujian dengan memberikan dingin es batu ke sensor suhu Pengujian dengan es batu ini hampir sama dengan pengujian dengan solder. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa lama sensor suhu untuk kembali normal (membaca suhu ruangan) setelah didinginkan dalam satu menit oleh es batu. Dari pengujian ini dapat dilihat berapa lama sensor suhu akan turun suhunya sebesar 0,50C. Tabel 2 menunjukkan data logger perubahan suhu setelah didinginkan sampai suhu kembali seperti semula (suhu ruangan). Dari data logger suhu tabel 2, jam 12:18:53 logger mulai mencatat suhu yang dibaca sensor sebesar 300C. Suhu tersebut adalah suhu ruangan sebelum didinginkan dengan es batu. Sensor suhu mulai didinginkan pada waktu 12:19:00 selama satu menit hingga pada waktu 12:20:00 dengan suhu paling rendah yang terekam adalah sebesar 27,50C. Setelah melihat hasil logger suhu 4.3 dapat diketahui bahwa satu menit sensor suhu didinginkan dengan es suhu dapat turun hingga pada suhu 27,50C dan untuk kembali kepada suhu awal (suhu ruangan) membutuhkan waktu lebih kurang 10 menit. Tabel 2. Data Logger perubahan suhu didinginkan dengan es batu

4. Pengujian dengan menyentuh sensor suhu dengan jari

SNTE-2012

T E | 11

Pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui perubahan suhu apabila sensor suhu disentuh dengan jari. Perbedaan pengujian ini dengan pengujian sebelumnya adalah jika sebelumnya hanya mengukur suhu dengan meningkatkan dan menurunkan suhu kemudian dilihat berapa lama waktu sensor suhu kembali ke suhu awal (suhu ruangan) atau berapa lama menyesuaikan dengan suhu sekitar sensor maka pengujian dengan menyentuhkan jari pada sensor suhu ini akan di uji bagaimana jika benda yang akan di logger suhunya tersebut harus menyentuh sensor suhu. tabel 3 menunjukkan data logger perubahan suhu setelah sensor suhu disentuh menggunakan jari. Hasil pengujian pada tabel 3 menunjukkan, perubahan suhu yang terjadi pada saat sensor suhu disentuh selama satu menit berubah-ubah hingga suhu tertinggi adalah 330C. Hal ini menunjukan bahwa alat ini dapat digunakan untuk mengukur suhu suatu benda artinya alat ini tidak hanya digunakan untuk mengukur suhu ruangan saja. Tabel 3. Data Logger perubahan suhu pada saat sensor suhu disentuh dengan jari

Tabel 4. Persentase error sensor suhu DS1621

N SUHU O Sensor DS1621(0C) Thermokopel (0C) 1 11 10.4 2 14 13.5 3 17 16.6 4 24 23.4 5 31 30.3 6 33 32.6 7 36 35.5 8 39 38.6 9 42 41.4 10 44 43.4 Rata-rata

Error (%) 5.76 3.70 2.40 2.50 2.31 1.20 1.40 1.03 0.01 0.01 2.03

Pengujian ini berguna untuk melihat seberapa akurat sensor DS1621 dibandingkan dengan termokopel. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan perubahan suhu pada sensor DS1621 dan pada termokopel dengan sebuah oven digital. Dari pengujian tersebut diambil beberapa data pengukuran suhu DS1621 dan hasil pengukuran termokopel. Hasil pengukuran data tersebut beserta error dari pengujian ini dapat dilihat pada tabel 4. Untuk mendapatkan error dari sensor suhu DS1621 digunakan rumus : error =

suhu termokopel − suhu DS1621

x100%

....persamaan 2

suhu termokopel

Dari rumus tesebut maka diperoleh data seperti pada tabel 4, dengan rata-rata error 2,03 %. Faktor yang mempengaruhi terjadinya error tersebut karena tingkat kepekaan sensor termokopel lebih baik dari pada sensor DS1621. Dengan error 2,03% sensor DS1621 masih dapat dikatakan layak untuk digunakan sebagai alat untuk mengukur suhu.

4. Kesimpulan

5. Pengujian keakuratan sensor suhu DS1621

SNTE-2012

Dari hasil penelitian ini diperoleh bahwa : 1. Data logger ini dapat digunakan untuk memantau suhu suatu ruangan atau suhu suatu benda dengan sensor suhu yang menempel pada benda tersebut. 1. Alat ini hanya disetting untuk mengukur suhu antara 00C sampai 500C dengan kenaikan atau penurunan suhu 0,50C. 2. Error kesalahan pengukuran suhu adalah 2,03%. 3. Data logger sensor suhu ini dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan yaitu dapat berfungsi sebagai pencatat suhu dengan waktu pencatatan suhu setiap detik.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 12

Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan Terima Kasih kepada Jhon Freddy M., AMd sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik.

Daftar Acuan [1]. Agus, Kurniawan, Pemrograman COM, DCOM, dan COM+ dengan Visual Basic 6.0. Elex Media Komputindo, Jakarta, 2003. [2]. Lingga, Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR Seri ATMega 8535, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006. [3]. Malvino, A., Prinsip–prinsip Elektronika Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta, 1986. [4]. Romanson, F., Perancangan Sistem Interface RS232 Berbasis Mikrokontroler AT89C2051, 2006. [5]. Sonoku, Data Logger Bagian-2, http://sonoku.com, akses Mei 2011.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T E | 13

INSTRUMEN PENGUJIAN BUTA WARNA OTOMATIS Sofiar Agusta1, Tony Mulia2, M. Sidik3 1,2. Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia, Jalan. Salemba Raya, Jakarta Pusat, 10430, Indonesia 3. Departemen Ilmu Kesehatan Mata, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia, Jalan Salmba Raya, Jakarta Pusat, 10430, Indonesia E-mail: [email protected]

ABSTRAK Salah satu gangguan yang terjadipada mataadalah buta warna.Buta warna adalah suatu keadaan dimana seseorang tidak dapat membedakan warna tertentu yang bisa dibedakan oleh orang dengan mata normal.Seseorang yang menderita buta warna dapat disebabkan oleh kelainan sejak lahir atau akibat penggunaan obat-obatan yang berlebihan. Buta warna umumnya diderita oleh laki-laki, sedangkan wanita hanyalah sebagai gen pembawa/resesif.Tujuan: penelitian ini bertujuan memudahkan user, dokter maupun pelayanan kesehatan dalam melakukan tes buta warna secara massal, dengan membuat suatu program berbasis visual basic 6.0 . Metode: membandingkan hasil tes buta warna yang dilakukan secara konvensional menggunakan Instrumen pengujian tes buta warna otomatis menggunakan software berbasis visual basic dengan perangkat bantuan berupa notebook dan tablet. Kesimpulan: 1) Instrumen Pengujian Tes Buta Warna Otomatisdapat berfungsi dengan baik dalam melakukan tes buta warna secara otomatis, 2) Instrumen Pengujian Tes Buta Warna Otomatisini user friendly dan mudah digunakan, 3) Instrumen Pengujian Tes Buta Warna Otomatisini memenuhi persyaratan untuk mengajukan HAKI.

ABSTRACT One of the disruption of the eye is color blind. Color blindness is a condition in which a person can not distinguish certain colors that can be distinguished by a person with normal eyes. A person suffering from color blindness can be caused by abnormalities since birth or due to the use of excessive drugs. Color blindness is generally suffered by men, while women are just as gene carrier / recessive.This study aims to facilitate users, physicians and health care in performing the color blind test mass, to create a program based on visual basic 6.0. Methods: compare the color blind test results conducted using conventional Ishihara test book with color blindness test automation system using visual basic-based software with the help of notebook and tablet form. Conclusions: 1) the color blind test automation systems can function well in a color blind test automatically, 2) the color blind test automation system is user friendly and easy to use, 3) color blind test automation system meets the requirements to apply for HAKI proposal. Keywords: color vision, color blind, ishihara book test, tes farnsworth munsell

1. Pendahuluan Salah satu gangguan yang terjadi pada mata adalah buta warna.Buta warna adalah suatu keadaan dimana seseorang tidak dapat membedakan warna tertentu yang bisa dibedakan oleh orang dengan mata normal.Seseorang yang menderita buta warna dapat disebabkan oleh kelainan sejak lahir atau akibat penggunaan obat-obatan yang berlebihan.Buta warna umumnya diderita oleh laki-laki, sedangkan wanita hanyalah sebagai gen pembawa/resesif. Kemajuan ilmu kedokteran dan ilmu pengetahuan pada umumnya memunculkan peralatan medis yang semakin

ISBN: 978-602-97832-0-9

canggih dalam upaya memerangi penyakit atau melakukan deteksi lebih dini pada kondisi-kondisi tertentu.Salah satu perkembangan dari kemajauan ilmu kedokteran adalah Pengetesan buta warna menggunakan buku Ishihara Test. Tes buta warna saat ini sangat dibutuhkan bagi dunia industri, pendidikan, maupun pemerintahan. Hal ini di sebabkan oleh ketergantungannya manusia dalam pekerjaan atau pendidikan yang erat sekali berhubungan dengan warna. Ishihara test adalah sebuah metode pengetesan buta warna yang dikembangkan oleh Dr. Shinobu Ishihara. Tes ini pertama kali dipublikasi pada tahun 1917 di Jepang.Sejak saat itu, tes ini terus digunakan di seluruh dunia, sampai sekarang. Tes buta warna Ishihara terdiri

SNTE-2012

T E | 14

dari lembaran yang didalamnya terdapat titik-titik dengan berbagai warna dan ukuran.Titik berwarna tersebut disusun sehingga membentuk lingkaran. Warna titik itu dibuat sedemikian rupa sehingga orang buta warna tidak akan melihat perbedaan warna seperti yang dilihat orang normal. Tes berikutnya adalah tes Farnsworth munsell. Tes ini berfungsi sebagai tes lanjutan dari tes Ishihara yang hanya dapat menentukan kelainan partial atau tidaknya. Sedangkan tes farnsworth munsell, bisa melakukan screening kelemahan warna tertentu, seperti kelemahan terhadap warna merah (protan), kelemahan terhadap warna hijau (deutan), dan kelemahan terhadap warna biru (tritan). Kedua tes Ishihara dan farnsworth Munsell ini mempunyai kelemahan yaitu berupa media tes. Media yang digunakan adalah lembaran kertas bagi ishihara dan koin-koin warna dari kertas bagi farnsworthmunsell. Media tes ini sendiri hanya dapat dilakukan pada ruangan bercahaya putih dengan intensitas penerangan yang cukup, sehingga melakukan tes buta warna ini tidak bisa di sembarang tempat/ruangan dengan bercahaya redup dan menggunakan cahaya kemerahan atau lampu pijar. Hal ini merupakan salah satu dari kelemahan tes konvensional, karena jika penerangan ruangan tidak sesuai dengan ketentuan standar, maka warna pada media tes pun akan berubah. Media lembaran kertas bagi ishihara pun mempunyai kelemahan berupa pemudaran warna, mudah robek dan bisa saja salah satu dari lembaran tes terselip ataupun hilang. Sedangkan media koin-koin warna pada tes farnsworth munsell sendiri, memiliki kelemahan berupa pemudaran warna, mudah robek dan bentuk koin yang sangat kecil, sehingga bisa hilang atau tercecer. TesisInstrumen pengujian buta warna otomatis ini menggunakan software visual basic ini akan mencoba berusaha menggantikan buku ishihara tes dan farnsworth munsell yang selama ini menjadi pegangan bagi para dokter mata. Penelitian ini mengacu pada sifat dari buku yang mudah robek, dan pemudaran warna apabila sudah lama terpakai.

Buta Warna Buta warna adalah suatu kelainan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu yang disebabkan oleh faktor genetis (Birch, 2001). Buta warna merupakan kelainan genetika yang diturunkan dari orang tua kepada anaknya, kelainan ini sering juga disebut sex linked, karena kelainan ini dibawa oleh kromosom X. Artinya kromosom Y tidak membawa faktor buta warna. Hal inilah yang membedakan antara penderita buta warna pada laki-laki dan perempuan. Seorang

SNTE-2012

perempuan terdapat istilah 'pembawa sifat', hal ini menunjukkan ada satu kromosom X yang membawa sifat buta warna. Perempuan dengan pembawa sifat, secara fisik tidak mengalami kelainan buta warna sebagaimana wanita normal pada umumnya, tetapi wanita dengan pembawa sifat berpotensi menurunkan faktor buta warna kepada anaknya kelak. Apabila pada kedua kromosom X mengandung faktor buta warna maka seorang wanita tersebut menderita buta warna.

Klasifikasi Buta Warna Ada tiga jenis gangguan penglihatan terhadap warna, yaitu: 1.Monochromacy Monochromacy adalah keadaan dimana seseorang hanya memiliki sebuah sel pigmen cones atau tidak berfungsinya semua sel cones . Monochromacy ada dua jenis, yaitu rodmonochromacy dan cone monochromacy . a. Rod monochromacy (typical) adalah jenis buta warna yang sangat jarang terjadi, yaituketidakmampuan dalam membedakanwarna sebagai akibat dari tidakberfungsinya semua cones retina . Penderitarod monochromacy tidak dapat membedakan warna sehingga yang terlihat hanya hitam, putih dan abu-abu. b. Cone monochromacy (atypical) adalah tipe monochromacy yang sangat jarang terjadi yang disebabkan oleh tidak berfungsinya dua sel cones. Penderita cone monochromacy masih dapat melihat warnatertentu, karena masih memiliki satu sel cones yang berfungsi. 2.Dichromacy Dichromacy adalah jenis buta warna dimana salah satu dari tiga sel cone tidak ada atau tidak berfungsi. Akibat dari disfungsi salah satu sel pigmen pada cone, seseorang yang menderita dikromatis akan mengalami gangguan penglihatan terhadap warna-warna tertentu. Dichromacy dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan sel pigmen yang rusak. a. Protanopia adalah salah satu tipe dichromacy yang disebabkan oleh tidakadanya photoreseptor retina merah . Padapenderita protanopia, penglihatan terhadapwarna merah tidak ada. Dichromacy tipe initerjadi pada 1% dari seluruh pria.Protanopia juga dikenal dengan buta warnamerah-hijau seperti terlihat pada gambar 1.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 15

b.

Deutanopia adalah gangguan penglihatan terhadap warna yang disebabkan tidak adanya photoreseptor retinahijau seperti terlihat pada gambar 2.

Tritanopia adalah keadaan dimana seseorang tidak memiliki short-wavelength cone. Seseorang yang menderita tritanopia akan mengalami kesulitan dalam membedakan warna biru dan kuning dari spektrum cahaya tampak. Tritanopia disebut juga buta warna biru-kuning dan merupakan tipe dichromacy yang sangat jarang dijumpai. 3.Anomalous trichromacy Anomalous trichromacy adalah gangguan penglihatan warna yang dapat disebabkan oleh faktor keturunan atau kerusakan pada mata setelah dewasa. Penderita anomaloustrichromacy memiliki tiga sel cones yang lengkap, namun terjadi kerusakan mekanisme sensitivitas terhadap salah satu dari tiga sel reseptor warna tersebut . a. Protanomaly adalah tipe anomalous trichromacy dimana terjadi kelainanterhadap long-wavelength (red) pigment,sehingga menyebabkan rendahnyasensitifitas terhadap cahaya merah . Artinyapenderita protanomaly tidak akan mampumembedakan warna dan melihat campuranwarna yang dapat dilihat oleh mata normal. Penderita juga akan mengalami penglihatan yang buram terhadap warna spektrum merah. Hal ini mengakibatkan mereka dapat salah membedakan warna merah dan hitam. Pergeseran panjang gelombangnya bisa kita lihat pada gambar 3.

b.

Deuteranomaly disebabkan oleh kelainan pada bentuk pigmen middle-wavelength (green)

c.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Sama halnya dengan protanomaly, deuteranomaly tidak mampu melihat perbedaan kecil pada nilai hue dalam area spektrum untuk warna merah, orange, kuning, dan hijau. Penderita salah dalam menafsirkan hue dalam region warna tersebut karena huenya lebih mendekatiwarna merah.Perbedaan antara keduanya yaitu penderita deuteranomaly tidak memiliki masalah dalam hilangnya penglihatan terhadap kecerahan (brigthness). Pergeseran panjang gelombang bisa kita lihat pada gambar 4. c.

Tritanomaly adalah tipe anomolous trichromacy yang sangat jarang terjadi,baik pada pria maupun wanita. Pada tritanomaly, kelainan terdapat pada shortwavelength pigment (blue).Pigmenbiruinibergeserke area hijau darispektrumwarna.Tidakseperti protanomaly dan deuteranomaly, tritanomaly diwariskanoleh kromosom 7. Inilah alasan mengapapenderita tritanomaly sangat jarangditemui.

SNTE-2012

T E | 16

jelas mengenai plate-plate warna tersebut, bisa kita lihat pada gambar 6.

BLOK DIAGRAM SISTEM PENELITIAN Blok diagram pada penelitian ini bisa kita lihat pada gambar 5.

Start

Masukkan data dokter

Masukkan data pasien Gambar 6. Plate-plate Ishihara test Tes ishihara

Farnsworth Munsell test Hasil tes ishihara

Score < 60%?

Simpan, Print

Tes Farnsworth Munsell

Hasil tes farnsworth munsell

Finish

Peralatan berikutnya adalah tes farnsworth munsell. Tes ini merupakan tes kelanjutan dari tes ishihara.Pada tes ishihara, hasil yang didapat hanyalah mendiagnosa apakah pasien mengalami buta warna parsial atau tidak. Sedangkan pada tes farnsworth munsell, tes ini bisa mendiagnosa dengan melakukan screening kelemahan warna tertentu, seperti kelemahan terhadap warna merah (protan), kelemahan terhadap warna hijau (deutan), dan kelemahan terhadap warna biru (tritan) (Birch, 2001). Untuk pengujian tes farnsworth munsell D-15 ini pun tidaklah sulit. Pasien diminta untuk menghafal urutanurutan warna pada koin-koin yang sudah disiapkan.Lalu kita melakukan acak warna pada koin-koin warna tersebut.Setelah koin-koin warna tersebut di acak, maka pasien di minta untuk mengurutkan kembali warnawarna yang ada.Setelah selesai, maka kita bisa menyocokkan urutan warna yang telah di susun kembali oleh pasien.Untuk lebih jelas mengenai koin-koin warna pada tes farnsworh munsell, bisa di lihat pada gambar 7.

Penelitian ini dimulai dengan pengujian buta warna menggunakan buku tes ishihara 17 plate. Hasil dari pengujian buta warna menggunakan buku ishihara ini dibandingkan dengan instrumen pengujian buta warna otomatis menggunakan tablet dan notebook. Hasil dari kedua pengujian tersebut dibandingkan untuk mendapatkan kesimpulan. Gambar 7. Koin-koin warna farnsworth munsell

Ishihara Test Peralatan untuk tes buta wana ini berupa buku yang berisi plate-plate warna yang disusun dari bulatanbulatan kecil berwarna-warni sehingga membentuk sebuah image berupa angka. Untuk pengujiannya pun tidaklah sulit, karena hanya dengan menunjukkan gambar-gambar yang ada kepada pasien lalu pasien di minta untuk menyebutkan angka yang ada.Untuk lebih

SNTE-2012

Instrumen Pengujian Buta Warna Otomatis Pada instrumen pengujian buta warna otomatis ini, dibuat menggunakan alat bantu berupa notebook dan tablet PC. Untuk spesifikasi dari notebook yang di pakai adalah sebagai berikut : 1.

Merek

: Fujitsu

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 17

2. 3. 4. 5. 6.

Operating System bit Processor Memory Graphics MB RAM Display BackLight

: Windows 7 Home Basic 64 : AMD E450 dual CPU : Radeon HD Graphics 512 : 6 GB : WXGA HD with LED

Sedangkan spesifikasi tablet PC yang di gunakan adalah sebagai berikut : 1. Merek : Cyrus 2. Operating System :Android Ginger Bread V.2.3 3. Processor : Cortex A8 1 Ghz 4. Memory RAM : 512 MB 5. Display :LCD with HD (High Definition) Display 6. Koneksi : WiFi

program. Tampilan awal ini bisa kita lihat pada gambar 8.Pada tampilan awal ini terdapat tombol masuk dan tombol keluar. Tombol masuk, akan ke tampilan berikutnya dari program yaitu berupa tombol input data dari dokter sebagai user dari program ini yang bisa di lihat pada gambar 9.Serta tombol keluar untuk keluar dari program tes buta warna ini.

Gambar 8. Tampilan awal dari Instrumen pengujian buta warna otomatis

2. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan menguji parameter tes yang ada berupa tes konvensional yang selama ini di gunakan oleh dokter-dokter mata, setelah itu lalu di bandingkan dengan menguji parameter konvensional yang sudah di rubah menjadi bentuk perangkat lunak berbasis PC dan tablet yang dapat berjalan secara otomatis. Hasil dari kedua tes ini akan dibandingkan dan dihitung tingkat kesalahan yang ada pada instrumen pengujian buta warna otomatis ini, agar bisa mengetahui seberapa jauh instrumen pengujian buta warna otomatis ini dapat digunakan sebagai pengganti tes konvensional berupa buku ishihara dan tes fanrsworth munsell yang masih berupa koin-koin warna.

Pembuatan Perangkat Lunak Instrumen pengujian buta warna otomatis Berdasarkan hasil analisis kebutuhan informasi pengguna dan disain perangkat lunak instrumen pengujian buta warna otomatis, maka perangkat lunak ini dapat segera dibuat guna menjawab kebutuhan tersebut. Dalam pembuatan perangkat lunak apapun, antar muka juga memegang peranan yang penting. Antar muka dapat memudahkan user dalam mengoperasikan perangkat lunak yang telah dibuat. Oleh karena itu, antar muka pada tes buta warna ini dibuat menarik dan sederhana sehingga petugas dapat mengoperasikan perangkat lunak ini dengan mudah.

Gambar 9. Tampilan kedua dari Instrumen pengujian buta warna otomatis

Tampilan Input Data Dokter Pada tampilan input data dokter, disini kita bisa memilih data dokter yang sudah ada sebelumnya pada field “pilih dokter”, lalu kita klik tombol “pilih” atau kita juga bisa menambahkan data dokter yang baru dengan mengklik tombol “tambah”, atau mengedit data dokter yang sudah ada dengan mengklik tombol “edit”. Tampilan program bisa di lihat pada gambar 10.

3. Hasil dan Impementasi Tampilan Muka (Interface) Tampilan muka pertama ini menampilkan tampilan awal dari perangkat lunak yang dibuat. Disini terdapat judul dari program dan nama mahasiswa dari pembuat

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 10. Tampilan pilih/tambah/edit dokter

SNTE-2012

T E | 18

Pada tombol “tambah”, kita bisa memasukkan data dokter yang baru, lantas memasukkan nama dokter secara lengkap pada field “nama dokter”, lalu memasukkan nomor Induk kepegawaian dengan mengisi field “NIK” dan selanjutnya memilih bidang keahlian dan status pada field “bidang keahlian” dan field “status”. Setelah semua field di isi secara lengkap, maka kita bisa mengklik tombol “ simpan”. Setelah di klik tombol “simpan”, maka data yang kita isikan tadi, akan secara otomatis masuk di dalam listing field “pilih doker”. Lalu kita pilih nama dokter yang sudah kita isikan datanya, setelah itu tekan tombol “pilih”. Tampilan Input Data Pasien Sebelum kita memasukkan data pasien, maka setelah kita memilih tombol “pilih” pada tampilan input dokter, maka akan ke tampilan tombol “masukkan data pasien”. Tampilan nya bisa kita lihat pada gambar 11.Pada tampilan itu, kita tekan tombol “masukkan data pasien”, agar dapat menginput data pasien baru, atau memilih data pasien lama. Setelah tombol “masukkan data pasien” ditekan, maka akan tampil pada tampilan input data pasien. Pada tampilan ini, kita bisa memilih data pasien lama yang sebelumnya pernah berkonsultasi dengan mengklik pada field “pilih pasien”. Pada field “pilih pasien” kita bisa memilih salah satu dari listing yang ada, sehingga user/dokter tidak perlu repot kembali dengan mengisi data pasien baru. Tampilan bisa kita lihat pada gambar 12.

7. 8.

Alamat Status

Gambar 12. Tampilan pilih/edit/simpan pasien Setelah mengklik tombol “pilih”, maka akan ke tampilan berikutnya yaitu tampilan untuk memulai proses pengetesan buta warna. Proses pengetesan buta warna yang pertama adalah pengetesan dengan menggunakan plate-palte ishihara yang sudah di scan. Setelah kita mengklik tombol start, maka akan muncul plate ishihara test yang akan muncul per 10 detik, dengan 5 option jawaban yang tersedia d bawahnya. Apabila sampai 10 detik, pasien tidak mengetahui jawabannya, maka software akan melanjutkan ke plate berikutnya secara otomatis dan pasien di anggap salah dalam memilih jawaban yang tersedia. Tampilan pada software bisa kita lihat pada gambar13.

Gambar 13. Tampilan plate ishihara dan pengetesan buta warna

Gambar 11. tampilan tombol “masukkan data pasien”

Setelah pengetesan buta warna menggunakan plate-plate ishihara tes selesai dilakukan, maka kita dapat melihat hasil tes dari buta warna dengan mengklik tombol “lihat hasil” setelah itu kita dapat melihat hasilnya seperti pada gambar 14.

Untuk mengisi data pasien baru, kita bisa mengklik pada tombol “tambah”.Maka field-field yang telah tersedia harus kita isi sesuai dengan data pasien yang sebenarnya. Field yang tersedia antara lain: 1. Nama pasien 2. Tempat lahir 3. Tanggal lahir 4. Jenis kelamin 5. Pekerjaan 6. Nomor handphone

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 19

Tes kedua adalah tes farnsworth munsell. Saat kita mengklik tombol “farnsworth munsell” di komputer makaakan tampil seperti gambar 16.

Gambar 14. Tampilan hasil setelah melakukan tes buta warna Hasil tes berupa prosentase. Apabila hasil prosentasenya kurang dari 60%, maka pasien akan melanjutkan ke tes berikutnya yaitu tes farnsworth munsell. Tombol tes farnsworth munsell sendiri secara otomatis akan muncul apabila hasil yang didapat kurang dari 60%. Sebelum kita melakukan pengetesan buta warna menggunakan farnsworth munsell, kita dapat menyimpan dan mencetak hasil tersebut menggunakan printer. Hasil datanya berupa file pdf. Setelah kita mengklik tombol “cetak pdf”, maka akan muncul nama data yang akan di simpan ke dalam folder instalasi software tersebut. Nama file tersebut disesuaikan dengan tanggal dan jam saat file disimpan. Selain kita dapat menyimpan dan mencetak, kita juga bisa mengirim hasil tes tersebut melalui email, ke seluruh penjuru dunia menggunakan fasilitas internet. Fasilitas email tersebut terbatas pada email pengirim. Email pengirim hanya bisa menggunakan fasilitas dari google mail. Tetapi untuk penerima, email tidak dibatasi, dengan kata lain kita bisa mengirim email ke alamat manapun di seluruh penjuru dunia. File pdf secara otomatis menjadi sisipan atau lampiran yang akan dikirimkan ke email tujuan dengan mengklik tombol kirim. Tampilan softwarenya bisa kita lihat pada gambar 15.

Gambar 16. Tampilan urutan-urutan warna gradasi yang berurut Pada tampilan ini, pasien di minta untuk mengingat urutan-urutan warna yang telah tersusun sesuai gradasinya.Setelah pasien di rasa cukup waktu dalam mengingat urutan-urutan warna tersebut, maka dokter atau user dapat mengklik tombol “lanjut” pada komputer. Maka setelah itu, komputer akan mengacak warna-warna yang telah berurutan tadi dan pasien diminta untuk menyusun kembali sesuai dengan uruturutan yang telah di ingat sebelumnya. Prosesnya adalah menggunakan tablet dengan mendrag warna-warna yang ada dibawah dan di taruh kedalam kolom yang tersedia. Tampilan ini bisa kita lihat pada gambar 17. Setelah semua urutan-urutan warna di sesuaikan dengan urutan-urutan yang telah di ingat sebelumnya, maka pasien dapat mengklik tombol “selesai”, dan pada komputer user bisa mengklik tombol “lihat hasil”. Maka kita akan mendapatkan hasil dari tes farnsworth munsell tersebut pada komputer.Tampilan bisa kita lihat pada gambar 18.

Gambar 17. Proses pengacakan warna Gambar 15. Tampilantoolbox untuk mengirim email

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T E | 20

Gambar 18. Hasil tes farnsworth munsell Hasil yang di dapat pada tes farnsworth munsell ini kita rujuk terhadap kesalahan-kesalahan urutan warna yang di susun. Untuk lebih jelasnya maka kita bisa lihat pedoman pada gambar dibawah 19a, 19b, 19c, 19d.

Gambar 19d. Mata dengan kelainan tritan

4. Simpulan Pada bagian ini akan ditarik kesimpulan atas pembahasan terhadap pengolahan data hasil penelitian. Kesimpulan ini akan menjawab tujuan dari penelitian, selain itu juga berisi tentang saran penelitian sehingga diharapkan dapat dilanjutkan oleh peneliti yang akan datang dan dapat memberikan manfaat lebih lanjut. Dari data hasil penelitian dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1.

Gambar 19.a. Mata Normal

2.

Gambar 19.b. Mata dengan kelainan Protan

Percobaan menggunakan metode tes buta warna secara otomatis menggunakan perangkat lunak berbasis visual basic 6.0 menggunakan notebook dan tablet tidak berbeda dari hasil yang di dapat dengan metode konvensional dengan menggunakan ishihara book test. Dengan kata lain, perangkat lunak yang di gunakan, bisa dijadikan acuan dan pegangan dalam melakukan tes buta warna dan dapat membantu user maupun dokter agar pekerjaan dalam melakukan tes buta warna menjadi mudah dan cepat. Pada metode tes buta warna secara otomatis ini, masih terdapat kesalahan-kesalahan kecil yang di akibatkan kurang pahamnya pasien dalam menggunakan teknologi terbaru berupa layar sentuh pada tablet. Hal ini bisa di edukasikan terlebih dahulu kepada pasien agar dapat melakukan tes buta warna secara benar dengan menggunakan layar sentuh.

5. Saran

Gambar 19.c. Mata dengan kelainan Deutan

SNTE-2012

Penelitian ini masih jauh dari sempurna dikarenakan berbagai keterbatasan yang ada, oleh karena itu direkomendasikan untuk: 1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan menampilkan edukasi yang diperlukan, agar pasien bisa menggunakan teknologi terbaru berlayar sentuh. 2. Memperbaiki hasil akhir pada tes farnsworth munsell, sehingga hasil yang di dapat bisa di tampilkan secara otomatis.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 21

[2]. Bruce James& Chris Chew& Antony Bron. (2006). Lecture Note on Ophthalmology. Erlangga.

[8]. Majalah Kesehatan, m. (2011, March 20). Buta Warna, mengapa terjadi dan bagaimana mengetahuinya. Retrieved October 30, 2012, from majalah kesehatan: http://majalahkesehatan.com/buta-warna-mengapaterjadi-bagaimana-mengetahui/

[3]. Gabriel, d. J. (1996). Fisika Kedokteran. Jakarta: Buku Kedokteran EGC.

[9]. Philips, M. E. (2007). Learning PHP and My SQL. United Stated: O'Reilly Media, Inc.

[4]. Richard S. Snell, M. A. (2006). Clinical Anatomy of The Eye.

[10]. Ramadhan, A. (2006). Pemograman Web Database dengan PHP dan My SQL. jakarta: Elex Media Komputindo

DAFTAR PUSTAKA [1]. Birch, J. (2001). Diagnosis of Detective Color Vision. London: Oxford University Press.

[5]. Ramadhan, A. (2004). Microsoft Visual Basic 6.0. Jakarta: Elex Media Computindo. [6]. Kementerian Kesehatan RI. (2007). Laporan Nasional Riskesdas 2007. Retrieved October 30, 2012, from Kementerian Kesehatan RI: http://www.ppid.depkes.go.id/index.php?option=c om_docman&task=doc_download&gid=53&Itemi d=87 [7]. Kementrian Kesehatan RI. (2011). Profil Data Kesehatan Indonesia Tahun 2011. Retrieved October 30, 2012, from Kementrian Kesehatan RI: http://www.depkes.go.id/downloads/Buku%20PSP K%202011%20-%202014.pdf

ISBN: 978-602-97832-0-9

[11]. Jay Neitz, J. C. (2001). Color Vision Almost Reason Enough for Having Eyes. Color Vision, 26-30. [12]. Ratri Widianingsih, A. H. (2010). Aplikasi Tes Buta Warna Dengan Metode Ishihara Berbasis Komputer. Aplikasi Tes Buta Warna Dengan Metode Ishihara Berbasis Komputer, 36-41.

SNTE-2012

T E | 22

DISAIN DAN IMPLEMENTASI FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAY UNTUK IDENTIFIKASI CITRA WAJAH MENGGUNAKAN ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS Arief Budiman1, Prawito1 1. Departemen Fisika, FMIPA,Universitas Indonesia, Depok 16424 E-mail: [email protected], [email protected]

Abstrak Mikroprosesor menjadi bagian penting dalam dunia elektronika namun kendala yang dihadapi dalam perancangan mikroprosesor adalah mahal dan lamanya fabrikasi. Untuk mengatasi kendala waktu dan biaya fabrikasi, mikroprosesor dapat diimplementasikan dalam Field Programmable gate Array (FPGA). FPGA merupakan piranti yang bersifat dapat dikonfigurasi-ulang (reconfigurable). Pengujian identifikasi secara konvensional seringkali mengalami kegagalan karena keterbatasan kemampuan visual manusia, apalagi jika pengujian harus dilakukan terhadap banyak data. Oleh karenanya suatu sistem cerdas dan secara otomatis diperlukan untuk proses identifikasi. Oleh karenanya disain dan implementasi FPGA untuk aplikasi kecerdasan buatan dalam hal ini ANN, dirasa perlu untuk membuat sistem yang terintegrasi, mampu melakukan inferensi dan melakukan proses belajar sesuai dengan perbedaan Iingkungan dan Kondisi yang dihadapi dan berbiaya produksi murah.

Keywords: FPGA, Artificial Neural Networks, Face Identification

1. Pendahuluan Berkembangnya mikroprosesor menjadi bagian penting dalam dunia elektronika. Kendala yang dihadapi dalam perancangan mikroprosesor adalah mahal dan lamanya fabrikasi. Untuk mengatasi kendala waktu dan biaya fabrikasi, mikroprosesor dapat di-implementasikan dalam Field Programmable gate Array (FPGA). FPGA merupakan piranti yang bersifat dapat dikonfigurasi-ulang (reconfigurable). FPGA memiliki komponen kombinasional dan sekuensial dalam tiap sel logik-nya, sehingga memungkinkan FPGA dapat digunakan untuk implementasi rangkaian tersebut. Dengan teknologi FPGA, implementasi rancangan sistem digital dapat dilakukan secara cepat [1] Perkembangan teknologi yang mengarah ke bidang aplikasi yang rnernerlukan keputusan cepat, yang juga terkadang mengandung risiko tinggi bagi manusia yang terlibat di dalamnya dan kadang memerlukan keputusan kondisional merupakan tempat untuk mengaplikasikan kecerdasan buatan. Kemampuan belajar yang menjadi ciri utama kecerdasan buatan dalam hal ini Artificial neural

SNTE-2012

Networks (ANN) memungkinkan teknik ini mampu melakukan inferensi secara berbeda sesuai dengan perbedaan Iingkungan dan Kondisi yang dihadapi. ANN yang mampu belajar dari variabel variabel lingkungan dan pada bisa beradaptasi dengan Iingkungan merupakan langkah maju yang membedakan sistem ini dari yang konvensional. Oleh karenanya disain dan implementasi FPGA untuk aplikasi kecerdasan buatan dalam hal ini ANN, dirasa perlu untuk membuat sistem yang terintegrasi, mampu melakukan inferensi dan melakukan proses belajar sesuai dengan perbedaan Iingkungan dan Kondisi yang dihadapi dan berbiaya produksi murah. Yang penerapaannya dalam makalah ini adalah untuk mengidentifikasi citra wajah.

2. Field-Programmeble Gate Array (FPGA) Karakteristik dari Field Programmable Gate Array atau FPGA antara lain adalah dapat dirancang sesuai dengan keinginan dan kebutuhan. FPGA adalah sebuah integrated circuit (IC) digital yang berisi sekumpulan blok logika dan blok interkoneksi yang dapat dikonfigurasi. FPGA dapat dikonfigurasi untuk menjalankan banyak sekali fungsi digital (Maxfield,

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 23

2004). FPGA memiliki 3 komponen penyusun yaitu blok logika, blok I/O, dan blok koneksi. Blok-blok logika maupun hubungan antar blok dapat dikonfigurasi [2].

3. Sistem Identifikasi Citra Wajah

Core LCD digunakan untuk menampilkan karakter ASCII statis dengan merubah nilai HEX dari hardware FPGA kepada LCD 16 X 2 display panel. Output mengontrol 8-bit bus tri-state bidirectional data panel LCD. Metode “handshake” digunakan untuk mentransfer data ASCII ke panel LCD 16 X 2. Deklarasi VHDL LCD core sebagai berikut.

Sistem pengenalan wajah termasuk dalam sistem biometrik yang merupakan sistem outentifikasi yang akan melakukan pengenalan secara otomatis atas identitas seseorang. Sistem identifikasi bertujuan untuk memecahkan identitas seseorang pengguna, pengguna tidak mengklaim atau memberi klaim secara implisit terhadap identitas yang terdaftar, maka dibutuhkan pencocokan satu ke banyak data yang tersimpan. Unjuk kerja dari sistem identifikasi di pengruhi oleh beberapa faktor antara lain faktor akurasi, kecepatan dan kapasistas penyimpanan data. Tiap wajah orang memiliki ciri utama yang dapat dijadikan pembeda antara satu dengan yang lain. Semakin baik metode untuk ekstraksi dapat mengumpulkan informasi penting dari wajah, maka akan semakin akurat hasil pencocokan yang didapat. Salah satu metode untuk ekstraksi ciri wajah adalah eigenface. Metode eigenface dikembangkan dari metode Principle Component Analysis (PCA), yang secara matematis dilakukan dengan mencari vektor eigen dari matrik kovarian sekumpulan citra wajah. metode pengenalan wajah berdasarkan ruang eigen, telah membuktikan bahwa metode ini dapat mengekstrak ciri global yang merupakan informasi relevan dengan wajah secara keseluruhan. Gambar citra wajah orang ke 1

Gambar citra wajah orang ke 2

PCA

...

LDA

Vektor penciri

PCA-ANN Hasil identifikasi

Vektor Penciri

LDA-ANN

Gambar citra wajah orang ke M

Gambar 1. Diagram Metode training

4. Disain FPGA

Gambar 2. LCD1602 core pin output data

Kartu memori flash adalah perangkat yang berisi memori flash dan controller. Karena relatif berbiaya murah, kartu memori sering digunakan sebagai penyimpanan eksternal untuk aplikasi embedded. SD (secure digital) card adalah format kartu memori yang banyak digunakan. Sebuah kartu SD mendukung dua mode operasi, yaitu SD mode dan SPI mode. Modus SD adalah format proprietary dan menggunakan empat bit untuk transfer data. SPI adalah standar terbuka untuk antarmuka serial dan digunakan luas di system embedded. Dalam penelitian ini menggunakan moe SPI untuk koneksi data dengan core FPGA Protokol SPI (serial peripheral interface) bus adalah serial sinkron data standar yang awalnya dikembangkan oleh Motorola. Menggunakan tiga bit untuk komunikasi, satu untuk clock, satu untuk input data serial, dan satu untuk seri Data output. Sebuah bus SPI dapat berisi satu perangkat master dan satu atau lebih perangkat slave. Master menghasilkan sinyal clock dan memulai transfer data. Konseptual Diagram dari sebuah bus SPI dengan dua perangkat ditunjukkan pada . Ada dua shift register, satu di master dan satu di slave. Kedua shif register yang terhubung sebagai ring koneksi melalui mosi (untuk "master-out-slave-in") dan miso (untuk "masterin- slave-out ") dan operasi mereka dikendalikan oleh sinyal clock yang sama, SCLK.

Spesifikasi FPGA cayclone III Development Board yang digunakan pada tugas akhir ini adalah EP3C16: onboard FPGA, Operating Frequency: 50MHz,Operating Voltage: 1.5-3.3V, Package: QFP240, I/Os: 160, LEs: 15408, RAM: 504kb, Multipliers: 56, PLLs: 4,Debugging/Programming: JTAG,

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T E | 24

mendukung bahasa VHDL Verilog HDL, dan terintegrasi dengan System on a Programmable Chip (SOPC).

Gambar 3. SDCard core pin input dan output

Untuk lebih memudahkan manajemen pewaktu, FPGA Cyclone terintegrasi dengan PLL (Phase-loop lock) sirkuit. Terdiri dari PFD (Pase-frekuensi detektor), charge pump, filter loop, sebuah (voltage controlled oscillator) VCO, dan beberapa frekuensi pembagi dan PS (phase selection) sirkuit Dalam PLL Cyclone III yang di pakai di penelitian ini, VCO output diberikan ke dua pembagi frekuensi terpisah dan fase sirkuit seleksi untuk mendapatkan dua clock output yang di gunakan untuk clock SDRAM dan clock CPU nios II. Gambar 6. Disain dan Implementasi RTL FPGA untuk identifikasi Wajah yang telah di buat menggunakan Quartus II IDE

5. Implementasi Identifikasi Citra Wajah Dalam penelitian ini digunakan data primer citra wajah tampak depan yang diambil dalam kondisi pencahayaan alami. Basis data terdiri dari 100 citra wajah yang diambil dalam ukuran 100 x 100 piksel. Gambar 4. PLL untuk mengatur clock SDRAM

Kamera untuk mengambil citra wajah dikendalikan dengan menggunakan kendali bus kamera serial (SCCB). Untuk mengumpulkan data gambar, sistem kontrol SCCB untuk mengkonfigurasi parameter ov9650 sensor gambar 5. langkah kendali sederhana. Melalui antarmuka SCCB, kita dapat memodifikasi CMOS ov9650. Gamabar 7. Sample citra wajah dari dari 10 orang yg berbeda

Gambar 5. menunjukkan struktur kontroler SCCB.

Dalam mengimplementasikan algoritma ANN kedalam sebuah chip FPGA dibutuhkan kompiler yang terintegrasi dengan IDE, debug dan programer, Altera sebagai produsen FPGA menyediakan lingkungan pemrograman yang dinamakan Quartus II. IDE ini

SNTE-2012

Dalam melakukan implementasi disain mengunakan basis data yang merupakan kumpulan citra wajah yang akan di beri index dengan cara melakukan ekstraksi penciri terhadap kumpulan citra wajah tersebut. dan kemudian input data yang digunakan sebagai masukan dan akan dilakukan proses identifikasi terhadap citra yang sudah di Index-kan. Pada pengujian di gunakan 90 citra wajah sebagai basis data dan 10 citra wajah sebagai input data. 90 citra wajah sebagai basis data ini terdiri dari 10 kelas wajah,

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 25

yang terdiri dari 9 citra wajah dengan tingkat kecerahan, pose dan expresi yang berbeda untuk orang yang sama. Pengujian ini untuk mengetahui kemampuan dari sistem dalam menemukan citra wajah orang yang sama dalam basis data dengan pose yang berbeda

Parameter pelatihan neural networks dapat dilihat dari analisa hasil regresi. Jika semua output telah bernilai sama dengan target atau hampir sama maka proses pelatihan dapat dihentikan.

Dilakukan pengujian Fungsionalitas dari rancangan Hardware untuk Identifikasi citra wajah, antara lain fungsi dari SPI SDCard sebagai penyimpan data citra , Serial Komunikasi untuk penghubung antara computer host dengan board FPGA dan antar muka LCD sebagai interface keluaran.

Gambar 9. MSE dari pelatihan neural Networks

Gambar 7. Interface LCD 1602

Pada gambar 8 dapat di lihat proses transfer data hasil pengolahan data dari board FPGA ke computer Host menggunakan serial JTAG. Format kartu SDcard di seting menggunakan FAT16. Pada gambar 8 dapat dilihat command untuk mengeksekusi proses, tahapan proses anatara lain, ambil citra gambar, training data, kirim data ke host

Tingkat keberhasilan pengujian dapat pula dilihat dari mean squared error (MSE) dapat dilihat dari grafik nilai terbaik MSE, terjadi pada epochs (satu kali melewati seluruh pelatihan, diikuti oleh pengujian verifikasi yang ditetapkan) 40. Pelatihan yang dilakukan menggunakan 90 citra wajah pada proses training. Proses learning dilakukan dengan menggunakan training set dan dihentikan dalam kondisi tertentu. Pada gambar 9 dapat dilihat dengan epoch sebesar 50, neural networks sudah dalam keadaan linier maka proses learning dapat dihentikan, hal ini di lakukan agar tidak terjadi overfit, yaitu kondisi dimana hasil learning hanya bisa mengenali data-data training set saja dan kurang bisa mengenali data-data lain diluar training.

Daftar Acuan

Gambar 8. Pembacaan data Pada SD card

ISBN: 978-602-97832-0-9

[1] Maxfield, Clive.(2004). FPGAs: World Class Designs. Newnes [2] Turley, Jim. 2002.The Essential Guide to Semiconductors [3] ]Kosko,Bart.1992. Neural Networks and Fuzzy Systems: a dynamical system approach to machine intelligence”. Printice-Hall. [4] AMOS R. OMONDI (2006), FPGA Implementations of Neural Networks, Springer [5] Bob Zeidman (2002), Designing with FPGAs and CPLDs. CMP Books. kansas [6] Sheng-Kai Song, Wei-Ming Li, and Li Song. Digital Watermark-Based Trademark Checker. Retrieved from www.altera.com/literature/dc/2006/c2b.pdf, diakses terakhir tanggal 10-Desember-2011

SNTE-2012

T E | 26

[7] Savran, Aydogan and Ünsal, Serkan. (2007). Hardware Implementation Of A Feedforward Neural Network Using FPGAs. Retrieved from Department of Electrical and Electronic Engineering, Ege University’s.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 27

MODEL SISTEM KONTROL PEMILAHAN PRODUK BERBENTUK KOTAK Emir Nasrullah1, Agus Trisanto2, Kurnia Ramdhani3 1,2,3. JurusanTeknik Elektro Universitas Lampung Bandar Lampung Indonesia Email: [email protected]

Abstrak Peningkatan persaingan dalam pemasaran produk-produk hasil industri dalam merebut perhatian konsumen menyebabkan setiap industri selalu berupaya untuk efektif dan efisien dalam menjalankan produksinya. Salah satu cara adalah dengan melakukan otomasi produksi karena kelebihan otomasi antara lain adalah menghemat tenaga manusia. Sebagai contoh, membawa atau memindahkan produk menggunakan konveyor yang dijalankan secara otomatis. Sesuai dengan namanya konveyor digunakan untuk memindahkan atau membawa produk atau benda ke tempat lain secara berurutan. Untuk kerja pemilahan dan pengisian produk, kalangan industri menggunakan konveyor produk, penginderaan dan proses penghitungan untuk mempermudah pengisian produk. Proses penghitungan dan pengisian produk ini bisa memanfaatkan fungsi pencacah dan pewaktu yang dimiliki oleh Programmable Logic Controller (PLC). PLC merupakan piranti yang dirancang untuk menggantikan kerja rangkaian sederetan rele yang lazim dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC harus diprogram terlebih dahulu sebelum dapat dioperasikan. Program PLC dapat dibuat dengan menggunakan diagram tangga. Dalam penelitian ini komponen utama sebagai perintah masukan PLC dan sebagai pemicu program adalah tombol tekan ON/OFF dan Light Dependent Resistor (LDR), sedangkan keluaran yang digunakan sebagai perintah lanjutan bagi masukan PLC adalah rele sebagai pemicu kerja motor searah. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah Model Sistem Pengontrolan Konveyor Pemilahan dan Pengisian Produk berbentuk kotak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem ini mampu menyeleksi produk berdasarkan panjang produk. Hanya produk yang berukuran panjang 6 cm yang akan mengisi sebuah boks, dari 3 jenis panjang produk yang digunakan yaitu 4, 6, dan 8 cm. Kata kunci : Programmable Logic Controller, Diagram tangga, Konveyor, LDR, Rele.

A. Pendahuluan. Pesatnya persaingan di dunia industri saat ini berdampak setiap industri selalu berupaya untuk efektif dan efisien dalam menjalankan proses produksinya. Salah satu cara adalah dengan melakukan otomasi produksi. Otomasi mengubah pergerakan atau pelayanan dengan tangan menjadi pelayanan otomatik dan pergerakan tersebut berturut-turut dilaksanakan oleh mesin (tanpa perantaraan tenaga manusia). Jadi otomasi menghemat tenaga manusia. Sebagai contoh, membawa atau memindahkan produk di atas konveyor yang dijalankan secara otomatis. Sesuai dengan namanya, konveyor digunakan untuk memindahkan atau membawa produk atau benda ke tempat lain secara berurutan (konvoi). Bidang industri biasa menggunakan proses penghitungan dan konveyor produk untuk mempermudah pengisian produk. Proses penghitungan dan pengisian produk ini bisa memanfaatkan fungsi pencacah (counter) dan pewaktu (timer) yang dimiliki oleh Programmable Logic Controller (PLC). PLC merupakan piranti yang dirancang untuk menggantikan rangkaian sederetan rele yang dijumpai pada sistem

ISBN: 978-602-97832-0-9

kontrol proses konvensional (Eko Putra, Agfianto. 2004). Pengguna membuat program (dengan menggunakan diagram tangga) yang kemudian dijalankan oleh PLC. Pada penelitian ini juga digunakan sensor cahaya yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya produk atau benda yang bergerak diatas konveyor. Sensor yang digunakan adalah Light Dependent Resistor (LDR).

B. Tinjauan Pustaka I. Programmable Logic Controller (PLC) The National Electrical Manufacturers Association (NEMA) mendefinisikan PLC sebagai piranti elektronika digital yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan, dan aritmatika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses

SNTE-2012

T E | 28 melalui modul I/O digital dan atau analog. Gambar 1 memperlihatkan diagram blok sebuah PLC.

II. Sensor Cahaya Komponen utama dari rangkaian sensor cahaya ini adalah Light Dependent Resistor (LDR), salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterimanya. LDR memiliki karakteristik dimana bila ada cahaya yang jatuh padanya maka nilai tahanannya akan berkurang dan akan naik tahanannya apabila intensitas cahayanya berkurang.

Gambar 1. Input-Output PLC.

PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logika 0 atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program yang kemudian dijalankan oleh PLC tersebut. PLC yang digunakan dalam penelitian ini adalah PLC OMRON tipe ZEN-10C1AR-A-V1 yang memiliki 10 I/O (6 inputs dan 4 outputs) dengan sumber tegangan 220 VAC dan sumber tegangan output 12 VDC. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Diagram Tangga. Pada PLC OMRON tipe ZEN-10C1AR-A-V1 terdapat dua macam pewaktu, yaitu Pewaktu ( Timer) dan Pewaktu Tahan (Holding Timer) dengan perbedaan sebagai berikut: a. Pewaktu: Nilai pewaktu saat ini akan di-reset saat pewaktu diubah dari mode RUN ke mode STOP atau catu daya PLC dimatikan. Terdapat empat macam operasional pewaktu jenis ini, yaitu tundaan ON, tundaan OFF, pulsa tunggal dan pulsa kedip. b. Pewaktu Tahan (Holding Timer): Nilai pewaktu saat ini akan disimpan walaupun terjadi pengubahan mode RUN menjadi STOP atau catu daya dimatikan. Pewaktuan akan dilanjutkan kembali jika masukan pemicu ON, selain itu status ON pada bit pewaktu tahan ini akan disimpan jika waktu yang dikehendaki sudah selesai. Bit pewaktu tahan ini hanya bisa beroperasi dengan fungsi tundaan ON saja. PLC tipe ini juga dilengkapi dengan Pencacah (Counter) dimana terdapat 16 pencacah yang dapat digunakan dalam mode naik (increment) maupun turun (decrement). Nilai saat ini dari pencacah akan disimpan jika mode operasi PLC diubah atau catu daya dimatikan. Bit pencacah akan ON jika nilai cacah sudah melampaui yang ditentukan. Nilai pencacah kembali ke 0 (nol) jika di-reset. Jenis-jenis counter antara lain: 1. Counter up: yaitu counter yang melakukan pencacahan naik (incremental). 2. Counter down: melakukan pencacahan secara menurun (decremental). 3. Counter set: counter yang setelah aktif maka akan memerintahkan set operasi. 4. Counter reset: counter yang melakukan operasi reset.

SNTE-2012

Gambar 2. LDR.

LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tak ada cahaya yang mengenainya (gelap). Dalam kondisi gelap hambatan LDR, mampu mencapai 1 Mohm, akan tetapi bila terkena sinar, hambatan LDR akan turun secara drastis hingga nilai beberapa puluh Ohm saja. Prinsip kerja rangkaian LDR ini adalah LDR akan ditembak cahaya terus menerus dari laser pointer. Apabila ada benda yang memotong berkas cahaya tersebut maka nilai tahanan LDR akan naik dan rangkaian bekerja untuk mengaktifkan rele untuk menjadi input PLC.

III. Konveyor Produk-produk hasil industri atau bahan industri kadangkala merupakan bahan yang berat maupun berbahaya bagi manusia. Untuk itu dibutuhkan sarana transportasi untuk mengangkut produk-produk tersebut mengingat keterbatasan kemampuan tenaga manusia apakah itu menyangkut kapasitas produk yang akan diangkut maupun keselamatan kerja karyawan. Salah satu jenis sarana pengangkut yang sering digunakan adalah konveyor yang berfungsi untuk mengangkut produk-produk industri yang umumnya berbentuk padat.

IV. Motor DC Adalah mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik. Motor DC digunakan pada aplikasi tertentu dimana dibutuhkan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Torsi adalah putaran dari suatu gaya terhadap suatu poros. Sebuah motor listrik disebut sebagai motor DC jika membutuhkan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medannya untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi energi listrik yang diubah menjadi

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 29 energi mekanik berlangsung melalui media medan magnet. Sensor-1 Produk

V. Rele Rele (Relay) merupakan saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dari rangkaian elektronik lain. Rele dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberi tegangan sebesar tegangan kerja rele maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar kembali ke kontak NC.

I. Perancangan Blok Diagram + PLC

PB2 Konveyor Box

Motor konveyor Box Sensor Box

Gambar 4. Blok diagram perancangan sistem pengontrolan konveyor.

C. Metode Penelitian

Isyarat masukan

Motor Pendorong Produk

PLC

PB1

Konveyor Produk

Motor Konveyor Produk

Sensor-2 Produk

Motor

Konveyor

Isyarat luaran

-

Sensor

Gambar 3. Blok diagram sistem pengontrolan konveyor.

Dari blok diagram sistem kontrol konveyor pada Gambar-3 dapat dijelaskan bahwa isyarat masukan yang diberikan akan dikontrol oleh kontroler, dalam hal ini PLC OMRON ZEN-10C1AR-A-V1. Selanjutnya kontroler akan memberi instruksi kepada motor mana yang akan menjalankan konveyor atau mendorong produk dengan menghasilkan isyarat keluaran sesuai yang diinginkan. Gambar 3 memperlihatkan adanya umpan balik (feedback) dari output proses (isyarat keluaran), dalam hal ini isyarat luaran memberi efek terhadap isyarat masukan.

Sistem pengontrolan konveyor ini dirancang untuk dikontrol oleh PLC dengan operasi sebagai berikut: Ketika tombol Start diaktifkan, konveyor box berjalan dan akan berhenti setelah sensor box mendeteksi box, kemudian terjadi proses pengisian produk yang sesuai ke dalam box dimana konveyor produk berjalan dan konveyor box berhenti. Sensor produk-1 bekerja untuk mendeteksi produk yang sesuai dan produk yang tidak sesuai. Apabila sensor produk-1 mendeteksi produk yang sesuai maka motor pendorong produk tidak bekerja, sedangkan bila mendeteksi produk yang tidak sesuai maka motor pendorong bekerja dan akan mendorong produk tersebut ke tempat pembuangan. Setelah sensor produk-2 dilintasi produk sejumlah 3 produk, konveyor produk berhenti dan konveyor box berjalan. Konveyor box berhenti ketika sensor box mendeteksi kehadiran box berikutnya, dan konveyor produk kembali berjalan untuk mengisi box baru yang masih kosong. Proses ini terus berlangsung dan akan berhenti jika tombol stop diaktifkan. Hubungan antar konveyor pemilahan dan pengisian produk ditunjukkan pada Gambar 5.

sensor

Sensor-1

Produk

II. Perancangan Sistem Blok diagram perancangan sistem yang digunakan sebagai dasar penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.

Box

Sensor-2 Pendorong

Gambar 5. Hubungan antar konveyor pemilahan dan pengisian produk.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T E | 30 III. Perancangan Perangkat Keras

12 V D C Q 3 PLC C om

1. Sensor 12VDC

NO

12VDC

12VDC

NC

R1

C o il NC

330

10K VIN

+

12VDC

C om

VOUT

NO

-

-

+

1K

VREF

M

12 V D C Q 4 PLC C om

NC

NO

Gambar 6. Perancangan skematik sensor.

R2 C o il NC

Dalam penelitian ini, pasangan sensor berupa transmitter yang selalu mentransmisi berkas cahaya ke receiver nya mengakibatkan terjadinya hubungan antara keduanya. Laser pointer sebagai transmitter memiliki panjang gelombang 630-680 nm. Pasangan sensor bekerja dengan mendeteksi adanya perpotongan pada jalur laser pointer yang dibangkitkan transmitter dan diterima oleh receiver (LDR). Setiap perpotongan akan memberikan perubahan kondisi logika dari 0 ke 1 selama selang waktu tertentu. Perubahan kondisi logika ini yang digunakan sebagai acuan perhitungan.

C om

NO

Gambar 8. Skematik H-Bridge.

Dalam penelitian ini, relay yang digunakan untuk DC motor driver adalah tipe yang memiliki 2 com dan 2 NC/NO.

3. Perancangan Model Konveyor

2. H-Bridge 12 VDC

Output Q3 PLC

R1

Gambar 9 memperlihatkan pengontrolan konveyor. R2

R1 +

Jenis Produk-1

Output Q4 PLC 8 cm

-

R2

R2

Jenis Produk-2

6 cm

4 cm

Box

M Output Q4 PLC

rancangan

6 cm

model

Jenis Produk-3

6 cm

8 cm

6 cm 101 cm 30 cm

R1

8 cm

Output Q3 PLC

9 cm

101 cm 15 cm 70 cm 8 cm

Gambar 7. H-Bridge.

65 cm

Gambar Konveyor-1

Box

8 cm 9 cm

H-Bridge adalah rangkaian untuk mengendalikan motor DC agar dapat berputar searah ataupun berlawanan arah jarum jam. Prinsip kerja H-Bridge dengan mengatur aliran arus pada motor DC. Gambar 7 menunjukan rangkaian H-Bridge yang berfungsi sebagai DC motor driver. Apabila R1 (relay) sebelah kiri aktif dan R1 sebelah kanan aktif maka motor DC akan berputar ke arah kanan (searah jarum jam), sedangkan bila R2 (relay) sebelah kiri aktif dan R2 sebelah kanan aktif maka motor DC akan berputar ke arah kiri (berlawanan arah jarum jam). Skematik HBridge dapat dilihat pada Gambar 8.

SNTE-2012

Gambar Konveyor-2

Gambar 9. Rancangan model pengontrolan konveyor.

Perancangan model pengontrolan konveyor sebagai berikut: 1. Belt conveyor : - Panjang : 101 cm - Lebar : 9 cm 2. Roll conveyor : Diameter 5,2 cm 3. Box : - Panjang : 8 cm - Lebar : 8 cm - Tinggi : 20 cm 4. Produk ada 3 jenis panjang

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 31 - Panjang : 4 cm, 6 cm, 8 cm - Lebar : 6 cm - Tinggi : 6 cm 5. Pada penelitian ini digunakan motor DC 12 V, 52 rpm, sehingga dapat dihitung kecepatan konveyor dengan rumus sebagai berikut:

V =

π ×D t

Dimana; V = kecepatan motor konveyor (cm/detik) atau kecepatan konveyor. π = 3,14 D = diameter roll konveyor (cm); t = waktu satu putaran motor (detik).

V =

π ×D t

=

3,14 × 5,2 = 14,19 cm/detik 1,15

Perhitungan lamanya produk 4 cm dideteksi oleh sensor produk-2 sebagai berikut:

4 cm = 0,28 detik 14,19 cm/detik Perhitungan lamanya produk 6 cm dideteksi oleh sensor produk-2 sebagai berikut:

6 cm = 0,42 detik 14,19 cm/detik Perhitungan lamanya produk 8 cm dideteksi oleh sensor produk-2 sebagai berikut:

8 cm = 0,56 detik 14,19 cm/detik Sedangkan perhitungan jarak antara sensor produk-2 dengan motor pendorong sebagai berikut:

15 cm = 1,05 detik 14,19 cm/detik Hasil dari perhitungan diatas, nantinya akan disetting dalam fungsi timer pada program diagram tangga.

IV. Spesifikasi Alat Spesifikasi alat yang dirancang sebagai berikut : 1. Menggunakan sumber tegangan 12 VDC untuk mengaktifkan sensor dan motor DC. 2. Menggunakan PLC OMRON tipe ZEN-10C1ARA-V1 dengan 10 I/O dan sumber tegangan 220 VAC, sebagai kontroler yang bertugas mengamati masukan dari sensor dan memberi instruksi kepada motor untuk berhenti atau berjalan. 3. Menggunakan rele 12 V, untuk menyambung arus 220 VAC sebagai input PLC dari keluaran sensor. 4. Pushbutton untuk meng-on/off-kan proses pemilahan dan pengisian produk ke box. 5. Sensor cahaya sebagai pendeteksi adanya objek dan sebagai input PLC. 6. Motor DC 12 V, 52 rpm sebagai penggerak konveyor sehingga dapat menjalankan dan memberhentikan konveyor. 7. Menggunakan fungsi timer PLC, sehingga hanya produk dengan ukuran panjang 6 cm yang dapat mengisi box. Pada saat sensor-1 mendeteksi produk

ISBN: 978-602-97832-0-9

8.

dari 0 – 6 cm sehingga didapat nilai waktunya, nilai waktu itulah yang nantinya akan di set kedalam fungsi waktu yang ada dalam PLC. Menggunakan fungsi counter PLC, sehingga alat ini dapat mencacah sebanyak 3 produk yang akan mengisi box. Counter akan aktif pada saat sensor-2 mendeteksi setiap produk.

D. Hasil dan Pembahasan Penelitian ini merancang sebuah model konveyor pengisian produk berbasis PLC. Alat ini mampu menyeleksi produk hanya berdasarkan panjang produk. Hanya produk yang berukuran panjang 6 cm yang kemudian akan mengisi sebuah box sebanyak 3 buah produk, dari 3 jenis panjang produk yang digunakan yaitu 4 cm, 6 cm dan 8 cm.

Pengujian Perangkat Keras Pengujian perangkat keras bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang dapat berjalan dengan baik atau tidak.

1. Pengujian sensor Sebagai sumber cahaya (transmitter) adalah laser pointer sedangkan sensor penerima (receiver) menggunakan LDR. Laser pointer mentransmisi berkas cahaya ke LDR sehingga terjadi hubungan antar keduanya. 12VDC

330

12VDC

12VDC

220VAC

10K V IN

+

12VDC

Relay

V OUT

NC

V REF

1K coil

com Input PLC NO

Gambar 10. Rangkaian Sensor dan Rele.

Komparator pada rangkaian sensor berfungsi membandingkan tegangan, antara tegangan input positif (V IN ) dari LDR dengan input negatif (V REF ) hasil dari pembagi tegangan variabel pada potensiometer. Secara sederhana dapat dijelaskan, ketika nilai tegangan pada V IN lebih besar dibanding nilai tegangan V REF maka V OUT idealnya akan memiliki nilai tegangan sebesar tegangan batas atas (+12 V), dan ketika nilai tegangan pada V IN lebih kecil dibanding nilai tegangan V REF maka V OUT idealnya akan memiliki nilai tegangan sebesar tegangan batas bawah (0 V).

SNTE-2012

T E | 32 Tabel 1. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor. Kondisi Tidak Terkena Cahaya Terkena Cahaya

Tahanan LDR

Tegangan (V IN )

Tegangan (V OUT )

41 KΩ

8,33 V

9,62 V

Tegangan (V REF )

7,54 V 1,5 KΩ

2,1 V

162 mV

Pada pengujian rangkaian sensor, saat LDR tidak terkena cahaya dari laser pointer, nilai tahanannya diperoleh sebesar 41 KΩ mengakibatkan nilai tegangan V IN lebih besar dari tegangan V REF dan tegangan V OUT diperoleh sebesar 9,62 V (tegangan batas atas +12 V) atau mengaktifkan nilai masukan PLC. Sedangkan saat LDR terkena cahaya dari laser pointer, nilai tahanannya diperoleh sebesar 1,5 KΩ mengakibatkan nilai tegangan V IN lebih kecil dari tegangan V REF dan tegangan V OUT diperoleh sebesar 162 mV (tegangan batas bawah 0 V). Nilai tegangan V OUT kurang sesuai dengan tegangan batas atas (+12 V) ataupun tegangan batas bawah (0 V), hal ini dikarenakan tipe op-amp yang digunakan (IC LM324) bukan khusus untuk penggunaan sebagai komparator, namun lebih aplikatif untuk penggunaan umum (general operational amplifier). Walaupun opamp LM324 ini dapat digunakan sebagai komparator, tetapi hasil yang diperoleh pada pengujian menjadi kurang maksimal. Hasil tersebut tidak menjadi masalah pada rangkaian berikutnya, karena tegangan V OUT sebesar 9,62 V dapat dipakai untuk mengaktifkan tegangan coil pada rele sebagai switching pada rangkaian rele dari tegangan DC menjadi tegangan AC untuk masukan PLC, karena PLC yang digunakan bertipe hanya menerima input tegangan AC.

2. Pengujian H-bridge Pengujian H-bridge dilakukan untuk mengetahui apakah motor pendorong produk dapat berputar bolak balik atau tidak. H-Bridge merupakan rangkaian yang dipakai untuk mengendalikan motor DC agar dapat berputar searah ataupun berlawanan arah jarum jam. Pengujian dilakukan dengan cara memberi tegangan 12 V pada coil relay 1, sedangkan coil relay 2 tidak diberi tegangan sehingga menyebabkan kondisi kontak pada relay 1 berubah dari NC ke NO dan kutub positif motor dc terhubung dengan tegangan 12 V, sedangkan kutub negatif motor dc terhubung dengan ground sehingga motor dc berputar searah jarum jam karena kondisi close loop di rele 1 pada rangkaian H-bridge dan pada relay 2 kondisi open loop. Kemudian ketika coil relay 2 diberikan tegangan 12 V dan coil relay 1 tidak diberi tegangan akan menyebabkan kondisi kontak pada relay 2 berubah dari NC ke NO dan kutub positif motor dc terhubung dengan ground, sedangkan kutub negatif motor dc terhubung dengan tegangan 12 V sehingga motor dc berputar berlawanan arah jarum jam karena

SNTE-2012

kondisi close loop di relay 2 pada rangkaian H-bridge dan pada relay 1 kondisi open loop.

3. Pengujian dan analisa waktu terdeteksinya produk pada sensor produk-1 Pengujian dilakukan dengan menghitung waktu tempuh produk selama melewati sensor produk-1 menggunakan fungsi timer pada PLC. Tujuan pengujian hitungan waktu tempuh ini digunakan untuk menyeleksi produk berdasarkan panjang produk tersebut. Waktu tempuh ini di setting pada program PLC, sehingga PLC dapat menentukan produk mana yang akan diseleksi. Data pengujian yang diperoleh dapat dibandingkan dengan hasil perhitungan manual dengan menggunakan rumus di Bagian C.III.3. Dari hasil pengujian produk 4 cm didapat waktu tempuh 0,335 detik, sedangkan dari hasil perhitungan adalah 0,28 detik. Hasil pengujian waktu tempuh produk 6 cm sebesar 0,4925 detik, dari perhitungan diperoleh 0,42 detik. Waktu tempuh produk 8 cm dari hasil pengujian sebesar 0,655 detik, sedangkan hasil perhitungan adalah 0,56 detik, sehingga dapat disimpulkan data yang dihasilkan dari perhitungan menggunakan fungsi timer pada PLC dengan data hasil perhitungan menggunakan rumus tidak cukup berbeda. Tabel 2. Hasil pengujian waktu tempuh produk menggunakan fungsi timer pada PLC.

Jenis panjang produk (cm)

Waktu tempuh (detik)

4 cm 4 cm 4 cm 4 cm 6 cm 6 cm 6 cm 6 cm 8 cm 8 cm 8 cm 8 cm

0,34 0,33 0,34 0,33 0,49 0,50 0,49 0,49 0,66 0,66 0,65 0,65

Rerata Waktu tempuh (detik)

Waktu tempuh dg perhitungan rumus (detik)

0,335 detik

0,28 detik

0,4925 detik

0,42 detik

0,655 detik

0,56 detik

Pada pengujian sistem konveyor pengisian produk, sensor produk-1 mendeteksi produk panjang 4 cm saat melewatinya, karena tidak sesuai dengan kriteria yang diinginkan (hanya mengizinkan lewat produk dengan panjang 6 cm) maka motor pendorong aktif. Sedangkan saat produk 6 cm melewati sensor produk-1 dan terdeteksi, sesuai dengan kriteria yang diinginkan maka

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 33 motor pendorong tidak aktif. Saat produk 8 cm melewati sensor produk-1, terdeteksi, tidak sesuai kriteria seleksi maka motor pendorong aktif. Hasil pengujian selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 3.

START

Tidak PB1 ditekan?

Tabel 3. Hasil uji seleksi produk secara acak.

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Jenis produk (cm) 4 cm 6 cm 8 cm 6 cm 8 cm 6 cm 6 cm 4 cm 6 cm 8 cm 6 cm 4 cm 4 cm 8 cm 8 cm 6 cm 6 cm 6 cm

Perlakuan motor pendorong Aktif Tidak aktif Aktif Tidak aktif Aktif Tidak aktif Tidak aktif Aktif Tidak aktif Aktif Tidak aktif Aktif Aktif Aktif Aktif Tidak aktif Tidak aktif Tidak aktif

Ya

Penyeleksian Motor Konveyor Box ON, Motor Konveyor Produk OFF

Dibuang Tidak dibuang Dibuang Tidak dibuang Dibuang Tidak dibuang Tidak dibuang Dibuang Tidak dibuang Dibuang Tidak dibuang Dibuang Dibuang Dibuang Dibuang Tidak dibuang Tidak dibuang Tidak dibuang

Tidak Sensor Box ON?

Ya

Motor konveyor Produk ON, Motor konveyor Box OFF

Tidak Produk = 6 cm?

Produk dibuang

Ya

Tidak Sensor Produk-2 ON 3x?

4. Pengujian Model Sistem Kontrol Pemilahan Produk berbentuk Kotak.

Ya

Tidak

Sistem konveyor bekerja diawali dengan menekan pushbutton ON (hijau), sehingga motor konveyor box aktif (ON) dan motor konveyor produk tidak aktif (OFF). Jika sensor box tidak mendeteksi adanya box yang melewatinya maka motor konveyor box aktif dan motor konveyor produk tidak aktif, sebaliknya jika ada box yang terdeteksi oleh sensor box maka motor konveyor produk aktif dan motor konveyor box tidak aktif. Pada saat motor konveyor produk aktif, jika sensor produk-1 mendeteksi produk yang bukan berukuran panjang 6 cm maka produk dianggap gagal dan dibuang sementara motor konveyor produk tetap aktif. Jika sensor produk-1 mendeteksi produk yang berukuran panjang 6 cm maka produk tersebut benar dan tidak dibuang. Untuk sensor produk-2, jika tidak mendeteksi produk sebanyak 3x maka motor konveyor produk aktif dan motor konveyor box tidak aktif. Jika sensor produk-2 sudah mendeteksi produk sebanyak 3x maka motor konveyor produk tidak aktif dan motor konveyor box aktif. Proses tersebut akan berulang dan akan berhenti jika pushbutton OFF (merah) ditekan. Bagan alir sistem kontrol penyortiran produk berbentuk kotak ini dapat dilihat pada Gambar 11.

PB2 ditekan?

Ya

END

Gambar 11. Bagan alir sistem kontrol penyortiran produk berbentuk kotak.

E. Simpulan Berdasarkan uraian diatas dapat disimpulkan bahwa: 1.

2.

3. 4.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Model sistem kontrol pemilahan dan pengisian produk otomatis dapat dibuat dengan menggunakan PLC OMRON tipe ZEN-10C1AR-A-V1 sebagai kontroler nya. Output dari program ON, OFF, fungsi counter dan fungsi timer PLC dapat berfungsi dengan baik. Kombinasi kerja Laser pointer dan sensor LDR dapat dipakai untuk mendeteksi produk. Model sistem ini mampu menyeleksi produk berdasarkan panjangnya. Tiga buah produk

SNTE-2012

T E | 34 berukuran panjang 6 cm yang akan mengisi sebuah box, dari 3 macam panjang produk yang digunakan yaitu panjang 4 cm, 6 cm dan 8 cm.

DAFTAR PUSTAKA [1]. Adriadi, Y. 2008. Rancang Bangun Kecepatan Putar Motor Arus Searah Berbasis Komputer. Universitas Lampung. Bandar Lampung. [2]. Bolton, William. 2004. Programmable Logic Controller, Edisi Ketiga. Penerbit Erlangga. Jakarta. [3]. Eko Putra, Agfianto. 2004. PLC: Konsep, Pemrograman, dan Aplikasi (Omron CPM1A/CPM2 dan ZEN Programmable Relay). Penerbit Gava Media. Yogyakarta. [4]. Fauzi Siregar, S. 2004. Alat Transportasi Benda Padat. Universitas Sumatera Utara. Medan.

SNTE-2012

[5]. Hanif, H. 2006. Penerapan PLC (Programmable Logic Controller) Sebagai Sistem Kontrol Pada Mesin Konveyor. Universitas Negeri Semarang. Semarang. [6]. Malvino, Gunawan, Hanapi. 1995. Prinsip-prinsip Elektronik. Penerbit Erlangga. Jakarta. [7]. Meirisa, R, et. al. 2008. Interface Simulasi Penghitung Jumlah Kendaraan Parkir Dengan Sensor LDR. Politeknik Negeri Malang. Malang. [8]. Team OMRON. 2003. ZEN Programmable Relay Operation Manual. OMRON Corporation. Japan. [9]. Wirawan, S. 2008. Bahan Ajar Sistem Pengontrolan PLC. Universitas Negeri Semarang. Semarang. [10]. http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/national semiconductor/DS009299.PDF

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 35

IMPLEMENTASI KONTROL OTOMASITISASI TERINTEGRASI PADA SISTEM FLOW RATE ANALISIS BERBANTUAN MIKROKONTROLER Aminuddin1, Hiskia2 dan Robert3 1.

Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta Jl. Prof. Dr. Ir. GA. Siwabessy Kampus UI Depok 16425 Phone/Fax : (021) 7863531 2, 3. Pusat Penelitian Elektronika & Telekomunikasi – LIPI Jl. Cisitu No.21/154 D – Bandung, 40135 E-mail: [email protected]

Abstrak Makalah ini membahas hasil perancangan dan realisasi otomatisasi sistem pengatur kerja miniatur pompa, valve dan injektor pada miniaturisasi dan integrasi sistem Flow Rate Analysis menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengaturan. Sistem tersebut diharapkan dapat mengatur kerja dan kecepatan miniatur pompa elektromagnetik agar dapat memompa beberapa mikroliter cairan dengan aliran yang konstan dan tidak berfluktuasi. Sistem dirancang menggunakan mikrokontroler AT89C52 sebagai penyimpan dan pemroses data, panel instrumen sebagai masukan data dan modul LCD sebagai peraga komunikasi antara sistem dengan pengguna. Pompa yang digunakan merupakan miniatur pompa 4 phasa yang digerakkan secara elektromagnetik. Hasil pengujian menunjukkan sistem dapat mengatur kerja dan kecepatan pompa sesuai dengan data yang diberikan oleh pengguna, mikrokontroler mampu mengatur proses yang dilakukan oleh sistem sesuai dengan rancangan yang diinginkan yaitu mulai dari proses flushing, kemudian sampling dan dilanjutkan dengan proses inject sebanyak 3 kali untuk satu sample. Pompa yang digunakan mampu bekerja dari frekuensi 2 Hz (pada flow rate sebesar 14 uL/s) sampai 14 Hz (flow rate= 22 uL/s).

Abstract In this paper discusses the design and realization of automation control systems work miniaturized pumps, valves and injectors on miniaturization and system integration Flow Rate Analysis using a microcontroller as the central setting. The system is expected to set the pace of work and miniature electromagnetic pump that can pump a few microliters of fluid flow constant and does not fluctuate. The system is designed using AT89C52 microcontroller as the storage and processing of data, instrument panel as the input data and display LCD module as the communication between the user's system. The pump used is a miniature pump 4 to electromagnetically driven phase. The test results show the system can adjust the pump speed work and according to the data provided by the user, the microcontroller capable of regulating the process undertaken by the system according to the desired design starting from the flushing process, then proceed with the sampling and inject 3 times for one sample. The pump used is able to work from the frequency of 2 Hz (at flow rate of 14 uL / s) to 14 Hz (flow rate = 22 uL / s). Keywords: automation, miniature pumps, microcontroller. 1. PENDAHULUAN Sistem Flow Injection Analysis (FIA) telah digunakan sejak tahun 1975 dalam menganalisa sample-sample kimia yang berwujud cair (liquid) secara otomatis dan cepat. Teknik ini sudah banyak digunakan untuk pembuatan peralatan sensor di laboratorium karena memiliki berbagai keunggulan antara lain: waktu respon yang cepat, reproducibility yang sempurna, efisien dalam penggunaan sample/reagent. peralatan yang digunakan sederhana (simple) dan bisa dihubungkan ke komputer, mudah dikalibrasi. Selain itu kelebihan dari sistem FIA adalah terbuka kemungkinan untuk miniaturisasi dan integrasi dari setiap komponennya serta memungkinkan dibuat dalam bentuk yang portable. Seperti terlihat dalam

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 1, pada umumnya komponen sistem FIA terdiri dari 5 modul yaitu sistem pompa, injektor, flow cell, sensor, dan data akusisi.

Gambar 1. Diagram Skematik dari Sistem FIA

SNTE-2012

T E | 36 Rangkaian pengontrol elektronik diperlukan untuk mengatur kecepatan dan kerja pompa, valve serta kapan waktu injeksi bekerja pada sistem. Perangkat elektronik ini harus dapat dibuat dengan ukuran seminimal mungkin dengan unjuk kerja yang baik. Pada penelitian ini digunakan miniatur pompa dengan diameter 12 mm, membran terbuat dari karet (rubber) yang akan menarik dan mendorong cairan, pada bagian masukan dan keluaran dipasang valve yang mengatur keluar masuknya cairan pada membran. Valve ini terbuat dari silicon rubber. Membran bekerja memompa cairan berdasarkan adanya tekanan dari aktuator tersebut. Hubungan antara gaya dan tekanan ditunjukkan pada persamaan berikut: 1 P = F Ah dimana: P = Tekanan yang diterima membran (Pa), F = Gaya dorong yang dihasilkan aktuator (N), Ah = Hole area. Hubungan antara gaya (F) dengan ini dengan medan magnet permanen (M) dan tegangan (V) terhadap induksi magnet (H) ditunjukkan sebagai berikut: 2 F = ∫ M .∇HdV Pada sistem pompa yang dipakai, aktuator magnet permanen bergerak secara vertikal (vertical axes) yang dipengaruhi oleh gaya: 3 FZ = MZ .V .∇H dan besarnya induksi magnet yang dihasilkan oleh kumparan dipengaruhi variabel-variabel yang ditunjukkan pada persamaan berikut: Z2 Z1 1 4 HZ = m0 IN .[ ] − 2 2 2 1 2 2 12 ( Z2 + R ) ( Z1 + R ) 2 dimana: R = radius dari kumparan (microcoil), N = jumlah lilitan pada kumparan, I = Arus yang melewati kumparan, Z1,2 = koordinat z dari aktuator saat posisi awal dan akhir. Dari persamaan di atas diperoleh bahwa untuk mengaktifkan miniatur pompa dapat diatur dengan mengubah variabel arus (I) yang melewati kumparan atau besarnya tegangan (V) yang diberikan pada kumparan. Vin = I .R pompa

I pompa =

V in

5

Pengaturan kecepatan miniatur pompa 4 phasa dengan prinsip elektromagnetik dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu: Pengaturan besarnya frekuensi dengan amplitudo tetap, Pengaturan besarnya amplitudo dengan frekuensi tetap. Sistem injektor yang digunakan pada sistem FIA mampu menginjeksi sejumlah cairan dalam volume tertentu (biasanya 100 mikroLiter) ke dalam aliran carrier. Mikrokontroler AT89C52 merupakan kelompok mikrokontroler dengan internal memori (ROM atau flash-PEROM) yang dikeluarkan oleh ATMEL, Liquid Crystal Display (LCD) merupakan suatu komponen/modul elektronika yang mempunyai kemampuan tidak hanya menampilkan nomor atau angka saja, tetapi juga kalimat, kata maupun simbolsimbol khusus. LCD memberikan informasi yang diperlukan pengguna ketika sedang mengoperasikan sistem. Rangkaian Driver berfungsi untuk memberikan tegangan kerja yang diperlukan plant (Vdd) agar dapat beroperasi. Tegangan Vdd tersebut tidak boleh terhubung langsung ke pin mikrokontroler. Tegangan kerja mikrokontroler hanya 5 volt, sehingga bila ada tegangan lebih yang terhubung ke pin dapat mengakibatkan mikokontroler mengalami kerusakan. Untuk menghasilkan tegangan Vdd, dapat digunakan konfigurasi 2 buah transistor yang bekerja berdasarkan prinsip saklar digital elektronik.

Gambar 3. Saklar Digital Elektronik Menggunakan Transistor

I

C

B

E

R

pompa Dengan menggunakan kristal 12 MHz pada mikrokontroler sebagai pembangkit pulsa pewaktu (clock), pompa yang bekerja sebanyak 2 buah untuk 1 waktu, hanya berbeda phasa sebesar 90° antara pompa yang satu dengan pompa yang selanjutnya.

(a) I

B

12 MHz

Clock

C E

Pump 1 Pump 2 Pump 3

(b) Gambar 4. Karakteristik Pada Pulsa Rendah

Pump 4

Gambar 2. Diagram Pewaktu Miniatur Pompa

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 37 Rangkaian transistor sebagai saklar digital elektronik mampu menghasilkan tegangan keluaran sebesar 0 volt dan Vcc. Vout digunakan untuk men-drive rangkaian transistor yang ke 2. Gambar 4. menunjukkan rangkaian dasar transistor sebagai saklar digital elektronik. Prinsip kerja rangkaian transistor ini yaitu jika basis transistor diberi pulsa rendah (low pulse) maka transistor dalam keadaan cut-off atau OFF, sehingga tidak ada arus yang melewati kolektor (I=0A) dan tegangan keluaran pada transistor (Vout) akan sama dengan Vcc (+5 volt). Hal ini akan berlaku sebaliknya, yaitu bila basis transistor diberi pulsa tinggi (high pulse) maka transistor dalam keadaan saturasi atau ON, hal ini akan mengakibatkan arus mengalir pada kolektor dan tegangan keluaran akan sama dengan nol (0 volt). 2. Metode Penelitian 2.1. Perangkat Keras Sistem Sistem dirancang menggunakan mikrokontroler AT89C52 sebagai penyimpan dan pemroses data, panel instrumen sebagai masukkan data,

PENGATUR Sistem Minimum Mikrokontroler

Panel Instrumen

modul peraga LCD sebagai media komunikasi antara sistem dan pengguna serta tampilan informasi saat proses sedang berlangsung. Miniatur pompa dan valve digerakkan oleh rangkaian driver. Sistem dirancang agar dapat mengatur kerja dan kecepatan miniatur pompa, valve, dan waktu injeksi sesuai dengan data yang di dan proses yang dilakukan. Blok diagram dari perangkat keras sistem yang dirancang ditunjukkan dalam Gambar 5. Cara kerja sistem: 1. Mikrokontroler AT89C52 melakukan inisialisasi terhadap semua port dan mengaktifkan modul LCD untuk menampilkan pilihan menu. 2. Mikrokontroler akan menampilkan pilihan menu yang berisi data-data yang diperlukan untuk mengatur pompa pada layar LCD. 3. Mikrokontroler akan menunggu adanya interupsi dari pengguna melalui panel instrumen. 4. Mikrokontroler mengeksekusi program sesuai dengan data yang diperoleh, setelah adanya interupsi/semua pilihan menu dipenuhi oleh pengguna. SISTEM MINIMUM MIKROKON TROLER AT89C52M iniatur

SISTEM MINIMUM MIKROKON TROLER AT89C52 Miniatur

SISTEM MINIMUM MIKROKON TROLER AT89C52

SUMBER TEGANGA DAYA

Miniatur Valve

SISTEM MINIMUM MIKROKON TROLER AT89C52

Gambar 5. Blok Diagram Perangkat Keras Sistem 5.

6.

7.

Rangkaian driver akan bekerja menggerakkan miniatur pompa dan valve sesuai dengan eksekusi yang diberikan melalui program yang dibuat. Setiap proses yang dilakukan, mikrokontroler akan selalu menampilkan informasi mengenai prosedur dan proses yang sedang dilakukan, serta kecepatan pompa yang dipilih. Mikrokontroler akan terus melakukan proses di atas selama pengguna belum memilih untuk menghentikan proses pada sistem atau menekan tombol reset program pada panel.

2.2. Perangkat Lunak Sistem Perangkat lunak dirancang untuk dapat mengatur kerja miniatur pompa, valve dan waktu injeksi, serta proses yang harus dilakukan oleh sistem. Pengaturan dilakukan berdasarkan perubahan pada data yang menjadi variabel penting dalam suatu susunan program.

ISBN: 978-602-97832-0-9

MULAI Inisialisasi Port, LCD & Alamat Data Panggil Subrutin STARTUP Panggil Subrutin RCEKPOMPA Panggil Subrutin LOAD#1INPUT Panggil Subrutin DOPROCESSLOAD#1

SELESAI

Gambar 6. Diagram Alir Program Utama Sistem

SNTE-2012

T E | 38 Proses yang diinginkan adalah flushing, dimana sistem mengoperasikan pompa pada saluran reagent (cairan referensi) dalam waktu tertentu. Dilanjutkan dengan proses sampling, yaitu mengaktifkan pompa pada saluran sample untuk memompa beberapa mikroliter cairan sample yang akan dideteksi oleh sensor. Setelah cairan sample berada dalam mixing coil, maka dilakukan injeksi untuk mendorong sample dengan kecepatan tertentu ke dalam flow cell (pada bagian sensor). Proses sampling dan injection yang dilakukan sistem diperlukan sebanyak tiga kali untuk cairan sample yang sama. Pengguna dapat melakukan interupsi pada setiap proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. MULAI Simpan data #01 ke register R0 R0  #01

Simpan data #0 ke R2 R2  #0 Kurangi isi register R2 dengan 01 R2  R2 - 01

Apa R2=#00

Panggil Ya Kurangi isi register R1 dengan 01 R1  R1 - 01

Apa R1=#00

Panggil

Tidak

Ya Kurangi isi register R0 dengan 01 R0  R0 - 01

Apa R0=#00

Panggil

Tidak

Ya RET

Gambar 7. Diagram Alir Tundaan Waktu 2.2. PENGUJIAN A. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Pengujian pada rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan membuat program sederhana yang di-dowload-kan ke dalam memori mikrokontroler dan

SNTE-2012

OUTPUT INPUT LED8

LED7

LED6

LED5

LED4

LED3

LED2

LED1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1

0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH

Hasil pengujian pada port 0 sistem minimum mikrokontroler AT89C52 ditunjukkan pada Tabel 4. Pengujian yang sama juga dilakukan pada semua port input/output mikrokontroler (yang meliputi port 1, 2, dan 3), dan diperoleh hasil pengujian yang sama dengan pengujian pada port 0. Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa unit kendali berfungsi dengan baik, hal ini ditunjukkan dengan setiap masukkan yang diberikan pada program akan diperoleh keluaran yang sesuai (dalam bentuk biner).

Simpan data pada label VARDLY ke R1 R1  VARDLY

Tidak

sebuah rangkaian dengan susunan 8 buah led untuk mengetahui keluaran yang diberikan pada port mikrokontroler. Tabel 1. Hasil Pengujian Pada Port 0

B. Pengujian Panel Instrumen Sistem Pengujian diperlukan untuk mengetahui apa panel instrumen tersebut berfungsi dengan baik atau tidak. Rangkaian panel instrumen dihubungkan dengan catu daya 5 Volt DC dan led indikator secara seri. Pengujian yang dilakukan yaitu dengan melakukan penekanan terhadap masing-masing panel dan bila panel bekerja dengan baik, maka indikator led akan menyala. Hasil pengujian dalam Tabel 2 menunjukkan bahwa semua panel bekerja dengan baik, hal ini dapat dilihat dari indikator led yang menyala bila terjadi penekanan pada panel instrumen. Tabel 2. Hasil Pengujian Panel Instrumen Sistem PANEL

L ED 5

L ED 4

L ED 3

L ED 2

L ED 1

YES

0

0

0

0

1

UP

0

0

0

1

0

DOWN

0

0

1

0

0

NO

0

1

0

0

0

RESET

1

0

0

0

0

Keterangan: 0=tidak menyala; 1=menyala C. Pengujian Rangkaian Driver Rangkaian driver untuk menggerakkan miniatur pompa dan valve diuji dengan memberikan tegangan pada input rangkaian driver dengan nilai 0 Volt dan 5 Volt secara bergantian. Pada keluaran rangkaian driver ini dihubungkan dengan beban resistor dan led yang dihubung secara seri, serta dipasang pararel osciloscope

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 39 untuk mengetahui besarnya tegangan dan gelombang keluaran yang diberikan rangkaian.

V out (Volt) 12

Tabel 3. Hasil Pengujian Rangkaian Driver V input (Volt)

L ED I ndikator

0

nyala

5

mati

0

Gambar 8 b. Bentuk Sinyal Keluaran Rangkaian Driver Pada Frekuensi Tinggi

Peak-Peak (Volt)

T (Detik)

1 2.5

1.000 0.400

12 11.8

5 7.5 10

0.200 0.133 0.100

11 10.8 10.4

12.5 15 17.5 20 22.5 25

0.080 0.067 0.057 0.050 0.044 0.040

10.2 10 10 9.8 9.8

10.4

F= 1Hz Volt/Div= 5 Volt Time/Div= 1Sec

V out (Volt) 12

0

1 Thigh

2

Tlow F= 10Hz Volt/Div= 5 Volt Time/Div= 50ms

Tabel 3. menunjukkan hasil pengujian rangkaian driver miniatur pompa dan valve. Diperoleh data bahwa saat input rangkaian driver diberi tegangan 5 Volt, maka led indikator tidak menyala. Sedangkan bila input rangkaian driver dihubung ke ground (V=0 Volt), led indikator akan menyala. Hasil pengukuran tegangan puncak ke puncak dengan osciloscope dapat dilihat pada Tabel 4. Dari tabel tersebut diperoleh tegangan keluaran yang dihasilkan rangkaian driver pada frekuensi yang lebih besar mengalami penurunan. Penurunan tegangan peak to peak yang diperoleh menunjukkan semakin besar frekuensi yang diberikan pada rangkaian akan mengakibatkan semakin sempit waktu yang disediakan pada rangkaian driver untuk menerima sinyal tinggi (high pulse) dan rendah (low pulse). Tabel 4. Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Pada Rangkaian Driver F I nput (Hz)

T (dtk) Thigh

3

T (dtk)

Tlow

D. Pengujian Perangkat Lunak Pengujian dilakukan dengan meng-compile program yang telah dibuat pada aplikasi ALDS. Setelah itu untuk memastikan alokasi alamat pada memori sudah benar dilakukan pengecekan dengan melihat isi alamat menggunakan program aplikasi downloader khusus untuk mikrokontroler ATMEL seri 89. Dari pengujian ditunjukkan tidak ada kesalahan pada program dan isi alamat pada memori tidak terjadi penumpukkan data, sehingga program dapat berjalan dengan baik. 3. REALISASI, PENGUJIAN & ANALISA SISTEM SECARA TERINTEGRASI Pengujian yang dilakukan meliputi proses yang dilakukan, kerja miniatur pompa dan valve, kecepatan pompa yang mampu dicapai, dan tampilan informasi yang diberikan. Pada Gambar 9. ditunjukkan hasil pengujian dari proses yang dilakukan oleh sistem. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa sistem mula-mula akan mengerjakan proses flushing untuk membersihkan saluran (flow cell, yang berada pada bagian sensor), lalu selama waktu yang ditentukan/diprogram, sistem melakukan proses sampling yang bertujuan mengambil beberapa mikro liter cairan sample yang akan diukur. Bila proses sampling ini sudah selesai dilakukan selama waktu yang hampir sama dengan flushing, maka sistem akan mulai memompa cairan carrier atau disebut inject time. Setelah proses ini dikerjakan, sistem langsung melakukan proses sampling yang kali keduanya, lalu diinjeksikan lagi dan setelah itu sistem kembali mengambil sample dengan melakukan proses sampling untuk yang ketiga. Selama proses ini cairan sample yang dideteksi masih cairan sample yang sama. Setelah proses injeksi yang ketiga selesai dilakukan, sistem akan segera melakukan proses flushing. Kemudian sistem akan siap untuk mengerjakan proses sampling dengan cairan sample yang sama atau yang berbeda.

Gambar 8a. Bentuk Sinyal Keluaran Rangkaian Driver Pada Frekuensi Rendah

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T E | 40 maka akan diperoleh kecepatan pompa (flow rate) yang semakin naik. Tabel 9. Hasil Pengujian Kecepatan Pompa

Proses V1 OFF V2 OFF

Flushing Time

V1 ON V2 OFF

V1 OFF V2 ON

Sampling Time

Sampling Time

Inject-1 Time

Sampling Time

Inject-2 Time

Flushing Time

Sampling2 Time

Inject-3 Time

Sampling2 Time

Inject-1 Time

Variabel Delay

Volume Cairan (mL)

(menit)

(detik)

A B

15 35

10 10

00:07:26 00:07:45

446 465

22 22

C D

55 75

10 10

00:08:07 00:08:31

487 511

21 20

E F

95 115

10 10

00:08:52 00:09:18

532 558

19 18

G

135

10

00:09:57

597

17

H I J

155 175 195

10 10 10

00:10:22 00:10:50 00:11:45

622 650 705

16 15 14

Sampling2 Time

Inject-2 Time

Inject-3 Time

0 T

Gambar 9. Hasil Pengujian Sistem Terhadap Proses Yang Dilakukan F= 1Hz Volt/Div= 10 Volt Time/Div= 1Sec

V out (Volt) 12

Waktu Yg Ditempuh

Menu Flow Rate

Flow Rate (uL/s)

Berikut ditunjukkan grafik hubungan antara perubahan variabel delay dengan besarnya kecepatan pompa yang dihasilkan oleh sistem:

Pompa 1 0 12 Pompa 2

30

0

Pompa 3 0

12

14

15

16

17

19

18

21

20

22

22

Fl ow Rat e (uL/s)

12

20

10

Pompa 4 0

1

2

3

4

5

6

7

T (dtk)

Gambar 10. Hasil Pengujian Sistem Terhadap Kerja Miniatur Pompa Dari Gambar 10 dapat kita lihat bahwa saat sistem sedang mengoperasikan pompa pada satu cairan, maka setiap pompa akan bekerja dengan beda phasa sebesar 90°. Hal ini yang membuat sistem pompa yang dipakai pada penelitian ini disebut miniatur pompa 4 phasa, karena 4 buah pompa bekerja pada phasa yang berbedabeda. Berdasarkan data ini, maka realisasi sistem terhadap perancangan awal dalam hal pengaturan kerja pompa & proses yang dilakukan sudah benar dan berhasil. Karakteristik pengukuran kecepatan pompa yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Suhu lingkungan saat pengujian adalah 27°C. 2. Panjang saluran masuk (biasa disebut inlet) digunakan ukuran paling pendek (minimal) yaitu 15 cm. 3. Pompa yang digunakan merupakan 4 buah miniatur pompa elektromagnetik dengan susunan buffer pump yang dipasang secara paralel. Membran pada pompa terbuat dari rubber. 4. Untuk pengukuran volume cairan digunakan sebuah gelas ukur dengan skala ukur 1 mL. 5. Cairan yang digunakan untuk pengujian adalah air mineral (H 2 0). 6. Alat pengukur waktu digunakan stop watch dengan skala terkecil yang dipakai adalah detik. 7. Banyaknya volume cairan yang diukur ditetapkan sebanyak 10 mL. Pada Tabel 9 ditunjukkan hasil pengujian terhadap pengukuran kecepatan pompa yang dihasilkan sistem. Dari data yang diperoleh, semakin kecil variabel delay yang ada pada program mikrokontroler

SNTE-2012

195

175

155

135

115

95

75

55

35

15

Vari abel Delay

Gambar 11. Grafik Hubungan Perubahan Variabel Delay Terhadap Kecepatan Pompa Perhitungan tundaan waktu: 1: 2: 3: 4: 5: 6:

DELAYME: MOV R0,#01 DLYME1: MOV R1,VARDLY DLYME2: MOV R2,#0 DJNZ R2,$ DJNZ R1,DLYME2 DJNZ R0,DLYME1 RET

Dikerjakan

cycle

1x

1

1x

1

1x vardly x 255 x 1 (vardly-1)x 1x

1 2 2 2

Misalnya besar variabel delay yang digunakan yaitu 35, maka baris 4 akan dikerjakan sebanyak 35x255x1 = 8.925 x, karena instruksi tersebut dikerjakan selama 2 siklus maka waktu totalnya 8.925 x 2 = 17.850 siklus. Masih ditambah dengan pengulangan yang kedua (351) x 3 = 102 siklus dan pengulangan yang ketiga sebesar 1 x 3 = 3 siklus, sehingga total siklus = 17.850 + 102 + 3 = 17.955 siklus. Pada sistem ini digunakan frekuensi kristal sebesar 12 MHz, sehingga tundaan waktu yang dihasilkan adalah sebesar 17.955 x 1 µd = 17.955 µd atau 0,02 detik. Dari perhitungan ini dapat dilihat bahwa untuk menambah kecepatan pompa pada sistem maka besarnya variabel delay dibuat sekecil mungkin dengan memperhatikan batas maksimum dari pompa yang digunakan. Pada Tabel 9 di atas dapat diperoleh hubungan antara variabel delay dengan besarnya kecepatan pompa (flow rate) yang dihasilkan oleh sistem pada penelitian ini. Dapat dilihat bahwa saat variabel delay semakin kecil, diperoleh besarnya

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 41 kecepatan yang semakin menuju ke titik yang sama. Hal ini menunjukkan batas kerja maksimum dari pompa yang digunakan yaitu sebesar 22 uL/s atau pada variabel delay sebesar 35. Pada perhitungan di atas diperoleh tundaan waktu sebesar 17.955 µd. Nilai ini merupakan besarnya tundaan untuk menyelesaikan 25% dari satu gelombang penuh, sehingga untuk satu gelombang penuh diperlukan waktu sebesar 4 x 17.955 µd = 71.820 µdetik (T). Dari nilai ini diperoleh besar frekuensi kerja maksimum pompa sebesar f=14 Hz.

AFL USH FR: A u L s READY 4 SAMPL I NG Prosedur A=Auto, M=Manual

Proses yg akan dilakukan

MSAMPL E F R: A u L s GO I NJ ECT > >

Kecepatan Pompa Proses yg sedang dilakukan

Gambar 12. Contoh Tampilan Informasi Dari pengujian yang dilakukan terhadap sistem secara keseluruhan baik itu modular maupun terintegrasi diperoleh hasil yang sesuai dengan tujuan pada perancangan awal. Sistem dapat mengatur kerja dan kecepatannya sesuai dengan data yang diberikan oleh pengguna, mikrokontroler mampu mengatur proses yang dilakukan oleh sistem sesuai dengan rancangan yang diinginkan yaitu mulai dari proses flushing, kemudian sampling dan dilanjutkan dengan proses inject sebanyak 3 kali untuk satu sample. Pengguna dapat melakukan interupsi untuk merubah seting kecepatan maupun prosedur yang dilakukan. Pengoperasian yang mudah dan kemampuan sistem untuk memberikan informasi yang dibutuhkan oleh pengguna ketika proses sedang berlangsung. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan analisa terhadap sistem, maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Sistem pengatur kerja miniatur pompa, valve dan injektor yang direalisasikan ini mampu mengatur kerja 4 buah pompa sesuai dengan diagram pewaktu (timming diagram) yang diberikan. 2. Pengaturan kecepatan dengan menggunakan metoda tundaan waktu diperoleh bahwa semakin kecil variabel tundaan (delay) yang diberikan pada sistem maka kecepatan pompa yang dihasilkan

ISBN: 978-602-97832-0-9

akan bertambah tinggi. Hasil pengujian menunjukkan pompa yang digunakan mampu bekerja dari frekuensi 2 Hz (pada flow rate sebesar 14 uL/s) sampai 14 Hz (flow rate= 22 uL/s). 3. Rangkaian driver yang dirancang mampu memberikan tegangan kerja yang efektif bagi pompa dan valve yaitu sebesar 12 Volt DC. 4. Program yang dibuat dapat mengatur proses yang dilakukan oleh sistem sesuai yang diharapkan yaitu flushing time, sampling time dan injeksi cairan sample sebanyak 3 kali untuk satu sample. Selama proses berlangsung, pengguna dapat melakukan interupsi untuk membatalkan proses maupun melakukan perubahan data pada set awal. Tampilan informasi yang diberikan sistem pada LCD ketika proses sedang berlangsung, memberikan kemudahan bagi pengguna untuk mengetahui informasi yang diperlukan. DAFTAR PUSTAKA [1] “User Manual 1632, Liquid Crystal Display Module”, Seiko Instruments Inc., JAPAN, 1987. [2] Agfianto Eko Putra, “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55, Teori dan Aplikasi”, Gava Media, Yogyakarta, 2002. [3] Ganti Depari, Drs., “Pokok-Pokok Elektronika”, M2S , Bandung, 1987. [4] J. Ruzicka and H. Hansen, “Flow Injection Analysis Part 1. A New Concept of Fast Continous Flow Analysis”, Analytica Chimica Acta, vol 364, pp. 341-349, 1997. [5] Juliant Ilet, “How To Use Intelligent L.C.D.s Part One”, Wimborne Publishing Ltd., 1998. [6] Ogata, Katsuhito, “Teknik Kontrol Automatik”, Erlangga, 1997. [7] M. Valcareel and M. D. L. d. Castro, “FlowInjection Analysis Principles and Applications”, Ellis Horwood Limited, 1987. [8] P. Dario, N. Croce, M.C. Carrozza, G. Varallo, “A Fluid Handling System for a Chemical Microanalyzer”, Brindisi, Italy, 1995. [9] Sencer Yeralan & Ashutosh Ahluwalia, “Programming and Interfacing The 8051 Microcontroller”, Addison Wesley, California, 1995. [10] S, Wasito, “Kumpulan Data Penting Komponen Elektronika”, PT Multimedia, Jakarta, 1985. [11] William Kleitz, “Digital Electronics”, Prentice Hall, 1996.

SNTE-2012

T E | 42

SIMULASI SISTEM FILLING-DRAINING CONTROLLER Syaprudin1, Darwin2 1,2. Teknik Elektronika, Teknik Elektro. Politeknik Negeri Jakarta

Abstrak Penelitian ini menjelaskan tentang pengendalian proses pengisian dan pengosongan tangki air dengan menggunakan teknik konvensional dan pemanfaatan modbus protocol. Dalam melakukan monitoring pada pengisian dan pengosongan didukung oleh SCADA. SCADA digunakan untuk melakukan monitoring, controlling, dan data acquisition, sistem komunikasi PLC dengan SCADA, PLC dengan inverter dan penyettingan parameterparameternya, Keseluruhan proses dapat dimonitoring dan dikontrol melalui berbagai interface baik low level maupun high level. Low level interface misalnya panel-panel manual dan peralatan lain yang secara langsung dapat mengakses sistem. High Level Interface misalnya komputer dan peralatan lain yang dapat mengakses proses melalui fasilitas komunikasi yang tersedia pada sistem. Fasilitas komunikasi ini dinamakan modbus. Pada plant ini pengendali utamanya digunakan PLC. Sedangkan Monitoringnya menggunakan sistem SCADA. Komunikasi antar PLC dengan sistem SCADA ini dilakukan dengan kabel serial. Modbus memiliki kelebihan dalam konfigurasi sebuah sistem. Dimana, konfigurasi tersebut hanya memerlukan satu master dan beberapa slave. Koneksi dari master dan slave dengan menggunakan modbus sangatlah mudah, hanya dengan menset address pada masingmasing slave yang berbeda dan dihubungkan dengan secara multidrop menggunakan RS-485. Karena modbus menggunakan RS-485 sebagai physical interface-nya sehingga modbus dapat dipakai pada tempat-tempat dengan interferensi gelombang elektromagnetik yang tinggi.

Abstract System of charging and discharging is a process of mixing materials which are generally used in the industry. This study describes the control of charging and discharging the water tank using conventional techniques and the use of modbus protocol. Monitoring of charging and discharging supported by SCADA. SCADA systems are used for monitoring, controlling, and data acquisition systems, PLC communications with SCADA, PLC with inverter and setting parameters, the entire process can be monitored and controlled through interfaces both low level and high level. Low-level interfaces such as manual panels and other equipment that can directly access the system. High Level Interface such as computers and other devices can access the process through communication facilities available on the system. This communication facility named Modbus. PLC is the main controller of this plant. Meanwhile SCADA systems is used for monitoring. Communication between PLC with SCADA systems is using a serial cable. Modbus has advantages in a system configuration where the configuration requires only one master and several slaves. Connection of master and slave using modbus is very easy, simply by setting the address on each slave differently and connecting them with multiddrop using RS-485. Since modbus using RS-485 as its physical interface so that modbuscan be used in any places with high interference of electromagnetic waves. Keyword : Serial Communication, Modbus, RS-485

I. PENDAHULUAN. Dengan perkembangan teknologi yang pesat, maka ilmu yang berhubungan dengan bidang elektronika akan terus berubah dan dikembangkan, diaplikasikan disegala aspek industri, industri yang dimaksud bukan hanya industri berskala besar dalam hal ini pabrik, namun juga industri berskala kecil, seperti industri rumah tangga, oleh karena itu salah satu mata kuliah disemester IV, jurusan teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika ialah praktik pemogramman PLC dimana pengembangan peralatan akan menyesuaikan

SNTE-2012

dengan kondisi yang ada, pada penelitian terdahulu yaitu Modul Simulasi Filling-Draining Controller Berbasis PLC (jurnal Politeknologi Vol 5 No.1. Januari 2006) yaitu sistem pengontrollan dalam pengisian dan pengosongan tangki, sistem yang dibuat terdahulu masih bersifat Semi automatis dan tidak terintegrasi, dalam penelitian ini akan dikembangkan dengan penambahan jaringan SCADA berbasis software simulasiuntuk mengendalikan dan memonitor Programmable Logic Controller (PLC) pada sistem Simulasi Filling-Draining Controller.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 43

Proses implementasi dari sistem yang dibangun dilakukan pada plant miniatur Modul Simulasi FillingDraining Controller Berbasis PLC. Masing-masing aktuator dan sensor dikendalikan oleh PLC yang terhubung dengan jaringan LAN dan server. Software yang digunakan untuk membangun aplikasi terdistribusi adalah Vijeo Citec dan basis data dibangun dengan menggunakan SQL Server. Mengingat keterbatasan infrastruktur dan sistem ini hanya dipergunakan dalam kegiatan praktik sistem pemogramman PLC maka dalam perumusan masalah dibatasi pada pekerjaan proses implementasi dari sistem yang dibangun dilakukan pada plant miniatur saja sesuai dengan modul yang telah dirancang terdahulu, aktuator dan sensor terhubung dengan dengan jaringan server. Software yang digunakan untuk membangun aplikasi terdistribusi adalah Software Simulasi dan basis data dibangun dengan menggunakan SQL Serve. Kendalakendala yang akan timbul diantaranya pada saat perancangan dan realisasi sistem adalah koneksikoneksi interface yang perlu ketelitian. Selain perumusan masalah diatas diperlukan juga beberapa startegi yang akan dilakukan diantaranya; melakukan studi pustaka, mencari literatur yang berkaiatan dengan sistem kerja alat, melakukan pengamatan dan tinjauan teknis terhadap produk sejenis.

Keempat komponen di atas dapat ditampilkan dalam Gambar 2 sebagai berikut:

Gambar 2 Bagan Sistem SCADA

Sensor dan aktuator (field device) Bagian ini adalah plant di lapangan yang terdiri dari obyek yang memiliki berbagai sensor dan aktuator. Nilai sensor dan aktuator inilah yang umumnya diawasi dan dikendalikan supaya obyek/plant berjalan sesuai dengan keinginan pengguna. Programmable Logic Controller (PLC) PLC merupakan suatu alat kontrol mikroprosessor serbaguna yang khusus dirancang untuk dapat beroperasi di lingkungan industri yang cukup besar. PLC bekerja dengan cara menerima data dari peralatan-peralatan input yang biasanya dapat berupa saklar, tombol-tombol, sensor-sensor dan lain-lain.

Modul Simulasi Filling-Draining Dalam simulasi ini akan dipantaui dan dideteksi proses urutan kerja yang diawali dengan menekan tombol mulai (start), aliran cairan, level cairan dan keluaran cairan, dengan menekan tombol selesai (Stop) maka seluruh proses akan berhenti visual modul simulasi diperlihatkan pada Gambar 1. Gambar 3. Blok Diagram Sistem Pemrograman PLC

Pada blok diagram sistem pemogramman PLC Gambar 3. dapat dijelaskan prinsip kerja dasar PLC yaitu program yang dibuat dalam bahasa ladder terlebih dahulu dirancang dalam computer dan didownload ke dalam PLC.

Gambar 1 Visual Modul Simulasi

SCADA Sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ialah sistem yang dapat melakukan pengawasan, pengendalian dan akuisisi data terhadap sebuah plant. Secara umum, SCADA terdiri dari bagian – bagian berikut : • Sensor dan aktuator (Field Devices) • Remote Terminal Unit / PLC • Sistem Komunikasi • Master Terminal Unit

ISBN: 978-602-97832-0-9

Sistem Komunikasi Sistem komunikasi diperlukan untuk menghubungkan antara field device, PLC, dan Master Terminal Unit. Berikut ini beberapa sistem komunikasi yang dipakai dalam sistem SCADA : • RS 232 • Private Network (LAN/RS-485) • Communication PLC • Switched Telephone Network • Leased lines • Internet • Wireless Communication systems

SNTE-2012

T E | 44

o o o

Wireless LAN GSM Network Radio modems

• •

MTU – SCADA Software Master Terminal Unit umumnya ialah komputer yang memiliki SCADA software. Fitur – fitur kunci yang harus ada pada suatu SCADA Software ialah : • Human Machine Interface, Tampilan yang memudahkan manusia (operator) untuk memahami atau mengendalikan mesin (sistem, plant). • Graphi, Displays Tampilan grafis, bukan hanya angka, untuk mempermudah pengamatan. • Alarms, Alarm untuk memberi warning saat sistem dalam kondisi abnormal. • Trends, Trend ialah grafik garis yang menggambarkan kondisi/status suatu device • RTU / PLC Interfac, Bagian program yang menghubungkan PLC dengan SCADA software. • Scalability / Expandabilit, Program dapat diperluas tanpa mengganggu program lama yang sudah ada. • Access to dat, Program memiliki akses pada data tertentu yang diinginkan • Databas, Penyimpanan data ke dalam database • Networking, Program ini dapat berjalan dalam suatu jaringan, baik pada LAN maupun internet • Fault tolerance and redundancy, Program memiliki toleransi tertentu terhadap kesalahan yang terjadi. SCADA system juga harus bersifat redundant, dimana saat MTU utama down akan digantikan oleh MTU cadangan.

Network Application Development Network Application Development atau NAD adalah suatu arsitektur yang mengkombinasikan Client-based arsitektur dan server-based arsitektur. NAD melakukan notifikasi secara automatis apabila aplikasi berubah dan secara otomatis mendistribusikan aplikasi yang baru ke tiap View node. Di dalam NAD arsitektur, seperti diperlihatkan pada Gambar 4, mastercopy dari aplikasi tersusun di dalam central network location. Tiap View node me-load network application tersebut seperti pada server-based arsitektur. Tetapi bukannya menjalankan aplikasi dari server, aplikasi tersebut di-copy dan kemudian dijalankan dari user defined location. Hal ini sama seperti keuntungan dari client-based redundancy atau sistem backup (tidak ketergantungan terhadap server). SCADA Sebagai Sebuah Sistem Suatu sistem SCADA biasanya terdiri dari: • Antarmuka manusia dengan mesin (HumanMachine Interface)

SNTE-2012

Unit terminal jarak jauh yang menghubungkan beberapa sensor pengukuran dalam proses-proses produksi Sistem pengawasan berbasis komputer untuk pengumpul data

Gambar 4. Network Application Development

• •

Infrastruktur komunikasi yang menghuhungkan unit terminal jarak jauh dengan sistem pengawasan, dan PLC atau Programmable Logic Controller

Hubungan Dengan Pengguna Sistem HMI (Human Machine Interface) merupakan visualisasi dari teknologi atau sistem secara nyata. HMI dari suatu sistemSCADA merupakan data yang diproses dan diolah untuk kemudian dimonitor olehsuatu operator manusia. Alat penghubung ini pada umumnya meliputi kendaliyang menghubungkan seseorang dengan sistem SCADA. HMI adalah suatu cara mudah untuk melakukan monitoring terhadap RTU (Remote Terminal Unit) atau PLC (Programmable Logic Controller), karena pada umumnya PLC atau RTU hanya menjalankan proses yang diprogramkan. HMI juga menampilkan data-data rangkuman kerja mesin termasuk secara grafik. Tujuan dari HMI itu sendiri adalah untuk meningkatkan interaksi mesin dan operator melalui tampilan layar komputer dan memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi sistem. Fungsi-fungsi Utama SCADA Fungsi-fungsi utama SCADA adalah: • Akuisisi data, merupakan proses penerimaan / pengumpulan data dari berbagai peralatan dilapangan. • Data processing, menganalisa data atau informasi yang didapat dari hasil pengumpulan data dapat berupa bentuk laporan, grafik, dan lain lain. • Supervisory control, fungsi pengendalian jarak jauh suatu peralatan. • Tagging, berfungsi meletakan informasi (penandaan) pada peralatan tertentu. • Pemrosesan alarm dan event, menginformasikan apabila terjadi perubahan pada sistem.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 45

•

Post mortem review, menganalisa akibat adanya gangguan sistem, serta mengembalikan ke kondisi normal.

II. METODE PENELITIAN. Pelaksanaan Penelitian ini dilakukan di jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, kegiatan penelitian ini berupa studiliteratur, baik dari internet maupun buku referensi, Dasar acuan standar dikembangkan dari jurnal yang berjudul Modul Simulasi FillingDraining Controller Berbasis PLC, Sumber : Jurnal Poli Teknologi Vol.5 no.1. Januari 2006 ISSN 14122782 dan software Vijeo Citec, Metoda yang dipakai dalam penelitian ini dilakukan dengan melalui tiga tahap. Tahap-tahap tersebut meliputi : • Tahap Analisa Kebutuhan • Tahap Analisis Sistem • Tahap Desain Sistem

digunakan sebagai representasi lampu on/off. Gambar 7 memperlihatkan blok diagram keseluruhan sistem.

Gambar 6. Blok Diagram Sistem

Analisa Sistem Analisis dilakukan dengan memastikan bahwa proses operasi, proses informasi dapat tercermin baik di sisi fisikal maupun logikal. Penelitian ini menggunakan alat yaitu diagram alir seperti berikut:

Gambar 7. Blok Diagram Keseluruhan Sistem

Gambar 5. Diagram Alir Proses Perencanaan Sistem

Rancangan Sistem Sistem yang dibuat merupakan penerapan SCADA sistem Distributed Application pada Vijeo Citec yang mampu memonitor dan mengendalikan perangkatperangkat pada sebuah miniatur sistem Filling Draining Controller dengan menggunakan jaringan komputer dan PLC Network Architecture yang digunakan adalah Network Application Development (NAD). Gambar 6 memperlihatkan blok diagram system yang dibangun.

Plant sistem filling dan draining ini mempunyai input output PLC yang meliputi switch push button sebagai tombolmulai danberhenti, aktuator valve, stepper motor, inductive proximity sensor sebagai sensor air penuh, buzzer sebagai alarm, dan LED yang

ISBN: 978-602-97832-0-9

Perancangan Layar Monitor Sebelum membuat rancangan pada layar monitoring pada Citect Graphics Builder, maka perlu diperhatikan hal-hal yang berkaitan dengan teknis perancangan, seperti melakukan pertimbangan bentuk tampilan grafis pada Citect Graphics Builder yang mengacu pada bentuk panel yang sebenarnya. Apa saja yang akan dimonitoring dari panel penggunaan komunikasi serial RS-485 pada inverter berbasis vijeo citect ini, serta halaman apa saja yang perlu dibuat serta disusun untuk mempermudah dalam melakukan monitoring serta controlling. Bila melihat dari layout panel, maka hal-hal yang dapat di monitoring adalah : • Pengukuran Tegangan, arus serta daya pada motor induksi 3 fasa • Kecepatan motor(RPM), frekuensi motor(Hz), DC Link Voltage(V) • Kondisi motor pada saat forward maupun reverse • Tombol start dan stop motor induksi 3 fasa serta reset Dan controlling yang dilakukan yaitu berupa controlling secara langsung terhadap sistem, seperti menentukan kecepatan motor dengan cara memasukkan nilai input frekuensi dan pengaturan arah putaran motor. Merancang Animasi Setiap halaman mempunyai fungsi yang berbeda, sehingga setiap tampilan tidak akan sama. Untuk menggunakan gambar atau animasi pada

SNTE-2012

T E | 46

software simulasi dapat mudah ditampilkan karena mempunyai library, yang memuat gambar-gambar atau simbol yang dapat digunakan ke dalam layar. Ketika gambar sudah muncul “save” dan akan tersimpan didalam “library”.

properties. Pada tab “appearance” pilih “numeric” dan isi tag pada kotak numeric expression.

Gambar 8. Tampilan Gambar yang Diimport

Jenis Animasi Untuk membuat button dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: pada menu “objects” pilih “button” dan drag pada halaman. Atau dengan cara memilih “icon”

Gambar 12. Dialog Box Properties

Display numeric digunakan sebagai tampilan nilai aktual dari berbagai macam data.

dan mulai drag ke halaman. Setelah itu akan muncul dialog boxbutton properties, disini dapat mengatur tampilan, pergerakan, input, dan akses.

Gambar 13. Tampilan Lampu Indikator Gambar 9. Tampilan Button

Lampu indicator dapat dimunculkan dengan cara memilih icon “symbol set” pada tools. Kemudian akan muncul dialog box symbol set properties, bentuk indikator dapat diganti dengan menekan tombol “set”. Berikan tag pada kotak on symbol when ketika akan mengatur kapan lampu indicator itu menyala.Setelah itu, klik “Apply” dan “OK”.

Gambar 10. Dialog Box Editing Button

Express I/O Device Setup Melakukan setting pada Express I/O Device pada Contents of Communication dengan klik “Express I/O Device” akan muncul dialog box pilih “next”.

Button digunakan sebagai visualisasi tombol yang digunakan dalam proses. Button dapat digunakan untuk memindahkan halaman pada Vijeo Citect.

Gambar 14. Dialog Box Express Communication wizard Gambar 11. Contoh Display Numeric

Membuat display numeric dapat dilakukan dengan memilih icon “number” pada tools, lalu klik pada halaman. Kemudian akan muncul dialog box text

SNTE-2012

Selanjutnya akan muncul dialog box untuk menentukan tipe komunikasi sesuai dengan tipe PLC yang digunakan. Apabila tipe PLC yang digunakan terdapat pada dialog box tersebut, maka dapat memilih jenis komunikasi sesuai dengan tipe PLC yang digunakan. Apabila tipe PLC yang digunakan tidak

ISBN: 978-602-97832-0-9

T E | 47

terdapat pada dialog box tersebut maka dapat memilih jenis komunikasi yang terdapat pada industry standard protocols yaitu dengan komunikasi menggunakan modbus protocol. Dengan menggunakan modbus protocol maka semua tipe PLC dapat di komunikasikan, karena modbus protocol merupakan jenis standar dasar komunikasi pada semua tipe PLC. Karena pada tipe PLC yang digunakan tidak terdapat pada dialog box menentukan tipe komunikasi PLC, maka jenis komunikasi yang dipilih adalah yang terdapat pada “industry standard protocols” yaitu modbus. Lalu modbus yang dipilih adalah “modbus/RTU” dengan register yang dimulai dari register 0, dan bit register yang dipilih dengan sistem perhitungan 0-15, kemudian klik “Next”.

tags dibuat untuk menggunakan halaman trend sehingga dapat melihat berbagai macam kondisi. Selain pembuatan Variable Tags, Trend Tags harus dibuat sebagai tag input agar muncul grafik pada halaman Trend.Dengan klik menu “Tags” dan memilih “Trend Tags” akan muncul dialog box, isikan “Cluster Name” dengan cluster yang telah dibuat dan isikan “Expression” yang dibuat pada variable tags terlebih dahulu. Set “Sample Period” dengan nilai yang diinginkan untuk berapa lama waktu setiap data diambil. Dan masukkan “Type” dengan “TRN_PERIODIC”. Setelah itu “Add”. Berikut ini merupakan data trend tags pada Vijeo Citect : Tabel 1. Trend Tag

Gambar 15. Menentukan Jenis Komunikasi pada VijeoCitect

Kemudian akan muncul dialog box “connect I/O device to PSTN”, karena tidak tersambung dengan PSTN maka langsung klik “next”. Selanjutnya muncul dialog box “detected serial port”. Pilih “port serial” yang digunakan untuk mengkomunikasikan.

Addressing Tags Address yang ada pada tag Vijeo Citect dan address pada PLC harus disesuaikan agar dapat berkomunikasi dan dapat dimonitoring secara baik dikomputer. Pada program PLC yang menggunakan logika memori (data tipe) untuk membuat program, yaitu berupa bit, byte, word, dan double word. Sehingga untuk dikomunikasikan pada Vijeo Citect data yang berupa address tersebut harus dikonversi sesuai dengan aturan address pada modbus protocol.Range addressing atau pengalamatan pada modbus protocol adalah sebagai berikut:

Gambar 16. Menentukan Serial Port Tabel 2. Addressing pada Modbus Protocol

Setelah itu muncul dialog box “Link I/O Device to an external tagdatabase”, yang berfungsi untuk menghubungkan I/O Device dengan external tag database. Penyettingan Database Pada tampilan monitoring digunakan banyak animasi atau gambar yang dimasukkan agar dapat memunculkan visualisasi yang bagus sehingga terlihat nyatadan dapat bergerak sesuai yang diinstruksikan dari PLC. Variable tags adalah tag-tag yang digunakan sebagai tag yang berhubungan dengan program PLC, pada tag tersebut menggunakan address yang harus sama dengan address yang berada di PLC. Untuk trend

ISBN: 978-602-97832-0-9

III. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran Alat Berdasarkan hasil pengukuran yang diperoleh dari PLC didapatkan nilai tegangan, arus, kecepatan, dc link dan frekuensi. Sedangkan

SNTE-2012

T E | 48

nilai daya dihasilkan dari hasil perkalian arus dengan tegangan (daya semu). Nilai tegangan, arus, kecepatan serta frekuensi didapat setelah melakukan percobaan pada plant, sedangkan nilai dc link didapat setelah melakukan komunikasi tanpa harus melakukan percobaan.

Data berdasarkan gambar 5.1 merupakan monitoring dalam pengukuran didalam SCADA. Setiap pengukuran tersebut punya nilai hex tersendiri dalam PLC. Tetapi telah diconvert didalam SCADA, sebagai contoh kecepatan motor pada PLC adalah 16#0184 dan pada SCADA adalah 390.

IV. 1.

2.

3.

4.

KESIMPULAN SCADA menggunakan bahasa decimal sedangkan PLC menggunakan bahasa heksa, sehingga dibutuhkan suatu converter dengan menggunakan fungsi word_to_int pada PLC. Baud rate 19200 menghasilkan respon yang lebih cepat daripada baud rate 9600, namun memiliki peluang error yang lebih besar. Interface yang paling sesuai dengan kebutuhan sistem adalah interface serial, karena interface serial memungkinkan untuk komunikasi multidrop (multipoint) dan memungkinkan untuk komunikasi jarak jauh. Pembuatan alamat pada PLC dibuat mulai dengan %MX0 dan %MW1000

DAFTAR ACUAN Analisa Hubungan SCADA dengan Alat Pengujian Setelah melakukan pengujian, didapatkan hasil bahwa kondisi kerja monitoring dari software SCADA Vijeo Citect sesuai dengan kejadian. Adapun hasil yang ditampilkan oleh SCADA merupakan hasil pembacaan komunikasi yang dilakukan SCADA dengan PLC yang telah disetting melalui tag, dan eksekusi perintah melalui SCADA secara langsung.

SNTE-2012

[1] Wolfgang Link, “Pengukuran, Pengendalian dan Pengaturan dengan PC”, Jakarta : PT. Elex Media Komputindo. 1993 [2] Boylestad, “Electronic Devices and Circuit”, New Jersey : Prentice-Hall. 1996 [3] SGS Thomson “ Industrial Standard Analog ICs”, 1-st.Ed, Data Book, SGS Thomson Microelectronics, 1998. [4] J. Michael Jacob. “Industrial Control Electronics” New Jersey, Printice Hall Inc 1999. [5] John W. W, “Programmable Logic Controller, Fourth Edition”, New Jersey : Prentice Hall. 1999 [6] Inoue, Seiichi. Stepper Motor controller. 2002. The Hobby of Electronic Circuit Engineering, 6 Januari 2008 http://www.interq.or.jp/japan/seinoue/e_step.htm [7] Stouffer, Keith. Falco, Joe. Kent, Karen. Guide to Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and Industrial Control Systems Security. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2006

ISBN: 978-602-97832-0-9

TL |1

KONVERTER AC-DC TIGA FASA TERKENDALI TERHADAP TOTAL HARMONIC DISTORTION (THD) PADA BEBAN INDUKTIF BERBASIS LAB-VIEW Kusnadi1, Prawito2 1. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakrta, Kampus Baru UI, Depok,16425, indonesia 2. Departemen Fisika, FMIPA,Universitas Indonesia, Depok 16424 E-mail: [email protected]; [email protected]

Abstrak Aplikasi beban non linier sangat luas digunakan di industri rumah tangga, gedung perkantoran dan pabrik seperti konverter daya untuk pengendalian kecepatan motor ac/dc, un-interruptible power supplies (UPS) lampu fluorescent yang menggunakan ballas elektronik. Penggunaan konverter ac-dc elektronik akan menarik arus terdistorsi yang mengandung komponen harmonisa dan secara keseluruhan akan menyebabkan factor daya system menjadi berkurang.Arus yang terdistorsi akan mengandung THD%(Total Harmonic Distortion). Dalam pengoperasian konverter ac-dc tiga fasa terkendali ,pengaturan sudut penyalaan merupakan hal yang perlu diperhatikan. Pemberian sudut penyalaan yang tidak tepat dapat menyebabkan konverter ac-dc tidak bekerja secara optimal. Pada penelitian ini, suatu metoda baru dipresentasikan untuk mengukur THD% secara otomatis pada sisi input jala-jala konverter ac-dc tiga fasa terkendal sebagai fungsi dari sudut penyalaan pada bebaninduktif berbasis LAB-VIEW 8,5dan NI-DQ 6008. Ekperimen dilakukan dilaboratorium dengan cara mengevaluasi nilai THD% dan mencari operasi kerja sudut penyalaan sebagai fungsi dari %THD pada sisi input jala-jala konverter ac-dc tiga fasa terkendali untuk beban induktif dengan menggunakan software LabVIEW 8,5dan Hardware NI-DQ 6008. Hasil ekperimen menghasilkan nilai operasi kerja konverter ac-dc :Pada beban L1=0,25H .Nilai THD berkisar antara 31% sampai 35% dan sudut penyalaan berkisar antara 52,2o sampai dengan 58,09o ,dengan presentasi kesalahan ≤0,2%.Untuk THD<31% akan mendapatkan nilai %E >5%, sedangkan untuk THD%>35% akan mendapatkan %E>4%. Pada beban L2=0,56H. Nilai THD berkisar antara 31% sampai dengan 36% dan (α0) =54 dengan persentasi kesalahan≤ 3% .

Abstract Application of non linear loads are widely used in household industries, office buildings and factories such as power converters for motor speed control of ac/dc, un-interruptible power supplies (UPS) lampfluorescent using electronic Ballas. Ac-dc converters use of electronics will draw distorted current containing harmonic components and will cause the overall system power factor is reduced. Distorted currents will contain THD% (Total Harmonic Distortion). In the operation of ac-dc converter controlled three-phase, setting the ignition point is worth noting. Giving improper ignition angle can cause the ac-dc converters do not work optimally. In this study, presented a new method to measure the THD% automatically on the input side of the net ac-dc converter controlled three-phase as a function of ignition angle based on an inductive load LAB-VIEW 8.5 and NI-DQ 6008. Laboratory experiments conducted by evaluating the value of THD% and looking for work operations ignition angle as a function of% THD on the input side of the net acdc converter is controlled to a three-phase inductive load using LabVIEW 8.5 software and Hardware NI-DQ 6008. Experimental results of the operation value of work ac-dc converter: The load L1 = 0.25 H. Value of 31% ≤ THD ≤ 35% and ≤ 52.2 (α0) ≤ 58.09, with a presentation error ≤ 0.2%. For THD <31% will get the value of% E> 5%, while for THD%> 35% will get a% E> 4%. On load L2 = 0.56 H.Nilai THD≤ 31% ≤ 36% and (α0) = 54 with a percentage error ≤ 3% Keywords: ac-dc converter, THD. LAB VIEW

1. Pendahuluan Dalam era industrialisasi dan globalisasi seperti

ISBN: 978-602-97832-0-9

sekarang ini, beban-beban dalam sitim distribusi tenaga listrik sangat bervariasi, baik itu beban linier

SNTE-2012

TL |2

berupa kombinasi beban resistif, induktif dan kapasitif, maupun beban non-linier berupa beban-beban yang berbasis elektronika daya yang menggunakan teknik switching, seperti UPS, konverter daya untuk pengendalian motor dc dan ac, lampu fluorescent yang menggunakan ballast elektronik dan lain sebagainya. Umumnya beban non linier bersifat induktip dan menyebabkan arus dan tegangan pada sisi input terdistorsi sehingga kualitas daya akan berkurang.Ada beberapa permasalahan dalam kualitas daya yang mempengaruhi suatu sistim tenaga, salah satu diantaranya adalah harmonisa. Penyebab dari gangguan harmonisa adalah dari penggunaan peralatan konverter daya yang menyebabkan distorsi tegangan dan arus. Harmonisa memiliki frekuensiyang merupakan kelipatan dari frekuensi dasar sistim, sehingga gelombang arus dan tegangan yang dihasilkan tidak sinusoidal murni dan pada akhirnya dapat menimbulkan gangguan pada peralatan transformator. Transformator sangat berperan dalam penyaluran daya ke pusat beban dan merupakan peralatan yang aling merasakan adanya harmonisa, karena letaknya yang lebih dekat terhadap beban konverter daya. Harmonisa arus mengakibatkan pemanasan pada bagian transformator, sehingga mengakibatkan penurunan efisiensi. Besarnya distorsi yang ditimbulkan oleh semua komponen harmonisa dinyatakan dalam bentuk THD%. THD%arus pada jala-jala sistim yang direkomendir oleh IEEE-Std thn 1992 adalah sebesar ≤ 20 %. Dalam pengoperasian konverter ac-dc tiga-fasa terkendali dengan beban induktip, pengaturan sudut penyalaan menjadi hal penting untuk diperhatikan. Oleh karena itu pemberian sudut penyalaan yang tidak tepat dapat menyebabkan konverter ac-dc tidak bekerja dengan baik. Peralatan konverter tiga-fasa terkendali yang berkualitas memiliki kinerja, fungsi dasar dan standar yang baik, sehingga diharapkan dengan mengetahui nilai THD kualitas daya pada sistem akan menjadi lebih baik. Berbagai macam cara untuk mengukur THD yang ditimbulkan oleh penggunaan peralatan elektronik antara lain dengan Power Quality Analyzer ataupun Distortion Analyzer. Teknik pengukuran dengan peralatan tersebut, akan mengukur secara langsung mengenai nilai THD. Penggunaan LabVIEW 8,5 dan NIDQ 6008 sebagai alat ukur THD terhadap sudut penyalaan dari Konverter ac-dc secara otomatis merupakan suatu metoda baru. Metoda ini akan mengukur THD pada sisi input jala-jala secara otomatis sebagai fungsi dari Sudut penyalaan Konverter ac-dc Tiga Fasa untuk beban induktif. Diharapkan alat ukur THD meter otomatis ini, dapat digunakan untuk jenis

peralatan Konverter ac-dc yang lain dengan beban yang berbeda. 2.Metoda Penelitian Metode penelitian didasarkan pada kajian literature, dengan cara melakukan perencanaan (sofware dan hardware), simulasi, realisasi dan pengujian sitem di Laboratorium Elektronika Daya . Untuk mengukur THD% secara otomatis pada sisi input jala-jala konverter pada beban induktif terhadap operasi kerja sudut penyalaan. Deskripsi sistem ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1.DeskripsiSistem

Mengukur dan monitoring nilai THD% secara otomatis pada sisi masukan konverter ac-dc tiga fasa sebagai fungsi dari sudut penyalaan pada beban induktif yangditampilkan kekomputer. Teknik Akusisi data dipilih dari produk National instrument yang kompatibel dengan LabVIEW yaitu DAQ6008. Pada saat pengukuran akan diketahui nilai THD pada tampilan Program LabVIEW. Untuk akusisi data menggunakan NI-DAQ 6008 yang kompatibel dengan pemrograman LabVIEW. Penelitian ini dipergunakan trafo arus sebagai deteksi ar us pada inp ut jala-jala konverter ac dc yang diubah ke bentuk tegangan sebagai masukan pada NI-DAQ 6008.Port yang dipakai dalam akusisi data NI-DAQ 6008 adalah Port Ai.0 yang digunakan sebagi inputjala-jala R,PortAo1yang digunakan sebagai output t e g a n g a n d a r i I C T C A 7 8 5 , data dikirim ke PC yang akan ditampilkan.Diagram blok pengukuran THD% secara otomatis ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Diagram Blok Pengukuran THD Otomatis

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

TL |3

frekuensi. Panel kontrol ditunjukkan pada gambar 4. Nilai THD Set point akan menentukan nilai tegangan penyulutan dan diubah ke bentuk sudut penyalaan yang terbaca pada display.Trafo arus digunakan sebagai deteksi arus yang diubah ke bentuk tegangan sebesar 2 volt untuk input DAQ ( Aio)dan akan menentukan nilai THD yang terukur pada input jala-jala konverter acdcyang dikonversikan ke bentuk tegangan output 5 volt sebagai output DAQ (Ao1) dan akan dibandingkan dengan THD Set Point. Disain program ditunjukkan pada gambar 3. Gambar 4. Panel Kontrol

Monitoring pada panel kontrol terdiri dari : a. Spektrum arus b. Respon THD% c. Bentuk gelombang arus terdistorsi d. THD setpoint e. Persentasi kesalahan f. Tuning PID(Formula Quarter Decay Ratio) Dengan Kp= 1,67, Ti= 0,0125 dan Td= 0,0001 untuk pengamatan THD dari 20% sampai dengan 37 %. Pada beban L1= 0,25H dan L2 = 0,56H.

Gambar 3.. Disain Program

Nilai arus yang terbaca oleh c u r r e n t transformer sebagai sensor arus di akuisisi oleh NIDAQ 6008. Setelah di akuisisi, data tersebut di Upload ke dalam DAQ assistant yang terdapat dalam software. Data yang telah masuk kedalam DAQ Assistant merupakan data yang telah terdapat tampilan respon THD, gelombang arus harmonik, spectrum frekuensi. Spectrum frekuensimerupakan istribusi nilai- nila harmonik dari komponen yang terdapat dalam sisi input jala-jala konverter . tesebut Kemudian data yang telah diupload dikeluarkan pada panel. Untuk menampilkan nilai Total Harmonik. Distortion ( THD ), data dari DAQ Assistan diberi Gragh Indicator. Dalam Graph Indicator nilai gelombang THD akan terlihat. Sedangkan untuk nilai specrum fekuensi, Data dari DAQ assistant dijadikan inputan untuk Spectral Measurement, function block yang terdapat dalam waveform measument. Untuk menampilkan Spectrum frekuensi, pada Spectral measuremernt dipilih nilai puncak ( Peak Value), lalu pada spectral measurement diberi graph indicator yang akan menampilkan nilai spectrum

ISBN: 978-602-97832-0-9

3. Hasil dan Pembahasan Untuk pembahasan dari penelitian evaluasi THD secara otomatis pada sisi input jala-jala konverter ac-dc tiga fasa terkendali meliputi; data pengamatan, data pengukuran dan analisa data untuk mengevaluasi dari THD sebagai fungsi dari sudut penyalaan untuk konverter tiga fasa terkendali pada beban induktif L1=0,25H dan L2=0,56H. 3.1. Modul Konverter ac-dc 220V/45V, 1500 Watt LeyBold

Gambar 5. Modul Konverter ac-dc ( LeyBold)

3.2.THD Meter Otomatis

SNTE-2012

TL |4

No

Vpeny(V)

THD(%)

V

7

5,5

24,40

5,05

Freq (Hz) 50,01

8

6,0

24,73

5,36

50,02

9

6,5

25,86

6,42

50,13

10

7,0

26,06

6,61

50,30

11

7,5

27,00

7,49

50,21

12

8,0

27,50

7,96

50,33

13

8,5

27,90

8,34

50,20

14

9,0

28,50

8,90

50,10

15

9,5

29,91

10,23

50,10

Ket

Gambar 6. THD Meter Otomatis Current Transformer sebagai deteksi arus pada jala-jala konverter ac-dc (Line R) uang akan diubah ketegangan sebesar 2 Volt sebagai input DAQ , outpu DAQ sebesar 5 volt diteruskan ke rangkaian amplifier sebesar 10 volt sebagai tegangan pengulutan (rangkaian set potensiometer 0-10Volt) 3.3. Prosedur Pengujian a. Membuat konfigurasi pengamatan sesuai gambar 5 b. Mengaturnilai parameter dari PID (Kc, Ti, dan Td) c. Menentukan target THD yang diinginkan d. Setnama file untuk menyimpan data hasil pengukuran e. Menjalankan program f. Mengamati data sudut penyalaan, respon sistem, dan persentasi kesalahan f. Stop Program 3.4. Data Pengukuran Data pengukuran Tegangan penyulutan (0-10Volt) pada rangkaian kontrol konverter tiga fasa terhadap THD sisi input jala-jala konverter ac-dc untuk beban induktif ( L1=0,25H dan L2=0,56H) 1. Vpenyulutan=f( THD%)

Vpeny(V)

THD(%)

V

Freq (Hz)

1

2,5

21,85

2,65

49,80

2

3,0

23,07

3,80

49,86

3

3,5

23,39

4,10

50,12

4

4,0

23,46

4,16

50,29

5 6

4,5 5,0

23,67 23,92

4,36 4,59

50,18 50,30

SNTE-2012

No

Vpeny(V)

THD(%)

V

Freq

Ket

1

2,5

20,01

2,60

49,99

a=1,095145

2

3,0

21,22

3,92

50,06

b=-19,3183

3

3,5

21,60

4,34

50,07

4

4,0

21,78

4,53

50,12

5

4,5

21,80

4,56

50,21

6

5,0

21,90

4,67

50,23

7

5,5

22,30

5,10

50,02

8

6,0

22,71

5,55

49,94

9

6,5

23,43

6,34

50,24

10

7,0

23,60

6,53

50,27

11

7,5

23,77

6,71

50,11

12

8,0

24,12

7,10

50,61

13

8,5

24,99

8,05

50,14

14

9,0

26,33

9,52

50,04

15

9,5

27,22

10,49

50,01

L2= 0,56H

%THD

Tabel 1. Vpeny.=f(THD)

No

Tabel 2. Vpeny.=f(THD)

Ket a= 0,940203 b=17,895 L1 = 0,25H

3.5.

𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻 = 𝒇𝒇(𝜶𝜶) 𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻 = f(%E)

Dari data pengukuran rata-rata untuk L1=0,25H pada THDsp=20%,25%, 30%, 31% , 33%, 35% dan 36%. Dan L2 = 0,56H pada THDsp= 20%,25%,31%,32%,33%,35%, 36% dan 37% didapatkan grafik:

Tabel 3. α =f (%THD) dan α=f (%E) untuk L1=0,25H

ISBN: 978-602-97832-0-9

TL |5

20

Alpha (α) 75,73

-22,07

25

86,50

-24,86

30

61,94

-5,62

31

52,52

0,20

33

56,35

0,45

35

58,09

0,46

36

52,38

4,37

THD

ESS

α0 (Sudut Penyalaan )

%THD Gambar 7. Gafik:α0= = f(THD%) ,untuk L2=0,56H

3.6. Analisa Data

%THD Gambar 5.3. Gafik:α0 = f(THD%) ,untuk L1=0,25H Tabel 4.α =f (%THD) dan α=f (%E) untuk L1=0,56H

THD

Alpha ( α )

ESS

20

79,64

-24,92

25

74,68

-17,18

30

60,11

-5,42

31

54,13

-1,17

32

54,96

0,43

33

54,37

1,02

35

54,33

3,06

36

53,17

3,07

37

54,07

5,30

Operasi kerja THD dan sudut penyalaan konverter ac-dc untuk mendapatkan parameter optimal: 1.Beban (L1=0,25H) Dari grafik 6.4 didapatkan nilai THD% dan %E : Nilai 31%≤ THD≤35% dan 52,2≤ (α0)≤58,09 Dengan presentasi kesalahan ≤ 0,2% Untuk THD 31% akan mendapatkan nilai %E 5% Untuk > 35% 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 %𝐸𝐸 > THD%

4%

Dari panel kontrol untuk nilai THD: THD 31% respon THD akan terjadi overshoot dan tidak stabil. THD 35% respon masih stabil, tanpa overshoot. 2.Pada Beban L2=0,56H Dari grafik 7.4. didapatkan nilai THD% dan %E: Nilai 31% ≤THD≤36%dan (α0) =54 untuk (α0) dari THD 31% -36% akan konstan sebesar =54 derajat. Dengan persentasi kesalahan≤ 3% THD 31% respon THD akan terjadi overshoot dan tidak stabil THD 36% respon masih stabil, tanpa overshoot, tetapi %kesalahan > 3% Spektrum arus harmonik dengan frekuensi 50Hz,250Hz,350Hz,550Hz,650Hz,850Hz dan 950Hz Dari perumusan deret fourier

α0 (Sudut Penyalaan ) (1) ao=0 an=0 ( n= ganjil dan genap) bn=0 (n=ganjil) Amplitudo=6I/4 ( untuk n=ganjil)

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

TL |6

Dari bentuk gelombang arus input jala-jala (iA) konverter ac-dc didapatkan : Pada operasi 31%≤ THD≤34%, bentuk gelombang arus harmonik persegi simetris ( 6 pulsa) Dengan perumusan: h=kp Dimana h= Nomor harmonic k= Integer p= Jumlah pulsa Maka akan didapatkan persamaan arus harmonik menjadi: I(t)=6I/4 (sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/ 13sin13wt+1/17sin17wt+1/19sin19wt)

konverter ac-dc dengan mencari operasi kerja dari THD sebagai fungsi sudut penyalaan secara optimal sehingga kinerja sistem baik. Untuk meminisasi harmonisa arus 20% sesuai sehingga mendapatkan nilai THD% standar IEEE-519 tahun 1992 antara lain dengan menggunakan pergeseran fasa pada transformator atau dengan menggunakan filter pasif L-C dan Filter daya aktif. Sehingga perlu merumuskan nilai filter secara otomatis pada sisi input jala-jala konverter ac-dc yang berfungsi sebagai static kompensasi agar bentuk gelombang arus harmonisa mendekati Sinusoida.

Daftar Pustaka (2)

[1]. Mohan,Ned. (2003), Power Electronics And Drives , http://www.MNPERE.com

(3)

[2]. Mohan. (1994). Power Eletctronic, Converter, Applications and Design John Willey and Sons, Inc, Singapore.

Dengan memasukan persamaan I(t) akan didapat: THD% = 31% . Dari persamaan 2.3.

Bila DPF=0,84 ( standar PLN) Maka PF= 0,77 .DPF=CosФ = 0,9 dan PF=0,82

[3]. National Instrument. (2009). DAQ 6008 Data Sheet, http://www.ni..com

4. Kesimpulan dan saran

[4]. Rashid,M.H.(1998). Power Electronics, Circuit, DevicesandAplications, Prentice – Hall International,inc,New Jersey.

4.1. Kesimpulam Berdasarkan uraian dan pembahasan yang telah dikemukakan sebelumnya, penulis merumuskan beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Pengoperasian Konverter ac-dc tiga fasa terkendali pada beban Induktif akan menghasilkan gelombang arus terdistorsi pada sisi input ja-jala. 2. THD% (Total Harmonic Distortion) pada konverter ac-dc tiga fasa terkendali dipengaruhi oleh perubahan sudut penyalaan dan nilai beban induktif. 3. Pengoperasian konverter ac-dc tiga fasa terkendali akan menimbulkan THD terukur sebesar 31% dengan spektrum frekuensi 250Hz, 350Hz 550Hz dan 650Hz dengan bentuk gelombang persegi simetris 6 pulsa. 4. Pada beban induktif (L1=0,56H) sebaiknya konverter ac-dc dioperasikan padaα0 =54 derajat dengan nilai 31%≤THD≤36% , respon output akan stabil, tanpa overshoot dengan persentasi kesalahan≤ 3% 5. Pada beban induktif (L1=0,25H) sebaiknya konverter ac-dc dioperasikan pada52,2 α0 dengan nilai 31% ≤THD≤35% , respon output akan stabil, tanpa overshoot dengan persentasi kesalahan

[5]. Rashid,M.H.(2010). Power Electronics Hand Book, AP, [6]. Rashid,M, H. (2005) Digital Power Electronics&Aplications, Elseiver Academic Press,USA, [7]. Syafrudin, (1999). Perbaikan Faktor Daya Sistem Distribusi Tenaga Listrik yang mensuplai Beban Linier dan Non Linier, Proceedings, Workshop and Seminar Power Electronics and Electrical Machinery, ITB, [8]. Sharkawi,M. (2000). Fundamentals of Electric Drives Library of Congress Cataloging-in Publication Data, USA, 2000 [9]. Sen,PC, (1990) Power Electronics. Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi.

≤ 0,2% 4.2. Saran Pada penelitian ini ditekankan pada metoda pengukuran THD sebagai fungsi dari sudut penyalaan pada sisi input

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

TL |7

ANALISA DGA TERHADAP KINERJA TRANSFORMATOR 30 MVA GARDU INDUK BETUNG MENGGUNAKAN METODE FUZZY Djulil Amri Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jalan Raya Prabumulih KM 32 Indralaya Ogan Ilir 30622 Indonesia Email : [email protected] [email protected]

Abstrak Pada penelitian ini, penulis menganalisa DGA (Dissolved Gas Analysis) terhadap kinerja transformator 30 MVA menggunakan metode fuzzy, yang berada pada Gardu Induk Betung. DGA (Dissolved Gas Analysis) merupakan analisis gas terlarut pada minyak isolasi transformator dan merupakan salah satu bentuk perawatan untuk minyak isolasi transformator. Dalam menganalisa DGA menggunakan metode fuzzy IEC, dimana metode yang digunakan berbeda dengan metode fuzzy pada umumnya, metode fuzzy ini tidak menggunakan defuzzyfikasi melainkan menormalisasikan hasil dari fire strength. Setelah didapatkan nilai dari normalisasi, maka nilai tersebut di masukkan dalam tabel indikasi Fuzzy IEC. Tabel ini mengindikasikan secara detail apa yang terjadi dalam minyak isolasi. Selain menganalisa DGA dengan menggunakan metode fuzzy, pada penelitian ini membandingkan dengan metode IEEE yang di gunakan oleh PT. PLN (Persero) Kata Kunci : Minyak Isolasi, DGA(Dissolved Gas Analysis),Metode IEEE dan Fuzzy IEC

Abstract In this study, the authors analyzed the DGA ( Dissolved Gas Analysis ) of the 30 MVA transformer performance using fuzzy method, which is at Betung substation. DGA (Dissolved Gas Analysis) is an analysis of dissolved gases in transformer insulating oil, and is one form of treatment for transformer insulating oil. In analyzing the fuzzy method IEC DGA, which used different methods with fuzzy methods in general, this method does not use defuzzyfikasi fuzzy but normalizing the results of fire strength. Having obtained the values of the normalization, then the value is included in the table indicate Fuzzy IEC. This table indicates in detail what happened in the insulating oil. In addition to analyzing DGA using fuzzy methods, this study compares the IEEE Method that is used by used by the PT.PLN ( Persero )

Keywords: Oil Insulation, DGA (Dissolved Gas Analysis), Methods IEEE and IEC Fuzzy

1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Tingginya kebutuhan akan listrik yang sangat tinggi membuat PT. PLN sebagai perusahaan yang bergerak di bidang penyedia kelistrikan Indonesia harus dapat menyediakan kebutuhan listrik bagi masyarakat. Dalam sistem kelistrikan PT.PLN menyediakan Sistem Pembangkitan sebagai sumber untuk menghasilkan listrik,

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gardu Induk merupakan simpul dalam sistem tenaga listrik, yang terdiri dari susunan dan rangkaian sejumlah perlengkapan yang dipasang menempati suatu lokasi tertentu untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik, menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai dengan tingkat tegangan kerjanya, tempat melakukan kerja switching rangkaian suatu sistem tenaga listrik dan untuk menunjang keandalan sistem tenaga listrik. Salah satu komponen utama pada gardu induk adalah transformator , pentingnya peranan transformator ini, maka perlu dilakukan penelitian yang berhubungan dengan

SNTE-2012

TL |8

transformator, terutama pada minyak transformator yang berfungsi sebagai isolasi dan pendingin. Mengingat tidak murahnya harga minyak transformator, maka perlu dilakukan pemeliharaan dan perawatan minyak transformator, salah satu bentuk perawatan pada minyak transformator adalah uji DGA (Dissolved Gas Analisis). Uji DGA dapat diartikan sebagai analisa kondisi transformator berdasarkan jumlah gas terlarut (fault gas) pada transformator. Uji DGA ini sangat menguntungkan dalam dunia industri karena dapat dilakukan pada saat transformator dalam keadaan operasi (online) / kondisi dimana transformator bertegangan dan masih menyalurkan listrik ke masyarakat. Hasil DGA inilah yang menjadi acuan PT. PLN dalam melakukan pemeliharaan minyak transformator. Tingginya harga pengujian DGA ini membuat penulis ingin memberikan solusi metode lain yang dapat mengindikasikan kerusakan yang terjadi pada minyak transformator dan nantinya akan berdampak pada cara pemeliharaan transformator.

3.

Minyak transformator

Merupakan salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin pada transformator. Sebagai bagian dari bahan isolasi, minyak harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan tembus, sedangkan sebagai pendingin minyak transformator harus mampu meredam panas yang ditimbulkan, sehingga dengan kedua kemampuan ini maka minyak diharapkan akan mampu melindungi transformator dari gangguan. 4. Bushing Yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator merupakan alat penghubung antara kumparan transformator dengan jaringan luar. Bushing sekaligus berfungsi sebagai penyekat/isolator antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.

2. TINJAUAN PUSTAKA

5. Tangki Konservator

2.1 Transformator[5]

Berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. Diantara tangki dan trafo dipasangkan relai buchol yang akan meyerap gas produksi akibat kerusakan minyak . Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dengan air, ujung masuk saluran udara melalui saluran pelepasan/venting dilengkapi media penyerap uap air pada udara, sering disebut dengan silica gel dimana silica gel ini tidak keluar mencemari udara disekitarnya.

Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.

6. Peralatan Bantu Pendinginan Transformator Berfungsi untuk menjaga agar transformator bekerja pada suhu rendah. Pada inti besi dan kumparan – kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi tembaga.

2.2 Komponen Utama Transformator [5]

7. Tap Changer

1. Inti Besi Berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, magnetik yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan.

Berfungsi untuk menjaga tegangan keluaran yang diinginkan dengan input tegangan yang berubah-ubah. Kualitas operasi tenaga listrik jika tegangan nominalnya sesuai ketentuan, tapi pada saat operasi dapat saja terjadi penurunan tegangan sehingga kualitasnya menurun,

2.

Kumparan Transformator

Adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan atau gulungan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

SNTE-2012

2.3 Jenis – Jenis Pendingin Transformator[6] Terdapat dua jenis pendingin pada transformator, diantaranya adalah: 1. Tipe Kering a. AA : Pendingin udara natural b. AFA : Pendinginan udara terpompa 2. Tipe Basah

ISBN: 978-602-97832-0-9

TL |9

a. ONAN : Oil Natural Air Natural b. ONAF : Oil Natural Air Forced c. OFAF : Oil Forced Air Forced

2.4. Karakteristik Minyak Isolasi[5] Minyak yang digunakan untuk isolasi pada transformator tenaga biasanya adalah minyak mineral (liquid petrolatum) hasil destilasi dari minyak bumi.

Gambar 1 Rumus Kimia Minyak Mineral [5]

Gambar .2 Rumus Kimia PCB (poly chlorinated biphenyl)[5]

Gangguan termal (thermal fault) merupakan pemanasan lokal yang terjadi pada lilitan (winding) dimana kenaikan suhu melampaui batas ketahanan material isolasi pemburukan minyak isolasi pada suhu 150°C sampai 500°C yang menghasilkan rata-rata molekul gas ringan dalam jumlah besar seperti H 2 (Hidrogen) dan CH 4 (Methana) dan sedikit molekul gas yang lebih berat C 2 H 4 (etilen) dan C 2 H 6 (etana).Selain pemburukan minyak, kegagalan termal dapat pula terjadi pada kertas selullosa. Pemburukan kertas ini ditunjukkan kemunculan gas CO 2 dan CO. 3.2.2 Korona Korona atau partial discharge pada umumnya menghasilkan gas hidrogen. Salah satu contoh partial discharge berupa pelepasan muatan (discharge) dari plasma dingin (corona) pada gelembung gas (menyebabkan pengendapan X-wax pada isolasi kertas) ataupun tipe percikan (menyebabkan proses perforasi / kebolongan pada kertas yang bisa saja sulit untuk dideteksi). 3.2.3 Busur Api (Arching) Busur api (Arching) merupakan pelepasan muatan listrik (electrical discharge) yang berlangsung lama dan menimbulkan bungan api atau kilatan cahaya. Saat electrica discharge mencapai kondisi arching atau bagian discharge berkelanjutan suhu bisa mencapai 700°C 1800°C menyebabkan terjadi gas asetilen.

3.3 Diagram Alir Proses Analisa

Pada Kondisi Normal (t = 25 oC, p = 1 atm)

3. METODOLOGI ANALISA DGA DALAM APLIKASI FUZZY LOGIC

Blok diagram merupakan salah satu bagian terpenting dalam penganalisaan suatu permasalahan, karena dari blok diagram inilah dapat diketahui cara pengerjaan keseluruhan menggunakan metode fuzzy. Keseluruhan diagram blok rangkaian dapat dilihat pada Gambar 3.1 dibawah ini.

3.1 Definisi Dissolved Gas Analisis ( DGA )[8] DGA dalam dunia industri dikenal sebagai tes darah (blood test) pada transformator. Di dalam darah manusia terlarut bermacam-macam zat-zat dari tubuh manusia, maka pengujian zat-zat terlarut dalam darah dapat memberikan gambaran informasi kesehatan manusia. Seperti halnya dengan darah, uji DGA dapat memberikan informasi tentang kondisi transformator sebab uji DGA dilakukan pengujian gas-gas terlarut (fault gas). Dengan demikian DGA dapat diartikan sebagai analisa kondisi transformator berdasarkan jumlah gas terlarut (fault gas) pada transformator.

3.2 Jenis Kegagalan yang Dapat Dideteksi Melalui Uji DGA[8] 3.2.1 Gangguan Thermal

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 10

Pengambilan sampel data

Penyelesaian dengan metode fuzzy

3. Nilai keanggotaan sebagai hasil dari operasi 2 himpunan sering dikenal fire strength atau α predikat, operator yang digunakan adalah AND dan OR dimana AND sebagai min dan OR sebagai max. 4. Penormalisasian dilakukan setelah mendapatkan hasil dari fire strength, sesuai dengan standar IEC. 5. Setelah itu di analisa sesuai tabel klasifikasi gangguan IEC, dari inilah dapat diketahui apakah gangguan yang terjadi.

Menentukan gangguan dengan metode fuzzy

Pengambilan keputusan

Gambar 3 Diagram Alir Proses Analisa

3.4 Diagram Alir Perhitungan dengan Metode Fuzzy Dalam diagram ini terlihat cara pengerjaan perhitungan dengan metode fuzzy, dimana pada perhitungan ini hal yang harus dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Menentukan himpunan dari data DGA yang telah diperoleh, sebagai contoh pada analisa ini himpunan yang digunakan yaitu High , Medium dan Low. sebagai himpunan untuk menentukan batasan dalam data yang telah diperoleh. 2. Selanjutnya menentukan fungsi keanggotaaan yang memiliki interval antara 0 dan 1. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan melalui pendekatan fungsi, dimana pendekatan fungsi ini sesuai dengan standar IEC. Selain itu pada proses ini penentuan batas A dan a hanya berdasarkan pada batasan yang diperbolehkan oleh IEC. Dimana A dan a adalah batasan batasan yang terdapat di kurva BETA.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 11

Menentukan himpunan dari setiap data DGA

Menentukan fungsi keanggotaan

Menentukan fire strength dari himpunan

3.5 Fuzzy Gangguan[3]

Logic

sebagai

Diagnosis

Tes DGA telah banyak digunakan dalam industri. Beberapa metode konvensional digunakan untuk mendiagnosis. Transformator dalam kondisi normal membutuhkan lebih dari satu tipe untuk mendiagnosis gangguan. Dalam penggunaanya dalam metode konvensional adalah dasar dari generasi rasio gas dari satu gangguan atau banyak gangguan tetapi dengan dari satu yang umum dan alami dari transformator tersebut. Ketika gas melebihi dari satu gangguan dalam transformator yang menyebabkan ganguan menyeluruh dan menjadikan dalam hubungan gas yang lebih komplek dan sangat tidak cocok dengan metode konvensional, maka kode IEC dapat mendefinisikan hal tersebut dengan kenaikan dari batasan- batasan yang telah dilalui Table .1 Penentuan Fuzzy[3] Ratio ↔Code

0

1

2

𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

< 0.1

0.1 – 3

>3

𝐶𝐶𝐻𝐻4 𝐻𝐻2

0.1 – 1

< 0.1

>1

𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 𝐶𝐶2 𝐻𝐻6

<1

1-3

>3

(r) r1 = normalisasi vektor diagnosis fuzzy

r2 =

r3 =

Hasil normalisasi di masukkan ke klasifikasi gangguan kode rasio gas IEC

Dalam kode IEC ada 3 gas yang menjadi indikator. ketiga gas yang di maksud adalah 𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

,

𝐶𝐶𝐻𝐻2 𝐻𝐻3

,

𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 𝐶𝐶2 𝐻𝐻6

dimana dari tabel ini kode 0,1,dan 2

dari penggambaran sebuah fuzzy. Tabel .2 Pengklasifikasian Gangguan dengan Kode Rasio Pengambilan keputusan menentukan gangguan

Gas IEC[3] NO.

TIPE GANGGUAN

Gambar 4 Diagram Alir Perhitungan Dengan Metode Fuzzy

0 1

2

ISBN: 978-602-97832-0-9

Tidak ada gangguan Partial discharges dengan kepadataan energi rendah Partial discharges dengan

𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

𝐶𝐶𝐶𝐶4 𝐻𝐻2

𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 𝐶𝐶2 𝐻𝐻6

0

1

0

1

1

0

0

0

0

SNTE-2012

T L | 12

3

4 5 6

7

8

kepadataan energi tinggi Discharges dengan energi rendah Discharges dengan energi tinggi panas,<150° C Gangguan panas dengan temperatur rendah, 150300°C Gangguan panas dengan temperatur sedang 300 - 700°C Ganguan panas dengan temperatur tinggi >700°C

1 or

0

1 or 2

2 1

0

2

0

0

1

0

2

0

Dari 3 gas rasio r 1 =

𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

, r 2=

𝐶𝐶𝐶𝐶4 𝐻𝐻2

, r3=

𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

dapat

𝐶𝐶2 𝐻𝐻6

dikodekan dengan 0,1,2 sebagai pengklasifikasian fuzzy untuk high, low medium, dimana dengan catatan r 1, r 2, r 3 lebih dari atau sama dengan 0. Tabel 4.3 memberikan hubungan antara range dari kode dengan penyesuaian IEC , dapat terlihat pada table 3. Tabel 3 Rasio Gas dan Penyesuaian Kode IEC[2] IEC CODES Kode gas rasio yang berbeda

0

2

1

0

2

2

Rentan gas ratio

𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4

𝐶𝐶𝐶𝐶4 𝐻𝐻2

𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 𝐶𝐶2 𝐻𝐻6

0.1 – 1

1

0

0

1–3

1

2

1

>3

2

2

2

< 0.1

0

1

0

Pada tabel .2 memperlihatkan klasifikasi dari gangguan transformator menggunakan metode IEC.

4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Penganalisaan ini bertujuan untuk mengetahui apakah gangguan yang terjadi dengan mengunakan metode fuzzy telah sesuai dengan diagram alir yang telah ditentukan. Adapun penganalisaan yang dilakukan antara lain: 1. Perhitungan dengan metode fuzy 2. Hasil perhitungan akan dianalisa dengan tabel pengklasifikasian metode fuzzy 3. Pengambilan keputusan tentang keadaan transformator

4.2 Analisa Kondisi Transformator Berdasarkan Hasil Uji DGA[8]

1 1 µ𝑎𝑎(𝑟𝑟) = � 𝐴𝐴 − 𝑟𝑟 1 + 𝑎𝑎

1 1 µ𝑑𝑑(𝑟𝑟) = � 𝐴𝐴 − 𝑟𝑟 1 + 𝑎𝑎

𝑟𝑟 ≤ 𝑎𝑎 𝑟𝑟 < 𝑎𝑎 𝑟𝑟 ≤ 𝑎𝑎 𝑟𝑟 > 𝑎𝑎

Selanjutnya perhitungan di sesuaikan dengan periode dari data DGA yang ada

Terdapat beberapa metode untuk melakukan interpretasi data dan analisa seperti yang tercantum dalam standar IEEC C57- 104 1999 dan IEC 6099 yaitu: 1.Standar IEEE 2. Key Gas 3.Roger’s Ratio 4. Duval’s Triangle

4.3 Perhitungan Dengan Metode Fuzzy[2] 4.4 Perhitungan Hasil Tes DGA SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 13

Pada himpunan fuzzy nilai keaggotaan yang dalam suatu himpunan sering ditulis dengan µ A (x), yang memiliki 2 kemungkinan yaitu : • Satu (1) yang berarti bahwa suatu item menjadi anggota dalam suatu himpunan atau • Nol (0) yang berarti bahwa suatu item tidak menjadi anggota dalam suatu himpunan Dalam penganalisaan, himpunan keanggotaan yang digunakan adalah high, medium dan low dengan pengindikasan dengan 0 (nol),1(satu) dan 2 (dua). Dimana r 1, r 2, r 3 adalah rasio yang telah di tentukan oleh kode IEC 𝐶𝐶2 𝐻𝐻2 𝐶𝐶 𝐻𝐻 dimana r 1, r 2, r 3, 𝑟𝑟1 = , 𝑟𝑟2 = 2 4 , 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 𝐻𝐻2 𝐶𝐶2 𝐻𝐻4 , 𝑟𝑟3 = 𝐶𝐶 𝐻𝐻 2 6

Selain itu dalam perhitungan ini menentukan µzero (r 1 ) µone (r 1 ) µtwo (r 1 )

µzero (r 2 ) µzero (r 3 )

µone (r 2 ) µone (r 3 )

µtwo (r 2 ) µtwo (r 3 )

DAFTAR PUSTAKA [1]. PT.PLN (Persero),Buku Workshop, OPHAR PT. PLN ,Jakarta,2009. [2].

[3].

[4].

[5].

[6].

dengan rumus fungsi dari kode IEC [7].

5. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 1.

2.

3.

Hasil analisa dissolved gas analisis transformator di PT. PLN Gardu Induk Betung menggunakan metode Fuzzy logic menunjukkan bahwa transformator 30 MVA adanya indikasi Discharge dan gangguan panas dalam minyak isolasi. Penggunaan metode Fuzzy pada hasil DGA ini dibandingkan dengan metode IEEE. Pada Metode IEEE untuk transformator 30 MVA Gardu Induk Betung di indikasikan adalah pada kondisi 1, dimana pada kondisi ini transformator beropersi normal namun tetap perlu dilakukan pemantauan kondisi gas-gas tersebut. Dari analisa yang dilakukan antara keduanya metode Fuzzy dan IEEE dapat dibedakan pada cara pengambilan keputusan untuk menentukan gangguannya, pada metode Fuzzy pengambilan keputusan gangguan menggunakan tabel pengklasifikasian gangguan dengan kode gas rasio IEC, dimana pada tabel ini gangguan sangat terperinci. Sedangkan metode IEEE pengklasifikasian gangguan sangat umum dan tidak terperinci.

ISBN: 978-602-97832-0-9

[8].

A Fuzzy – Logic Approach To Preventive Maintenance Of Critical Power Transformer.2009 International conference on Electrity Distribution. Di akses 15 januari 2012 http://www.cired.be/CIRED09/pdfs/CIRED20 09_0944_Paper.pdf. Haddad, A dan Warne, D.,Advances in high voltage Engineering chapter 10, The Istitution of Engineering and Technology. Kusumadewi, Sri dan Purnomo Hari., Aplikasi Logika Fuzzy untuk pendukung keputusan,Yogyakarta: Graha Ilmu. 2004 M. Solikhudin studi gangguan interbus transformator (IBT-1)500/159 KV Di Gitet 500 Kv Jakarta Barat.www.lontar.ui .ac.id. diakses 10 Januari 2012 Aditya Prayoga, Benson Marnatha Edison Marulitua S. M. Nahar. Tugas kelompok transformator Universitas Indonesia. www.staff.ui.ac.id.diakses 4 April 2012 Irwan Iryanto, Studi Pengaruh Penuaan (aging) terhadap laju degradasi kualitas minyak isolasi transformator tenaga. . www.eprints.undip.ac.id/31999/pdf.diakses tanggal 22 april 2012 Alfian Juandi, Pengaruh Perubahan Tegangan Tembus pada bahan isolasi cair. .www.uii.ac.id/index.php/journal_teknoin/article. Diakses tgl 5 januari 2012

SNTE-2012

T L | 14

PENINGKATAN KINERJA GRID TIE INVERTER PADA JARINGAN LISTRIK MIKROSAAT KONDISI ISLANDING DENGAN PENAMBAHAN PERANGKAT UPS(UNINTERRUPTED POWER SUPPLY) Rudy Setyabudy1), Eko Adhi Setiawan2), Hartono BS3), Budiyanto4) Faculty of Engineering. Universitas Indonesia Depok 16424 E-mail:1)[email protected], 2)[email protected],3)[email protected], 4)[email protected]

Abstrak Grid Tie Inverter (GTI) adalah perangkat konverter DC-AC yang berfungsi merubah keluaran daya DC menjadi daya AC dan dapat bekerja terhubung dengan grid. Pada aplikasi pembangkit surya masukan GTI berasal dari panel surya dan keluaran GTI dapat dihubungkan dengan beban (beban lokal) dan utiliti grid.Karakter utama GTI adalah hanya dapat bekerja jika terhubung dengan grid, jika tidak ada tegangan grid maka GTI tidak dapat menghasilkan daya karena tidak ada referensi tegangan yang dapat menjadi acuan kerja GTI.Sehingga pada saat kondisi islanding sistem jaringan listrik mikro tidak dapat bekerja karena jika tidak ada acuan daya dari grid perangkat GTI tidak dapat bekerja.Dengan penambahan perangkat Uninterruptible Power Supply(UPS) pada sistem jaringan listrik mikro dapat memperbaiki kinerja GTI sehingga pada saat kondisi islandingdimana perangkat GTI masih dapat bekerja,dengan perangkat UPS sebagai acuan kerja GTI.

Abstract Grid Tie Inverter is a DC-AC converter which serves to change the output of the DC power into AC power and be able to work connected to the grid. On the application of solar power input from solar panels GTI and GTI outputs can be connected to the load (load local) and the utility gridThe main character of GTI is can only work if it is connected to the grid, if there is no grid voltage the GTI can not generate power because there is no reference voltage to be reference work of GTI. So that when in islanding condition the microgrid systems can not work because if no power reference from grid the GTI may not workWith the addition of the Uninterruptible Power Supply (UPS) to the microgrid systems can improve the performance of the GTI so that when islanding condition the GTI can still work, with the UPS as a reference work of GTI. Keyword :Grid Tie Inverter (GTI), Uninterruptible Power Supply(UPS), jaringan listrik micro (microgrid)

1. Pendahuluan Energi terbarukan seperti pembangkit listrik tenaga surya sangat bervariasi tergantung dari sumber matahari yang diterima saat itu. Hal ini menimbulkan permasalahan pada qualitas daya yang dihasilkan, khususnya jika dihubungkan ke sistem jala-jala, dimana pembangkit listrik tenaga surya akan dilihat sebagai beban negatif oleh sistem jala-jala karena memiliki karateristik yang tidak terkontrol berkaitan dengan fluktuasi dari sumber energi, Ph. Degobert et al [1]. Permasalahan ini dapat ditangani dengan menambahkan sistem pembangkit lain yang lebih terkontrol, seperti, penambahan sistem

SNTE-2012

penyimpan energi (baterai) atau membentuk menjadi sistem hibrid dengan menambah-kan generator diesel atau turbin mikro, R. Lasseter et al[2]. Beberapa sistem pembangkit listrik yang berasal dari beberapa sumber dapat diintegrasikan menjadi sistem pembangkit listrik hibrid.Lebih lanjut sistem tersebut dapat dikembangkan menjadi sebuah sistem pembangkit yang terkontrol yang lebih stabil dengan teknologi microgrid (jaringan listrik mikro/JLM) sehingga dapat terhubung dengan jala-jala. Sistem pembangkit JLM bekerja pada tingkat distribusi tegangan medium dan rendah dan terdiri dari beberapa sumber energi (sumber mikro/micro source) yang terdistribusi.Sistem JLM juga memiliki kemampuan untuk

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 15

beroperasi terhubung dengan jaringan jala-jala atau dapat beroperasi terpisah dengan jaringan (islanding), Wilsun Xu et al[3].J.A.Peças Lopes et al [4], menjelaskan bahwa pada saat transisi ke kondisi pulau(islanding), dari beberapa pembangkit yang saling terhubung akan ada satu pembangkit yang akan menjadi pembangkit utama yang akan menjadi acuan untuk pembangkit yang lain. Pada saat kondisi islanding, stabilitas operasi JLM sangat ditentukan oleh aplikasi sistem manajemen energi (SME) dalam mengatur operasi dari setiap sumber mikro (microsource). Manajemen operasi JLM yang dikontrol oleh aplikasi SME antara lain mencakup penentuan operasi pembangkit dan pembagian daya (power sharing) antar pembangkit. Pada JLM, kapasitas pembangkit dari setiap sumber mikro relatif sama, ketidak tepatan dalam penentuan operasi pembangkit dalam hal pembagian daya akan berakibat pada ketidak stabilan. Hal ini dikarenakan pada saat pembangkit utama sebagai penstabil jaringan tidak memiliki cukup sumber energi untuk melayani beban maka akan mudah terjadi perubahan tegangan ataupun frekwensi, yang akan diikuti oleh pembangkit lain. E. Barklund et al[5] mengembangkan metoda menentukan pembangkit utama berdasarkan tingkat stabilitas dari pembangkit tersebut berdasarkan analisis koefisian droopnya. Pada saat pembangkit utama mengalami penurunan tingkat stabilitas maka pembangkit lain dengan tingkat stabilitas lebih tinggi akan menjadi pembangkit utama. Grid tie inverter (GTI) adalah perangkat konverter tegangan DC ke tegangan AC yang banyak digunakan dalam aplikasi pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Pada sistem PLTS GTI akan mensuplai daya yang dihasilkan ke beban, jika terjadi kelebihan beban maka daya yang dihasilkan akan disalurkan ke jaringan. Jika daya yang dimiliki kurang untuk mensuplai ke beban maka jaringan akan ikut mensuplai daya ke beban. Untuk itu GTI akan bekerja jika terhubung dengan jaringan listrik, jika jaringan listrik yang mati maka GTI akan berhenti bekerja. Perangkat UPS(Uninterruptible Power Supply)berfungsi untuk mensuplai daya AC ke beban secara terus menerus dan tanpa terputus, meskipun terputus suplai listrik dari jaringan. Karakteristik UPS ideal adalah mampu memberikan tegangan keluaran yang tetap meskipun terjadi perubahan tegangan masukan ataupun nilai beban serta memiliki nilai THD yang rendah. Melihat karakteristik UPS tersebut maka ada peluang untuk meningkatkan kinerja GTI untuk tetap dapat bekerja meskipun tidak ada suplai dari jaringan.

ISBN: 978-602-97832-0-9

2. UPS (Uninterruptible Power Supply) Stoyan dan ali [6], mengklasifikasikan UPS menjadi 3 yaitu : UPS statis, UPS rotari dan hibrid UPS statis dan rotari.

a. on line ups

b. off line UPS

c. line interactive UPS Gambar 1.Konfigurasi beberapa tipe UPS Statis

UPS statis dibangun menggunakan teknologi power elektronik berbasis rangkaian DC-AC konverter.UPS statis dapat dibagi lagi menjadi on line UPS,off line UPS dan Line-interactive UPS. Pada On line UPS, digunakan untuk perangkat yang sangat sensitif terhadap fluktuasi perubahan daya. Off line UPS memiliki fungsi dasar UPS, yaitu menghasilkan daya listrik saat sumber utama/PLN mati.Line interactive UPS merupakan pengembangan dari off line UPS dengan ditambahkan kemampuan mengadaptasi terhadap perubahan tegangan.Sementara UPS rotari menggunakan mesin listrik baik mesin DC maupun mesin AC. Sementara sistem hibrid statis dan rotari merupakan gabungan antara statis dan

SNTE-2012

T L | 16

rotari.Diagram rangkaian UPS terlihat seperti pada gambar 2. Model dinamik dari rangkaian equivalen UPS gambar 3.menurutHeng Deng, et al[7] adalah sebagai berikut, 𝑑𝑑

𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑥𝑥(𝑡𝑡) = 𝐴𝐴𝑐𝑐 𝑥𝑥(𝑡𝑡) + 𝐵𝐵1𝑐𝑐 𝑢𝑢(𝑡𝑡) + 𝐵𝐵2𝑐𝑐 𝐼𝐼𝑜𝑜 (𝑡𝑡)

(1)

Dimana, 𝑥𝑥 = [𝑉𝑉𝑜𝑜 𝐼𝐼𝐿𝐿 ]𝑇𝑇 adalah vektor keadaan dan ratarata tegangan keluaran jembatan inverter U(t) dan arus beban Io(t) dianggap sebagai sistem masukan, sehingga, 𝐴𝐴𝑐𝑐 = �

0 −1/𝐶𝐶

1/𝐶𝐶 0 −1/𝐶𝐶 �,𝐵𝐵1𝑐𝑐 = � � , 𝐵𝐵2𝑐𝑐 = � � 1/𝐿𝐿 0 0

ini menggunakan teknik balikan (feedback) dari beberapa parameter yang berubah seperti tegangan, arus beban dan lain-lain, untuk meningkatkan stabilitas UPS. Pada UPS dengan sistem kontrol Feedforward learning controllers (FLC) memiliki kemampuan untuk mencapai kondisi tunak dengan caramengukur kondisi tegangan keluaran dan mengkombinasikan dengan kontroler yang memiliki respon cepat. Penggunaan Non-linear controllers pada aplikasi UPS hal ini disebabkan kontroler tipe ini lebih handal/roubast terhadap variasi parameter dan gangguan. Beberapa kontroler yang digunakan sebagai kontrol UPS antara lain, Sliding-mode controllers (SMC), Adaptive Controller, dan Neural Network (NN) Controller.

Karena kontroler harus dapat diimplementasikan dengan digital kontroler maka persamaan (1) dapat didiskritkan menjadi, 𝑥𝑥(𝑘𝑘 + 1) = 𝐴𝐴𝑑𝑑 𝑥𝑥(𝑘𝑘) + 𝐵𝐵1𝑑𝑑 𝑢𝑢(𝑘𝑘) + 𝐵𝐵2𝑑𝑑 𝐼𝐼𝑜𝑜 (𝑘𝑘)

𝐴𝐴𝑐𝑐 𝑇𝑇𝑠𝑠 Dimana, 𝐴𝐴𝑑𝑑 = 𝑒𝑒 𝐴𝐴𝑐𝑐 𝑇𝑇𝑠𝑠 , 𝐵𝐵1𝑑𝑑 = 𝐴𝐴−1 – 𝐼𝐼�𝐵𝐵1𝑐𝑐 , 𝑐𝑐 �𝑒𝑒 𝐴𝐴𝑐𝑐 𝑇𝑇𝑠𝑠 𝐴𝐴−1 𝑐𝑐 �𝑒𝑒

𝐵𝐵2𝑑𝑑 = – 𝐼𝐼�𝐵𝐵2𝑐𝑐 . dan T o adalah sampling dan I merupakan matrik identitas.

(2) Gambar 4.Sliding-mode controllers (SMC) periode

Gambar 2. Diagram rangkaian UPS

Gambar 3. Rangkaian equivalen UPS

3. Grid Tie Inverter (GTI) Inverter pada sistem pembangkit listrik dapat dikelompokkan menjadi inverter untuk sistem mandiri dan inverter untuk sistem yang terhubung dengan grid.Pada sistem mandiri (off grid), inverter tidak terhubung dengan jaringan.Daya listrik yang dihasilkan hanya dikonsumsi untuk beban lokal saja. Artinya daya listrik yang dihasilkan oleh PV tidak semuanya dikonversi ke listrik akan tetapi hanya sebagian sesuai dengan kebutuhan beban. GTI adalah inverter yang bekerja dengan terhubung ke jaringan (on grid).Daya yang dihasilkan oleh PV seluruhnya dirubah ke listrik.sebagian dikonsumsi oleh beban lokal sisanya disalurkan ke jaringan. Akan tetapi pada GTI jika tidak ada sumber dari jaringan maka tidak dapat bekerja.Blok diagram dari sebuah GTI seperti terlihat pada gambar 5, Chien, et al[9]. M. Saghaleini, et al[10], menjelaskan beberapa topologi konverter DC-AC dari GTI inverter antara lain Zeta-Cuk based inverter, Full-bridge buck-boost inverter, Side-byside boost converters dan Z-source boost inverter.

Heng Deng, et al[7]dan Ghazanfar , et al [8], menjelaskan beberapa model kontrol dari inverter UPS satu fasa antara lain ; Model based instantaneous feedback controllers, Feedforward learning controllers, dan Non-linear controllers. UPS dengan Model based instantaneous feedback controllersbanyak digunakan di industri. Sistem

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 17

Gambar 6.(a) Zeta-Cuk based inverter, (b)Full-bridge buckboost inverter, (c) Side-by-side boost converters, and (d) Zsource boost inverter. Gambar 5. a) konfigurasi GTI b)blok diagram dari model GTI

Pada topologi Zeta-Cuk based inverterdigunakan 4 buah saklar elektronik membentuk konfigurasi konverter buck boost. Sementara pada topologi Full-bridge buck-boost inverter2 buah saklarbekerja pada frekwensi tinggi dan 2 saklar sisanya bekerja pada frekwensi rendah. Pada topologi Side-by-side boost converters digunakan dua buah konverter boost dan keseluruhan saklar elektronik yang digunakan bekerja pada frekwensi tinggi. Aplikasi konverter Z-source digunakan pada GTI dengan topologi dan Z-source boost inverter.

4. Pembangkit Listrik Terdistribusi Pada jaringan listrik mikro tiap-tiap sumber energi, baik dari sel surya, angin maupun sumber energi lain semuanya dikonversi ke energi listrik menggunakan rangkaian konverterdaya yang sesuai membentuk jaringan pembangkit listrik terdistribusi. Keluaran dari masingmasing rangkaian saling terhubung secara paralel guna mensuplai beban secara bersama.Keluaran dari masing pembangkit terdistribusi berupa rangkaian konverter daya inverter.Konfigurasi inverter jaringan listrik terdistribusi, Chien, et al[11].

Gambar 7. Konfigurasi jaringan listrik terdistribusi

Inverter pada rangkaian diatas dapat berupa inverter GTI. Masing-masing GTI akan mensuplai daya sesuai dengan yang dimiliki ke beban jika terjadi kelebhan akan disalurkan ke jarungan/grid. Permasalahan rangkaian diatas adalah pada saat tidak ada daya dari grid maka masing-masing GTI akan berhenti bekerja karena tidak ada paramater operasi yang menjadi acuan, seperti tegangan, frekwensi dan fasa.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 18

Dimana :

Gambar 8. Rangkaian equivalen pembangkit terdistribusi

Pada saat kondisi islanding atau off grid, tidak ada daya listrik dari jaringan, maka harus ada satu pembangkit ang bertindak sebagai acuan operasi bagi pembangkit lain. Rangkaian equivalen dari pembangkit terdistribusi pada saat kondisi islanding, menurut Josep, et al[12] seperti terlihat pada gambar 8. Pada rangkaian diatas sebuah inverter sebagai sumber tegangan berfungsi sebagai master sementara inverter lain sebagai sumber arus. Pada mode operasi ini setiap sumber arus yang berupa GTI harus dapat diatur besaran daya yang akan dikirimkan ke jaringan. Sementara karakteristik GTI adalah akan mengirimkan daya sebesar daya yang ada disumber. Untuk itu perlu dilakukan mekanisme kontrol operasi dari pembangkit terdistribusi pada kondisi islanding.Ada beberapa konfigurasi kontrol yang dapat digunakan antara lain, kontrol terpusat, master slave, average load sharing (ALS), circular chain control (3C), Josep, et al[12].

∆𝑄𝑄 ≅

𝑉𝑉 ∆𝐸𝐸 𝑋𝑋𝑇𝑇

∆∅ = ∅1 − ∅2 ∆𝐸𝐸 = 𝐸𝐸1 − 𝐸𝐸2

Besarnya arus aktif dan arus reaktif dari rangkaian adalah sebagai berikut : 𝐸𝐸1 𝐸𝐸2 ∆∅ 𝑋𝑋𝑇𝑇 𝑉𝑉 ∆𝐸𝐸 ∆𝐼𝐼𝑄𝑄 ≅ 𝑋𝑋𝑇𝑇

∆𝐼𝐼𝑃𝑃 ≅

Dari persamaan diatas maka terlihat bahwa pengaturan daya aktif dan reaktif dapat dilakkan dengan melakukan pengaturan sudut fasa atau besarnya tegangan.

5. Arus Balik Hal yang harus diwaspadai pada saat menhubungkan inverter secara paralel pada jaringan listrik mikro adalah adanya arus balik dari satu inverter masuk keinverter yang lain. Hal ini dapat disebabkan karena satu inverter memberikan daya yang lebih besar sementara inverter yang lain memiliki beban yang rendah. Arus balik dapat mengakibatkan kerusakan pada sambungan DC (DC link), Josep, et al [12].

Gambar 9. Rangkaian equivalen paralel inverter

Analisis rangkaian paralel inverter sesuai rangkaian equivalen gambar 9.adalah sebagai berikut : ∆𝑆𝑆 = 𝑆𝑆1 − 𝑆𝑆2 ∆𝑃𝑃 = 𝑃𝑃1 − 𝑃𝑃2 ∆𝑄𝑄 = 𝑄𝑄1 − 𝑄𝑄2

∆𝑃𝑃 ≅

SNTE-2012

Gambar 10. Arus balik pada paralel inverter

𝐸𝐸1 𝐸𝐸2 𝐸𝐸1 𝐸𝐸2 sin ∆∅ ≅ ∆∅ 𝑋𝑋𝑇𝑇 𝑋𝑋𝑇𝑇

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 19

6. Pengujian Parallel UPS dan GTI Pada Pengujianini ditujukan untuk memparalelkan operasi UPS (Uninterruptable Power Supply) dengan GTI (Grid Tie Inverter) dimana UPS akan berfungsi sebagai referensi operasi GTI, baik tegangan, frekwensi dan fasanya. Pengukuran dimulai dengan melakukan karakterisasi UPS, baik pada saat terhubung dengan jaringan/grid maupun tidak. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk melihat kemungkinan UPS sebagai referensi operasi GTI, saat diparalel dengan UPS, sehingga GTI masih dapat beroperasi meskipun daya dari jaringan tidak ada, kondisi isolated. UPS yang digunakan memiliki daya 1000W dan merupakan off line UPS.Sementara GTI yang digunakan memiliki daya 500W.

Gambar 11. Kegiatan pengujian paralel UPS - GTI AC

A BAT

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 13. Paralel UPS-GTI dengan grid(a) Daya UPS tanpa GTI (b) Daya UPS terhubung dengan GTI (c) Harmonisa paralel UPS-GTI (d) Keluaran tegangan paralel UPS-GTI

A V

UPS

V

INVERTER GTI

A

Hasil pengujian paralel UPS – GTI dengan tidak terhubung jaringan diperoleh hasil, daya yang disuplai UPS berkurang dengan masuknya suplai daya dari GTI.

V

A V

Gambar 12. Gambar rangkaian pengujian UPS terhubung/tanpa PLN paralel dengan GTI

Rangkaian pengujian yang digunakan seperti terlihat pada gambar 12.Pada pengujian paralel UPS - GTI dengan UPS terhu-bung ke PLN diperoleh hasilseperti terlihat pada gambar 13, terlihat saat GTI terhubung ke rangkaian UPS maka daya yang disuplai oleh UPS, sebesar 75W berkurang menjadi 55W, hal ini dikarena GTI ikut mensuplai ke beban. Pada saat UPS terhubung ke jaringan bentuk keluaran tegangan UPS masih sinus sesuai dengan tegangan keluaran jaringan/PLN. Dari tampilan arus terlihat pengaruh pensaklaran pada setiap perubahan polaritas tegangan keluaran, terlihat terjadi lonjakanlonjakan arus.

ISBN: 978-602-97832-0-9

(a)

(b)

SNTE-2012

T L | 20

menjadi kendala dalam mengeksplore lebih dalam lagi pengujian paralel UPS dengan GTI

Ucapan Terimakasih Penelitian ini dibiayai menggunakan dana Hibah Riset Madya UI Tahun 2012,DPRM/R/212/RM-UI/2012dengan topik penelitian tentang Energi. (c)

(d)

Gambar 14. Paralel UPS-GTI tanpa grid (a) Daya UPS tanpa GTI (b) Daya UPS terhubung dengan GTI (c) Harmonisa paralel UPS-GTI (d) Keluaran tegangan paralel UPS-GTI

Besaran nilai THD saat rangkaian terhubung dengan jaringan sebesar 59,7% masih lebih kecil dibandingkan saat tidak terhubung dengan jaringan yaitu sebesar 75,1% hal ini dikarenakan saat terhubung dengan jaringan sumbangan harmonisa hanya berasal dari GTI sementara saat tidak terhubung harmonisa berasal dari UPS dan GTI. Tegangan keluaran saat terhubung dengan jaringan masih berbentuk sinusoidal mengikuti tegangan jaringan.Sementara pada saat terlepas dari jaringan UPS menghasilkan bentuk tegangan modifikasi gelombang sinus (kotak).

6. Kesimpulan •

•

•

•

Dari hasil pengujian ini setidaknya dapat diambil kesimpulan bahwa sebuah UPS dapat dioperasikan secara paralel dengan GTI sehingga memungkinkan GTI tetap dapat beroperasi, meskipun tidak ada sumber dari PLN,dengan parameter sinkroni-sasi seperti, frekwensi, tegangan dan fasa mengacu pada UPS. Hal yang harus diperhatikan dalam mengoperasi-kan GTI dengan UPS adalah pengaturan sumber energi masukan GTI, yang berasal dari sel surya, tidak melebihi kebutuhan daya yang diperlukan beban sehingga tidak terjadi arus balik masuk ke UPS yang dapat berakibat kerusakan pada UPS. Diperlukan sistem kontrol yang dapat mengatur pembagian daya yang akan disalurkan oleh masing-masing GTI, jika lebih dari 1 GTI, ataupun UPS jika akan mensimulasikan kondisi isolated sistem jaringan listrik mikro. Keterbatasan alat ukur dan sumber listrik DC yang dapat mensimulasikan kondisi PV yang dapat diatur

SNTE-2012

Daftar Pustaka [1.]

[2.]

[3.]

[4.]

[5.]

[6.]

[7.]

[8.]

Ph. Degobert, S. Kreuawan and X. Guillaud “Micro-grid powered by photovoltaic and micro turbine”, ICREPQ’06, 2006 R. Lasseter, A. Akhil, C. Marnay, J. Stephens, J. Dagle, R. Guttromson, A. Sakis Meliopoulous, R. Yinger, and J. Eto, “Integration of Distributed Energy Resources – The MicroGrid Concept”. CERTS MicroGrid Review Feb 2002 Wilsun Xu, Konrad Mauch, and Sylvain Martel,“An Assessment of Distributed Generation Islanding Detection Methods and Issues for Canada”, CETC-Varennes 2004-074 (TR) 411-INVERT J. A. Peças Lopes, C. L. Moreira, and A. G. Madureira, “Defining Control Strategies for MicroGrids Islanded Operation”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 21, NO. 2, MAY 2006 E. Barklund, Nagaraju Pogaku, Milan Prodanovic´,C. Hernandez-Aramburo, and Tim C. Green, “Energy Management in Autonomous Microgrid Using Stability-Constrained Droop Control of Inverters”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 23, NO. 5, SEPTEMBER 2008 Stoyan B. Bekiarov dan Ali Emadi, “Uninterruptible Power Supplies: Classification, Operation, Dyna-mics, and Control”, 0-7803-7404-5/02 (c) 2002 IEEE Heng Deng, Ramesh Oruganti, Dipti Srinivasan, “Modeling and Control of SinglePhase UPS Inverters: A Survey”, IEEE PEDS 2005 Ghazanfar Shahgholian, Jawad Faiz dan Pegah Shafaghi, “Nonlinear Control Techniques in Unin-terruptible Power Supply Inverter: A Review”, 2009 Second International Conference on Computer and Electrical Engineering, 2009 IEEE DOI 10.1109/ ICCEE.2009.99

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 21

[9.]

Chien Liang Chen, Jih-Sheng Lai, Daniel Martin, Kuan-Hung Wu, Pedro Ribeiro, Elvey Andrade, Chuang Liu, Yuang-Shung Lee, dan Zong-Ying Yang, “Modeling, Analysis, and Implementation of aPhotovoltaic Grid-Tie Inverter System”, 978-1-4577-1216-6/12 ©2012 IEEE [10.] M. Saghaleini, A.K. Kaviani, B. Hadley, dan B. Mirafzal, “New Trends in Photovoltaic Energy Systems”, 2011 IEEE [11.] Chien-Liang Chen, Yubin Wang, Jih-Sheng (Jason) Lai, Yuang-Shung Lee, dan Daniel Martin, “Design of Parallel Inverters for Smooth Mode Transfer Microgrid Applications”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 25, NO. 1, JANUARY 2010 [12.] Josep M. Guerrero, Lijun Hang, dan Javier Uceda, “Control of Distributed Uninterruptible Power Supply Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 55, NO. 8, AUGUST 2008

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 22

DESAIN DAN SIMULASI KONVERTER ENERGI GELOMBANG LAUT SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK Masjono1 1. Jurusan Teknik Industri Akademi Teknik Industri Makasar E-mail: [email protected]

Abstract A wave energy converter which uses oneway gears combined with power balancing mechanism for producing continuous unidirectional rotation to produce electricity was studied by modelling and numerical simulation. The studied concept consists of more then one moored floating devices using chain on oneway gears combined with moving mass which uses to keep the chain stright. These convert instantaneous power of incoming wave power and deliver load to electric generator over unidirectional rotating shaft. Mathematical model describing the vertical oscillating of the wave energy converter is presented.Mathematical analysis and modelling shows that utilization of one-way gears connected to rotating shaft which enable it to rotate unidirectional. Energy conversion resembles the full wave rectifier principles in power electronics that maximize yielded energy from sea wave. The Mathematical model derived from a series of analysis was utilised to carry out computer simulation using matlab software package. Simulation result showed that wave height variation gave significant influence on harvested energy from sea wave. Key words : Renewable Energy, Sea Wave Converter, Sea Wave Energy

1. PENDAHULUAN Indonesia sebagai negara kepulauan terdiri atas 17.870 pulau. 3000 diataranya merupakan pulau yang berpenghuni. Khusus untuk Propinsi Sulawesi Selatan memiliki 295 Pulau [1]. Dari ribuan pulau tersebut didominasi oleh pulau-pulau kecil yang dikelilingi oleh lautan. Masyarakat yang mendiami pulau-pulau kecil menghadapi masalah akan sulitnya mendapatkan pasokan energi khusunya energi listrik. Untuk pulaupulau besar, ketersediaan energi khususnya energi listrik dapat diperoleh dengan mudah baik dari PLTA, PLTD, PLTU dan sumber energi listrik lainnya. Sebaliknya untuk pulau-pulau kecil pasokan energi listrik sebagai sumber energi vital dalam menjalankan aktivitas kehidupan sehari-hari merupakan hal yang sangat langka. Saat ini sumber energi utama yang menerangi pulaupulau terpencil adalah bahan bakar minyak. Namun akhir-akhir ini harga minyak cenderung engalami kenaikan setiap tahun akibat semakin menipisnya sumber minyak. Oleh karena itu perlu dicari sumber energi alternatif murah dan ramah lingkungan. Bebebrapa ilmuan telah mengembangkan berbagai sumber energi alternatif untuk daerah daerah terpencil seperti energi tenaga matahari, tenaga angin dan

SNTE-2012

mikrohidro. Akan tetapi sumber energi alternatif tersebut memiliki kelebihan dan sekaligus kekurangan masing-masing. Khusus untuk pulau-pulau kecil selama ini lebih banyak yang menggunakan energi matahari yang tersedia hanya pada siang hari dan memerlukan batere yang harganya tidak murah untuk ukuran masyarakat pesisir dan kepulauan. Salah satu sumber energi yang belum banyak dimanfaatkan adalah gelombang laut. Energi ini tersedia melimpah selama 24 jam sehinga dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat kepulauan, bahkan untuk menjadi salah satu sumber energi alternatif dimasa yang akan datang. Energi yang berasal dari gelombang laut adalah salah satu sumber energi terbarukan yang sangat menjanjikan, sebab dapat menghasilkan energi di hampir seluruh wilayah laut di permukaan bumi. Secara teoritis [2] energi yang berasal dari gelombang laut sebesar 8 x 106 TWh/tahun, atau sekitar 100 kali lebih besar dari seluruh pembangkit listrik tenaga air di planet bumi. Untuk menghasilkan energi sebanyak itu jika menggunakan sumber energi fossil, akan menghasilkan 2 juta ton emisi gas CO2. Potensi energi yang berasal dari gelombang laut di atas planet bumi diperkirakan sebesar 2 Tera Watt. Dengan mengubah energi gelombang laut yang tersedia sebesar 10 sampai 15 %

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 23

sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan energi dunia saat ini. Berdasarkan uraian diatas maka dalam penelitian ini kami mencoba untuk merancang dan melakukan simulasi konverter energi gelombang laut untuk menghasilkan energi listrik.

2. DESAIN KONVERTER GELOMBANG LAUT

ENERGI

Perancangan alat converter energy gelombang laut dilakukan dengan memanfaatkan roda gigi satu arah (oneway gear) terdiri atas rotor shaft, one-way gear, alat pemberat yang dapat terapung, counter weight yang berfungsi untuk menjaga ketegangan tali penggantung saat terjadi osilasi. Ilustrasi konverter dapat dilihat padai pada gambar 1.

Gambar 1: Ilustrasi converter gelombang laut menggunakan one-way gear

h = tinggi gelombang laut Ilustrasi tampak samping masing-masing pelampung dan counter weight dapat dilihat pada ilustrasi gambar 2. Untuk mengoperasikan konverter ini harus dipasang searah dengan gelombang laut sehingga pelampung yang pertama bekerja adalah M1 dan m1, lalu dikuti oleh pelampung berikutnya. Dalam ilustrasi pada ganbar 2, gaya yang bekerja pada masing-masing pelampung adalah sebagai berikut: Jumlah gaya yang bekerja pada kedua pemberat pada gambar 2 adalah 𝑊𝑊 = (𝑀𝑀1 − 𝑚𝑚1)𝑔𝑔 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 (1) Energi potensial yang dihasilkan tergantung pada tinggi gelombang h, sehingga diperoleh daya : 𝑊𝑊 (2) 𝑃𝑃 = (𝑀𝑀1 − 𝑚𝑚1)𝑔𝑔ℎ 𝑚𝑚 Dimana: P = Daya M1 = Massa Pelampung m1 = Massa Counter Weight

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 24

yang dihasilkan. Jika suatu konverter mengunakan sejumlah n pelampung dan counter weight, maka persamaan (2) dapat dituliskan sebagai berikut: 1 (3) 2 Dimana: n = jumlah pelampung yang digunakan. H = tinggi maksimum gelombang laut

𝑃𝑃 = 𝑛𝑛 (𝑀𝑀 − 𝑚𝑚)ℎ

Gambar 2: Tampak depan converter gelombang laut

Mekanisme kerja konverter ini menggunkan gigi satu arah sebagai berikut. Pada saat M1 mendapat gelombang laut, maka M1 akan terangkat dan m1 turun dan gear akan loss. Pada langkah tersebut, rotating shaft belum berputar. Ketika ombak meninggalkan M1, maka M1 akan jatuh bebas dan menarik gear satu arah dan saat itu rotating shaft mulai berputar. Pada ilustrasi pada gambar 1, ketika M1 dan M3 turun maka M2 dan M4 akan naik. Dengan demikian pada saat yang bersamaan sesuai dengan ilustrasi diatas, terdapat dua pelampung yang bekerja untuk memutar rotating shaft. Jika massa masing-masing pelampung dan counter weight seragam, maka akan sangat mudah untuk menetukan total energi

SNTE-2012

Untuk memaksimalkan energi yang dihasilkan oleh konverter ini, maka penempatan pelampung disesuaikan dengan periode gelombang laut dimana alat ini akan dipasang. Jika periode gelombang laut adalah λ maka penempatan masing-masing konverter diilustraikan pada Gambar 3. Berdasarkan pada ilustrasi pada gambar 3 maka rotating shaft akan berputar sejauh 3600 dimana masing-masing pelampung berkontribusi sejauh 0.25 λ atau sebesar 900. Secara grafis dapat di ilustrasikan pada gambar 4. Untuk memuluskan putaran rotating shaft dan memaksimalkan energy yang dapat diperoleh dari gelombang laut, maka jumlah pasangan pelampung M, one-way gear, mooring line dan counter weight dapat ditambahkan. Hal ini tergantung pada dimensi masing-masing pelampung dan panjang gelombang λ gelombang lau. Selain untuk meningkatkan jumlah energi penambahan jumlah pelampung juga akan memuluskan putaran rotating shaft. Hal ini dapat dianalogikan dengan mesin dua selinder dan mesin empat selinder. Semakin banyak jumlah selinder maka putaran mesin makin halus dan makin cepat.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 25

Gambar 3: Tampak atas penempatan pelampung dan counter weight konverter gelombang laut.

Dengan mamanfaatkan putran satu arah dari one-way gear maka pada saat M naik energi yang dihasilakan sama dengan nol sebagai akibat dari putaran balik gear

yang loss. Pada saat ombak turun, pelampung juga ikut turun dan pada saat itulah one-way gear akan memutar rotating shaft untuk menghasilkan energi.

Gambar 4: Ilustrasi kontribusi masing-masing pelampung terhadap putaran rotating shaft converter energi gelombang laut

Berdasarkan sifat mekanis tersebut, maka semua pelampung menghasilkan energi positif dan demikian pula counter weight tidak menghasilkan gaya balik. Oleh karena itu bentuk gelombang yang dihasilkan

sama dengan penyerah gelombang penuh atau rectifier dalam rangkaian listrik sebagaimana ilustrasi pada gambar 5.

Gambar 5: Ilustrasi penyearah gelombang penuh energi gelombang laut

Setiap pelampung akan memberikan kontribusi energi dari sebesar yang dapat diperoleh dengan mengintegralkan masing masing pelampung: (4)

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 26

Persamaan (4) diatas beranggapan bahwa gelombang laut merupakan gelombang sinusoidal murni. Tetapi dalam kenyataanya gelombang laut bukan sinusoidal murni sehingga faktor pengali gh dapat digantikan dengan rumus umum tentang daya yang terdapat didalam ombak [4] dinyatakan dengan persamaan berikut ini: (Watt / m) (5) Dimana: ρ  = Berat jenis air laut = 1.025 kg/m3, g = percepatan gravitasi = 9,8 m / s / s, T = periode gelombang (s), dan H = tinggi gelombang (m) Dengan melakukan substitusi persmaan (4) dan (5) diperoleh total energi yang dapat dihasilkan dari rancangan converter gelombang laut diatas adalah:

(Watt) (6) Jika diasumsikan bahwa M1=M2=M3=M4 dan m1=m2=m3=m4 maka persamaan (6) dapat disederhanakan menjadi: (7) Harga mutlak sin 2πt di gunakan karena pada ilustrasi gambar 5 tidak terdapat gelombang negatif tetapi semuanya positif sebagai dampak dari penggunaan oneway gear. Persamaan (7) dapat juga ditulis sebagai berikut: (8) Dengan menyelesaikan persamaan integral pada persamaan (8) maka diperoleh rumus untuk konverter energi energi gelombang laut yang menggunakan empat pelampung sebagaimana dinyatakan dalam persamaan (9) sebagai berikut;

Untuk memahami lebih seksama desain konverter gelombang laut yang telah dipaparkan diatas, telah dilakukan simulasi dengan menggunakan program matlab. Dalam simulasi ini ditetapkan dua skenario kondisi lapangan yaitu (a) tinggi gelombang berubah dan panjang gelombang tetap serta (b) Tinggi gelombang tetap dan periode berubah. a. Tinggi gelombang bervariasi dan panjang gelombang tetap. Simulasi dimulai pada skenario pertama dengan asumsi massa pelampung M = 100 Kg dan massa pemberat balik (counter weight) m = 10 kg. Tinggi gelombang bervariasi dari 0 sampai 1 meter dan periode T = 2 detik. Simulasi dilakukan menggunakan kode matlab berikut ini: %program untuk menghitung energi gelombang laut %ditulis oleh Masjono Muchtar %tanggal 28 Oktober 2012 %Variasi tinggi gelombang laut dari 0 - 1 meter a = linspace(0,1,20); h = sin (t); M = input ('masukkan nilai M1 (kg) = '); m = input ('masukkan nilai m1 (kg) = '); T = input ('masukkan periode gelombang (detik) = '); rho = 1.025; g = 9.8; phi = 3.14; % menghitung energi yang dihasilkan power = (rho*g.^2*T*h.^2*(M-m))/(16*phi); plot (power,h); title ('Simulation of Sea Wave Energy Converter'); xlabel('Converted Power (watt)'); ylabel('Wave Height'); grid;

Hasil simulasi dengan program program matlab di atas diperoleh grafik hubungan antara tinggi gelombang dengan besarnya energi yang dihasilkan sebagai berikut:

(9) Dimana : P total = Energi yang dihasilkan oleh konverter ρ = berat jenis air laut T = Periode gelombang (second) H = Tinggi (amplitudo) gelombang laut M = Massa Pelampung m = massa counter weight

3. SIMULASI KONVERTER GELOMBANG LAUT

KOMPUTER ENERGI

Gambar 6 : Grafik hasil simulasi converter gelombang laut M=100 Kg, m=10 Kg, H(0 - 1 meter) dan T= 2 detik

b. Tinggi gelombang konstan gelombang laut bervariasi.

SNTE-2012

dan

panjang

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 27

Skenario berikutnya adalah dengan asumsi bahwa yang bervariasi adalah periode T dan tinggi gelombang konstan. Simulasi skenario ini dilakukan dengan menggunakan kode Matlab sebagai berikut: %program untuk menghitung energi gelombang laut %ditulis oleh Masjono Muchtar %tanggal 28 Oktober 2012 %Variasi periode gelombang laut dari 1 - 1.5 detik T = linspace(1,1.5,20); M = input ('masukkan nilai M1 (kg) = '); m = input ('masukkan nilai m1 (kg) = '); h = input ('masukkan tinggi gelombang (meter) = '); rho = 1.025; g = 9.8; phi = 3.14; % menghitung energi yang dihasilkan power = (rho*g.^2*T*h.^2*(M-m))/(16*phi); plot (power,T); title ('Simulation of Sea Wave Energy Converter'); xlabel('Converted Power (Watt)'); ylabel('Wave Period (second)'); grid;

tali atau rantai gantungan pada saat pelampung (M) bergerak naik. Hasil analisis matematis menunjukkan bahwa penggunaan one-way gear untuk memutar poros putar (rotating shaft) memungkinkan poros berputar satu arah. Dengan prinsip kerja yang sama dengan sistem penyearah gelombang penuh pada rangkaian listrik memungkinkan pelampung menghasilkan energi secara maksimal. Hasil penurunan rumus matematis diperoleh persamaan seperti pada persmaan . Hasil yang diperoleh setelah melakukan simulasi menggunakan model persamaan tersebut, menunjukkan bahwa variasi tinggi gelombang sangat menetukan jumlah energi yang dapat dihasilkan oleh converter gelombang laut ini.

KAJIAN LANJUTAN Kajian lebih lanjut adalah menentukan bentuk dan dimensi pelampung yang dipergunakan, jumlah masimal pelampung, optimalisasi diameter gear satu arah, serta rancangan generator yang sesuai. Selain itu diperlukan pembuatan prototipe dan uji eksperimental pada laboratorium gelombang laut.

DAFTAR PUSTAKA

Gambar 7: Grafik hubungan antara periode gelombang dengan daya yang dihasilkan H = 1 meter, M = 100 Kg, m = 10 Kg

Berdasarkan kedua simulasi ditas nampak bahwa tinggi gelombang sangat berpengaruh pada besarnya energi yang dihasilkan oleh konverter. Pekerjaan selanjutnya adalah melakukan uji eksperimental terhadap hasil simulasi diatas dimulai pada skala laboratorium gelombang sampai pada pembuatan prototipe pembangkit listrik tenaga gelombang laut di bibir pantai.

4. SIMPULAN Konverter gelombang laut menjadi energi listrik telah dipaparkan dalam tulisan ini, dengan memanfaatkan gear searah (one-way gear) beserta empat buah pelampung (M) yang masing-masing berpasangan dengan pemberat balik (m). Pemberat balik (counter weight) berfungsi untuk mempertahankan ketegangan

ISBN: 978-602-97832-0-9

[1]. A. Josefsson, A. Berghuvud, K. Ahlin, G. Broman, Performance of a Wave Energy Converter withMechanical Energy Smoothing Blekinge Institute of Technology, School of Engineering SE-37179 Karlskrona, Sweden, 2011 [2]. Guilherme Nunes, Duarte Valerio, Pedro Beirao, Jose Sa da Costa, Modelling and Control of a Wave Energy Converter, Inst. Sup. Engenharia de Coimbra, Dept. Mechanical Eng., Coimbra, Portugal, 2006 [3]. Johannes Falnes, Optimum Control of Oscillation of Wave-Energy Converters, Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology (NTNU) Trondheim, Norway, International Journal of Offshore and Polar Engineering Vol. 12, No. 2, June 2002 (ISSN 1053-5381) [4]. Leão Rodrigues, Wave power conversion systems for electrical energy production Department of Electrical Engineering Faculty of Science and Technology Nova University of Lisbon 2829-516 Caparica – PORTUGAL, 2010 [5]. Robert E. Harris, BSc, PhD, CEng, MIMarEST, Lars Johanning, Dipl.-Ing., PhD, Julian Wolfram, BSc, PhD, CEng, FRINA, MSaRS FRSA, Mooring systems for wave energy converters: A review of design issues and choices, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK, 2004. [6]. Y. Yu and Y. Li, Preliminary Results of a RANS Simulation for a Floating Point Absorber Wave Energy System Under Extreme Wave Conditions,

SNTE-2012

T L | 28

Presented at the 30th International Conference on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering Rotterdam, The Netherlands June 19 – 24, 2011.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 29

RANCANGAN DAN UJICOBA PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK PASANG SURUT DI SULAWESI UTARA Ferry Johnny Sangari1 1. Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Manado, Kampus UNIMA Tondano,95618,Indonesia E-mail : [email protected]

Abstrak Pembangkit listrik pasang surut yaitu memanfaatkan energi lautan menjadi energi listrik melalui turbin dan generator. Potensi energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang dan surut air laut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin air dan bila turbin air ini dihubungkan dengan generator dapat menjadi pembangkit listrik.Potensi energi pasang surut di Sulawesi Utara menurut hasil pengamatan dan perhitungan dalam penelitian yang dilakukan mempunyai tinggi maksimum (head) sebesar 207,676 cm yang dapat digunakan untuk perancangan pembangkit listrik pasang surut. Untuk ujicoba maka dibuatprototipe dam/bendungan menggunakan kayu dan papan dua lapis yang diisi dengan karung plastik berisi pasir dan dilengkapi dengan 2 pintu air, dimana pada pintu keluar dipasang turbin air.Prototipe turbin air yang dibuat menggunakan model turbin propeller tipe undershot dan terbuat dari bahan baja tahan karat.Hasil analisis data potensi energi listrik yang dapat dihasilkan sebesar 85,56 kilo Joule dan daya listrik sebesar 30,38 kW, yang cukup untuk digunakan oleh masyarakat di daerah pesisir pantai atau di pulau-pulau terpencil dan pulau di daerah perbatasan yang belum terjangkau listrik PLN.

Abstract DESIGN AND TEST-DRIVE THE PROTOTYPE OF TIDAL POWER PLANT IN NORTH SULAWESI. Tidal power plant is utilizing ocean energy into electrical energy through a turbine and generator. Potential energy contained in the different ocean tide and ebb of water used to drive turbines and if this water turbine generator can be connected to electrical energy generation.Tidal energy potential in North Sulawesi, according to the observations and calculations in a study conducted has a maximum height (head) at 207.676 cm which can be used for design of tidal energy power plant.Device And making of draught prototype / barrage use the wood and board two enduing filled by plastic bag contain the sand so that form the draught whereas and provided with by the flood gate as much 2 fruit that is one fruit for the entrance of and one fruit for the way out of which is in it attached by a turbine irrigate the Device And making of turbine prototype irrigate to use the model of turbine of propeller of type undershot and made the than rustproof steel substance. From result analyse the data of potency of energi electrics which can be yielded by equal to 85,56 kilo of Joule and electricity of equal to 30,38kW, what is last for used by society in coastal seaboard or in remote island and island in borderland which not yet been reached by electrics PLN. Keyword : Tidal power plant, turbine prototype, propeller model.

1. Pendahuluan Krisis energi adalah masalah yang sangat fundamental di Indonesia, khususnya masalah energi listrik. Energi listrik merupakan energi yang sangat diperlukan bagi manusia modern. Potensi energi pasang surut lautdapat dimanfaatkan untuk mengatasi krisis energi listrik melalui pembangunan pembangkit listrik pasang surut. Pembangkit listrik pasang surut yaitu memanfaatkan energi lautan menjadi energi listrik melalui turbin dan generator. Potensi energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang dan surut air laut digunakan

ISBN: 978-602-97832-0-9

untuk menggerakkan turbinair dan bila turbin ini dihubungkan dengan generator dapat menjadi pembangkit listrik. Pasang surut lautan adalah salah satu bentuk energi yang dapat diperbarui (renewable) dan nyata keuntungannya jika dibandingkan dengan sumber energi lainnya, yang sulit diprediksi, seperti angin dan energi cahaya matahari. Berdasarkan data dari kementerian ESDM, potensi energi terbarukan dari fenomena pasang surut air laut

SNTE-2012

T L | 30

mencapai 240.000 MW, namun belum ada instalasi yang terpasang.[1] Prinsip sederhana pemanfaatan energi pasang surut adalah memakai energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya menggerakan generator untuk menghasikan listrik adalah seperti gambar 1 berikut.[2]

komputer untuk memperoleh tabel perhitungan dari nilai pasang tertinggi dan terendah.

3. Hasil dan Pembahasan Hasil pengukuran dan analisis data pasang surut di lokasi penelitian (Muara sungai Mangatasik)menunjukkan bahwa nilai pasang tertinggi sebesar 207,678 cm dan terendah adalah 19,207 cm. Berdasarkan hasil pengamatan dan wawancara dengan penduduk sekitar, air yang mengalir pada sungai Mangatasik bersifat kontinu artinya tidak pernah mengalami kekeringan. Dari analisis data diatas dan melalui pengukuran lebar muara 60,46 m dan jarak dam dengan bibir pantai 29,31 m, maka pada muara sungai tersebut dapat dibangun pembangkit listrik pasang surut. Rancangan dam menggunakan sistem Kaison dengan memasang buis beton yang diisi sirtu padat dan ditutup dengan campuran beton. Panjang dam 60,46 meter dengan 2 buah pintu air yang dilengkapi dengan pelimpahan banjir. Pintu air menggunakan sistem putar untuk menutup dan membuka pintu. (Gambar 2).

Gambar 1. Pemanfaatan energi pasang surut.

Persamaan untuk menghitung energi adalah : 𝐸𝐸 = 𝐻𝐻 × 𝑉𝑉 dengan : E = Energi yang dibangkitkan per siklus H = Selisih tinggi permukaan antara pasang surut V = Volume waduk Persamaan untuk menghitung daya listrik adalah : P=fQH dengan : P = daya listrik dalam kW Q = debit air (m3) H = tinggi pasang surut terbesar (m) F = faktor efisiernsi 0,7 – 0,8 [3] 2. Metode Penelitian Metode penelitian adalah metode survey untuk data pasang surut dan metode eksperimental untuk pengujian putaran turbin dan tegangan listrik. Data lokasi penelitian dibuat melalui pengukuran alat GPS dan dianalisis dengankomputer yang menghasilkan peta lokasi penelitian. Data pasang surut diambil melalui pengamatan dengan memasang bak ukur selama 15 hari, kemudian dimasukkan dalam program

SNTE-2012

Gambar 2. Rancangan dam

Rancangan turbin air dipakai turbin model Propeller tipe undershot yang sesuai dengan beda tinggi yang rendah dan debit air yang sedikit. Untuk material turbin menggunakan bahan dari Fiberglass atau baja tahan karat karena air yang digunakan untuk memutar turbin adalah campuran air laut dan air tawar. Hasil perhitungan jumlah energi berdasarkan rancangan dam adalah 85,56 kJoule dan daya listrik adalah 30,38 kW untuk luas waduk 1800 m2. Hasil analisis jumlah energi dan daya listrik yang didapat cukup memenuhi kebutuhan daya listrik di lokasi tersebut baik bagi pengusaha ataupun bila ada masyarakat yang tinggal di sekitar lokasi. Untuk pelaksanaan ujicoba pembangkit listrik dibuat prototipe dam menggunakan kayu dan papan dua lapis yang diisi dengan karung plastik berisi pasir dan dilengkapi dengan 2 pintu air, dimana pada pintu

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 31

keluar dipasang turbin generator.(gambar 3).

air

yang

memutar

Gambar 5. Prototipe pembangkit Gambar 3. Prototype dam

Prototipe turbin untuk uji coba dibuat dari pelat baja seperti gambar 4 berikut.

Gambar 4. Prototype turbin

Dudukan turbin terbuat balok kayu. Turbin air yang dibuat dilengkapi dengan pulley dan belt untuk dihubungkan dengan generator.Dalam ujicoba dilakukan pengukuran putaran turbin dan generator serta pengukuran tegangan dan daya listrik. Pengukuran putaran turbin adalah 15 rpm dan putaran generator adalah 355 rpm. Hasil pengukuran tegangan adalah 15 volt. Tegangan yang dihasilkan rendah karena generator yang digunakan putarannya 1500 rpm. Prototipe pembangkit untuk ujicoba seperti gambar 5 berikut.

Dengan dibangunnya pembangkit listrik pasang surut dapat memberikan energi listrik bagi beberapa pengusaha yang ada di sekitar lokasi tersebut seperti PT Minahasa Lagoon yang bergerak dibidang diving dan cottage. Juga ada pengusaha restoran di sekitar lokasi yang selama ini menggunakan Genset sebagai pembangkit listrik untuk memperoleh penerangan dan kebutuhan listrik lainnya. Sebagai informasi bahwa lokasi itu merupakan salah satu tempat wisata dari masyarakat Sulawesi Utara dan sekitarnya untuk tamasya dan mandi dipantai. 4. Kesimpulan 1). Indonesia merupakan negara kepulauan di daerah khatulistiwa yang dikelilingi oleh sejumlah lautan dengan potensi sumberdaya energi kelautan cukup besar termasuk di Sulawesi Utara dapat dibangun pembangkit listrik pasang surut, berdasarkan data pasang surut hasil pengukuran, yaitu pasang tertinggi sebesar 207,678 cm dan terendah 19,207 cm. 2). Energi pasang surut dapat dimanfaatkan dengan membangun waduk dengan kanal outlet/inlet yang dilengkapi dengan turbin dan generator pembangkit listrik. Waduk dikosongkan atau diisi dalam waktu satu atau kurang dari satu jamuntuk mengantisipasi usainya saat puncak pasang atau puncak surut. 3). Pembangunan waduk pembangkit listrik tenaga pasang surut seluas 1800 m2 di muara sungai Mangatasiksebagai lokasi penelitian, dapat menghasilkan energi sebesar 85,5 6 kiloJoule tiap terjadi pasang surut dan daya listrik sebesar 30,38 kW. 4). Prototipe pembangkit listrik hasil ujicoba dapat dibangun dan digunakan oleh masyarakat di daerah pesisir pantai ataupun pulau-pulau terpencil dan pulau di daerah perbatasan untuk dapat mempunyai pembangkit listrik sendiri, karena sudah dapat menghasilkan daya listrik sekitar 2 – 5 kWatt untuk

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 32

penggunaan tenaga listrik antara 4 sampai 10 rumah tangga. 5). Keuntungan menggunakan pembangkit listrik energi pasang surut antara lain karena energi ini tidak pernah habis, tidak menimbulkan polusi, mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak (pasang surut), memiliki intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain, dan tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan. 5. Daftar Acuan [1]. Pemanfaatan Energi Pasang Surut. http://www.alpensteel.com/article/pengembanganenergi-terbarukan-dan-konversi.html [2]. Thicon Gunawan, Pemanfaatan Energi Laut 2 : Pasang Surut. http://majarimagazine.com/2008/01/energi-laut-2pasang-surut/ [3]. Kadir, Abdul, 1995, Energi, UI-PRESS, Edisi kedua, Jakarta. [4]. Jurnal Sains dan teknologi Indonesia, V5.N5, Agustus 2003,hal 85-93/Humas,BPPT/ANY [5]. http://oseanografi.blogspot.com/2005/07/pasangsurut-laut.htm [6]. http://id.wikipedia.org/wiki/Pasang_surut

Gambar 7. Foto pengukuran dengan GPS

Lampiran Peta lokasi penelitian, foto pengukuran

Gambar 8. Foto pengukuran pasang surut

Gambar 6. Peta Lokasi penelitian

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 33

BASELINE ENERGY USE BASED RESIDENTIAL LIGHTING LOAD CURVE ESTIMATION: A CASE OF SURABAYA Yusak Tanoto1, Murtiyanto Santoso2 dan Emmy Hosea3 1, 2, 3. Electrical Engineering Department, Faculty of Industrial Technology, Petra Christian University Jl. Siwalankerto 121-131,P Building 3rd Floor, Surabaya 60236, Indonesia 1

E-mail: [email protected]

Abstract Residential lighting is one of important appliances that, in total, consume large amount of electricity. Establishment of residential lighting load curve is therefore prominent as the curve will be useful for any further analysis. Nevertheless, it is difficult to develop residential lighting load curve when the residential energy consumption is measured using conventional metering or other power monitoring device. This paper presents estimation of residential lighting load curve using Baseline Energy Use method. A survey has been conducted to collect relevant data of lighting utilization in Surabaya. Important findings from the survey include determination of number of each lamp type, average number of lamps per household, total number of lamps in households, and average daily operating hours. Considering a 96.2% share of ownership which consist of incandescent, fluorescent, and compact fluorescent lamp, it is found from the analysis that the lighting peak load is occured at 7 PM with average wattage per household of 100.1 W. Meanwhile, residential sector’s lighting peak load is reached 76.3 MW. In addition, no coincidence found when the lighting load curve compared to the adjusted system loading curve.

Keywords: Baseline Energy Use, Residential Lighting, Lighting Load Curve, lamp utilization.

1. Introduction Lighting system is one of important household appliances which significantly contributed toward monthly household’s energy expenditure. Establishment of residential lighting load curve is therefore prominent as the curve will be useful for any further analysis. Nevertheless, it is difficult to develop residential lighting load curve when the residential energy consumption is measured using conventional metering device. A study of baseline residential lighting energy use was conducted by Tribwell and Lerman [1]. A survey was carried out to establish actual on-hours for all lights in a sample of 161 residences in Northwest, US. The information was used to establish cost-effective lighting to be implemented in the residential sector. This paper is focused on the development of lighting load curve through the utilization of Baseline Energy Use (BEU) method. Initially obtained from the lamp utilization survey, the load curve is constructed as an estimation to help the decision maker in analyzing

ISBN: 978-602-97832-0-9

possible policy related with the residential power sector management. This paper is organized as follows; the method used in the study is presented in the next section, results and discussion is followed subsequently, and finally conclusion is presented.

2. Methods In order to obtain the BEU for lamp utilization, two broad stages are conducted in this research. Firstly, a survey of lamp utilization is carried out to obtain types of lamps used in the household, accordingly with their wattage. Selected study area and boundary participant are initially defined. In addition, number of households to be surveyed is followed to the minimum sample requirement providing the predetermined margin of error is 5% with confidence level of 95%. In this research, the required sample size (SS) is determined as:

SNTE-2012

T L | 34

SS =

Z 2 ( p )(1 − p ) c2

(1)

where Z is Z value (e.g. 1.96 for 95% confidence level); p is percentage picking a choice, expressed as decimal (0.5 used for sample size needed); and c is confidence interval, expressed as decimal. For finite population, providing the predetermined population size (pop), corrected SS can be determined as: corrected SS =

SS SS − 1 1+ pop

which is obtained form the survey and number of survey participants or here is sample size (SS), as:

ALH =

SLT SS

(3)

Total number of lamps in all households is then estimated based on the number of specific lamp type (SLT), sample size (SS), and number of electrified households or here is considered as population size (pop) as:

(2)

Another quick way to determine the required sample size is by using the sample size table, which is available online as shown in [2]. In this study, three types of lamps, i.e. Incandescent Lamp (IL), Fuorescent Lamp or Tubular Lamp (TL), and Compact Fluorescent Lamp (CFL) are considered to be asked regarding to their utilization in the questionnaire. As shown in Figure 1 below, the questionnaire template is adopted from [3].

ETLH =

SLT SS ( pop )

(4)

Average daily operating hours (ADH) is determined based on total number of operating hour of the lamp type in the surveyed households (TNHL), and total number of lamp type in the surveyed households (TNL) as [4]:

ADH =

TNHL TNL

(5)

3. Results and Discussion

Figure 1.

Questionnaire template to obtain daily lamp utilization in the residential sector.

The BEU for household’s lamp utilization can then be obtained by conducting four essential assessment after the lamp utilization data have been gathered. The following baseline, such as the number of lamps of each lamp type in the surveyed households, average number of lamps per household, estimation of total number of lamps in all households, and average daily operating hour of each lamp, will then be revealed according to the followings [3]. Number of lamps of each lamp type are obtained by conducting survey. The survey participants are asked to fill up the questionnaire as shown in Fig. 1. The variety of IL, TL , and CFL are obtained from this stage. Furthermore, the result of this initial assessment will be used to determine other data of the following three assessment and other useful characteristic of lighting utilization, such as diversity factor (DF) and coincidence factor (CF). Average number of lamps per household (ALH) is calculated based on the ratio between number of specific lamp type (SLT) having certain rated watt

SNTE-2012

As described in earlier section, number of household to be surveyed is determined based on Equation (1) and (2). Therefore, a total number of required sample is 384 respondents which is equivalent to the same number of household, considering 762,248 households in Surabaya. The questionnaire is then distibuted randomly to all Surabaya areas, consisting of West, East, South, North, and Central. Composition of questionnaire distribution for lamp utilization survey in Surabaya is presented in the following figure.

East; 110; 28%

North; 39; 10%

West; 64; 17% Center; 34; 9% South; 137; 36%

Figure 2.

Questionnaire distribution for lamp utilization survey in Surabaya

Form Fig. 2, we can see that the South Surabaya area has the largest respondents with 137 households

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 35

representing 36% of total number of participant whereas the Central area has the least participants with only 34 househilds, accounted for only 9% of the total number of participant. Using Equation (3) to (4), baseline energy use for lighting utilization in Surabaya is obtained for three types of lamp, as presented in the following table.

also shown that the CFL 18 W is the most widely used in the household sector, accounted for 16.6% whereas IL 25 W is least use with only 0.3% in share. It also found that 14 W CFL having the shortest daily usage with only 3.2 hours contrast to 40 W TL with 11 hours. Fig. 2 to 4 depict the calculated average daily operating hours for three lamp types with its various power rating.

Table 1. Lamp Utilization Characteristics in Residential Sector: A Case of Surabaya

D 131,011 99,251 49,626 27,790 19,850 45,655 289,813 279,888 47,641 258,053 61,536 57,566 123,071 178,652 210,412 541,911 176,667 474,420 504,195 256,068 95,281 303,708 1,115,582 1,316,069 450,600 327,528 47,641 57,566 55,581 27,790

E 1.7 1.3 0.6 0.4 0.3 0.6 3.7 3.5 0.6 3.3 0.8 0.7 1.6 2.3 2.7 6.8 2.2 6.0 6.4 3.2 1.2 3.8 14.1 16.6 5.7 4.1 0.6 0.7 0.7 0.4

F 4.1 7.4 7.5 7.1 7.8 3.9 7.0 6.2 4.4 8.6 7.3 8.7 11 6.1 6.5 4.0 6.2 6.9 4.2 4.1 8.1 3.2 4.9 6.0 6.0 8.5 7.1 4.0 7.2 7.6

A = Type of lamp with its certain rated wattage B = Number of specific lamp type obtained from survey C = Average number of lamps per household D = Total number of lamps in all households (estimation) E = Share of certain type of lamp toward total estimated lamp (in percentage) F = Average daily operating hours

Hour

C 0.17 0.13 0.07 0.04 0.03 0.06 0.38 0.37 0.06 0.34 0.08 0.08 0.16 0.23 0.28 0.71 0.23 0.62 0.66 0.34 0.13 0.40 1.46 1.73 0.59 0.43 0.06 0.08 0.07 0.04

5 0 5 W 8 W 10 W 12 W 14 W 18 W 23 W 25 W 30 W CFL CFL CFL CFL CFL CFL CFL CFL CFL Hour/day

Figure 3.

10

Average daily operating hours: Compact Fluorescent Lamp (Survey 2012)

7.4

7.5

7.1

7.8

Hour

B 66 50 25 14 10 23 146 141 24 130 31 29 62 90 106 273 89 239 254 129 48 153 562 663 227 165 24 29 28 14

5 0 5 W 10 W 15 W 20 W 25 W 40 W IL IL IL IL IL IL Hour/day

Figure 4.

10

Average daily operating hours: Incandescent Lamp (Survey 2012)

8.6

8.7

11

Hour

A 5 W IL 10 W IL 15 W IL 20 W IL 25 W IL 40 W IL 10 W TL 15 W TL 18 W TL 20 W TL 25 W TL 36 W TL 40 W TL 5 W CFL 7 W CFL 8 W CFL 9 W CFL 10 W CFL 11 W CFL 12 W CFL 13 W CFL 14 W CFL 15 W CFL 18 W CFL 20 W CFL 23 W CFL 24 W CFL 25 W CFL 28 W CFL 30 W CFL

8.5 7.1 7.27.6

8.1

10

5 0 10 15 18 20 25 36 40 W TL W TL W TL W TL W TL W TL W TL Hour/day

Figure 5.

Average daily operating hours: Fluorescent Lamp or Tubular Lamp (Survey 2012)

As seen in Table 1, the lamp share of ownership in terms of three types of lamp in Surabaya is obtained as follows: CFL having the largest share of ownership with 77.4% followed with TL with 14.1% and IL with the least share of 4.7%, aggregated for 96.2%. Please be noted that only lamp type having ten or more in quantity calculated during the survey are taken into account. It

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

150.0

600.0 100.1

100.0 50.0 0.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

543.4 525.7

500.0 Power (MW)

Average Wattage (Watt)

T L | 36

400.0 300.0 200.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Hour

Power (MW)

Figure 6.

Hour

Estimation of typical lighting load curve per household in Surabaya

Adjusted average system load curve for Surabaya distribution area (PT. PLN APD Jatim, June – September 2011, modified)

76.3

80 70 60 50 40 30 20 10 0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Hour Figure 7.

Figure 8.

Estimation of typical lighting load curve for residential sector in Surabaya

Fig. 6 and 7 depict estimation of typical lighting load curve per household and for residential sector in Surabaya, respectively, taken into account 96.2% in lamp share of ownership. The curve is constructed based on each lamp power rating and their hourly usage. The peak load of lamp power consumption per household is estimated occured at 7 PM with 100.1 W. Data consisting all lamps power rating together with their total hourly usage as gathered in Fig. 1 are tabulated to obtain hourly total lamp power (W). In Fig 6, divided the hourly total power into total number of participant, the average hourly lamp power consumption per household can be determined. Similarly, multiplying average hourly lamp power consumption per household with total number of electrified households, we can obtain the estimates lighting load curve for residential sector in Surabaya, as depicted in Fig. 7. The peak load for residential lighting load in Surabaya istimated occured at 7 PM with 76.3 MW.

This study also considers developing the system load curve for Surabaya to observe coincidence between lighting load and system load. The 2011 original system load curve for Surabaya distribution area was collected from PT. PLN APD Jatim [5]. The system load curve data during June – September 2011 was considered to be observed for the purpose of month similarity with the survey activity which was held during June – September 2012. This study uses assumption that no significant changes have been made during one year, particularly regarding to the lamp utilization in the residential sector. Average value of peak load during June – September 2011 was obtained from the original data. However, due to large area of PLN’s Surabaya Distribution System, we have decided to reduce the coverage area by removing several transformers supplying into those areas, including those supplies industrial clusters. As seen on Fig. 8, the adjusted system load for Surabaya Distribution System during June – September 2011 shows its peak load at 3 PM with 543.4 MW. Meanwhile, the average power consumption at 7 PM was slightly lower than that with 525.7 MW. This means the lighting load curve is not coincidence with the system load at 7 PM, although the loading for several areas such as Rungkut Industrial estate, Waru, and West Surabaya are excluded. The system load is started to increase at 8 AM when most of industry began its operation. Commercial office followed at 9 AM, and shopping center started at 10 AM. In fact, the residential sector also contributed for the cooling load from the utilization of air conditioning system, which in turn increases the hourly power demand.

4. Conclusion In this paper, baseline energy use method is applied for estimating lighting load curve in residential sector. The selected study area is Surabaya. Primary data are

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 37

collected from the survey. From the analyses, we found that residential lighting peak load occured at 7 PM with 76.3 MW. Another finding is that residential lighting load curve has no coincidence with the system loading curve. In fact, Surabaya is the second largest city in Indonesia after Jakarta where its system load curve is also influenced by indusrial and commercial activities beside residential load. Also, lighting is only part of whole residential appliances. It can be concluded that the system load curve of Surabaya has a narrower valley than that in lighting load curve. From having such lighting as well as system curve, there will be opportunities to influence the loading curve for the purpose of energy efficiency and conservation, for example through loading management.

Acknowledgement

Bersaing 2012”. Therefore, the authors would like to convey their gratitude to the Ministry of Education and Culture, Directorate of Higher Education for providing research grant through such scheme.

Reference [1] L.S. Tribwell, D.I. Lerman, Baseline Residential Lighting Energy Use Study, http://eec.ucdavis.edu/ACEEE/199496/1996/VOL03/153.PDF, 1996. [2] The Research Advisors, Sample Size Table, Franklin, MA., 2012. http://researchadvisors.com/tools/SampleSize.htm [3] M. Rumbayan, M.Eng Thesis, Asian Institute of Technology, Thailand, 2001. [4] A.P. Gautam, M.Eng Thesis, Asian Institute of Technology, Thailand, 1997. [5] PT. PLN (Persero) APD Jatim, Kurva Beban Harian Area Dsitribusi Surabaya, 2011.

This paper is presented as part of research activity conducted under Contract No.07/SP2H/PP/LPPMUKP/II/2012 based on the scheme ”Penelitian Hibah

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T L | 38

RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMAN MOTOR LISTRIK DENGAN BANTUAN PLC Fatahula1, Iksan Kamil2 1,2

Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta Kampus UI Depok 16425

Abstrak Proteksi terhadap motor listrik terdiri atas proteksi untuk hubung singkat dan terhadap beban lebih, gangguan yang terjadi pada motor listrik tidak hanya itu, dapat berupa kondisi ketidak seimbangan arus pada masing-masing kumparan motor, kenaikan suhu pada bearing motor dan juga yang lainya, untuk kondisi hubung singkat menggunakan MCB-MCCB dan untuk kondisi beban lebih menggunakan relay arus lebih OCR. dalam penelitian ini telah dibuat dan dirancang perangkat proteksi menyeluruh untuk motor listrik dengan bantuan PLC sebagai perangkat pendeteksi dan perangkat eksekutor, output dari PLC akan mengerjakan relay kontaktor sebagai perangkat penghubung ke motor listrik. Sebagai instrument pendeteksi untuk kondisi hubung singkat, beban lebih dan ketidak seimbangan arus, kami digunakan empat buah trafo arus (CT), tiga trafo arus untuk masing-masing fasa dan satu trafo arus untuk system tiga fasanya, untuk kondisi kenaikan suhu bearing motor kita menggunakan sensor temperatur (RTD PT-100), semua instrument sensor tersebut akan di hubungkan pada analog input PLC Siemens LOGO yang telah di program

Abstract Protection for electric motors consist of protection for short circuit current and protection for overload, failures of the electric motors not only them, that can be unbalancing current condition, bearing overheating and the others. for short circuit condition protection used magnetic circuit breaker and for overload condition are used over current relay (OCR). In this research we have been designed device for full motor protection using Programmable Logic Controller (PLC) Siemens LOGO series as to executor devices and sensing devices. Output from PLC will be execution of contactor relay as to connected device to electric motor. As the sensing instrument for condition of short circuit, overload and unbalancing current we use four current transformer (CT), three CT for each phase and one CT for three phase system, for bearing overheating condition we using sensor of temperature (RTD PT-100), the all of sensing instrument will be connect to input analog from PLC Siemens LOGO at was program to software system. Keyword: Motor, Protection and PLC

1. Pendahuluan Pada umumnya alat pengaman yang dipakai untuk mengamankan motor-motor listrik adalah relay arus lebih over current relay OCR, dalam kenyataan nya relay ini tidak mampu untuk mengamankan motormotor listrik terhadap jenis gangguan yang lain seperti: unbalancing current yaitu terjadinya ketidak seimbangan arus yang mengalir pada masing-masing fasa yang diakibatkan adanya perbedaan impedansi pada masing-masing kumparan motor listrik,

SNTE-2012 97832-0-9

gangguan lain yang sering terjadi pada motor-motor listrik adalah adanya arus bocor (earth leakage current) yang terjadi karena arus pada bodi motor yang mengalir ke system grounding, dan juga kenaikan temperatur pada bearing motor yang diakibatkan oleh system pelumasan yang tidak sempurna, oleh sebab itu kami mencoba membuat system proteksi yang meyeluruh untuk motor listrik sehingga untuk semua jenis gangguan tersebut

ISBN: 978-602-

T L | 39 cukup diproteksi oleh satu alat pemutus dengan bantuan satu unit PLC Siemens logo. Untuk gangguan over current, unbalancing current dan earth leakage current perubahan nilai arus akan akan diketahui melalui unit trafo arus CT dan nilai CT tersebut akan di inputkan ke PLC melalui analog input PLC, setiap perubahan nilai arus yang diakibatkan oleh ketiga jenis gangguan tersebut akan terbaca pada input analog PLC yang sudah di setting dan di program untuk mengeksekusi peralatan pemutus (breaker) untuk mengamankan motor. Untuk gangguan yang disebabkan oleh karena kenaikan temperature bearing kami membuat simulasi dengan sensor suhu PT-100 yang di panaskan dari suhu 20oC sampai pada suhu tertentu sebagai suhu maximum yang izinkan untuk suhu bearing, dalam kondisi ril dilapangan maximum suhu bearing yang diizinkan adalah 60oC, dari output sensor suhu PT-100 ini akan di masukankan ke input analog PLC. Dalam penelitian ini kami memilih PLC Siemens LOGO serie-5 karena PLC type ini memiliki fasilitas input analog yang bisa di set secara langsung pada input PLC sehingga memudahkan kami untuk melakukan setting nilai parameter yang di inginkan. Kalau menggunakan PLC dengan input digital disini kita akan membutuhkan perangkat tambahan yang mengkonversi nilai analog menjadi digital.

R S T

start

out1 LOGO I1 AI1

60W

AI5 PT100

8W Pt100

M

test unbal. current

test false current N

Gambar 1 : Rangkaian simulasi gangguan (OverUnbalance-Leak) Current

R S T

start

stop

out1 LOGO I1 AI1

ISBN: 978-602-97832-0-9

I2

AI2 AI3 AI4

2. Metode Penelitian Sistem yang dirancang diharapkan dapat mengamankan semua jenis gangguan pada motor listrik, disini kami membatasi pada empat jenis gangguan yaitu: over current, unbalancing current, leakage current dan over temperature bearing karena jenis gangguan ini yang paling sering terjadi, namun sistem ini bisa dikembangkan untuk jenis gangguan lain seperti: vibrasi yang terlalu tinggi pada motor, keausan bantalan kopling dan juga gangguan lainya dengan catatan kita bisa menentukan nilai dan parameter untuk gangguan tersebut. Metode penelitian disusun sebagai berikut : Perancangan Modul Simulasi 1. Membuat rangkaian untuk men-simulasi adanya gangguan yakni untuk kondisi Overcurrent, Unbalancecurrent and Leakcurrent Current seperti pada gambar 1

stop

I2

AI2 AI3 AI4

AI5 PT100 Pt100

M N

Motor- protection

Gambar 2 : Rangkaian simulasi gangguan Bearing Over Heat 2.

Pada kondisi over current yang berasal dari motor compressor disiapkan terminal 3 fasa dan masingmasing penghantar fasanya dilewatkan pada current transformer CT dan nilai tersebut akan terbaca pada input PLC, sebelum mencapai tekanan 5 bar motor tidak trip, nilai arus kurang dari 2,7 A.pada saat motor dijalankan terus sampai mencapai tekanan diatas 5 bar, system akan trip karena input PLC di

SNTE-2012

T L | 40

3.

4.

5.

6.

set pada nilai 2,75 A. pada nilai inilah PLC akan bekerja untuk mengeksekusi pemutus/breaker. Pada kondisi unbalancing current, yakni ketidak seimbangan arus yang mengalir pada masingmasing fasa yang diakibatkan adanya perbedaan impedansi pada masing-masing kumparan motor listrik, disini kami melakukan simulasi dengan memberi beban tambahan berupa lampu 60 watt pada pada salah satu fasanya, sehingga ketiga fasanya mengalami ketidak seimbangan arus, kondisi inilah yang membuat system akan trip untuk leakage current, sama halnya denga kondisi unbalancing current kami melakukan simulasi dengan memberi beban tambahan pada salah satu fasanya berupa lampu 8 watt. Pada kondisi arus bocor, nilai arus pada ketiga fasanya akan berbeda tergantung fasa yang mana yang mengalami kebocoran tanah karena sebagian arus pada fasa tersebut akan mengalir ketanah. Pada kondisi gangguan yang disebabkan kenaikan temperatur pada bearing motor, digunakan sensor suhu PT-100 yang dipanaskan pada suhu 20oC sampai pada suhu maximum untuk suhu bearing yang di ijinkan (60oC), nilai 60 ini menjadi set poin untuk input analog PLC. Pengambilan data dan analisa data.  Mengukur karakteristik dari trafo arus dan menggambarkan diagram kalibrasi daya fungsi arus P=P( I ), ini dilakukan untuk jenis gangguan over current, unbalancing current dan leakage current.  Untuk over temperarur bearing, mengukur karakteristik dan menggambarkan diagram kalibrasi resistansi fungsi temperature R=R(T) pada sensor temperature PT-100 dengan cara memanaskan batang element sensor temperatu pada suhu mulai dari 20oC sampai lebih dari 60oC.  Set input analog PLC pada pada nilai aktual artinya nilai arus dan nilai suhu yang merupakan kondisi normal dan nilai fault sistem ( set poin sebagai nilai gangguan).

3. Hasil dan Pembahasan System yang kami buat ini dirancang untuk dapat melindungi motor listrk dari semua jenis gangguan yaitu: 1. Over current, yang disebabkan oleh terjadinya over load dimana motor diberi beban yang melampaui kapasitas motor tersebut 2. Unbalancing current yaitu terjadinya ketidak seimbangan arus yang mengalir pada masingmasing fasa yang diakibatkan adanya perbedaan

SNTE-2012

3.

4.

impedansi pada masing-masing kumparan motor listrik Earth leakage current yaitu terjadinya kebocoran arus pada system dan juga pada bodi motor yang mengalir ke system grounding Bearing over temperature yaitu kenaikan temperatur pada bearing motor yang diakibatkan oleh system pelumasan yang tidak sempurna

Over current Protection Untuk gangguan yang disebabkan karena terjadinya over current, disini kami menggunakan motor compressor 5 bar, dan motor akan dijalankan terus sampai diatas 5 bar sehingga terjadi overload dan mengakibatkan arus lebih pada motor. Arus nominal In = 2,7 A. Setting input analog PLC adalah 2,75 A. untuk percobaan ini kami jalankan prosedur sebagai berikut :  Membuat diagram pengawatan untuk over current protection, seperti pada gambar (lampiran-1)  Membuat rancangan ladder diagram untuk program PLC seperti pada ladder diagram (lampiran-2)  Membuat block Diagram (lampiran-3)  Operasikan Perangkat PLC Siemens LOGO dengan menekan tombol tekan S1 dan S2  Dari program yang telah dibuat, output Q1 dari akan secara langsung ON dan mengoperasikan K1 sehingga motor compressor sudah mendapat power,  Dari program yang telah dibuat, lampu indikator L1 akan ON pada saat terjadi over current  Hubungkan motor compressor dengan socket 3 fase yang telah tersedia dimana pada system tersebut sudah dilengkapi dengan 3 buah tarfo arus CT (CT2, CT-3 dan CT-4) ketiga trafo arus ini akan akan mendeteksi nilai arus pada masing-masing fasa  Nilai pembacaan pada CT-2, CT-3 dan CT-4 akan di inputkan ke perangkat AM2, yang merupakan perangkat input analog PLC Siemens LOGO, dimana sebelumnya program kita sudah setting untuk nilai 2,75 sebagai nilai setting parameter trip  Pada kondisi nilai setting parameter tercapai, maka output Q1 dari PLC Siemens LOGO akan OFF sehingga motor compressor OFF karena bekerjanya relay kontaktor K1  Display LOGO akan memberikan indikasi penyebab tripnya motor (pada display tertulis «Over Current »)  Langkah selanjutnya kita melakukan reset program, karena system tidak bisa dioperasikan kembali sebelum kita melakukan reset dengan menekan tombol « ESC » kemudian « OK »  System akan kembali pada kondisi standby (ready) dan siap untuk opersi berikutnya Unbalance Current Protection

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 41 Ketidak seimbangan arus pada motor listrik biasanya terjadi karena perbedaan nilai impedansi pada masing-masing kumparan, sehingga arus yang mengalir pada masing-masing kumparan akan terjadi perbedaan, untuk proteksi terhadap ketidak seimbangan arus pada motor kami merancang system sebagai berikut:  Rancangan system seperti pada lampiran 1-2-3  Dari program yang telah dibuat, output Q1 dari akan secara langsung ON dan mengoperasikan K1 sehingga motor sudah mendapat power  Disinin kita menggunakan motor induksi 3 fasa 1,8 kW hubungan delta, dimana salah satu fasanya dihubungkan dengan 2 buah beban lampu L2 dan L3 dengan tujuan untuk menghasilkan ketidak seimbangan arus pada salah satu fasanya  Pada kondisi awal sebelum salah satu fasanya dihubungkan dengan lampu, arus yang mengalir pada ketiga fasa motor yang terbaca oleh CT2, CT3 dan CT4 adalah seimbang (balance)  Pada saat tombol tekan S4 ON maka kondisi unbalance current terjadi, disini terjadi kenaikan arus yang terbaca oleh CT3 karena adanya beban L3 dan L4  Dari program yang telah dibuat untuk setting parameter CT3 adalah 3,5 sehingga apabila setting parameter tercapai maka output Q1 akan ON dengan demikian motor akan OFF karena bekerjanya K1  Display LOGO akan memberikan indikasi penyebab tripnya motor (pada display tertulis «Unbalance Current »)  Sebelum melakukan reset program kita harus OFF kan Switch unbalance S4  Langkah selanjutnya kita melakukan reset program, karena system tidak bisa dioperasikan kembali sebelum kita melakukan reset dengan menekan tombol « ESC » kemudian « OK »  System akan kembali pada kondisi standby (ready) dan siap untuk opersi berikutnya Leakge Current Protection Untuk proteksi terhadap ke bocoran arus pada motor dalam hal ini adanya arus yang mengalir pada system grounding kami merancang system sebagai berikut:  Rancangan system seperti pada lampiran 1-2-3  Dari program yang telah dibuat, output Q1 dari akan secara langsung ON dan mengoperasikan K1 sehingga motor sudah mendapat power  Disinin kami tetap menggunakan motor induksi 3 fasa 1,8 kW hubungan delta  Untuk mengindikasikan terjadinya kebocoran arus kami hubungkan salah satu fasanya dengan

ISBN: 978-602-97832-0-9





  



netral pada sebuah beban lampu L2 yang dilewatkan pada salah satu trafo arus CT2 Pada saat saklar S3 ditekan maka CT2 disamping membaca arus motor fasa L1, juga membaca arus yang mengalir kebeban lampu sehingga nilai pembacaan pada CT2 akan menjadi besar, pada kondisi awal arus yang terbaca oleh CT1 = 0 karena arus pada ketiga fasa seimbang. Kondisi ketidak seimbangan terjadi pada saat CT2 membaca arus yang mengalir ke beban lampu L2 CT1 dihubungkan dengan rangkaian pembanding arus fasa, sehingga apabila terjadi perbedaan nilai arus pada salah satu fasa, maka output rangkaian pembanding fasa akan memberikan perintah pada pada PLC untuk bekerja dan memutuskan rangkaian, prinsip kerja system hampir sama dengan Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) dimana prinsip kerja ELCB adalah menggunakan prisip differential yakni membandingkan antara arus fasa dengan arus netral, jika terjadi perbedaan antara arus fasa dengan arus nertal maka cinci teroidal akan menghasilkan induksi medan magnet yang natinya akan membuat ELCB bekerja, perbedaan dengan sistem yang kami buat adalah arus defferntial terbaca oleh rangkaian pembanding tegangan yang difungsikan sebagai input PLC Display LOGO akan memberikan indikasi penyebab tripnya motor (pada display tertulis «Leak Current ») Sebelum melakukan reset program kita harus OFF kan Switch leak S3 Langkah selanjutnya kita melakukan reset program, karena system tidak bisa dioperasikan kembali sebelum kita melakukan reset dengan menekan tombol « ESC » kemudian « OK » System akan kembali pada kondisi standby (ready) dan siap untuk opersi berikutnya

Bearing Over Heat Protection Untuk proteksi terhadap kenaikan temperature pada bearing motor kami merancang system sebagai berikut:  Rancangan system seperti pada lampiran 1-2-3  Pada percobaan ini kami menggunakan sensor suhu thermocouple RTD PT100 sebagai instrumen pendeteksi suhu bearing motor  RTD PT100 dicelupkan kedalam air panas yang dipanaskan dengan menggunakan heater, probe thermocouple cicelupkan kedalam media ± ¾ bagian dari probe  Apabila setting parameter tercapai suhu mencapai 60oC sesuai setting program yang dibuat, maka output Q1 akan ON dan membuka relay kontaktor K1 sehingga motor akan OFF dan lampu indicator L1 akan ON  Display LOGO akan memberikan indikasi penyebab tripnya motor (pada display tertulis «Over Heat »)

SNTE-2012

T L | 42 



Langkah selanjutnya kita melakukan reset program, karena system tidak bisa dioperasikan kembali sebelum kita melakukan reset dengan menekan tombol « ESC » kemudian « OK » System akan kembali pada kondisi standby (ready) dan siap untuk opersi berikutnya

4. Kesimpulan 1.

2.

3.

Dengan bantuan PLC Siemens LOGO system dirancang untuk melindungi motor listrik terhadap gangguan yang disebabkan oleh : Over current, Unbalance current, Leakage current dan Bearing overheating, PLC dalam hal ini berperan sebagai instrument pendeteksi dan juga eksekutor terhadap berbagai jenis gangguan tersebut System proteksi bisa di set untuk lebih sensitif terhadap arus gangguan, yakni dengan membuat set poin yang mendekati nilai nominal beban motor listrik, misalkan untuk arus nominal motor 2,7 ampere, kita dapat membuat seting input analog PLC 2,75 atau sama dengan arus nominal Untuk proteksi terhadap bearing overheat, sebenarnya merupakan proteksi yang terpisah secara elektric, tapi dalam hal ini bisa disatukan menjadi sistem proteksi motor yang menyeluruh (full motor protection)

DAFTAR PUSTAKA [1] Fitzgerald,A.E, “Power Electronics Circuit Devices and Application”, Prentice Hall, 2003 [2] Stephen L. Hermann, Walter Alerich, “Industrial Motor Control”, Delmar Publisher, 1995 [3] Roberth L. McIntyre, Rex Losee, “Industrial Motor Control Fundamental”, Mc Graw Hill, edisi ke-3, 2001 [4] Chee Mun Ong, “Dynamic Simulation of electric Machinery Using MatLab/Simulink”, Prentice Hall, 1998 [5] M. Budiyanto, A. Wijaya, “Pengenalan DasarDasar PLC”, Gaya Media, 2003 [6] Siemens, “Manual Book LOGO Series-5”, edisi 02/2005

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 43

EFISIENSI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN CAPASITOR PADA JARINGAN INSTALASI LISTRIK Imam Halimi1 dan EntisSutisna2 1,2. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI, Depok, 16425, Indonesia

Abstrak Capasitor Bank sebagai salahsatu alat penghemat konsumsi energi listrik telah banyak digunakan pada instalasi listrik bangunan industri maupun perkantoran.Politeknik Negeri Jakarta selaku konsumen listrik PLN menggunakan 2 (dua) buah trafo distribusi dengan kapasitas masing-masing 500kVA, sehingga daya total sambungan sebesar 1000kVA atau 1 MVA. Pada jaringan instalasi listriknya sampai saat ini belum menggunakan Capasitor Bank.Penelitian yang dilakukan untuk mengetahui tingkat efisiensi pemakaian energi listrik pada jaringan instalasi listrik Politeknik Negeri Jakarta jika menggunakan Capasitor Bank. Dari hasil pengujian dan analisa data didapatkan bahwa Capasitor Bank dapat menghemat konsumsi energi listrik pada jaringan instalasi listrik PNJ sebesar 2.8% sampai dengan 44% tergantung jenis beban listrik yang digunakan pada instalasi listrik tersebut.

Abstract Electrical Energy Efficiency onElectrical Installation Network using Capacitor.Capacitor bank as one of the electrical energy consumption-saving devices has been widely used in the electrical installation industry as well as office buildings. Politeknik Negeri Jakarta (PNJ) as electricity consumers using 2 (two) distribution transformers with a capacity of 500kVA respectively, so that the total power connection for 1000KVA or 1 MVA. At the installation of the electrical network has yet to use the Capacitor Bank. Research carried out to determine the level of efficiency of electrical energy consumption in the PNJ network electrical installations if using capacitor bank. From the results of the testing and analysis of the data found that the capacitor bank can save electrical energy consumption in network power installations PNJ 2.8% up to 44% depending on the type of electrical loads used in electrical installations. Kata kunci : Capasitor Bank, Jaringan Instalasi Listrik, Efisiensi Energi Listrik.

1. Pendahuluan Krisis energi listrik saat ini dampaknya sangat dirasakan oleh sebagian besar masyarakat Indonesia. Akibatnya banyak aktivitas masyarakat jadi terhambat akibat adanya pemadaman listrik secara bergilir yang dilakukan oleh penyedia layanan listrik. Hal ini tentu sangat merugikan masyarakat selaku pengguna jaringan listrik. Untuk tidak memperparah kondisi tersebut diatas, upaya yang dilakukan oleh pemerintah antara lain dengan menganjurkan masyarakat agar dapat berhemat dalam penggunaan energi listrik. Dengan hemat energi listrik, masyarakat juga memperoleh keuntungan dari sisi

ISBN: 978-602-97832-0-9

finansial karena tagihan rekening listrik bulanan akan berkurang. Politeknik Negeri Jakarta selaku konsumen listrik PLN menggunakan 2 (dua) buah trafo distribusi dengan kapasitas masing-masing 500kVA, sehingga daya total sambungan sebesar 1000kVA atau 1 MVA.Beban yang terpasang pada trafo tersebut mayoritas adalah bebanbeban tipe induktif seperti AC pendingin, motor-motor listrik yang ada di workshop, lampu TL dengan ballast induktif serta beban-beban induktif lainnya. Beban induktif tersebut memiliki nilai Faktor Daya yang rendah (dibawah 0.8) sehingga mengkonsumsi arus listrik yang lebih tinggi saat beroperasi. Dengan konsumsi arus listrik yang tinggi akan memperbesar

SNTE-2012

T L | 44

pemakaian energi listrik sehingga biaya yang harus dibayar ke PLN juga lebih tinggi. Dan dari sisi peralatan listrik, nilai faktor daya yang rendah juga berdampak mengurangi masa pakai peralatan sehingga rentan terhadap gangguan listrik yang dapat menyebabkan kebakaran.

kapasitor I C adalah sama besar dan berlawanan arus dengan arus reaktif I Q dari beban induktif.

Penelitian yang akan dilakukan bertujuan menggali lebih dalam tentang Capasitor Bank sebagai penghemat energi listrik melalui percobaan dan pengujian untuk mengetahui seberapa besar tingkat efisiensinya dalam menaikkan nilai Faktor Daya yang berdampak pada penghematan konsumsi energi listrik pada instalasi listrik Politeknik Negeri Jakarta, dengan harapan dapat memberikan kontribusi yang berguna bagi lembaga.

Dampak Faktor Daya Rendah Faktor daya yang rendah dianggap sebagai sebuah kerugian karena untuk beban yang sama akan menarik arus yang lebih besar, demikian sebaliknya.

2. Tinjauan Pustaka Faktor Daya Rendah Faktor-faktor daya yang rendah dihasilkan oleh peralatan listrik seperti motor induksi, terutama pada beban-beban rendah, unit-unit ballast dari lampu TL yang memerlukan arus magnetisasi reaktif untuk geraknya.Alat-alat las busur listrik juga mempunyai faktor daya yang rendah. Medan magnet dari alat-alat seperti ini memerlukan yang tidak melakukan kerja yang bermanfaat dan tidak mengakibatkan panas atau daya mekanis, tetapi yang diperlukan hanyalah untuk membangkitkan medan.Walaupun arus dikembalikan ke sumber jika medan turun mendadak, perlu penambahan penampang kabel dan instalasi untuk membawa arus ini.

Arus reaktif atau komponen kuadratur merupakan arus yang berfungsi untuk membangkitkan medan magnet dalam suatu rangkaian induktif.

Pihak penyedia daya listrik (PLN) pada umumnya sangat tidak menghendaki pelanggan listriknya beroperasi pada faktor daya yang rendah berdasarkan alasan berikut : a. Diperlukan kabel dan peralatan hubung bagi yang lebih besar untuk mensuplai beban yang sama. b. Arus yang lebih besar akan berakibat pada semakin tingginya rugi-rugi tembaga dalam kabel transmisi dan transformator. c. Arus yang lebih besar akan berakibat pada semakin tingginya rugi tegangan pada kabel yang digunakan. d. Diperlukan penggunaan kabel yang lebih besar pada sisi pelanggan untuk menyalurkan arus yang lebih besar kepada beban-beban yang memiliki faktor daya rendah. Solusi Faktor Daya Rendah Faktor daya rendah atau buruk dapat diperbaiki dengan menghubungkan sebuah Kapasitor pada salahsatu tempat yaitu pada masing-masing peralatan atau pada jaringan utama listrik pelanggan. Jika digunakan kapasitor individu untuk masing-masing peralatan biasanya dipilih jenis kapasitor dengan bahan dielektrik kertas. Kapasitor jenis ini banyak digunakan untuk memperbaiki faktor daya beban lampu-lampu TL.

Gambar 1. Electro Motor

Sebagian besar instalasi memiliki beban dengan nilai faktor daya rendah karena beban-beban ini pada umumnya bersifat induktif, seperti misalnya motor listrik, transformator, dan rangkaian ballast pada lampu TL, dimana dalam kondisi induktif ini, gelombang arus akan tertinggal dari gelombang tegangannya. Sebuah Kapasitor memiliki efek yang berlawanan dengan sebuah Induktor yaitu arus mendahului tegangan. Oleh karena karakteristiknya ini, penambahan kapasitor pada suatu rangkaian induktif akan dapat berakibat perbaikan faktor daya sistem. Arus beban I L terbentuk dari dua komponen masingmasing komponen arus sefasa I dan komponen arus kuadratur I Q . Faktor daya dapat diperbaiki hingga mencapai faktor daya sama dengan satu, jika arus

SNTE-2012

Jika digunakan Kapasitor Bank untuk memperbaiki faktor daya seluruh instalasi maka digunakan kapasitor dengan bahan dielektrik kertas yang direndam dalam tangki minyak, mirip dengan sebuah transformator, yang dihubungkan pada busbar utama instalasi melalui kabel-kabel yang terisolasi dan terlindungi secara mekanis. Capasitor Bank Capasitor Bank merupakan sebuah alat dengan prinsip menaikkan nilai faktor daya listrik dalam jaringan instalasi listrik.Dengan naiknya faktor daya listrik, maka akan menurunkan nilai arus beban listrik sehinga pada akhirnya akan menurunkan pemakaian energi listrik secara keseluruhan. Hal ini tentu akan berdampak pada turunnya biaya pemakaian energi listrik yang harus dibayar oleh pelanggan listrik.Pada dasarnya alat tersebut terdiri dari kumpulan beberapa buah Capasitor

ISBN: 978-602-97832-0-9

T L | 45

yang dirangkai secara seri parallel, dan dipasang secara langsung pada jaringan utama instalasi listrik sisi sekunder trafo distribusi 20kV/380V.

Gambar 2. Capasitor Bank

Fungsi lainnya dari pemasangan Capasitor Bank pada jaringan instalasi listrik juga dapat menghindari : 1. kelebihan beban alias overload 2. voltage drop pada line ends 3. kenaikan arus/ suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi

pengaruh pemakaian Capasitor Bank sebagai upaya efisiensi konsumsi energi listrik pada jaringan instalasi listrik PNJ. 7. Rekomendasi Hasil Penelitian Membuat suatu ringkasan akhir yang mengacu dari data hasil pengukuran dan data hasil olahan/analisa, dan pada akhirnya dapat memberikan masukan atau rekomendasi terbaik kepada Politeknik Negeri Jakarta tentang standar nilai ideal dari Capasitor Bank jika ingin diaplikasikan pada jaringan instalasi listrik PNJ. 8. Seminar dan Laporan Akhir Membuat makalah untuk seminar tentang hasil yang telah dicapai dan membuat laporan akhir hasil penelitian dengan mencantumkan data-data hasil pengujian serta kesimpulanyang didapat.

4. Hasil dan Pembahasan Pengujian Berikut adalah gambar pengujian yang dilakukan :

3. Metode Penelitian Dalam penelitian ini menggunakan metode sebagai berikut : 1. Studi lapangan Melakukan survei pada jaringan instalasi listrik Politeknik Negeri Jakarta. Survey dilakukan untuk mencari data-data awal sebagai bahan masukan penelitian 2. Perancangan Simulasi Percobaan Perancangan adalah menentukan model percobaan serta mengidentifikasi antara lain komponen-komponen yang akan diperlukan dalam percobaan. 3. Survei Komponen Melakukan pengecekan apakah komponen-komponen yang akan digunakan dalam pengujian percobaan tersedia di pasaran serta harga komponen-komponen tersebut. 4. Realisasi Simulasi Percobaan Adalah merealisasikan rancangan melalui percobaan. Dari percobaan yang dilakukan diharapkan akan mendapatkan data-data penting yang diinginkan. 5. Pendataan Hasil Percobaan Adalah mengumpulkan dan mencatat data-data yang diperoleh saat melakukan percobaan pengukuran. Datadata ini nantinya akan ditampilkan dalam bentuk tabel. Data yang diambil adalah data perubahan nilai arus, factor daya dan konsumsi daya pada jaringan instalasi. Data-data yang didapat nantinya akan menjadi bahan masukan untuk diproses/analisa. 6. Analisa Data Percobaan Data yang diperoleh dari hasil percobaan diolah dan dianalisa dikaitkan dengan teori pada tinjauan pustaka. Dalam analisa ini akan memberikan kejelasan tentang

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 4. Skematik Pengujian

Data Hasil Pengujian Berdasarkan pengujian yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut No.

BEBAN

1.

Lampu TL 2x36W/220V Lampu SL 4x18W/220V Lampu Pijar 2x75W/220V Motor Listrik 1x250W/220V

2. 3. 4.

TEGANGAN

ARUS

COS Phi

215V

0,63A

0.53

215V

0,36A

0.92

215V

0,69A

1

215V

1,51A

0.77

Tabel 1.Hasil Pengujian Tanpa Capasitor Bank

Tabel 2.Hasil Pengujian Dengan Capasitor Bank No.

BEBAN

1.

Lampu TL 2x36W/220V Lampu SL 4x18W/220V Motor Listrik 1x250W/220V

2. 3.

TEGANGAN

ARUS

COS Phi

215V

0,35A

0.96

215V

0,35A

0.95

215V

1,19A

0.97

SNTE-2012

T L | 46

1. Penggunaan Capasitor Bank pada instalasi listrik mampu menurunkan pemakaian energi listrik sebesar 2.8% - 44%. 2. Capasitor Bank sangat tepat dan bermanfaat untuk digunakan pada instalasi listrik jika beban listriknya cenderung lebih bersifat induktif, misalkan motormotor listrik dan lampu TL dengan ballast induktif.

Tabel 3.Data Hasil Pembahasan

No .

1. 2. 3. 4.

BEBAN

Lampu TL 2x36W/220V Lampu SL 4x18W/220V Lampu Pijar 2x75W/220V Motor Listrik 1x250W/220 V

EFISIENSI

%

Daftar Acuan

ARUS LIST RIK

ENERGI LISTRIK

0.28 A

60.2WH

44 %

0.01 A

2.15WH

2.8 %

0A

0 WH

0%

0.31 A

66.65 WH

20.5 %

5. Kesimpulan Berdasarkan data hasil pengujian dapat disimpulkan antara lain :

SNTE-2012

Paper dalam jurnal [1] Badan Standarisasi Nasional, 2000, Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000), Yayasan PUIL Indonesia, Jakarta. [2] Barry Wollard, 2000, Electronic Practice, Printice Hall, New Jersey. [3] Michael Neidle,1999, Electrical Installation Technology , Printice hall, New Jersey. [4] Soejana Sapiie– Oshamu Nishino, 1982, Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik, Pradnya Paramita, Jakarta. [5] Trevor Linsley, 2004, Instalasi Listrik Tingkat Lanjut, Erlangga Jakarta. [6] TS. Soelaiman, 1998, Mesin Tak Serempak Dalam Praktek, Pradnya Paramita, Jakarta.

ISBN: 978-602-97832-0-9

TI |1

RANCANGAN SISTEM INFORMASI PERPUSTAKAAN BERBASIS WEB (STUDI KASUS STIKOM DINAMIKA BANGSA JAMBI) Hetty Rohayani. AH1, Herti Yani2 1, 2

Jurusan Sistem Informasi, STIKOM Dinamika Bangsa, Jl. Jend. Sudirman Thehok – Jambi 1

2

Email: [email protected] [email protected]

Abstrak Sistem yang mendukung kegiatan perpustakaan pada perpustakaan STIKOM Dinamika Bangsa dalam penggunaannya masih kurang efisien. Selain itu perpustakaan ini juga belum memiliki sistem pencarian buku online untuk keperluan anggota. Para anggota perpustakaan berasal dari mahasiswa, dosen dan karyawan. Hal ini menyebabkan perpustakaan membutuhkan suatu sistem perpustakaan yang mampu diakses dimanapun dan kapan saja. Sistem informasi perpustakaan ini dikembangkan dengan menggunakan PHP dan MySQL. Program yang dibuat meliputi proses sirkulasi dan pencarian koleksi online. Selain itu, dibuat juga usulan buku untuk anggota yang memungkinkan anggota untuk dapat memberi pengusulan koleksi buku. Dengan sistem perpustakaan yang baru ini anggota dan pengguna dapat mengakses informasi tentang perpustakaan tanpa harus berkunjung langsung ke perpustakaan.

Abstract The system that supported library activity at STIKOM DB library in its used still not efficient. Except that, STIKOM’s library also have not online yet books seaching system for member. Necessary library’s members come from high students, lectures, employees. This is make library need a library system that can access by everywhere and wherever. This library information system developed by using PHP and MySQL. This program envolve sirculation process and online collection surfing. Excepthat, also made book propose for possible member getting in giving book collection propose. With this new library system, a member an user can access information about library without must directly visit to library. Keyword : Information System, Library, Web. Kata kunci: Sistem Informasi, Perpustakaan, Web

I. Pendahuluan Perpustakaan sebagai salah satu pusat pengetahuan tidak lepas dari fungsinya untuk menyediakan sarana informasi dan ilmu pengetahuan. Kecepatan dan ketepatan dalam mengatasi berbagai masalah yang selama ini menjadi penghambat layanan perpustakaan dapat teratasi dengan menjadikan informasi dan teknologi sebagai bagian dari pengolahan dan pengembangan perpustakaan. Perpustakaan STIKOM Dinamika Bangsa merupakan tempat peminjaman buku bagi mahasiswa. Sebagai salah satu tempat peminjaman buku, perpustakaan ini telah meningkat pesat dari tahun ke tahun hingga dan juga kunjungan mahasiswa tiap tahunnya terus bertambah. Tingkat pelayanan dan informasi mengenai perpustakaan dirasakan masih kurang karena hanya berdasarkan kunjungan langsung keperpustakaan, hal ini berakibat pada kurang efisiennya waktu dalam pencarian buku, selain itu juga

ISBN: 978-602-97832-0-9

pencarian buku secara langsung dirak buku perpustakaan menyebabkan resiko kerusakan buku menjadi besar, oleh karena diperlukan didukung adanya layanan secara online dalam upaya memberikan kemudahan dalam pelayanan yang lebih baik kepada para anggotanya, maka perlu dibuat sistem yang diharapkan dapat mempermudah dan meningkatkan pelayanannya melalui internet. Salah satu pelayanan dalam memberikan informasi yang berkualitas kepada mahasiswa sekaligus memberikan pelayanan jarak jauh melalui web.

II. METODOLOGI Untuk menyelsesaikan penelitian penulis mengunaakan tahapan penelitian seperti terlihat pada gambar 1

SNTE-2012

TI |2

Pengumpulan Data Studi Literatur Analisis Data Perancangan Pengujian Implementasi

Gambar 3. State Transtition Diagram (STD)

C. Rancangan Flowchart Input Buku Flowchart input buku perpustakaan

Gambar 1. Metodologi

III. HASIL A. Diagram Konteks Diagram konteks perpustakaan dalam proses pengolahan data, adapun bentuk dan konteks diagram pengolahan data dalam memberikan informasi perpustakaan kepada anggota dan masyarakat melalui internet, adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Flowchart Input Buku

D. Rancangan Layar Halaman Utama Rancangan gambar ini merupakan rancangan layar halaman utama, yaitu halaman pertama yang akan tampil ketika website dibuka. Gambar 2. Diagram Konteks

B. Rancangan State Transtion Diagram (STD) State Transtition Diagram (STD) adalah gambaran dari program, logika program yang digambarkan dalam bentuk simbol – simbol yang telah standar.Gambaran STD Sistem Perpustakaan adalah sebagai berikut :

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

TI |3 buku – buku terbaru sehingga mengurangi resiko kerusakan buku dan juga dapat memberikan informasi langsung tentang kegiatan – kegiatan yang ada di perpustakaan STIKOM Dinamika Bangsa dan memungkinkan penggunanya mengakses informasi ini kapan dan dimana saja.

DAFTAR PUSTAKA [1] Abdul Kadir, “Dasar Pemrograman WEB Dinamis

Menggunakan PHP”. Yogyakarta : Andi Offset, 2003. Gambar 5. Rancangan Layar Halaman Utama

D. Layar Halaman Utama Gambar ini merupakan rancangan layar halaman utama, yaitu halaman pertama yang akan tampil ketika website dibuka.

[2] Adi Nugroho., “Analisis dan Perancangan Sistem Informasi dengan Metodologi Berorientasi Objek”. Bandung : Informatika. 2005 [3] Ahmad Bustami., “Cara Mudah Belajar Internet, Homesite dan HTML”. Jakarta : Dinastindo, 1999 [4] Arief Ramadhan, “Seri Pembelajaran Komputer Internet dan Aplikasinya”. Jakarta : Elek Media Komputindo, 2005 [5] Budi Sutedjo “Perencanaan dan Pembangunan Sistem Informasi”. Yogyakarta : Andi, 2002. . [6] Husni Iskandar, “Pengantar Perancangan Sistem”. Jakarta : Erlangga, 1997 [7] Mei Lenawati, “Mahir dalam 7 hari Macromedia Dreamweaver 8 dengan PHP”. Yogyakarta : Andi, 2006..

Gambar 6. Layar Halaman Utama

[8] Riyeke Ustadiyanto, “Framework e-Commerce”, Yogyakarta : Andi, 2002.

IV. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari analisa dan perancangan yang telah dibahas pada bab-bab sebelumnya adalah sebagai berikut : 1.

Sistem perpustakaan pada saat ini telah terkomputerisasi, tetapi belum terkoneksi melalui internet, sehingga penyampaian informasi tentang perpustakaan tidak bisa langsung diketahui oleh pengunjung maupun anggota.

2.

Sistem perpustakaan yang penulis bangun saat ini dapat mendukung sistem kerja perpustakaan dalam hal pelayanan terhadap anggota yang semakin tahun semakin meningkat.

3.

Sistem perpustakaan yang berbasis web ini memberikan kemudahan dalam pencarian koleksi

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

TI |4

SEGMENTASI MORFOLOGI UNTUK MENGKUANTIFIKASI HASIL PEMERIKSAAN PAP SMEAR DALAM MENDETEKSI KANKER SERVIKS Suprapto1dan Kenty Wantri Anita2 1. Teknik Informatika, PTIIK Universitas Brawijaya, Malang. 2. Fakultas Kedokteran Universitas Brawijaya, Malang. E-mail: prapro_te@ ub.ac.id

Abstrak Saat ini metode skrining yang digunakan untuk deteksi dini kanker serviks antara lain dengan pemeriksaan Pap Smear, dan Inspeksi Visual Asam Asetat ( IVA). Jika dari pemeriksaan diindikasikan adanya lesi prakanker serviks, maka pasien disarankan melakukan periksaan kolposkopi biopsi, karena pemerikasaan histopatologi menjadi gold standard dalam mendiagnosa penyakit kanker. Pemeriksaan tes Pap Smear memberikan beberapa keuntungan: dapat dilakukan dengan cepat dan dapat memberikan hasil positif. Keganasan dapat terdiagnosis meskipun masih dalam stadium insitu, namun juga ada kekurangannya yaitu : hanya dapat untuk mendeteksi lesi yang letaknya di permukaan mukosa (untuk Pap Smear) masih perlu dikonfirmasi dengan biopsi. Identifikasi kemungkinan adanya sebagai sel kanker pada pemeriksaan Pap Smear ditandai dengan adanya : bentuk sel bulat lonjong dengan berbagai ukuran, inti sel cenderung lebih besar, inti diskariotik, hiperkromatik dan kromatin kasar. Dari hasil pengujian perbandingan antara sitoplasma dengan inti sel pada sampel pemeriksaan Pap Smear dengan katagori normal mendapatkan angka cenderung tetap yaitu dengan nilai rata-rata 32,5.

Abstract Morphological Segmentation for Quantifying of Pap Smear Test to Detect Cervical Cancer.Currently used screening method for the early detection of cervical cancer with a Pap smear others, and Visual Inspection Acetic Acid (VIA). If the inspection indicated the existence of cervical precancerous lesions, the patients are advised to do a biopsy and colposcopy examination HPV test, because histopathologic examination to be the gold standard in the diagnosis of cancer. Pap Smear test provides several advantages: it can be done quickly and can give positive results. Malignancies can be diagnosed while still in situ stage, but there are also drawbacks, namely: only able to detect lesions that are located on the surface of the mucosa) still need to be confirmed by biopsy. Identify the possibility of the cancer cells in the Pap smear is characterized by: the shape round oval cells with different sizes, cell nuclei tend to be larger, core diskariotik, hiperkromatik and coarse chromatin. From the results of comparison testing between the cytoplasm to the nucleus of cells in samples Pap smear with a normal category get a number that is likely to stick with an average value of 32.5. Keyword : Pap Smear, Digital Image Processing, ca cervix.

1. Pendahuluan CA Cancer Journal for Clinicians menyebutkan sebanyak 1.596.670 kasus kanker baru dan 571.950 kematian akibat kanker yang diproyeksikan terjadi di Amerika Serikat pada 2011. Sementara WHO dan Bank Dunia pada tahun 2005 sudah memperkirakan, bahkan jika tidak dikendalikan, diperkirakan 26 juta orang di

SNTE-2012

dunia akan menderita kanker dan 17 juta di antaranya meninggal karena kanker pada tahun 2030[6]. Kebanyakan kanker serviks merupakan karsinoma sel skuamosa, yang timbul dalam skuamosa sel epitel yang melapisi leher rahim. Infeksi HPV (Human Papillomavirus) merupakan penyebab munculnya kanker serviks. Ada lebih dari 150 jenis HPV yang diakui. Dari jumlah ini, 15 jenis diklasifikasikan sebagai jenis yang berresiko tinggi yaitu jenis : 16, 18 31, 33,

ISBN: 978-602-97832-0-9

TI |5

35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68, 73, dan 82. Jenis 16 dan 18 umumnya diakui yang menyebabkan sekitar 70% kasus kanker serviks. Dengan Tes DNA HPV, maka akan dapat mengetahui DNA virus tersebut termasuk kelompok beberapa jenis yang bereisiko tinggi atau tidak. Sehingga hal ini dapat mendeteksi adanya infeksi virus sebelum menjadi kelainan sel. Beberapa negara maju telah menyetujui pelaksanaan tes DNA HPV sebagai tindak lanjut pengujian jika ditemukan kelainan sel pada tes Pap Smear. Di negara berkembang pemeriksaan DNA ini belum dilakukan karena masih terlalu mahal.

2. Metodologi Secara garis besar proses analisis citra Pap Smear terdiri dari : pemrosesan awal citra, segmentasi, ektraksi ciri, análisis dan seleksi ciri, dan aplikasi diagnosa. Blok diagram proses ditunjukan pada Gambar 1. Citra masukan diperoleh dari mikroscope yang dilengkapi camera olypus DP71. Hasil capture citra kemudia dilakuan proses perbaikan citra dan penhilangan noise.

Saat ini ada beberapa metode skrining yang digunakan untuk mendeteksi secara dini kanker serviks antara lain dengan Tes Pap Smear, Kolposkopi , Tes HPV dan Inspeksi Visual Asam asetat ( IVA). Untuk deteksi dini yang paling murah yaitu dengan Inspeksi Visual Asam asetat ( IVA). Metode ini dilaksanakan dengan mengusap serviks dengan kapas yang telah dicelupkan ke dalam asam asetat 3%. Adanya tampilan ” bercak putih ” setelah pulasan asam asetat dimungkinkan akibat lesi prakanker serviks. Jika dari pemeriksaan diindikasikan adanya lesi prakanker serviks, maka pasien disarankan melakukan periksaan kolposkopi biopsi, karena pemerikasaan histopatologi menjadi gold standard dalam mendiagnosa penyakit kanker.[2] Ada beberapa model pelaporan hasil pemeriksaan Pap Smear yaitu : Sistem PAPANICOLAOU, system NIS, system Displasia KIS dan system Bethesda. Klasifikasi pemeriksaan berdasarkan Sistem PAPANICOLAOU yaitu : kelas I : tidak ada sel atipik/abnormal, kelas II : sitologi abnormal tapi tak ada bukti keganasan, kelas III : sitologi sel atipik meragukan keganasan, kelas IV : sitologi mencurigakan keganasan.dan kelas V : sitologi ganas. Sedangkan klasifikasi pemeriksaan berdasarkan Sistem Bethesda yaitu : kelas I : batas Normal, kelas II : Perubahan seluler jinak, kelas III : low-grade squamous intraepithelial lesion (LSIL) , kelas IV : highgrade squamous intraepithelial lesion (HSIL) dan kelas V : squamous cell carcinoma (SCC). Selama ini laporan hasil pemeriksaan tes Pap Smear tidak sampai memunculkan kuantifikasi sel-sel yang terlihat pada pemeriksaan. Dengan pengolaahan citra digital hal ini dengan mudah dapat dilakukan. Perangkat lunak untuk menganalisi sel berbasis segmentasi morfologi saat ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mendeteksi sel kanker. Proses morfologi berupa dilasi dan erosi atau kombinasi keduanya (opening dan closing) terbukti dapat memecahkan permasalahan pengolahan citra yang tidak dapat dipecahkan dengan filtering maupun transformasi.[5]

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 1. Blok diagram proses sistem

Selanjutnya dilakukan proses segmentasi citra. Awal proses segmentasi dilakukan proses morfologi-opening yang tujuannya menghilangkan noise. Untuk memisahkan objek berdasarkan warna, maka dilakukan clustering. Hasil dari proses clustering akan diperoleh luasan yang mewakili luasan inti sel, membran sel, sel darah, parasit latarbelakang/ background dan sel penyebab infeksi (jamur, bakteri, parasit dan virus). Pada saat segmentasi inilah banyak ditemukan permasalahan, misalanya citra yang tidak. Permasalahan ini dapat disebabkan karena beberapa faktor antara lain masalah pada proses pengecatan. Langkah selanjutnya yaitu melakukan region growing untuk mendapatkan posisi inti sel, luasan inti sel dan luasan sitoplasma, serta dengan deteksi tepi untuk mengetahui pola tepi objek (baik pola inti sel maupun pola tepi membran sel). Proses segmentasi ditunjukan pada Gambar 2. Langkah berikutnya yang melakukan proses analysis dan seleksi ciri. Proses ini bertujuan untuk menyeleksi

SNTE-2012

TI |6

ciri-ciri yang diperoleh dari tahap sebelumnya yang benar-benar mewakili ciri-ciri sel epitel serviks dengan berbagai macam perubahan yang mengarah pada ketidaknormalan sel. Langkah terakhir yaitu membuat diagnosa berdasarkan analisis ciri-ciri yang telah dilakukan.

cukup mudah. Untuk mengetahui luasan setiap sel secara pasti akan terkendala oleh kepadatan sel dan adanya sebagian luasan sitoplasama sel tertentu akan menumpuk luasan sitoplasma sel lain. Permasalahan lain yaitu batas tepi dari sel yang cenderung transparan. Dengan selisih warna sitoplasma dengan background semakin tipis, maka penentuan batas warna sitoplasma dengan background akan mementukan keberhasilan proses clustering.

1 2 3 4 5 6 7 8

Jumlah sel teriden

Sample

Tabel 1. Kuantifikasiselhasiltes Pap dengankatagori Normal

5 7 8 6 7 6 8 7 Rata-rata

Luasan Rata-rata (pixel) IntiSel 362 387 374 368 376 386 379 366 375

Sitoplasma 12156 12324 11056 12301 11979 13010 11529 13142 12187

S/N

33,58 31,845 29,56 33,43 31,86 33,70 30,42 35,91 32,5

Pada Table 2 ditunjukan kuantifikasi sel hasil tes Pap dengan katagori abnormal, mulai dari kelas 1 sampai kelas 5. Tanda-tanda keganasan terlihat pada perbandingan antara luasan sitoplasma dan inti sel yang semakin kecil. Gambar 2. Prosessegmentasi

3. Pembahasan Dari 80 sampel citra yang terdiri dari 25 sampel menunjukan diagnosa normal 25 sampel dengan diagnosa terdapat sel tidak normal Radang non spesifik namun tidak ditemukan sel ganas, 13 sampel dengan katagori diagnose ditemukan sel-sel yang menragukan ganas, 2 sampel dengan katagori diagnose ditemukan sel-sel yang mencurigakan ganas dan 15 sampel dengan katagori diagnose ditemukan sel-sel ganas. Pada Tabel 1 ditunjukan kuantifikasi sel hasil tes Pap dengan katagori Normal untuk beberapa sampel. Pada sel normal perbandingan antara luasan sitoplasma dan inti sel rata-rata 32,5. Gambar 3 memperlihatkan hasil segmentasi inti sel pada pemeriksaan Pap Smear dengan katagori Normal. Terlihat pada Gambar 3 bahwa pada sel normal luasan sitoplasma jauh lebih besar dibandingkan luasan inti sel. Namun demikian bukan berarti mengolah citra hasil pemeriksaan Pap Smear dengan katagori normal akan

SNTE-2012

Gambar 3 Segmentasi inti sel pada pemeriksaan Pap Smear dengan katagori Normal

ISBN: 978-602-97832-0-9

TI |7

Jumlahsel abnormlteride ntifikasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2 2 1 3 2 3 4 5 4 6 6 5

Luasan Ratarata Sel abnormal (pxl) IntiS Sitopla el sma 568 10214 497 9247 504 10210 925 11503 873 9979 868 11010 1879 9721 1665 8714 1766 9417 1925 2159 1762 2418 1656 2397

S/N Katagori

Sampel

Tabel 2. Kuantifikasiselhasiltes Pap dengankatagori Abnormal

17,98 18,61 20,26 12,44 11,43 12,68 5,17 5,23 5,33 1,12 1,37 1,45

Kls 2 Kls 2 Kls 2 Kls 3 Kls 3 Kls 3 Kls 4 Kls 4 Kls 4 Kls 5 Kls 5 Kls 5

Gambar 5 Citra Pap Smear dengan katagori Ca Cervix setelah dideteksi tepi

4. Kesimpulan 1. Kemungkinan adanya sebagai sel kanker yang ditandai dengan : Bentuk sel bulat lonjong dengan berbagai ukuran, Inti Sel Cenderung lebih besar, Inti diskariotik, hiperkromatik dan kromatin kasar. 2. Dengan diawali proses morfologi, maka proses segmentasi untuk mendapatkan luasan inti sel dan luasan sitoplasma menjadi lebih mudah. 3. Perbandingan antara sitoplasma dengan inti sel pada sampel hasil pemeriksaan dengan katagori normal mendapatkan angka cenderung tetap yaitu dengan rata-rata 32,5. 4. Tanda-tanda keganasan terlihat pada perbandingan antara luasan sitoplasma dan inti sel yang semakin kecil. Pada sampel dengan katagori ca cervix luasan inti sel semakin mendekati luasan sitoplasma.

5. Saran. Untuk mengidentifikasi sel yang tertutup sel radang yang padat, harus ditambahkan proses segmentasi dengan metode yang morfologi yang bervariasi. Hal ini dilakukan untuk mencegah kesalahan identifikasi. 6.

Ucapan Terimakasih.

Ucapan Terima Kasih Kepada : 1. Bagian Proyek Peningkatan Kualitas Sumberdaya Manusia sebagai pemberi dana penelitian, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Tahun Anggaran 2012. 2. Lembaga Penelitian Universitas Brawijaya. 3. Laboratorium Komputer dan Komputasi, PTIIK Univesitas Brawijaya. 4. Laboratorium Patologi Anatomi Fakultas Kedokteran Univesitas Brawijaya. Gambar 4 Citra Pap Smear dengan katagori Ca Cervix

7. Daftar Pustaka. [1] Gonzalez, Rafael C., and Woods, Richard E., 2007, Digital Image Processing, Addison-Wesley Publishing Company, Inc. Gonzalez, Rafael C., and Woods, Richard E., 2001, Digital Image Processing, Addison-Wesley Publishing Company, Inc. [2] Julisar Lestadi, 1998, Penuntun Diagnostik Praktis Sitologi Ginekologik Apusan PAP, Lab. Patologi Anatomi RSPAD Gatot Subroto, Jakarta. [3] Jian Ling, Urs Wiederkehr, 2008 , Application of Flow Cytometry for Biomarker-Based Cervical Cancer Cells Detection, Diagnostic Cytopathology, Vol 36, No 2 Wiley-Liss, Inc. [4] Suprapto, 2002, Perancangan dan pembuatan sistem pengenalan pola berbasis jaringan syaraf tiruan

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

TI |8

probabilistik puntuk mengenali obejek bergerak , Laporan Penelitian Dosen Muda. [5] Shengyong Chen,1 Mingzhu Zhao, 2012, Recent Advances in Morphological Cell Image Analysis,Computational and Mathematical Methods in Medicine Volume 2012, Hindawi Publishing Corporation Article ID 101536, 10 pages

SNTE-2012

[6] World Health Organization. 2009. "WHO Disease and injury country estimates". http://www.who.int/healthinfo/global_burden_disea se/estimates_country/en/index.html. Retrieved Nov. 11, 2009.

ISBN: 978-602-97832-0-9

TI |9

ANALISIS SISTEM PENDUKUNG KEPUTUSAN PEMBELIAN BARANG DENGAN MENGGUNAKAN FUZZY METODE MAMDANI Studi Kasus : Toko XYZ Hetty Rohayani AH1 dan Herti Yani2 1,2 Sistem Informasi, STIKOM Dinamika Bangsa, Jln. Jend. Sudirman Thehok – Jambi Email : [email protected] , [email protected]

Abstrak Pengambilan keputusan dalam hal pembelian barang merupakan hal yang penting karena berpengaruh langsung kelancaran jalannya usaha. Adapun penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah sistem pendukung keputusan terkomputerisasi dalam mengatasi permasalahan penentuan pembelian barang pada Toko XYZ Metode yang digunakan dalam penelitian ini berupa studi lapangan dan studi kepustakaan untuk mengumpulkan data-data yang diperlukan. Penelitian ini menggunakan metode fuzzy untuk memodelkan penentuan jumlah pembelian yang direkomendasikan. Dengan adanya aplikasi ini, berbagai informasi akurat dapat diakses secara cepat sehingga dapat membantu dalam melakukan analisis dan pengambilan keputusan pembelian barang yang lebih baik pada Toko XYZ .

Abstract ANALYSIS OF PURCHASE DECISION SUPPORT SYSTEM USING FUZZY METHOD Mamdani Case Study: Shop XYZ. Decision-making in terms of purchases of goods is important because it directly affects the smooth running of business. The research aims to design a computerized decision support system to solve the problem of determining the purchase of goods on store XYZ method used in this study in the form of field studies and library research to collect the necessary data. This study uses fuzzy method to model the determination of the amount of purchase is recommended. With this application, a variety of accurate information can be accessed quickly so that it can assist in the analysis and decision-making better purchases at XYZ Store. Keywords: DSS, Fuzzy, Decision, purchase, support, Mamdani Method

1. Pendahuluan Sistem pendukung keputusan merupakan salah satu bagian dari sistem informasi yang dirancang untuk membantu para pengambil keputusan untuk menyelesaikan masalah dan menanggapi peluang dalam suatu kerumitan dan jangka waktu yang terbatas. Dengan pemanfaatan sistem pendukung keputusan, kebutuhan prioritas dapat diidentifikasi dengan cepat sehingga dapat dilakukan pengalokasian sumber daya secara tepat untuk memperoleh manfaat penjualan yang dihasilkan dari permintaan yang dinamis. Toko XYZ merupakan salah satu toko di kota Jambi yang melakukan penjualan berbagai jenis barang. Sehubungan dengan beragamnya jenis barang yang dijual, pemilik toko dituntut untuk lebih bijaksana dan selektif dalam melakukan pembelian barang. Namun,

ISBN: 978-602-97832-0-9

seringkali pemilik toko mengalami kesalahan dalam pengadaan barang karena penempatan barang yang tidak teratur dan pencatatan yang kurang terorganisir. Hal tersebut menimbulkan kerugian akibat tidak tersedianya barang yang diminta ataupun adanya overstock barangbarang tertentu. Kesibukan operasional mengakibatkan pemilik toko mengalami kesulitan dalam menganalisis perkembangan usahanya. Adapun keseluruhan masalah tersebut berdampak pada proses pengambilan keputusan yang tidak efektif dan efisien dan pada akhirnya mempengaruhi kelancaran usaha yang dijalankan. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah penulis uraikan, maka dapat dibuat perumusan masalah, yaitu :

SNTE-2012

T I | 10

1. Bagaimana merancang sistem pendukung keputusan pembelian barang pada Toko Surya Jaya? 2. Bagaimana sistem dapat meningkatkan kinerja dalam pengolahan data-data transaksi dan menghasilkan informasi yang akurat sehingga dapat mengurangi resiko kerugian dan meningkatkan keuntungan yang diperoleh? Pembatasan Masalah Untuk menghindari terjadinya pembahasan di luar topik dan judul penulisan, maka penulis akan melakukan pembatasan masalah. Adapun batasan masalah yang akan dibahas hanya meliputi : a. Pembahasan hanya meliputi transaksi pembelian dan penjualan yang akan diolah hingga menghasilkan informasi yang akurat dan dapat digunakan sebagai pendukung dalam pengambilan keputusan pembelian barang. b. Pembahasan menyangkut barang-barang yang dijual di Toko XYZ c. Sistem akan dibangun menggunakan logika samar (fuzzy) yaitu sistem inferensi samar (fuzzy inference system) metode Mamdani. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui tentang transaksi pembelian dan penjualan di Toko XYZ serta masalah-masalah yang dihadapi dan mencari solusi untuk pemecahan masalah tersebut. 2. Untuk merancang sistem pendukung keputusan pembelian barang pada Toko XYZ

keputusan yang lebih fleksibel, mantap, dan canggih dibandingkan dengan sistem konvensional.” Metode Mamdani sering dikenal dengan metode maxmin. Metode ini diperkenalkan oleh Ebrahim Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output, diperlukan 4 tahapan (Sri Kusumadewi dan Hari Purnomo, 2010 : 40), yaitu: 2. Pembentukan himpunan fuzzy Pada metode Mamdani, baik variabel input maupun variabel output dibagi menjadi satu atau lebih himpunan fuzzy. 3. Aplikasi fungsi implikasi (aturan) Pada metode Mamdani, fungsi implikasi yang digunakan adalah min. 4. Komposisi aturan Tidak seperti penalaran monoton, apabila sistem terdiri dari beberapa aturan, maka inferensi diperoleh dari kumpulan dan korelasi antar aturan. Salah satu metode yang digunakan dalam melakukan inferensi sistem fuzzy adalah metode maximum. Pada metode ini, solusi himpunan fuzzy diperoleh dengan cara mengambil nilai maksimum aturan, kemudian menggunakannya untuk memodifikasi daerah fuzzy, dan mengaplikasikannya ke output dengan menggunakan operator OR (union). Secara umum dapat dituliskan: µsf(xi)=max(µsf(xi),µkf(xi)

Catatan : µsf [xi] = nilai keanggotaan solusi fuzzy sampai aturan ke-i; µkf [xi] = nilai keanggotaan konsekuen fuzzy aturan ke-i;

2. TINJAUAN TEORI Pengertian Sistem Pendukung Keputusan Sistem pendukung keputusan/Decision Support System (DSS) dapat berupa sistem berbasis komputer interaktif yang menyediakan berbagai informasi untuk meningkatkan kualitas pengambilan keputusan sehingga dapat mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Menurut Alter dalam Kusrini (2007 : 15) “DSS merupakan sistem informasi interaktif yang menyediakan informasi, pemodelan, dan pemanipulasian data.”. Kusrini (2007 : 16) mengungkapkan: “DSS biasanya dibangun untuk mendukung suatu solusi atas suatu masalah atau mengevaluasi suatu peluang. DSS tidak dimaksudkan untuk mengotomatisasikan pengambilan keputusan, tetapi memberikan perangkat interaktif yang memungkinkan pengambil keputusan untuk melakukan berbagai analisis menggunakan model-model yang tersedia.” Sistem Inferensi Fuzzy Metode Mamdani Lotfi Zadeh dalam Setiadji (2009 : 175) menyatakan “Integrasi logika fuzzy ke dalam sistem informasi dan rekayasa proses menghasilkan sistem pengambilan

5.

Penegasan (defuzzy) Input dari proses defuzzy adalah suatu himpunan yang diperoleh dari komposisi aturan-aturan fuzzy, sedangkan output yang dihasilkan merupakan suatu bilangan pada domain himpunan fuzzy tersebut. Sehingga jika diberikan suatu himpunan dalam range tertentu, maka harus dapat diambil suatu nilai crisp terntentu sebagai output. Metode centroid (composite moment) adalah metode yang bisa dipakai pada defuzzifikasi komposisi aturan Mamdani. Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil titik pusat (z*) daerah metode. Secara umum dirumuskan (Sri Kusumadewi dan Hari Purnomo, 2010 : 40):

z* =

∫ zµ ( z )dz z

∫ µ ( z )dz z

untuk variabel kontinu

SNTE-2012

(2.1)

(2.2)

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 11

n

z* =

∑z j =1

j

µ(z j )

n

∑ µ(z j =1

j

)

untuk variabel diskret (2.3) Yuanyuan Chai et al. (2009 : 24) mengungkapkan: “Advantages of the Mamdani fuzzy inference system: 1. It’s intuitive. 2. It has widespread acceptance. 3. It’s wellsuited to human cognition”.

3. METODE PENELITIAN Agar penelitian dapat berjalan dengan lancar, maka dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan ilmiah, penulis menggunakan beberapa metode penelitian dalam pengumpulan data, yaitu : Penelitian Lapangan (Field Research) Penelitian lapangan ini dilakukan secara langsung pada Toko XYZyang meliputi 3 cara : a. Observasi Pada metode ini penulis mendatangi dan melakukan pengamatan langsung terhadap Toko XYZdan diketahui bahwa semua proses masih dilakukan secara manual. b. Wawancara Untuk metode ini penulis melakukan pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab langsung kepada pemilik toko untuk mengetahui proses pengolahan data-data dan gambaran dari objek penelitian serta permasalahan yang dihadapi. c. Analisis Dokumen Agar lebih memahami kebutuhan sistem yang akan dibangun untuk menyelesaikan permasalahan yang sedang dihadapi, penulis juga melakukan analisis dokumen. Penelitian Kepustakaan (Library Research) Penelitian kepustakaan merupakan metode pengumpulan data dengan cara mempelajari teori dan konsep dari literatur-literatur yang relevan dengan masalah penelitian. Penulis banyak mencari data-data dari berbagai buku teks dan jurnal ilmiah yang relevan dengan permasalahan dalam penelitian ilmiah ini. Adapun buku teks yang penulis gunakan sebagian besar diperoleh dari perpustakaan STIKOM Dinamika Bangsa Jambi dan jurnal ilmiah yang didapatkan melalui internet serta sumber-sumber lainnya.

4. PEMBAHASAN Analisa Sistem Analisa sistem bertujuan untuk mempelajari sistem yang sedang berjalan, mengidentifikasi masalah-masalah yang ada serta menentukan kebutuhan sistem baru yang

ISBN: 978-602-97832-0-9

akan dikembangkan. Adapun permasalahan yang ditemukan pada sistem berjalan yang belum terkomputerisasi yaitu timbulnya kesulitan pada saat pendaftaran barang-barang yang akan dibeli Banyaknya jenis barang seringkali membuat pemilik toko kebingungan dalam menentukan jumlah pembelian yang tepat. Seringkali informasi yang dibutuhkan tidak tersedia karena hanya mengandalkan pencatatan manual yang seadanya. Analisa Kebutuhan Sistem Berdasarkan analisa sistem tersebut, adapun kebutuhan sistem yang akan dibangun berupa sistem pendukung keputusan pembelian barang yang dapat merekomendasikan pembelian bagi Toko XYZ yang dilengkapi dengan fasilitas pemrosesan transaksi dimana fasilitas ini berperan dalam penginputan datadata transaksi yang nantinya akan diolah menjadi berbagai bentuk laporan yang berupa tabel dan grafik untuk menghasilkan informasi pendukung pengambilan keputusan pembelian barang. Penjelasan untuk proses/fungsi yang akan dilakukan oleh perangkat lunak yang akan dikembangkan sebagai pendukung keputusan pembelian barang pada Toko XYZ dapat digambarkan dengan use case diagram seperti pada gambar 1.

Gambar 1 Use Case Diagram Sistem Pendukung Keputusan Pembelian Barang pada Toko XYZ

Hubungan antara main program (menu utama) yang akan dibangun dengan modul/modul (sub program) yang ada dapat digambarkan dengan hirarki chart.

Untuk menggambarkan algoritma program dalam proses pengaksesan menu utama utama dapat dilihat pada gambar flowchart program berikut ini.

SNTE-2012

T I | 12

MENU UTAMA

MASTER

TRANSAKSI

DATA BARANG

DATA BARANG

DATA JENIS BARANG

PEMBELIAN BARANG

ANALISIS

LAPORAN

LAPORAN PEMBELIAN BARANG

LAPORAN PEMBELIAN

KELUAR DARI SISTEM

REKOMENDASI PEMBELIAN

LAPORAN FAKTUR JATUH TEMPO

PENJUALAN BARANG

LAPORAN PENJUALAN

DATA PEMASOK

TENTANG APLIKASI

5. PENUTUP

LAPORAN PENJUALAN PER PELANGGAN CUSTOMER

LAPORAN LAPORAN STOK PENJUALAN PER BARANG BARANG

DATA PELANGGAN

Gambar 4.2 Rancangan Struktur Program Mulai

Aktifkan Form Menu Utama

Klik Menu

Menu = Data Barang

SubMenu Data Master

Y

Klik SubMenu

N SubMenu = Data Barang

Y Data Barang

N SubMenu = Data Jenis Barang Y

Menu = Data Pemasok

Y

Data Jenis Barang

N Data Pemasok

N Menu = Data Pelanggan

Data Pelanggan

Y N

Menu = Data Pembelian

Y

Data Pembelian Barang

Y

Data Penjualan Barang

Menu = Data Penyesuaian Stok

Y

Data Penyesuaian Stok

N Menu = Laporan Pembelian

Y

SubMenu Laporan Pembelian

Klik SubMenu

N Menu = Laporan Penjualan

Y

Laporan Penjualan

Y

Laporan Pembelian

Y

Laporan Faktur Jatuh Tempo

SubMenu = Laporan Pembelian Barang

DAFTAR PUSTAKA

N

N Menu = Laporan Stok Barang

Y

Laporan Stok Barang

N

SubMenu = Laporan Faktur Jatuh Tempo N

Menu = Rekomendasi Pembelian

Y

Rekomendasi Pembelian Barang

N Menu = Tentang Aplikasi

Y

Berdasarkan hasil dari penelitian yang dilakukan oleh penulis, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem pengolahan data-data transaksi yang digunakan Toko XYZsaat ini masih berupa pencatatan manual pada media kertas yang menimbulkan kesulitan dalam pengaksesan informasi terutama yang berkaitan dengan pembelian barang sehingga dibutuhkan suatu sistem yang lebih baik yaitu sistem pendukung keputusan pembelian barang yang terkomputerisasi. 2. Penelitian ini menghasilkan pendukung keputusan pembelian barang yang dapat memberikan informasi mengenai transaksi-transaksi periode tertentu dalam bentuk laporan serta rekomendasi pembelian barang untuk membantu Toko XYZdalam proses penentuan pembelian barang. Adapun saran yang ingin penulis berikan sehubungan dengan penelitian yang telah dilakukan yaitu untuk pengembangan lebih lanjut, dapat ditambahkan parameter lainnya pada pemodelan fuzzy sesuai dengan kebutuhan.

N Menu = Data Penjualan

diolah. Pada aplikasi ini, rancangan masukan berupa rancangan form-form input master dan transaksi yang digunakan untuk memasukkan data-data barang, pemasok, pembelian, penjualan dan data-data lainnya dimana data ini akan diolah nantinya untuk menghasilkan keluaran yang dibutuhkan.

Tentang Aplikasi

N

Selesai

Gambar 4.3 Flowchart Program Menu Utama

Rancangan Keluaran Pada penelitian ini, rancangan output yang dibuat meliputi rancangan laporan-laporan yang dibutuhkan seperti laporan pembelian dan penjualan serta tampilan rekomendasi pembelian barang yang dapat dilihat pada gambar berikut.

[1]. Kusrini, 2007, Konsep dan Aplikasi Sistem Pendukung Keputusan. Yogyakarta : Penerbit Andi. [2]. Setiadji, 2009, Himpunan & Logika Samar serta Aplikasinya. Yogyakarta : Graha Ilmu. [3]. Sri Kusumadewi dan Hari Purnomo, 2010, Aplikasi Logika Fuzzy. Yogyakarta : Graha Ilmu. [4]. Yuanyuan Chai et al., 2009, Mamdani Model based Adaptive Neural Fuzzy Inference System and its Application. International Journal of Computational Intelligence Volume 5, No.1, hal.23-29.

Laporan pembelian barang per pemasok merupakan keluaran sistem yang menampilkan pembelian barang yang dikelompokkan per pemasok dalam periode waktu tertentu yang dipilih sebelumnya. Rancangan Masukan Untuk menghasilkan keluaran, tentunya dibutuhkan data-data yang dibutuhkan sebagai masukan yang akan

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 13

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP BOW-TIE PADA APLIKASI ULTRA WIDEBAND Adhi Mahendra1 1 Jurusan Teknik Elektro – Universitas Pancasila Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta – INDONESIA Telp. 0217864730 ext 116. Email : [email protected]

Abstrak Antena mikrostrip sebagai salah satu perangkat komunikasi yang memiliki dimensi kecil dengan kemampuan meradiasi dan menerima sinyal secara baik dan teknologi Ultra Wideband yang akan digunakan pada antena mikrostrip ini merupakan suatu teknologi yang dapat digunakan pada aplikasi jaringan wireless dengan kecepatan data yang sangat tinggi. Antena mikrostrip bow-tie merupakan pilihan yang baik untuk aplikasi antena pada frekuensi ultra wideband dikarenakan menghasilkan pencapaian radiasi pada pita lebar ataupun multiband. Perancangan antena mikrostrip bow-tie ini menggunakan perangkat lunak CST Microwave Suite 2011. Pada perangkat lunak CST Microwave Suite 2011 akan menunjukkan hasil perancangan antena berdasarkan ukuran yang diinginkan dan akan menghasilkan nilai VSWR, return loss, gain, directivity beserta bentuk pola radiasi. Setelah hasil didapat maka hasil tersebut dianalisa pada tiga percobaan yaitu jenis substrat, ketebalan substrat dan sudut patch yang digunakan pada perancangan antena mikrostrip bow-tie untuk mendapatkan nilai parameter-parameter antena seperti VSWR ≤ 2, return loss -10 dB, gain, directivity dan pola radiasi. Kata kunci : Antena mikrostrip bow-tie, ultra wideband, CST Microwave Suite 2011

I. PENDAHULUAN Majunya perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi khususnya teknologi tanpa kabel (wireless) menyebabkan para perancang antena agar merancang suatu antena yang dapat mendukung teknologi tersebut. Permasalahan yang utama dalam teknologi tersebut adalah kebutuhan akan kecepatan data yang tinggi, dan salah satu solusi yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan Ultra Wideband. Untuk mendukung perangkat teknologi Ultra Wideband , diperlukan suatu antena yang memiliki karakteristik bandwidth yang sangat lebar. Pada antena mikrostrip menggunakan bahan yang sederhana, bentuk dan ukuran dimensi antenanya lebih kecil, harga produksinya lebih murah, mampu memberikan unjuk kerja (performance) yang cukup baik dan dapat diterapkan pada Microwave Integrated Circuits (MICs). Antena mikrostrip bow-tie merupakan pilihan yang baik untuk aplikasi antena pada frekuensi ultra wideband dikarenakan menghasilkan pencapaian radiasi pada pita lebar ataupun multiband. Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahannya yaitu bagaimana merancang antena mikrostrip bow-tie untuk aplikasi Ultra Wideband. Tujuan Penulisan

ISBN: 978-602-97832-0-9

Tujuan penulisan ini adalah mensimulasikan perancangan antena mikrostrip bow-tie untuk aplikasi Ultra Wideband. Batasan Masalah Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut: 1. Bekerja pada frekuensi Ultra Wideband 3,1GHz -10,6 GHz. 2. Parameter yang dianalisa VSWR, return loss, gain, directivity dan pola radiasi. 3. Jenis Substrat yang analisa Tatonic TLY-5, Arco AR 230 dan FR-4. 4. Ketebalan substrat yang dianalisa 1,9 mm, 2 mm dan 2,1 mm. 5. Besar sudut patch yang dianalisa 300, 450 dan 600. 6. Perancangan dilakukan dengan menggunakan software CST Microwave Studio 2011. II. ANTENA MIKROSTRIP Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan substrat dielektrik. Antena mikrostrip dapat diproduksi dengan memanfaatkan teknologi rangkaian tercetak (circuit printed) sehingga lebih praktis untuk digunakan pada alat komunikasi bergerak. Bentuk umum antena mikrostrip terlihat pada Gambar 1 dan bagian antena mikrostrip terdiri dari:

SNTE-2012

T I | 14

1.

2.

3.

Patch bagian yang terletak paling atas dari antena dan terbuat dari bahan konduktor ini berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara. Substrat berfungsi sebagai media penyalur gelombang elektromagnetik dari catuan. Ketebalan substrat berpengaruh pada bandwidth dari antena. Groundplane yaitu lapisan paling bawah yang berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan.

Gambar 1 Bentuk Umum Antena Mikrostrip

Secara garis besar antena mikrostrip memilki kelebihan yakni : 1. Dimensi antena yang kecil 2. Bentuknya yang sederhana memudahkan proses perakitan 3. Tidak memakan biaya besar pada proses pembuatan 4. Multifrekuensi Namun demikian, antena mikrostrip juga memiliki kekurangan seperti : 1. Efisiensi yang rendah 2. Gain yang rendah 3. Bandwidth yang sempit 4. Daya (power) yang rendah II.1.

Antena Mikrostrip Bow-tie Bentuk antena bow-tie merupakan pengembangan desain antena dari bentuk patch segitiga (triangel). Antena bow-tie pada dasarnya termasuk dalam jenis antena dipole bentuk kawat dengan penambahan beberapa elemen untuk dapat melakukan pengaturan impedansi input antena. Pada perkembangan selanjutnyanya pada antena bow-tie bentuk kawat dikonversikan kedalam bentuk patch. Antena bowtie bentuk patch memiliki ukuran yang lebih kecil dari antena bow-tie bentuk kawat. Kelebihan bentuk bow-tie adalah mempunyai radiator yang lebih besar. Antena bow-tie sendiri digunakan untuk menghasilkan frekuensi kerja yang sama pada kedua polarisasinya. Bentuk antena bow-tie dapat dilihat pada Gambar 4.

SNTE-2012

Gambar 2 Geometri Dasar Antena Mikrostrip BowTie

Antena mikrostrip dapat dicatu menggunakan beberapa metode. Metode-metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu terhubung (contacting) dan tidak terhubung (noncontacting). Pada metode terhubung, daya Radio Frequency (RF) dicatukan secara langsung ke patch radiator dengan menggunakan elemen penghubung. Pada metode tidak terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untuk menyalurkan daya di antena saluan mikrostrip dengan patch. II.2. Microstrip Line Feed Pada tipe pencatuan ini, bagian konduktor dihubungkan secara langsung dengan tepi patch mikrostrip. Terlihat pada Gambar 5 bahwa lebar strip konduktor lebih kecil daripada elemen peradiasi antena mikrostrip. Teknik pencatuan ini mudah dalam proses pembuatan dan untuk mendapatkan kesesuaian impedansi.

Gambar 3 Microstrip Line Feed

III. ULTRA WIDEBAND Sistem komunikasi ultra wideband merupakan sistem komunikasi jarak pendek yang mempunyai bandwidth yang sangat lebar. Mengenai konsep Ultra Wideband itu sendiri merupakan istilah umum yang menggambarkan suatu jaringan yang mempunyai luas bidang yang sangat besar. Teknologi UWB oleh FCC dan ITU didefinisikan sebagai suatu teknologi nirkabel (wireless) yang dikembangkan untuk memancarkan sejumlah data yang sangat besar melalui jarak yang sangat pendek sekitar 15 meter dengan bandwidth minimal 500 MHz. Teknologi UWB ini termasuk pada teknologi digital sehingga transmisi sinyalnya bisa mengirim aliran berbagai data digital.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 15

Untuk aplikasi pada sistem komunikasi tanpa kabel yang beroperasi pada 3.1 – 10.6 GHz. Dilain pihak, infocomm Development Authority (IDA), sebuah badan regulasi spektrum Singapura menetapkan alokasi frekuensi UWB pada 2.2 – 10.6 GHz.

Mulai

Menentukan frekuensi kerja antena

Menentukan bahan dan parameter antena

Keuntungan lain dari teknologi UWB adalah kecilnya interferensi, karena transmisi disebarkan melalui spektrum radio dan tersebarnya sinyal membuatnya lebih sulit dihambat. Karena sinyal yang dihasilkan berdaya rendah dan menyebar melalui spektrum, maka sinyal ini bisa berbagi ruang dengan komunikasi radio yang sudah ada dan tidak menyebabkan layanannya terganggu.

Melakukan perhitungan untuk dimensi patch antena bow-tie

Entri data nilai parameter pada simulasi Mengubah nilai parameter Apakah perancangan sudah sesuai ? Ya

IV. PERANCANGAN ANTENA Program Perancangan Antena Perancangan antena mikrostrip bow-tie diawali dengan menentukan frekuensi kerja antena mikrostrip, jenis lapisan bahan, nilai konstanta dielektrik lapisan bahan, tebal lapisan bahan, penentuan jarak antara elemen, penentuan panjang dan lebar saluran mikrostrip. Antena mikrostrip bowtie ini akan dirancang sebagai pemancar dan penerima dalam aplikasi ultra wideband (UWB). Simulator CST Microwave Studio 2011 CST Microwave Studio 2011 merupakan fitur lengkap paket perangkat lunak untuk analisis dan desain gelombang elektromagnetik dalam rentang frekuensi tinggi. Proses memasukkan parameter yang mudah dengan menyediakan sebuah pemodelan solid 3D yang baik, dll. CST Microwave Studio 2011 merupakan bagian dari STUDIO DESIGN CST yang menawarkan sejumlah pemecah masalah yang berbeda untuk berbagai jenis aplikasi. Hal ini didasarkan pada Teknik Integrasi terbatas (FIT) diperkenalkan dalam elektrodinamika lebih dari tiga dekade lalu. Metoda ini efisien untuk sebagian besar jenis aplikasi frekuensi tinggi seperti konektor, jalur transmisi, filters, antena dan banyak lagi. Berikut tampilan awal CST Microwave Studio pada Gambar 6.

Tidak

Selesai

Gambar 5 Diagram alir perancangan antena

V.

Desain Antena Mikrostrip Perancangan antena mikrostrip bow-tie ini menggunakan frekuensi yang bekerja pada 3,1 GHz – 10,6 GHz. Parameter yang akan digunakan dalam desain antena mikrostrip bow-tie ini adalah 1. Konstanta dielektrik (𝜀𝜀𝑟𝑟 ) 2. Ketebalan substrat (h) 3. Sudut patch (α) 4. Impedansi masukan ( 𝑍𝑍0 ) ANALISA SIMULASI HASIL PERANCANGAN Perancangan Antena Dalam perancangan antena mikrostrip ini menggunakan perangkat lunak dengan spesifikasi notebook : 1. Model Asus Notebook PC Prosesor = AMD Quadcore CPU RAM = 8 GB 2. Operating System = Windows 7 Home Premium SP1 3. Simulator = CST Microwave Studio 2011

Skenario Perancangan Antena Mikrostrip Antena mikrostrip yang akan dianalisis adalah antena mikrostrip bow-tie dengan teknik pencatuan transmition line. Bentuk desain antena mikrostrip bow-tie yang akan dirancang dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 4 Tampilan Awal CST Microwave Studio 2011

Diagram Alir Perancangan Berikut diagram alir perancangan antena mikrostrip bow-tie dapat dilihat pada gambar 7.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 6 Desain antena mikrostrip bow-tie

SNTE-2012

T I | 16

Nilai tiap simbol pada Gambar 6 dapat dilihat pada Tabel1 berikut : Tabel 1 Nilai Parameter Dimensi Tetap Antena

Simbol W wp

Dimensi 60 mm 20 mm

Simbol L lp

Dimensi 60 mm 20 mm

w1

2.68 mm

l1

10 mm

w2

17.32 mm

l2

20 mm

w3

5 mm

𝑍𝑍0

50 Ω

w4 2.9 mm Parameter perancangan antena mikrostrip : 1. Konstanta dielektrik substrat (𝜀𝜀𝑟𝑟 ) = 2,2 2. Ketebalan substrat (h) = 2 mm 3. Sudut patch (α) = 300

Tatonic TLY-5 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 2,2 Arlon AR 320 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 3,2 FR-4 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 4,3

-1,8257 dB

-4,5189 dB

-13,1014 dB

-1,3881 dB

-4,5754 dB

-7,227 dB

-0,99435 dB

-6,0976 dB

-3,6554 dB

jenis subtrat Tatonic TLY-5 yang memiliki nilai return loss yang paling baik (-10 dB). Tabel 4 Analisa Pengaruh Perubahan Konstanta Dielektrik (εr ) terhadap Gain

Jenis Substrat Tatonic TLY-5 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 2,2 Arlon AR 320 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 3,2 FR-4 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 4,3

Frek. Terendah (3,1 GHz)

Frek. Tengah (6,85 GHz)

Frek. Tertinggi (10,6 GHz)

2,323 dB

4,300 dB

4,884 dB

2,675 dB

4,702 dB

4,662 dB

2,904 dB

4,706 dB

4,777 dB

Pada percobaan analisa yang dilakukan pada simulasi akan diubah ketiga parameter diatas dengan menggunakan range frekuensi ultra wideband antara lain 3,1 GHz, 6,85 GHz, dan 10,6 GHz. Untuk konstanta dielektrik substrat dibagi menjadi tiga jenis yaitu Tatonic TLY-5, Arlon AR 320, dan FR-4. Pada Ketebalan substrat juga akan di analisa pada tiga macam ketebalan yaitu 2 mm, 2,6 mm dan 3mm. Begitu juga dengan sudut patch antena, dikarenakan bow-tie memiliki bentuk dasar antena segitiga yang memiliki sudut. Sudut yang akan dianalisa pada 300, 450, dan 600.

pada frekuensi rendah substrat Tatonic TLY-5 memiliki nilai gain yang paling kecil dan pada frekuensi tinggi Arlon AR 320 yang memiliki nilai gain yang paling kecil.

Tabel 2 Analisa Pengaruh Perubahan Konstanta Dielektrik (εr ) terhadap VSWR

Tabel 5 Analisa Pengaruh Perubahan Konstanta Dielektrik (εr ) terhadap Directivity

Jenis Substrat

Tatonic TLY-5 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 2,2 Arlon AR 320 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 3,2 FR-4 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 4,3

Frek. Terendah (3,1 GHz)

Frek. Tengah (6,85 GHz)

Frek. Tertinggi (10,6 GHz)

9,5505 dB

3,9306 dB

1,5681 dB

8,3123 dB

3,6664 dB

1,4381 dB

17,49 dB

2,659 dB

4,8224 dB

nilai VSWR ≤ 2 yang paling baik pada substrat Tatonic TLY-5. Tabel 3 Analisa Pengaruh Perubahan Konstanta Dielektrik (εr ) terhadap Return Loss

Jenis Substrat

SNTE-2012

Frek. Terendah (3,1 GHz)

Frek. Tengah (6,85 GHz)

Jenis Substrat

Tatonic TLY-5 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 2,2 Arlon AR 320 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 3,2 FR-4 𝜀𝜀𝑟𝑟 = 4,3

Frek. Terendah (3,1 GHz)

Frek. Tengah (6,85 GHz)

Frek. Tertinggi (10,6 GHz)

2,277 dBi

4,344 dBi

5,961 dBi

2,479 dBi

4,838 dBi

4,878 dBi

2,904 dBi

4,706 dBi

4,040 dBi

pada frekuensi rendah substrat FR-4 memiliki nilai directivity paling besar dan saat frekuensi tinggi substrat Tatonic TLY-5 memiliki nilai directivity yang paling besar.

Frek. Tertinggi (10,6 GHz)

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 17

Tabel 9 Analisa Pengaruh Perubahan Ketebalan Substrat (h) terhadap Directivity Tabel 6 Analisa Pengaruh Perubahan Ketebalan Substrat (h) terhadap VSWR

Tebal Substrat h = 1,9 mm h=2 mm h = 2,1 mm

Frek. Terendah (3,1 GHz) 9,7893 dB 9,5505 dB 9,2732 dB

Frek. Tengah (6,85 GHz) 3,9893 dB 3,9306 dB 3,8591 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) 1,608 dB 1,5681 dB 1,6248 dB

Tebal Substrat h = 1,9 mm h=2 mm h = 2,1 mm

Frek. Terendah (3,1 GHz) 2,281 dBi 2,277 dBi 2,292 dBi

Frek. Tengah (6,85 GHz) 4,409 dBi 4,344 dBi 4,182 dBi

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) 5,055 dBi 5,961 dBi 4,949 dBi

pada ketebalan substrat h = 1,9 mm, 2 mm dan 2,1 mm nilai VSWR ≤ 2 terlihat saat frekuensi diatas frekuensi tengah 6,85 GHz.

pada jenis frekuensi tinggi substrat yang memiliki ketebalan h = 2 mm menghasilkan nilai directivity yang paling besar dan ketebalan substrat yang paling besar h = 2,1 mm memiliki nilai directivity yang paling kecil.

Tabel 7 Analisa Pengaruh Perubahan Ketebalan Substrat (h) terhadap Return Loss

Tabel 10 Analisa Pengaruh Perubahan Sudut Patch (α) terhadap VSWR

Tebal Substrat h = 1,9 mm h=2 mm h = 2,1 mm

Frek. Terendah (3,1 GHz) -1,7808 dB -1,8257 dB -1,8807 dB

Frek. Tengah (6,85 GHz) -4,4494 dB -4,5189 dB -4,6065 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) -12,649 dB -13,1014 dB -13,415 dB

jenis subtrat Tatonic TLY-5 pada ketebalan substrat h = 2,1 mm memiliki nilai return loss yang paling baik. Tabel 8 Analisa Pengaruh Perubahan Ketebalan Substrat (h) terhadap Gain

Tebal Substrat h = 1,9 mm h=2 mm h = 2,1 mm

Frek. Terendah (3,1 GHz) 2,326 dB 2,323 dB 2,320 dB

Frek. Tengah (6,85 GHz) 4,359 dB 4,300 dB 4,109 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz)

Sudut α = 300 α = 450 α = 600

4,754 dB

substrat yang memiliki ketebalan paling besar h = 2,1 mm, memiliki nilai gain yang paling kecil pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi.

Frek. Tengah (6,85 GHz) 3,9306 dB 6,9035 dB 5,1627 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) 1,5681 dB 1,0271 dB 3,4527 dB

perubahan sudut patch 300 dan 450 nilai VSWR mencapai ≤ 2 disaat frekuensi diatas 6,85 GHz dan perubahan sudut patch 600 nilai VSWR tidak memenuhi nilai ≤ 2. Tabel 11 Analisa Pengaruh Perubahan Sudut Patch (α) terhadap Return Loss

Sudut

4,887 dB 4,884 dB

Frek. Terendah (3,1 GHz) 9,5505 dB 6,9185 dB 4,8811 dB

Frek. Terendah (3,1 GHz)

α = 300

-1,8257 dB

α = 450

-2,5286 dB

α = 600

-3,6101 dB

Frek. Tengah (6,85 GHz) 4,5189 dB 2,5342 dB -3,408 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) -13,104 dB -37,505 dB -5,1766 dB

pada perubahan sudut patch 300 dan 450 nilai return loss mencapai -10 dB disaat frekuensi

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 18

diatas 6,85 GHz dan perubahan sudut patch 600 nilai return loss tidak memenuhi nilai -10 dB.

α = 30

0

2,323 dB

α = 450

2,483 dB

α = 600

2,525 dB

Frek. Tengah (6,85 GHz) 4,300 dB 4,076 dB 4,525 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) 4,884 dB

Sudut α = 300 α = 45

0

α = 600

Freku ensi 10,6 GHz

9.5505

3.9306

1.5681

5,364 dB

Arlon AR 320

8.3123

3.6664

1.4381

FR-4

17.49

2.659

4.8224

Tabel 12 Analisa Pengaruh Perubahan Sudut Patch (α) terhadap Directivity

Frek. Tengah (6,85 GHz) 4,344 dBi 4,076 dBi 4,749 dBi

Freku ensi 6,85 GHz

Tatonic TLY5

saat perubahan sudut 300 mendapat nilai gain yang paling kecil diantara semua sudut saat frekuensi terendah dan teratas.

Frek. Terendah (3,1 GHz) 2,277 dBi 2,479 dBi 2,564 dBi

Freku ensi 3,1 GHz

5,015 dB

Frek. Tertinggi (10,6 GHz) 5,061 dBi 5,015 dBi 5,424 dBi

pada frekuensi terendah nilai directivity yang dihasilkan sudut 300 yang memiliki nilai terkecil dan sudut 600 menghasilkan nilai tertinggi. Perubahan sudut 600 merupakan sudut yang menghasilkan nilai directivity yang tinggi pada setiap range frekuensi ultra wideband.

Gambar 7 Grafik Perubahan Jenis Substrat pada VSWR

Pada Gambar 7 jenis substrat FR-4 pada frekuensi 6,85 GHz sudah menunjukkan nilai yang akan mencapai VSWR≤ 2, tetapi untuk substrat Tatonic TLY-5 dan Arlon AR 320 akan mencapainya pada frekuensi mendekati 10,6 GHz. b. Return Loss Perubahan Jenis Substrat Return Loss (db)

Sudut

Frek. Terendah (3,1 GHz)

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

VSWR (dB)

Tabel 11 Analisa Pengaruh Perubahan Sudut Patch (α) terhadap Gain

Perubahan Jenis Substrat

0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 Frek uens i 3,1 GHz Tatonic TLY-5

Frek uens i 6,85 GHz

-1.8257 -4.5189 -13.1014

Arlon AR -1.3881 -4.5754 320

Ringkasan Analisa 1. Perubahan Jenis Substrat a. VSWR

FR-4

Frek uens i 10,6 GHz

-7.227

-0.99435 -6.0976 -3.6554

Gambar 8 Grafik Perubahan Jenis Substrat pada Return Loss

Pada Gambar 8 seluruh jenis substrat baru akan mencapai nilai return loss -10dB kurang lebih pada frekuensi 7 GHz yang merupakan nilai tengah dari frekuensi tengah (6,85 GHz) dan frekuensi atas (10,6 GHz) c. Gain

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 19

a. VSWR

Perubahan Jenis Substrat

Perubahan Ketebalan Substrat 12 10

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

Tatonic TLY-5

2.323

4.3

4.884

Arlon AR 320

2.675

4.702

4.662

FR-4

2.904

4.706

4.777

Gambar 9 Grafik Perubahan Jenis Substrat pada Gain

Pada Gambar 9 menunjukkan bahwa FR-4 merupakan jenis substrat yang menghasilkan nilai gain paling besar pada setipa frekuensi diantara substrat Tatonic TLY-5 dan Arlon AR 320.

8

VSWR (dB)

Gain (dB)

6 5 4 3 2 1 0

6 4 2 0

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

h = 1,9 mm 9.7893

3.9893

1.608

h = 2 mm

9.5505

3.9306

1.5681

h = 2,1 mm 9.2732

3.8591

1.6248

Gambar 11 Grafik Perubahan Ketebalan Substrat pada VSWR

Pada Gambar 11 menunjukkan bahwa setelah melewati frekuensi 6,85 GHz seluruh substrat baru mencapai nilai VSWR ≤ 2 dan pada frekuensi 10,6 GHz masih nilai VSWR dibawah ≤ 2.

d. Directivity Perubahan Jenis Subtrat

b. Return Loss Perubahan Ketebalan Substrat

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

Tatonic TLY-5

2.277

4.344

5.061

Arlon AR 320

2.675

4.702

4.622

FR-4

2.502

4.706

5.04

Gambar 10 Grafik Perubahan Jenis Substrat pada Directivity

Berdasarkan Gambar 10 diatas, bahwa substrat Tatonic TLY-5 menghasilkan nilai directivity yang paling kecil pada frekensi rendah tapi pada frekuensi tinggi akan menghasilkan nilai directivity yang paling besar.

Return Loss (dB)

Directivity (dBi)

6 5 4 3 2 1 0

0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16

h = 1,9 mm

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

-1.7808

-4.4494

-12.649

h =2 mm

-1.8257

-4.5189

-13.1014

h = 2,1 mm

-1.8807

-4.6065

-13.415

Gambar 12 Grafik Perubahan Ketebalan Substrat pada Return Loss

Pada grafik Gambar 12 menunjukkan bahwa pada setiap ketebalan substrat baru mencapai nilai -10 dB diantara frekuensi 6,85 GHz dan frekuensi 10,6 GHz.

2. Perubahan Ketebalan Substrat

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 20

c. Gain

Perubahan Sudut Perubahan Ketebalan Substrat

12 10 8 6 4 2 0

VSWR (dB)

6 5 Gain (dB)

4 3 2

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

30⁰

9.5505

3.9306

1.5681

45⁰

6.9185

6.9035

1.0271

60⁰

4.8811

5.1627

3.4527

1 0

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

h = 1,9 mm

2.326

4.359

4.887

h = 2 mm

2.323

4.3

4.884

h = 2,1 mm

2.32

4.109

4.754

Gambar 13 Grafik Perubahan Ketebalan Substrat pada Gain

Pada Gambar 13 menunjukkan bahwa semakin tipis substrat maka akan menghasilkan nilai gain yang semakin besar.

Gambar 15 Grafik Perubahan Sudut pada VSWR

Pada Gambar 15 menunjukkan bahwa pada sudut 300 dan 450 mencapai nilai VSWR≤ 2 diantara sebelum dan sesudah frekuensi 10,6 GHz, tetapi pada sudut 600 tidak menampakkan nilai VSWR≤ 2 pada range frekuensi ultra wideband (3,1 GHz – 10,6 GHz).

d. Directivity

7 6 5 4 3 2 1 0

b. Return Loss Perubahan Sudut Frek uensi 3,1 GHz

Frek uensi 6,85 GHz

Frek uensi 10,6 GHz

h = 1,9 mm

2.281

4.409

5.055

h = 2 mm

2.277

4.344

5.961

h = 2,1 mm

2.292

4.182

4.949

Gambar 14 Grafik Perubahan Ketebalan Substrat pada Directivty

Berdasarkan Gambar 14 bahwa semakin besar substrat akan menghasilkan nilai directivity yang semakin besar. 3. Perubahan Sudut a. VSWR

SNTE-2012

Return loss (dB)

Directivity (dBi)

Perubahan Ketebalan Substrat

0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

30⁰ -1.8257

-4.5189

-13.104

45⁰ -2.5286

-2.5342

-37.505

60⁰ -3.6101

-3.408

-5.1766

Gambar 16 Grafik Perubahan Sudut pada Return loss

Pada Gambar 16 menunjukkan bahwa sudut 300 dan 450 mencapai nilai return loss -10 dB diantara frekuensi 6,85 GHz - 10,6 GHz. Namun, pada sudut 600 tidak menampakkan

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 21

nilai return loss -10 dB pada range frekuensi ultra wideband (3,1 GHz – 10,6 GHz). c. Gain

Gain (dB)

Perubahan Sudut 6 5 4 3 2 1 0

30⁰

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

2.323

4.3

4.884

45⁰

2.483

4.076

5.015

60⁰

2.525

4.525

5.364

Gambar 17 Grafik Perubahan Sudut pada Gain

Pada Gambar 17 menunjukkan pada sudut 300 nilai gain terkecil ditunjukkan pada frekuensi 3,1 GHz dan frekuensi 10,6 GHz. Untuk sudut 600 menghasilkan nilai gain yang paling besar diantara sudut yang lain pada setiap frekuensi yang diuji.

d. Directivity

Directivity (dBi)

Perubahan Sudut 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Freku ensi 3,1 GHz

Freku ensi 6,85 GHz

Freku ensi 10,6 GHz

60⁰

2.564

4.749

5.424

45⁰

2.479

4.076

5.015

30⁰

2.277

4.344

5.061

Gambar 18 Grafik Perubahan Sudut pada Directivity

Berdasarkan pada Gambar 18 menunjukkan bahwa nilai directivity terkecil dimiliki sudut

ISBN: 978-602-97832-0-9

600 dan nilai directivity terbesar pada sudut 300. VI. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perancangan antena mikrostrip bowtie yang sudah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Berdasarkan tabel 2, semakin besar nilai konstanta dielektrik substrat maka saat mencapai nilai VWSR ≤ 2 diatas frekuensi 6,85 GHz. Seluruh jenis substrat akan mencapai nilai return loss -10 dB diatas frekuensi 6,85 GHz. Jenis substrat dengan nilai konstanta diektrik besar akan menghasilkan nilai gain besar dan nilai directivity yang rendah. 2. Berdasarkan tabel 43, ketebalan substrat mencapai nilai VSWR ≤ 2 diatas frekuensi 6,85 GHz. Setiap ketebalan substrat baru mencapai nilai -10 dB diantara frekuensi 6,85 GHz dan frekuensi 10,6 GHz. Semakin tipis substrat akan menghasilkan nilai gain yang besar dan semakin tebal substrat akan menghasilkan nilai directivity yang besar pula. 3. Berdasarkan tabel 4 , perubahan sudut 300 dan 450 mencapai nilai VSWR ≤ 2 dan nilai return loss -10 dB diantara frekuensi 6,85. Namun pada sudut 600 tidak menunjukkan nilai VSWR≤ 2 dan nilai return loss pada range frekuensi ultra wideband (3,1 GHz – 10,6 GHz). Semakin kecil sudut patch maka nilai gain yang didapat kecil, begitupun sebaliknya. Semakin besar sudut patch yang digunakan akan semakin kecil nilai directivity yang didapat. 4. Pada perubahan sudut 300 dan 450 saja yang sudah memenuhi range frekuensi ultra wideband yang diinginkan, namun pada sudut 600 tidak didapat range frekuensi ultra wideband. 5. Ketiga jenis substrat dan ketebalan yang dianaliasa tersebut sudah memenuhi range frekuensi ultra wideband yang diinginkan. 6. Jenis substrat yang baik untuk perancangan antena bow-tie adalah Tatonic TLY-5 dengan ketebalan 2,1 mm dan sudut patch yang digunakan 300. VII. DAFTAR REFERENSI [1] Balanis, Constantine.A., Antena Theory : Analysis and Design, USA: John Willey and Sons,1997. [2] Balanis, Constantine.A. (Editor), Modern Antenna Handbook, (Canada: John Willey and Sons,2008). [3] K. Kiminami, A. Hirata, Member, IEEE, and T. Shiozawa, “Double-sided printed bowtie antenna for UWB communications” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 3, no. 1, pp. 152–153, Dec. 2004. [4] Yonghui Tao, Shaohua Kan, Gang Wang, “UltraWideband bow-tie antenna design” Proceedings IEEE International Conference on Ultra-Wideband (ICUWB2010), 2010.

SNTE-2012

T I | 22

[5] Y. Tawk, K. Y. Kabalan, A. El-Hajj, C. G. Christodoulou, and J. Costantine, “A Simple Multiband Printed Bowtie Antenna” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 7, pp. 557–560, 2008. [6] G. Wang, J. Liu, J. Xia and L. Yang, “Coaxial-fed double-sided bow-tie antenna for GSM/CDMA and 3G/WLAN communications,” IEEE trans.Antennas Propag., vol. 56, no. 8, pp. 2739-2742, Aug. 2008. [7] Eldek, A.A., A.Z. Elsherbeni, and C.E. Smith, “Wideband bow-tie slot antennas for radar application”, IEEE Topical Conference on Wireless Communication Technology, Honolulu, Hawai, 2003. [8] Chen, Y.,L.,Ruan, C.,L., and Peng, L., “A Novel Ultra-Wideband Bow-tie Slot Antenna in Wireless Communication Systems”, Progress In Electromagnetics Letters, Vol. 1, p101-108, 2008. [9] Cho, Young-Il, Choi, Dong-Hyuk, Park, SeongOrk, (2004), “FDTD Analysis of Bow-Tie Antenna by Incorporating Approximated Static Field Solutions”, IEEE Antennas And Wireless Propagation Letters, Vol.3, 2004. [10] Rahim, M.K.A, Abdul Aziz, A., Goh, C.S, “Bow-Tie Microstrip Antenna Design”, IEEE Antennas And Wireless Propagation Letters, 2005. [11] C. H. Ng, S. Uysal and M. S. Leong, “Microstrip Bowtie Patch Antenna for Wireless Indoor Communications”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, p 205-207, 1998.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 23

KAJIAN PEMILIHAN CIRI SEQUENTIAL FORWARD FLOATING SELECTION (SFFS) DAN TRANSFORMASI KOMPONEN UTAMA PADA DATA CITRA RADAR SKALA KECIL Mulyono1, Aniati Murni Arimurty2, Dina Cahyati3 1. FMIPA Matematika UNJ, Jl. Pemuda No. 10 Rawamangun, Jakarta Timur 13220 2. Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia, Kampus UI Depok Jawa Barat 16424 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak Pemilihan ciri merupakan suatu metode yang bertujuan untuk mendapatkan subset ciri yang optimal. Ciri-ciri yang dipilih adalah ciri-ciri citra yang diperoleh melalui sistem penginderaan jauh. Pada tulisan ini mengkaji metode pemilihan ciri SFFS dan Transformasi Komponen Utama pada data citra radar skala kecil, yaitu tiap-tiap data berisi kurang dari 20 ciri.Sebagai data tes, digunakan dua data uji, yaitu data citra radar daerah Sumatera Selatan dan Kalimantan Timur. Akurasi klasifikasi global terbesar yang didapat dengan metode SFFS untuk kedua data uji secara berturut-turut adalah sebagai berikut: pada data citra daerah Sumatera Selatan sebesar 94,02.% dan pada data citra daerah Kalimantan Timur sebesar 91,17%. Untuk metode Transformasi Komponen Utama, akurasi klasifikasi global terbesar yang didapat untuk data citra Sumatera Selatan adalah 89,96 % dan untuk data citra daerah Kalimantan Timur adalah 76,88%.

Abstract STUDY OF FEATURE SELECTION SEQUENTIAL FORWARD FLOATING SELECTION (SFFS) AND PRINCIPLE COMPONENT TRANSFORM (PCT) OF SMALL SCALE RADAR IMAGE DATA. Feature selection is a method which has aim to obtained an optimum feature subset. The selected features are image features that obtained through remote sensing system. On this work, we study about SFFS and PCT for small scale radar image data where each data has less than 20 features. As a data test, we used radar image data for South Sumatera and North Kalimantan regions. The biggest global acuration classification which obtained by SFFS method for both data test are 94.02 % and 91.17 % for South Sumatera and North Kalimantan respectively. While for PCT method, the biggest global acuration classification are 89.96 % and 76.88 % for South Sumatera and North Kalimantan respectively. Keywords: radar iamges, remote sensing, Sequential Forward Floaing Selection (SFFS), Principal component Transform(PCT)

1. Pendahuluan Pada artikel sebelumnyaMulyono dan kawankawan(2011) menyatakan sebagai berikut : “ Dimensi atau ukuran dari subsetciri bisa sangat besar dan pemrosesan data dalam dimensi yang besar memerlukan tempat penyimpanan dan waktu proses yang besar pula. Pemilihan ciri diperlukan untuk mendapatkan subset ciri yang optimal untuk tujuan interpretasi citra.Sudah banyak algoritma pemilihan ciri yang dikembangkan untuk mendapatkan subsetciri yang optimal tersebut. ”.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Pada tulisan ini digunakan pendekatan pemilihan ciri SFFS dan Transformasi Komponen Utamaatau Principal Component Transform (PCT) untuk mendapatkan subset ciri yang optimal tersebut. Tulisan ini merupakan hasil kajian dari dua metode pemilihan ciri, yaitu metode SFFS dan Transformasi Komponen Utama.

SNTE-2012

T I | 24

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan kajian terhadap metode pemilihan ciri SFFS dan Transformasi Komponen Utama pada data Citra Radar skala kecil. Data yang digunakan pada penelitian ini adalah 2 citra Radar, yaitu data citra daerah Sumatera Selatan dan Kalimantan Timur. Evaluasi yang dilakukan terhadap metode pemilihan ciri SFFS dan Transformasi Komponen Utama, adalah dengan menggunakan parameter akurasi klasifikasi global (seluruh kelas obyek)[12][13][3][4][2] dan akurasi klasifikasi per kelas obyek.

Metode Sequential Selection (SFFS)

Forward

Floating

Disiapkan data yaitu himpunan citra ciri yang mengandung D ciri dan masing-masing ciri mempunyai N piksel, masing-masing piksel mempunyai nilai antara 0 sampai dengan 255. Dari D ciri yang ada tersebut, akan dipilih d ciri terbaik dengan d < D, yaitu d ciri yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar dengan menggunakan pendekatan Sequential Forward Floating Selection (SFFS)[9]. Pada artikel sebelumnya, Mulyono dan kawankawan(2011) menuliskan algoritma SFFS yang langkahlangkahnya sebagai berikut: “ Algoritmanya diawali dengan X d (himpunan d ciri terbaik ) = ∅, kemudian menggunakan metode Sequential Forward Search (SFS) untuk memilih dua ciri terbaik pertama. Algoritma SFS adalah suatu metode bottom up ( mulai dengan himpunan kosong dan dengan penambahan ciri) yang paling sederhana. Algoritma SFS dimulai dengan penentuan X d =∅, selanjutnya ciri terbaik ( the most significant feature ) dengan respek terhadap himpunan X d ditambahkan pada himpunan X d tersebut, sehingga n(X d )=1. Proses ini diulang sekali lagi, sehingga diperoleh 2 ciri terbaik (n(X d )=2 ). Setelah diperoleh 2 ciri terbaik, selanjutnya terdapat tiga langkah utama sebagai berikut: Step 1: Inclusion. Memilih ciri terbaik (the most significant feature ) dengan respek terhadap X d , dan ditambahkan ke X d . Dengan menggunakan metode SFS dasar, pilih ciri x d+1 dari himpunan yang tersedia Y-X d untuk membentuk himpunan ciri X d+1 , yaitu ciri terbaik x d+1 dengan respek terhadap X d ditambahkan pada X d , sehingga X d+1 = X d + x d+1 mempunyai akurasi klasifikasi paling besar dibandingkan dengan jika yang ditambahkan pada himpunan X d bukan ciri x d+1 tersebut. Untuk mendapatkan subset yang dimaksudkan, maka dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut:

SNTE-2012

a. Pasangkan tiap ciri yang ada pada himpunan Y-X d ke subset X d sehingga terbentuk himpunanhimpunan X d+1 . b. Hitung akurasi klasifikasi dari tiap-tiap himpunan X d+1 yang terjadi, selanjutnya pilih himpunan yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar, dan dari himpunan X d+1 yang dipilih tersebut bisa diketahui ciri mana yang merupakan ciri terbaik x d+1 dengan respek terhadap X d . Dilanjutkan pada step 2. Step 2: Conditional Exclusion. Dapatkan ciri terburuk (the least significant feature ) dalam X d+1 . Jika ciri tersebut tepat yang baru ditambahkan, maka pertahankan dia, tetapi jika selain ciri tersebut, maka keluarkan ciri itu, asalkan nilai akurasi klasifikasi dari subset yang terjadi lebih besar dari akurasi klasifikasi subset ciri terbaik dengan ukuran sama yang sudah diperoleh sebelumnya. Jika |X d |=2, maka kembali ke step 1, jika tidak demikian dilanjutkan ke step 3. Step 2 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Keluarkan 1 ciri dari subset yang diperoleh pada step 1 ( yaitu set X d+1 ), sehingga diperoleh d+1 subset X d yang saling berbeda. b. Hitung akurasi klasifikasi dari setiap subset X d yang didapat pada langkah (a) dan pilih subset X d yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar. c. Jika subset X d yang mempunyai akurasi klasifikasi yang diperoleh pada langkah (b), adalah subset yang terjadi akibat ciri yang dikeluarkan adalah ciri yang baru diperoleh pada step 1, maka ciri tersebut batal dikeluarkan dan kembali ke step 1. d. Jika subset yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar adalah subset yang terjadi akibat bukan ciri yang baru diperoleh pada step 1 yang dikeluarkan, katakan set Xd′ dan akurasi klasifikasi dari Xd′ masih lebih besar dari akurasi klasifikasi subset ciri terbaik dengan ukuran d ( kardinalitas d) yang diperoleh sebelumnya, maka keluarkan ciri tersebut dan lanjutkan ke step 3 asalkan d>2, tetapi jika d=2, maka keluarkan ciri tersebut dan kembali ke step 1. e. Jika akurasi klasifikasi dari Xd′ sama atau lebih kecil dari akurasi klasifikasi subset ciri terbaik dengan ukuran d yang diperoleh sebelumnya, maka ciri tersebut tidak jadi dikeluarkan ( tidak jadi dibuang ) dan kembali ke step 1. Step 3:Continuation of conditional exclusion. Dapatkan lagi ciri terburuk (the least significant feature ) dalam Xd′ , katakan x i . Jika ciri tersebut dikeluarkan, yaitu X′=Xd′ -x i , akan menyebabkan : | X′|>2 dan J(X′) lebih besar dari nilai criteria subset yang sudah dicapai sejauh ini dengan ukuran yang sama,

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 25

maka keluarkan ciri tersebut ( x i ) dan ulangi step 3. Jika 2 syarat tadi tidak dipenuhi, maka kembali ke step 1. Step 3 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Keluarkan 1 ciri dari subset yang diperoleh pada step 2, yaitu Xd′ , sehingga diperoleh d subset X d-1 yang saling berbeda. b. Hitung akurasi klasifikasi dari setiap subset X d-1 yang didapat pada langkah (a) dan pilih subset yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar. Jika akurasi klasifikasi dari subset yang dipilih pada langkah (a) sama atau lebih kecil dari akurasi klasifikasi subset ciri terbaik dengan ukuran d-1 ( X d-1 ) yang diperoleh sebelumnya, maka ciri tersebut tidak jadi dikeluarkan ( dipertahankan ) dan kembali ke step 1. Tetapi jika akurasi klasifikasi dari subset yang dipilih pada langkah (b) lebih besar dari akurasi klasifikasi subset ciri terbaik dengan ukuran d-1 yang diperoleh sebelumnya dan d-1>2, maka ciri yang dikeluarkan pada langkah (a) tersebut tetap dikeluarkan dan kembali ke step 3, tetapi jika d-1=2 maka ciri atau ciri yang dikeluarkan dari Xd′ sehingga diperoleh subset dengan akurasi klasifikasi maksimum juga tetap dikeluarkan dan kembali ke step 1 [18][12]. Pendekatan Transformasi Komponen Utama Disiapkan data yaitu himpunan citra ciri yang mengandung D ciri dan masing-masing ciri mempunyai N piksel, masing-masing piksel mempunyai nilai antara 0 sampai dengan 255, yang menyatakan tingkat keabuan atau tingkat kecerahan dari citra tersebut. Dari D ciri yang ada tersebut, akan dipilih d ciri terbaik dengan d < D, yaitu d ciri yang mempunyai akurasi klasifikasi paling besar dengan menggunakan pendekatan Transformasi Komponen Utama (PCT).

2. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tahapan-tahapan dan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Menyiapkan data-data yang digunakan untuk penelitian, yaitu: Data-data dari citra Radar, yaitu data citra daerah Sumatera Selatan yang terdiri dari 15 ciri dan data citra daerah Kalimantan Timur yang terdiri dari 19 ciri. 2. Mengimplementasi pemilihan ciri dengan metode SFFS pada pemilihan d ciri terbaik, yaitu dari 1 ciri terbaik sampai dengan 10 ciri terbaik. 3. Mengimplementasi pemilihan ciri dengan metodeTransformasi Komponen Utama(PCT) pada

ISBN: 978-602-97832-0-9

4.

3.

pemilihan d ciri terbaik, yaitu subset dari 1 ciri terbaik sampai dengan 10 ciri terbaik . Melakukan evaluasi terhadap hasil-hasil uji coba yang dilakukan, dan parameter yang digunakan dalam evaluasi pada penelitian ini adalah akurasi klasifikasi per kelas maupun akurasi klasifikasi seluruh kelas (akurasi klasifikasi global ) serta waktu eksekusi.

Hasil Penelitian

Data yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 2 citra radar, yaitu:

1. Citra daerah Sumatera Selatan (Airborne Radar LBand) Pada artikel sebelumnya, Mulyono dan kawankawan(2011) menuliskan sebagai berikut: “ Citra daerah Sumatera Selatan adalah citra radar, yang terdiri dari 15 ciri, yang diturunkan dari citra radar 1 band dengan menggunakan 3 model dari metode transformasi, yaitu model Matriks Co-occurrence, Semivariogram dan Statistik local. Masing-masing ciri mempunyai resolusi spasial sebesar 350x350, mempunyai 256 pola tingkat keabuan dan diklasifikasikan menjadi 3 kelas obyek, yaitu : daerah terbuka hutan dan air. Dari hasil pemilihan ciri dengan metode SFFS dan Transformasi Komponen Utama(PCT) pada data citra daerah Sumatera Selatan, diperoleh tabel-tabel dan grafik sebagai berikut:” Tabel 1. Nomor dan nama citra ciri daerah Sumatera Selatan[6]

Nomor ciri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Nama ciri Energi Entropi Kontras Cluster Shade Korelasi Homogen Probabilitas Maksimum Invers Semivariogram 1 Semivariogram 2 Semivariogram 3 Semivariogram 4 Rata-rata Maksimum Minimum

SNTE-2012

T I | 26

Tabel 2. Subset d ciri terbaik, waktu eksekusi, akurasi klasifikasi global dan per kelas obyek dari citra daerah Sumatera Selatan yang pemilihannya menggunakan metode SFFS.

Subset d ciri terbaik d

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 14 15 14 15 8 2 6 10 13 2 6 10 13 11 2 6 10 13 11 4 2 6 10 13 11 4 8 2 6 10 13 11 4 8 15 2 6 10 13 11 4 8 15 14 2 6 10 13 11 4 8 15 14 1

Waktu eksekusi untuk memperoleh d ciriterbaik (detik) 225,20 425,62 469,01 15031,26 16432,42 19427,12 21749,36 23872,53 26867,25 28361,28

Akurasi klasifikasi dari subset d ciri terbaik 0,8693 0,9103 0,9311 0,9353 0,9390 0,9397 0,9402 0,9399 0,9401 0,9396

Akurasi klasifikasi per kelas subset d ciri terbaik Kelas Kelas Kelas daerah air hutan terbuka

0,9438 0,9623 0,9706 0,9837 0,9839 0,9978 0,9951 0,9951 0,9942 0,9957

0,8937 0,8856 0,9010 0,9003 0,8908 0,8917 0,8964 0,8934 0,8796 0,8814

0,8191 0,9115 0,9416 0,9467 0,9631 0,9585 0,9567 0,9585 0,9713 0,9680

Tabel 3. Subset d ciri terbaik, waktu eksekusi, akurasi klasifikasi global dan per kelas obyek dari citra daerah Sumatera Selatan yang pemilihannya menggunakan metode Transformasi Komponen Utama[6].

d

Subset d ciri terbaik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6 68 6 8 10 6 8 10 13 6 8 10 13 2 6 8 10 13 2 7 6 8 10 13 2 7 9 6 8 10 13 2 7 9 15 6 8 10 13 2 7 9 15 14 6 8 10 13 2 7 9 15 14 1

Waktu eksekusi untuk memperoleh d ciri terbaik (detik) 17,14 19,67 20,32 21,26 22,41 23,73 25,21 26,91 28,84 30,76

Akurasi klasifikasi dari subset d ciri terbaik 0,6669 0,7683 0,8450 0,8785 0,8800 0,8894 0,8921 0,8900 0,8980 0,8996

Akurasi klasifikasi per kelas subset d ciri terbaik Kelas Kelas Kelas daerah air hutan terbuka 0,0000 0,8322 0,9170 0,9085 0,8870 0,8812 0,8748 0,8745 0,8824 0,8931

0,8139 0,7538 0,8484 0,8475 0,8476 0,8583 0,8547 0,8427 0,8474 0,8419

0,7998 0,7559 0,8140 0,8936 0,9054 0,9197 0,9312 0,9370 0,9480 0,9520

Gambar dari citra-citra ciri daerah Sumatera Selatan adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Citra-citra ciri daerah Sumatera Selatan[6]

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 27

2. Citra daerah Kalimantan Timur (STAR-1 X-Band) Pada artikel sebelumnya, Mulyono dan kawan-kawan (2011) menuliskan sebagai berikut: “ Citra daerah Kalimantan Timur adalah citra radar, yang terdiri dari 19 ciri, yang diturunkan dari citra radar 1 band dengan menggunakan 3 model dari metode transformasi, yaitu model Matriks Co-occurrence, Semivariogram dan Statistik lokal. Masing-masing ciri mempunyai resolusi

spasial sebesar 512x512, mempunyai 256 pola tingkat keabuan dan diklasifikasikan menjadi 3 kelas obyek, yaitu : kelas air, kelas hutan dan kelas kampong dan persawahan. Dari hasil pemilihan ciri dengan metode Band Selection pada data citra daerah Kalimantan Timur, diperoleh tabel-tabel sebagai berikut: ”

Tabel 4. Nomor dan nama citra ciri daerah Kalimantan Timur[8]

Nomor ciri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Nama ciri Energi Entropi Kontras Cluster Shade Korelasi Homogen Probabilitas Maksimum Invers Semivariogram 1 Semivariogram 2 Semivariogram 3 Semivariogram 4 Semivariogram 5 Semivariogram 6 Semivariogram 7 Semivariogram 8 Rata-rata Maksimum Minimum

Tabel 5. Subset d ciri terbaik, waktu eksekusi, akurasi klasifikasi global dan per kelas obyek dari citra daerah Kalimantan Timur yang pemilihannya menggunakan metode SFFS[8].

d

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Subset d ciri terbaik

2 2 19 2 19 17 2 8 9 17 2 8 9 17 19 1 2 6 13 17 19 1 2 6 13 17 19 1 2 6 13 17 19 1 2 6 13 17 19 1 2 6 13 17 19

ISBN: 978-602-97832-0-9

8 83 835 8 3 5 11

Waktu eksekusi untuk memperoleh d ciri terbaik (detik) 59,32 138,42 263,38 965,71 1170,47 2228,99 2554,26 2947,47 3415,49 3968,64

Akurasi klasifikasi dari subset d ciri terbaik 0,8374 0,8953 0,9006 0,9030 0,9056 0,9070 0,9094 0,9113 0,9108 0,9117

Akurasi klasifikasi per kelas subset d ciri terbaik Kelas Kelas Kelas air hutan perkampungan dan persawahan 0,1396 0,8672 0,9003 0,6011 0,9083 0,9215 0,7355 0,8962 0,9266 0,7737 0,8926 0,9301 0,7817 0,8955 0,9317 0,7860 0,8988 0,9309 0,7901 0,9028 0,9316 0,7893 0,9020 0,9365 0,8054 0,9057 0,9297 0,8081 0,9009 0,9358

SNTE-2012

T I | 28

Tabel 6. Subset d ciri terbaik, waktu eksekusi, akurasi klasifikasi global dan per kelas obyek dari citra daerah Kalimantan Timur yang pemilihannya menggunakan metode Transformasi Komponen Utama. Subset d ciri terbaik Waktu Akurasi Akurasi klasifikasi per kelas subset d eksekusi klasifikasi ciri terbaik d untuk dari Kelas air Kelas Kelas memperole subset d hutan perkampungan h d ciri ciri dan terbaik terbaik persawahan (detik) 1 2 90,97 0,7204 0,0000 0,9103 0,6310 2 24 97,77 0,7356 0,4878 0,8406 0,6662 3 246 99,31 0,7439 0,5157 0,8202 0,6998 4 2467 101,40 0,7601 0,5184 0,7983 0,7549 5 24679 105,87 0,7691 0,6055 0,7820 0,7781 6 2 4 6 7 9 10 107,89 0,7688 0,6418 0,7717 0,7828 7 2 4 6 7 9 10 16 111,25 0,7661 0,6592 0,7584 0,7877 8 2 4 6 7 9 10 16 14 116,70 0,7644 0,6630 0,7464 0,7953 9 2 4 6 7 9 10 16 14 18 120,99 0,7630 0,6886 0,7389 0,7962 10 2 4 6 7 9 10 16 14 18 15 123,95 0,7644 0,6880 0,7291 0,8088 Gambar dari citra-citra ciri daerah Kalimantan Timur adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Citra-citra ciri daerah Kalimantan Timur[8]

4. Simpulan Berdasarkan hasil eksperimen dan analisa yang dilakukan pada penelitian ini, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

SNTE-2012

1. Untuk data citra daerah Sumatera Selatan dan Kalimantan Timur, maka didapatkan bahwa untuk setiap subset ciri dengan ukuran yang sama, maka yang diperoleh dengan metode SFFS akurasi klasifikasinya selalu lebih tinggi dibanding dengan yang diperoleh menggunakan metode Transformasi Komponen Utama.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 29

2. Untuk 2 data citra Radar yang digunakan pada penelitian ini, maka akurasi klasifikasi global pada data citra ciri daerah Sumatera Selatan lebih tinggi dibanding data citra ciri daerah Kalimantan Timur, untuk subset 2ciri terbaiksampai dengan 10ciri terbaik , baik menggunakan metode pemilihan ciri SFFS maupun Transformasi Komponen Utama. 3. Pada citra ciri daerah Sumatera Selatan, untuk hasil pemilihan dengan metode SFFS, maka akurasi klasifikasi kelas air selalu lebih tinggi dibanding dengan kelas hutan atau kelas daerah terbuka pada subset ciri dengan ukuran yang sama, tetapi tidak berlaku pada hasil pemilihan dengan metode Transformasi Komponen Utama. 4. Pada citra ciri daerah Kalimantan Timur, untuk hasil pemilihan dengan metode SFFS, maka akurasi klasifikasi kelas perkampungan dan persawahan selalu lebih tinggi dibanding dengan kelas hutan atau kelas air pada subset ciri dengan ukuran yang sama, tetapi tidak berlaku pada hasil pemilihan dengan metode Transformasi Komponen Utama.

[6]

DAFTAR PUSTAKA

[10]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[7]

[8]

[9]

Chahyati, Dina.,Klasifikasi Citra Inderaja Berdasarkan Ciri Tekstur Semivariogram dan Matriks Co-occurrence, Skripsi: Program Sarjana Universitas Indonesia, Maret 2000. Huber,R. and Dutra,L.V., Classifier Combination and Feature Selection for LandCover Mapping from High-Resolution Airborne Dual-Band SAR Data, Proceedings World Multiconference Systemics, Cybernetics and Informatics., Volume V, Image, Acoustic, Speech and Signal Processing: Part I, July, 2326, 2000, Orlando, Florida, USA, pp.370-375. Jain,A. and Zongker,D., Feature Selection:Evaluation, Application and Small Sample Performance, IEEE Trans. On PAMI, Vol.19,No.2, 1997, pp.153-158. Kudo,M. and Sklansky,J., Comparison of Algorithms that Select Features for Pattern Classifiers, Pattern Recognition 33(2000), 1999,pp.25-41. Lillesand,T.M. and Kiefer,R.W., Remote Sensing and Image Interpretation, John Wiley & Sons, Inc.,1994

[11]

[12]

[13]

Mulyono dan Aniati Murni Arimurty, Pemilihan Ciri Data Citra Penginderaan Jauh Dengan Menggunakan Metode Transformasi Komponen Utama, ProsidingSeminar Nasional Teknik Elektro (SNTE 2011), ISBN:978-60297832-0-9, September 2011, hal.TI|7-TI|12. Mulyono dan Aniati Murni Arimurty, Perbandingan Pemilihan Fitur Sequential Forward Floating Selection (SFFS) dan Korelasi Secara Visual pada Data Citra Optik, JMAP Vol. 10 No.2, ISSN: 1412-8632, September 2011, hal. 38-49. Mulyono, Aniati Murni Arimurty dan Dina Cahyati, Pemilihan Fitur Pada Data Citra Penginderaan Jauh dengan Algoritma Sequential Forward Floating Selection (SFFS), Jurnal TEKNOLOGI Vol.1 No.2, ISSN:16430266, Desember 2011, hal.109-122. Mulyono, Evaluasi Metode Pemilihan Ciri Dengan Pengklasifikasi Maximum Likelihood Gaussian Pada Data Penginderaan Jauh, Tesis: Program Pascasarjana Universitas Indonesia, Nopember 2000. Mulyono, Kajian Suatu Metode Pemilihan Fitur Dengan Pengklasifikasi Maximum Likelihood Gaussian, Prosiding Seminar Nasional Matematika Universitas Katolik Parahyangan Fakultas Teknologi Informasi dan Sains, Vol. 6 Thn. 2011, ISSN 1907-3909, hal. 189-196. Murni,A., Feature Selection Method in Radar Image Classification: A Case Study, Data Management and Modelling Using Remote Sensing and GIS for Tropical Forest Land Inventory, Rodeo International Publishers, Jakarta, 1999, pp.231-239. Pudil, P., Novovicova,J. and Kittler, J., Floating Search Methods in Feature Selection, Pattern Recognition Letters 15, No.11, 1994, pp.1119-1125. Zongker, D., Algorithms for Feature Selection, CPS 802, 1995.

.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 30

SISTEM PENGENALAN QRCODE UNTUK APLIKASI OTENTIFIKASI KEHADIRAN Mauldy Laya1 dan Juniardi Ibrahim2 1,2.

Teknik Informatika, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI, Depok, 16425, Indonesia E-mail: [email protected], [email protected]

Abstrak Pada saat sekarang ini, hampir semua orang mengenal kode batang (barcode) atau paling tidak pernah melihat kode batang. Berbeda halnya dengan kode respon cepat (Quick Response Code) yang lebih sering disingkat dengan QRCode. Belum banyak penggunaan QRCode secara luas terutama di indonesia. Di luar negeri QRCode telah digunakan pada dunia pendidikan, transportasi dan sistem yang memerlukan otentifikasi. Pada makalah ini diajukan sebuah sistem pengenalan QRCode untuk otentifikasi kehadiran. Sistem melibatkan 3 perangkat yaitu smartphone, tablet dan komputer. Aplikasi sistem dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman java pada sistem operasi android dan memanfaatkan pustaka ZXing. Setelah dilakukan pengujian, didapatkan bahwa sistem dapat berjalan dengan baik. Pengenalan dapat dilakukan pada jarak 5 sampai 12 cm antara layar smartphone yang menampilkan QRCode dan kamera tablet yang membaca QRCode tersebut.

Abstract QRCode Recognition System for Presence Authentication. At this time, almost everyone knows the barcode or at least have ever seen a barcode. Unlike the quick response code is more commonly abbreviated to QRCode. Not many QRCode widespread use, especially in Indonesia. QRCode abroad have been used in education, transportation and systems that require authentication. In this paper proposed a QRCode recognition system for presence authentication. The system involves three devices, namely smartphone, tablet and computer. Application system is created using java programming language and android operating system utilizing ZXing library. After testing, it was found that the system can run well. The recognition can be done at a distance of 5 to 12 cm from the smartphone screen that displays QRCode and tablet cameras that read the QRCode. Keywords: QRCode, Recognition System, Presence Authentication, Android OS

1. Pendahuluan Pada saat sekarang ini, hampir semua orang mengenal kode batang (barcode) atau paling tidak pernah melihat kode batang seperti terlihat pada gambar 1. Hampir semua produk-produk yang mempunyai kemasan apalagi dijual pada pasar modern pasti menggunakan kode batang. Penggunaan kode batang pada produk dimaksudkan sebagai penanda yang unik akan produk tersebut. Dengan bantuan alat pemindai (scanner) kode batang, pekerjaan manusia akan menjadi lebih cepat dan mudah. Berbeda halnya dengan kode respon cepat (Quick Response Code) yang lebih sering disingkat

SNTE-2012

dengan QRCode. Belum banyak penggunaan kode ini secara luas terutama di indonesia.

Gambar 1. QRCode dan Barcode

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 31

QRCode adalah sebuah bentuk kode batang dua dimensi. Kode ini dibuat tahun 1994 oleh perusahaan jepang Denso-wave. Kode ini dapat dibaca dengan mudah dengan menggunakan kamera telepon seluler. Informasi umum yang menggunakan QRCode seperti URL, SMS, kontak dan teks lainnya. QRCode mampu menyimpan 7.089 angka, 4.296 alfabet, 2.953 byte biner, 1.817 huruf kanji atau gabungan. Beberapa contoh penggunaan QRCode di luar negeri salah satunya pada dunia pendidikan. QRCode digunakan berhubungan dengan mobile learning. Salah satu universitas di inggris menggunakan QRCode untuk isian pendaftaran, katalog buku perpustakaan. QRCode juga diterapkan untuk pelajaran bahasa, tabel unsur kimia dan pelajaran matematika dengan ditambahkan aspek permainan[1]. Pada transportasi publik, QRCode juga dapat diterapkan. QRCode digabungkan dengan NFC untuk registrasi penumpang pada awal dan akhir perjalanan. Penumpang juga dapat melihat harga tiket, informasi keberangkatan dan sebagainya. Petugas di sisi lain dapat melihat keabsahan tiket tersebut[2]. Teknik pengenalan pengguna dengan menggunakan QRCode pada smartphone telah menjadi bahan penelitian. Teknik pengenalan tersebut dengan mengambil QRCode pada smartphone dan mengirimkannya ke server untuk pengecekan lebih lanjut. Teknik tersebut dilakukan untuk menyederhanakan proses dan mengurangi serangan brute-force, man-in the middle, keyboard hacking yang sering terjadi pada proses otentifikasi[3].

Seperti terlihat pada gambar 2, sistem terdiri atas smartphone, tablet dan komputer data. Smartphone digunakan untuk menghasilkan QRCode bagi user. Tablet digunakan untuk membaca (decode) QRCode pengguna. Komputer digunakan untuk menyimpan data.

Gambar 2. Deployment diagram sistem

Pengguna dapat melakukan beberapa hal dari sistem seperti terlihat pada gambar 3 yaitu menjalankan aplikasi pencatat kehadiran, menampilkan QRCode pengguna yang bersangkutan yang berisi data nomor pengguna dan nomor imei atau kode unik telepon seluler, memindai (scanning) QRCode tersebut dan melihat hasilnya.

Pada makalah ini, kami membuat sebuah sistem pengenalan QRCode untuk otentifikasi kehadiran. Dengan seiring waktu dan banyaknya pengguna smartphone serta di sisi lain masih banyak kehadiran hanya tercatat secara manual, maka penggunaan QRCode sebagai otentifikasi kehadiran menjadi salah satu alternatif yang layak untuk digunakan. Gambar 3. Usecase diagram pengguna

2. Metode Penelitian Pembuatan sistem pengenalan QRCode dengan menerapkan daur hidup pengembangan sistem (system development life cycle) secara umum[4] dan penggunaan simbol-simbol diagram UML[5]. Hal ini ditujukan untuk standarisasi dan sistem dapat berjalan dan berfungsi dengan baik sesuai yang diharapkan. Daur hidup dimulai dari pengambilan kebutuhan, kemudian dilanjutkan dengan analisis, perancangan, implementasi dan terakhir pengujian sistem. Pada tahapan kebutuhan dan analisis didapatkan hubungan antar perangkat yang nanti menjadi sistem.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Detil proses yang terjadi pada interaksi antara pengguna dan sistem dapat terlihat pada gambar 4. Setelah pengguna menjalankan aplikasi dan menekan menu pembuatan QRCode maka sistem akan mengambil nomor pengguna dan imei. Selanjutnya sistem akan membuat QRCode tersebut dan menampilkannya di layar smartphone. Kemudian pengguna mendekatkan layar smartphone-nya ke layar tablet. Berikutnya sistem akan melakukan pengecekan dengan melibatkan proses decoding QRCode dan memperlihatkan hasilnya di layar tablet apakah berhasil atau tidak. Jika berhasil maka yang ditampilkan adalah nama pengguna, apabila tidak berhasil maka ditampilkan pesan kesalahan dan pengguna diminta melakukan pemindaian ulang.

SNTE-2012

T I | 32

kode batang dan QRCode. Pustaka ini juga disediakan untuk C/C++, C#, JRuby, iPhone, Web based, Symbian, dan lain-lain. Kegiatan fokus dari pustaka ini adalah menggunakan kamera pada telepon seluler untuk memindai dan membuka QRCode pada perangkat tanpa harus terhubung dengan server/end user. Proyek pustaka ini juga dapat digunakan untuk encode dan decode pada desktop dan server[7].

3. Hasil dan Pembahasan Ada dua aplikasi yang dibuat. Pertama adalah EMAN Flash Account yaitu sebagai QRCode encoder. Kedua adalah EMAN Reader yaitu sebagai QRCode decoder. Beberapa tampilan layar dari aplikasi sistem yang telah dibuat terlihat pada gambar 6.

Gambar 4. Activity diagram sistem

Aplikasi dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman java. Ada beberapa kelas yang dibuat, namun secara garis besar dapat dilihat strukturnya pada diagram kelas seperti gambar 5. Kelas induk adalah Activity. Kelas ini adalah kelas yang berguna untuk membuat tampilan pada sistem operasi android[6]. Android digunakan sebagai aplikasi dari sistem karena sangat banyak dan cepatnya perangkat-perangkat yang mendukung sistem operasi tersebut.

Gambar 6. Tampilan aplikasi Gambar 5. Class diagram sistem

Sistem yang dibuat penerapannya memanfaatkan pustaka (library) ZXing. Pustaka ini adalah sebuah proyek open-source berbasis java untuk pembacaan

SNTE-2012

Setelah kedua aplikasi selesai dibuat, maka langkah berikutnya adalah memastikan bahwa aplikasi EMAN Flash Account dan EMAN Reader dapat berjalan sesuai dengan sistem yang telah direncanakan. Pengujian dilakukan dengan memindai QRCode dari aplikasi

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 33

EMAN Flash Account. Pengujian aplikasi EMAN Flash Account dilakukan pada Android smartphone dengan tipe S-Nexian Energy A850 dan Samsung Galaxy mini. Sedangkan pengujian aplikasi EMAN Reader dilakukan pada Android tablet dengan tipe Huawei Ideos S7 104. Perangkat tablet menggunakan kamera dengan resolusi 3 Megapixel. Beberapa jarak kamera terhadap QRCode dilakukan uji coba seperti terlihat pada tabel 1. Apabila jarak kamera terhadap QRCode kurang dari 5 cm maka akan mengakibatkan sistem tidak dapat membaca atau mengenali QRCode tersebut. Hal ini disebabkan karena bingkai pada kamera tidak cukup memuat keseluruhan QRCode. Apabila jarak melebihi 12 cm, QRCode sudah tidak terlihat jelas sehingga juga tidak dapat dikenali oleh sistem. Pengujian berada didalam gedung dengan intensitas cahaya yang cukup, apabila kurang ataupun sangat terang dapat menyebabkan tidak jelasnya QRCode yang ditampilkan. Tabel 1. Hasil pengujian jarak

No

Jarak (cm)

Hasil

1

1

Tidak dikenali

2

3

Tidak dikenali

3

4

Tidak dikenali

4

5

Dikenali

5

7

Dikenali

6

9

Dikenali

7

11

Dikenali

8

12

Dikenali

9

13

Tidak dikenali

10

15

Tidak dikenali

ISBN: 978-602-97832-0-9

4. Simpulan Ada beberapa hal yang dicapai dari penelitian ini yaitu: Sistem pengenalan QRCode yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik apakah dari sisi encoder ataupun decoder-nya. Jarak optimal yang dapat diterapkan pada aplikasi android yang telah dibuat adalah 5 sampai 12 cm sehingga decoder dapat membaca dengan baik QRCode dari smartphone pengguna. Resolusi kamera depan tablet untuk decoder QRCode yang beresolusi 3MP sudah cukup baik, namun disarankan menggunakan yang lebih tinggi resolusinya untuk hasil yang lebih baik. Gambar QRCode yang dihasilkan smartphone pengguna dengan menggunakan pustaka ZXing masih agak buram (blur), perlu penelitian lebih lanjut dengan menggunakan pustaka lain ataupun menggunakan smartphone kelas atas.

5. Daftar Acuan [1] Law. C, So. S. Journal of Educational Technology Development and Exchange. 3(1). 85-100, 2010. [2] Finzgar. L, Trebar. M, 19th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM), 2011 [3] Young-Gon Kim, Moon-Seog Jun, 6th International Conference on Computer Sciences and Convergence Information Technology (ICCIT), 2011 [4] B.B. Agarwal, S.P. Tayal, M. Gupta, Software Engineering and Testing, Jones and Bartlett Publishing, 2010 [5] Sinan Si Alhir, Learning UML, O'Reilly, 2003. [6] Friesen. Jeff, Learn Java for Android Development, Apress, 2011. [7] ZXing. http://code.google.com/p/zxing/, 2012

SNTE-2012

T I | 34

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM INFORMASI BEASISWA PNJ BERBASIS WEB 1

Abdul Aziz, 1Muhammad Nur Arifin

1

Jurusan Teknik Elektro, PNJ, Kampus Baru UI, Depok, 16425, Indonesia Email: [email protected],

Abstrak Politeknik Negeri Jakarta merupakan salah satu Perguruan Tinggi Negeri yang cukup dikenal luas di masyarakat, banyak pihak yang ingin menawarkan beasiswa pada Politeknik Negeri Jakarta guna membantu administrasi dan kelancaran studi mahasiswa yang berprestasi dan mahasiswa yang ekonominya kurang mampu. Dalam kegiatan administrasi beasiswa, Politeknik Negeri Jakarta masih menggunakan carakonvensional dan komputer, sehingga komputer tidak sepenuhnya digunakan untuk mengelola data pemohon beasiswa. Komputer hanya digunakan untuk membuat laporan saja.Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah sistem yang mampu menangani masalah dalam kegiatan administrasi pemohon beasiswa di Politeknik Negeri Jakarta.Oleh karena itu peneliti memberikan solusi alternatif, yang berupa implementasi hasil penelitianberupa; Perancangan dan Implementasi Aplikasi Sistem Informasi Beasiswa Politeknik Negeri Jakarta Berbasis Web. Menggunakan sistem ini, kegiatan administrasi pengelola dan pemohon beasiswa di Politeknik Negeri Jakarta akan menjadi lebih efektif dan efisien.Manfaat dari aplikasi ini adalah dapat memberi kemudahan kepada mahasiswa dan petugas dalam proses pengelolaan beasiswa, sehingga dapat meringankan dalam membuat laporan.

Abstract State Polytechnic of Jakarta is one of the state colleagues which have been known by people. So, there is a lot party who wants to offer scholarship to State Polytechnic of Jakarta to help the outstanding student and the student who has less in economical. Inthe administration ofscholarships, State Polytechnic of Jakarta still usingnon computerand computer, so the computeris not completelyused to manage datascholarshipapplicants.The computer is used only to make reports. That is why State Polytechnic of Jakarta needs a system that has the ability to solve problems in managing administration task of scholarship applicant. Because of that reason, the researcher gives the alternate solution which is an research implemented as Web based application of Design and Implementation Scholarship System in State Polytechnic of Jakarta". With this system, the administrational task of managing the scholarship applicant can be more effective and efficient.The benefitof this application istoprovide convenience tostudents andstaffin the managementscholarship, so as toeasein makingthe report. Keyword: Application, Information, Scholarship, System I.

Pendahuluan

Saat ini perkembangan teknologi informasi dan komunikasisemakin pesat. Salah satu perkembangan teknologi informasi dengan menggunakan komputer. Komputer yang pada awalnya hanya difungsikan sebagai alat hitung, saat ini telah mendominasikan kehidupan manusia.Banyak pekerjaan yang dapat terselesaikan dengan waktu yang relatif singkat dengan hasil yang akurat dan menghemat ruang penyimpanan.Dan oleh karena itu banyak institusi pemerintah dan perusahaan swasta menggunakan komputer dalam menyelesaikan pekerjaannya yang kompleks agar menjadi efisien dan sesuai dengan

ISBN: 978-602-97832-0-9

target yang diinginkan. Salah satunya adalah membantu pekerjaan administrasi dan pengelolaan data pemohon beasiswa di PNJ. PNJ(PNJ) merupakan salah satu Perguruan Tinggi Negeri yang cukup dikenal luas di masyarakat, tentunya banyak pihak-pihak yang ingin menawarkan beasiswa pada PNJ guna membantu administrasi dan kelancaran studi mahasiswa yang berprestasi dan mahasiswa yang ekonominya kurang mampu. Dalam kegiatan administrasi beasiswa PNJ masih menggunakan carakonvensional dan komputer, sehingga komputer tidak sepenuhnya digunakan

SNTE-2012

T I | 35 untuk mengelola data pemohon beasiswa. Komputer hanya digunakan untuk membuat laporan saja.Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah sistem yang mampu menangani masalah dalam kegiatan administrasi pemohon beasiswa di PNJ. Berdasarkan penelitian dan survey yang dilakukan pada PNJ, peneliti menyimpulkan hasil mengenai masalah sistem yang ada saat ini, yaitu: − Pengelolaan data pemohon beasiswa PNJ tidak efisien. − Kurangnya informasi tentang berbagai macam beasiswa yang ada di PNJ dan informasi tentang persyaratan permohonan beasiswa bagi calon pemohon beasiswa baru. − Mahasiswa yang lulus maupun tidak lulus seleksi tidak mendapat pemberitahuan khusus sehingga mereka harus menunggu hingga terdapat pengumuman daftar nama mahasiswa yang mendapat beasiswa di papan pengumuman. Oleh karena itu peneliti memberikan solusi alternatif melalui “Rancangan dan Implementasi Aplikasi Sistem Informasi Beasiswa PNJ Berbasis Web”. Dengan menggunakan sistem ini, kegiatan administrasi pemohon beasiswa di PNJ diharapkan menjadi lebih efektif dan efisien Beasiswa adalah pemberian bantuan berupa dana yang diberikan perorangan yang bertujuan untuk dapat digunakan demi keberlangsungan pendidikan yang ditempuh. Beasiswa dapat diberikan oleh lembaga pemerintah, perusahaan ataupun yayasan.Pemberian beasiswa dapat dikategorikan pada pemberian tanpa terikat ataupun pemberian terikat. Pemberian terikat merupakan pemberian beasiswa dengan ikatan kerja (biasa disebut ikatan dinas) setelah selesainya pendidikan. Lama ikatan dinas ini berbeda-beda, tergantung pada lembaga yang memberikan beasiswa tersebut. Menurut Laporan Akuntabilitas Kinerja Instansi Pemerintah (LAKIP) PNJ tahun 2012, daftar program beasiswa yang ada di PNJ, antara lain: − Bidik Misi Bidikmisi (Beasiswa Pendidikan Miskin Berprestasi) adalah program beasiswa yang dikeluarkan oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Ditjen Dikti) yang diberikan kepada para siswa-siswi yang masih aktif dan duduk di bangku kelas 3 yang tahun ini akan lulus dan juga siswa-siswi yang lulus di tahun kemarin. Beasiswa ini hanya akan diberikan kepada para siswa atau siswa yang betul-betul tidak mampu secara ekonomi, namun memiliki prestasi di

SNTE-2012

sekolahnya, dan memiliki minat untuk melanjutkan ke perguruan Tinggi. Bantuan Belajar Mahasiswa (BBM) Beasiswa BBM adalah program beasiswa yang dikeluarkan oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Ditjen Dikti) untuk membantu mahasiswa yang mengalami kekurangan ekonomi. Peningkatan Prestasi Akademik (PPA), Beasiswa PPA program beasiswa yang dikeluarkan oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Ditjen Dikti) untuk membantu mahasiswa yang berprestasi. Beasiswa Yayasan Supersemar Beasiswa Yayasan Supersemar merupakan program beasiswa yang dikeluarkan oleh Yayasan Supersemar untuk membantu mahasiswa yang berprestasi. Beasiswa Yayasan Toyota dan Astra Beasiswa Yayasan Toyota dan Astra merupakan program beasiswa yang dikeluarkan oleh Yayasan Toyota dan Astra untuk membantu mahasiswa yang berprestasi. Beasiswa Yayasan Summitomo Beasiswa Yayasan Summitomo merupakan program beasiswa yang dikeluarkan oleh Yayasan Summitomo untuk membantu mahasiswa yang berprestasi.

−

−

−

−

−

1.

Perancangan dan Realisasi a.

Deskripsi Sistem Nama Sistem Aplikasi Sistem Informasi Beasiswa PNJ berbasis WEB. Fungsi Sistem Mempermudah kegiatan administrasi dan pengelolaan data pemohon beasiswa di PNJ. Spesifikasi Program ini dibuat menggunakan perangkat lunak utama : − Apache Friends XAMPP 1.7.3 ( PHP 5.3.1, MySql 5.1.41 ) − CodeIgniter 2.1.0 Program ini dibuat menggunakan Perangkat lunak bantu : − Adobe Dreamwaver CS4 − Notepad ++ − Adobe Photoshop CS3 − Google Chrome WEB Browser

b.

Tahapan Perancangan Perancangan dengan tool UML.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 36 Use Case 1. Use CaseOperator

Gambar 1.Use CaseOperator 1.

Use Case Admin Jurusan

Diagram activity 1. Activity diagram diagram Operator

Gambar 4. Activity Diagram Operator 2. Activity diagram Admin Jurusan START

Masuk Halaman Login

Login Berhasil

NO

YES Masuk Halaman utama Admin Jurusan

Pengajuan

Password

Data Formulir

Edit Password

Edit Data Formulir

View Pengajuan Edit Status Pengajuan Cetak Daftar Pengajuan Seleksi Pengajuan

Gambar 2. Use Case Admin Jurusan

NO

logout

YES

3. Use CaseAdmin Super

FINISH

Gambar 5. Activity Diagram Admin Jurusan 3. Activity diagram Admin Super

Gambar 3.Use Admin Super

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 37 START

Masuk Halaman Login

Login Berhasil

int(4)

No

auto_increment

id_perusahaan

int(4)

No

-

tgl_publish

timestamp

No

-

nama_kat

varchar(30)

No

-

deskripsi

text

No

-

persyaratan

text

No

-

dokumen

text

No

registrasi

int(1)

No

-

id_jurusan

varchar(20)

Yes

-

biaya

int(10)

Yes

-

PK

NO

YES Masuk Halaman utama Administrator

Home

User

Beasiswa

Penyalur

Kelola FeedBack dan Pengumuman, Ubah Password Administrator

Kelola User Account

Kelola Beasiswa

Kelola Penyalur

NO

id_kat_beasiswa

logout

c.

YES

FINISH

Tabel tbl_feedback Rancangan Tabel feedback beasiswa.

Gambar 6.Activity diagram Admin Super c.

Perancangan Struktur Database dan Relasi Antar Tabel − a.

Kamus Data (Database) Tabel tbl_beasiswa Rancangan Tabel beasiswa. Tabel 1. tbl_beasiswa

Field

Type Data

Null

Extra

id_kat_beasiswa

int(4)

No

-

tgl_pengajuan

Date

No

-

nim

varchar(35)

No

-

catatan_sekjur

varchar(100)

Yes

-

status

int(1)

No

int(1)

No

-

tgl_pembayaran

timestamp

No

-

nip_sekjur

varchar(50)

Yes

-

skor

Float

No

-

nama_jurusan

b.

Extra

Default

int (4)

No

auto_increment

PK

-

Tabel kat_kat Rancangan Tabel Kategoribeasiswa. Tabel 3. kat_beasiswa

Field

SNTE-2012

Type Data

Null

Extra

PK

No

auto_increment

No

-

nama

varchar(50)

No

-

email

varchar(50)

No

-

konten

varchar(140)

No

-

Tabel tbl_mahasiswa Rancangan Tabel mahasiswa pemohon atau penerima beasiswa. Tabel 5. tbl_mahasiswa

Null

No

Default

timestamp

Field

Type Data

varchar(50)

Extra

int(4)

PK

Tabel 2. tbl_jurusan id_jurusan

Null

waktu_kirim

d.

Tabel tbl_jurusan Rancangan Tabel jurusan.

Field

Type Data

id_feedback

Extra

Default

No

-

PK

varchar(40)

No

-

int(1)

No

-

tempat_lahir

varchar(20)

No

-

tgl_lahir

date

No

-

-

pembayaran

a.

Default

Tabel 4. tbl_feedback Field

Default

Type Data

nim

varchar(35)

nama jenis_kelamin

Null

agama

int(1)

No

-

id_jurusan

int(4)

No

-

prodi

varchar(20)

No

-

foto

varchar(36)

No

-

kelas

int(1)

No

-

no_telp

int(20)

Yes

-

ip_smester1

float

Yes

-

ip_smester2

float

Yes

-

ip_smester3

float

Yes

-

ip_smester4

float

Yes

-

ip_smester5

float

Yes

-

ip_smester6

float

Yes

-

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 38 nama_sekolah_asal

varchar(50)

No

-

jurusan_sekolah_asal

varchar(20)

No

-

tahun_lulus

int(4)

No

-

nem_sttb

float

No

-

pekerjaan_ayah

varchar(50)

No

-

pekerjaan_ibu

varchar(50)

No

-

logo email

varchar(36) varchar(50)

h.

Yes No

-

Tabel tbl_sekjur Rancangan Tabel sekretaris jurusan. Tabel 9. tbl_sekjur

Field

Type Data

alamat_ortu

varchar(100)

No

nip

varchar(100)

telp_ortu

int(20)

No

-

nama_sekjur

varchar(50)

alamat_kerabat

varchar(100)

No

-

telepon

decimal(20,0)

telp_kerabat

int(20)

No

-

id_jurusan

int(4)

anak_ke

int(2)

No

-

jumlah_tanggungan_o

int(2)

No

-

jumlah_saudara

int(2)

No

-

penghasilan_ortu_per

int(7)

No

-

i.

rtu

Null

Extra

Default

No

-

PK

No

-

No

-

No

-

Tabel tbl_user Rancangan Tabel user atau pengguna. Tabel 10. tbl_user

Field

Type Data

Null

Extra

Default

id_user

varchar(50)

No

-

PK

password

varchar(32)

No

-

id_level

int(1)

No

-

bulan

e.

Tabel tbl_operator Rancangan Tabel operator. Tabel 6. tbl_operator

Field id_user nama

Type Data

Null

Extra

Default

varchar(50)

No

-

PK

varchar(50)

telepon

f.

-

No

decimal(20,0)

-

No

d.

Perancangan Aplikasi − Rancangan Halaman Login Halaman ini merupakan tampilan awal dari halaman Operator.Secara default, operator akan membuka halaman ini saat membuka halaman operator.

Tabel tbl_pengumuman Rancangan Tabel pengumuman. Tabel 7. tbl_pengumuman

Field id_pengumuman

Type Data

Null

int (4)

No

Extra auto_increment

id_user

varchar(50)

No

-

judul_pengumuman

varchar(30)

No

-

gambar

varchar(36)

No

-

tgl_pengumuman

timestamp

No

-

konten

text

No

-

g.

Default PK

Tabel tbl_perusahaan Rancangan Tabel perusahaan pemberi beasiswa. Tabel 8. tbl_perusahaan

Field

Type Data

Null

Extra

id_perusahaan

int(4)

No

nama_perusaha an alamat

varchar(40)

No

auto_incr emen -

varchar(100)

No

-

ISBN: 978-602-97832-0-9

Default PK

Gambar 7.Desain Halaman Login − Rancangan Halaman Utama Operator Halaman ini merupakan tampilan awal dari halaman Operator.Secara default, operator akan membuka halaman ini saat membuka halaman Operator setelah melakukan login. Dan juga merupakan tampilan awal dari halaman Admin Jurusan. Secara default, Admin

SNTE-2012

T I | 39 Jurusan akan membuka halaman ini saat membuka halaman Admin Jurusan setelah melakukan login.

−

Realisasi Halaman Utama Operator dan Admin Jurusan.

Gambar 11.Realisasi Halaman Utama Operator dan admin jurusan. −

Realisasi Halaman Utama Super Admin

Gambar 8. Desain Halaman utama Operator

−

Rancangan Halaman Utama Super Admin Halaman ini merupakan tampilan awal dari halaman Super Admin. Secara default, Super Admin akan membuka halaman ini saat membuka halaman Super Admin.

Gambar 9. Gambar Halaman Super Admin e. Realisasi Aplikasi − Realisasi Halaman Login

Gambar 10. Realisasi Halaman Login

SNTE-2012

Gambar 12. Halaman Utama Super Admin 2. Pengujian dan Analisis Data a. Pengujian Sistem Pengujian sistem ini dilaksanakan setelah pembuatan aplikasi.Langkah ini dilakukan untuk memastikan bahwa sistem berjalan dengan baik. b. Deskripsi Pengujian Spesifikasi Perangkat Pengujian 1. Perangkat Lunak o XAMPP 1.7.3 o Google Chrome Web Browser o Framework CodeIgniter o Macromedia Dreamweaver CS3 o Notepad ++ 2. Perangkat Keras o Laptop : HP Compaq Presario Cq40 o Processor : Intel Core2Duo o Memory1 : 3 GB o Harddisk : 250 GB c. Tujuan Pengujian 1. Mengetahui apakah aplikasi sistem informasi beasiswa di halaman registered user dan public user berjalan dengan baik. 2. Mengetahui apakah semua fungsi tombol berjalan dengan baik dan menghubungkan halaman web yang dituju.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 40 3.

4. 5.

d.

Mengetahui hubungan antara database dengan program aplikasi sistem informasi beasiswa. Mengetahui apakah masih ada halaman yang belum terhubung satu sama lain. Mengetahui apakah fungsi notifikasi sms pada pendaftaran sudah berjalan baik.

Data Hasil Pengujian − Pengujian Aplikasi Untuk administrator Untuk Menguji Aplikasi untuk operator ini, ketikan halaman web untuk Administrator dengan alamat http:// localhost/sip/index.php/operator/ pada web browser.Untuk mengakses ke halaman selanjutnya diperlukan username dan password seperti terlihat pada gambar 13.

Gambar 15.Halaman Kelola Pengumuman Menu berikutnya merupakan User Profile seperti pada gambar 16.

Gambar 17. Halaman User Profil

Gambar 13. Login Administrator Jika benar dalam pengetikkan pengguna dan kata kuncinya maka akan menuju ke halaman selanjutnya yakni homepage untuk Administrator seperti pada gambar 14.

Pada halaman ini digunakan untuk merubah password Super Admin.Untuk merubah password pengguna harus memasukan password lama untuk validasi baru pengguna dapat merubah password baru dengan menulis di kolom Password Baru dan Password Konfirmasi.Password Konfirmasi digunakan untuk validasi untuk mengecek kesamaan kata dari Password Baru dan Password Konfirmasi. Menu berikutnya merupakan User, yang terdiri dari submenuListOperator, List Admin Jurusan, dan List jurusan yang bisa dirubah atau dihapus oleh Super Admin. Hal ini berguna untuk mengelola userOperator seperti pada gambar 18, 19, dan 20.

Gambar 14. Halaman Utama Administrator Menu berikutnya merupakan Kelola Pengumuman seperti pada gambar 15. Gambar 18.List Operator

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 41 memberikan beasiswa. Submenu pada menu ini ada dua, yakni Penyalur Baru dan List Penyalur.Seperti pada gambar 23, dan 24.

Gambar 19.Halaman List Admin Jurusan

Gambar 23. Form Penyalur Baru

Gambar 20.List Jurusan Menu berikutnya adalah Beasiswa yang di dalamnya berisi dua submenu yakni Beasiswa Baru untuk pembuatan beasiswa baru dan List Beasiswa yang berisi informasi beasiswa yang telah tersedia.Seperti terdapat pada gambar 21, dan 22.

Gambar 24. List Penyalur −

Pengujianaplikasi sistem informasi beasiswa untuk Admin Jurusan Untuk Menguji Aplikasi untuk AdminJurusan ini, ketikan halaman web untuk Admin Jurusan dengan alamat http:// localhost/simbe/index.php/jurusan/ pada firefox.Untuk mengakses ke halaman selanjutnya diperlukan username dan password pengguna Admin Jurusan seperti terlihat pada gambar 25.

Gambar 21.Pembuatan Beasiswa Baru

Gambar 25.Home Login Admin Jurusan

Gambar 22. List Beasiswa Menu terakhir yakni menu Penyalur. Menu ini berkaitan erat dengan perusahaan yang akan

SNTE-2012

Halaman di bawah ini adalah halaman utama untuk public user dimana user dapat melihat beberapa pengumuman yang dibuat oleh administrator.Selain itu juga terdapat menu seperti “halaman utama”

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 42 yaitu halaman ini sendiri, “Telusuri Warehouse”, dan juga “F.A.Q”.

pengguna Operator seperti terlihat pada gambar 29.

Gambar 26. Homepage Halaman Admin Jurusan Gambar 29. Halaman Login Super Admin Gambar 27 di bawah memperlihatkan formulir pendaftaran beasiswa dari calon penerima beasiswa.

Gambar 27 Homepage Halaman Admin Jurusan

Gambar 30.Homepage Operator

Fitur terakhir pada menu halaman Admin Jurusan adalah menolak atau menyetujui formulir pengajuan beasiswa.Apabila Admin Jurusan telah memilih untuk menolak atau menyetujui pengajuan beasiswa maka harus menulis catatan ke formulir tersebut seperti pada gambar 28 dibawah. Setelah Admin Jurusan menuliskan catatan maka status pengajuan akan berubah menjadi Disetujui/Ditolak sesuai dengan aksi Admin Jurusan.

Pada gambar 30 merupakan halaman utama dari aplikasi SIMBE untuk Operator sekaligus sebagai halaman Drop Box.Terdapat fitur-fitur pada menu ini, Antara lain lihat formulir, hapus pengajuan, tolak pengajuan beasiswa dan tandai dokumen sudah lengkap.

Gambar 31. Halaman Lihat Formulir Operator Gambar 28.Halaman Tambah Catatan Admin Jurusan −

Gambar 31 diatas memperlihatkan formulir pendaftaran beasiswa dari calon penerima beasiswa.

Pengujian Aplikasi Simbe untuk Operator Untuk Menguji Aplikasi Sistem Informasi Beasiswa (SIMBE), ketikan halaman web untuk Operator dengan alamat http://localhost/simbe/index.php/operator/ pada browser. Untuk mengakses ke halaman selanjutnya diperlukan username dan password

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 43 ‘Lunas’ apabila peserta sudah mengambil sejumlah dana yang ditentukan untuk menandakan bahwa peserta sudah mendapat pembayaran. Fitur tersebut ada di halaman Beasiswa seperti pada gambar 34.

Gambar 32. Halaman Ubah Data Formulir Operator dapat merubah data dari formulir pengajuan peserta beasiswa agar dapat disesuaikan dengan data yang sebenar-benarnya apabila terdapat ketidaksamaan data antara formulir yang dibuat oleh peserta dengan data dari dokumen pelengkap yang dikumpulkan peserta seperti pada gambar 32. Operator menandai formulir pengajuan dengan ‘Tandai dokumen sudah lengkap’ apabila dokumen dari pengajuan peserta tersebut sudah lengkap setelah itu barulah Admin Jurusan dapat menyeleksi siapa yang disetujui dan siapa yang ditolak dengan memberi catatan.Setelah status pengajuan dirubah menjadi ‘Disetujui’ oleh Admin Jurusan, operator kini dapat menyeleksi siapa saja yang berhak mendapatkan beasiswa sesuai dengan kondisi yang berlaku seperti quota penerima beasiswa dan prioritas yang ditandai oleh SIMBE.Apabila Admin Jurusan menandai dengan ‘Ditolak’ maka operator dapat menghapus pengajuan tersebut atau membiarkannya begitu saja. Setelah Operator menyeleksi siapa saja yang berhak mendapat beasiswa, maka secara otomatis SIMBE mengirimkan sms ke nomor telepon setiap peserta bahwa peserta tersebut berhasil mendapatkan beasiswa yang diajukannya dan pengajuan tersebut masuk ke Tabel Daftar Peserta yang Terpilih setelah itu Operator dapat langsung mengumumkannya ke halaman public website SIMBE dengan mengklik tombol ‘Buat Pengumuman’ seperti pada gambar 33.

Gambar 33. Tabel Daftar Peserta yang Terpilih Fitur terakhir pada menu halaman Operator adalah menandai formulir pengajuan yang menjadi sudah diterimaatau penerima beasiswa dengan tanda

SNTE-2012

Gambar 34. Tabel Daftar Peserta Penerima Beasiswa −

Analisis Data Hasil Pengujian Terdapat tiga proses kerja yang menjadi inti keseluruhan pada program aplikasi Sistem Informasi Beasiswa (SIMBE) ini. Inti proses kerja aplikasi SIMBE yaitu proses kerja Administrator, Admin Jurusan dan Operator. Proses kerja pertama merupakan program aplikasi untuk Administrator. Pada halaman Administrator pengguna diharuskan untuk login terlebih dahulu.Fitur yang pada halaman Administrator berkaitan tentang membuat, menghapus, merubah, atau melihat data dengan program aplikasi SIMBE pada database. Proses kerja Administrator ialah mengelola dan memelihara aplikasi SIMBE agar berjalan dengan baik.Sedangkan proses kerja Admin Jurusan dilakukanuntuk menyetujui atau menolak beasiswa yang diajukan oleh operator. Dan proses kerja Operatorsebagaipengelola semua pengajuan beasiswa dari mahasiswa. Metode pengujian dilakukan dengan menguji proses kerja pada fungsi tombol/button pada setiap halaman yang tersedia, hasil tidak terdapat adanya fungsi button yang tidak bekerja. Dan juga hasil pengujian tidak menemukan adanya bug atau disfungsi pada aplikasi karena berkat dilakukan proses pengujian pada berbagai aspek per fungsi saat pengkodean dan saat telah dilakukan integrasi sistem. Sehingga secara keseluruhan pengujian Aplikasi SIMBE secara diskrit, dan terintegrasi dalam pengujian metode white box dan black box aplikasi menampilkan kinerja yang cukup baik. Analisis data dari program aplikasi Sistem Informasi Beasiswa ini adalah:

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 44 −

−

−

−

−

−

Dalam pengajuan beasiswa, Operator bertugas menyeleksi formulir pengajuan beasiswa yang masuk. Beasiswa yang dikonfirmasi akan dikirim ke setiap jurusan yang nantinya akan diterima dan diseleksi lagi oleh Admin Jurusan. Admin Jurusan bertugas menyeleksi kembali formulir pengajuan beasiswa mahasiswa jurusannya. Dalam proses penyeleksian Admin Jurusan berhak menyetujui atau menolak setiap formulir yang diajukan. Formulir pengajuan beasiswa yang telah disetujui Admin Jurusan akan dikirim lagi ke Operator untuk diseleksi kembali berdasarkan ketentuan serta quota yang disediakan oleh penyalur beasiswa. Setelah formulir pengajuan beasiswa diterima/ ditolak oleh Operator maka peserta/mahasiswa akan menerima sms sebagai informasi bahwa pengajuan beasiswanya diterima/ditolak. Mahasiswa yang diterima pengajuan beasiswanya berhak mengambil dana pada waktu dan tempat yang sudah diberitahukan melalui sms. Bila dana beasiswa telah dibayarkan maka akan ada List beasiswa yang telah dibayarkan pada halaman Operator dan Admin Jurusan.

3. Kesimpulan Terdapat beberapa kesimpulan pada program aplikasi Sistem Informasi Beasiswa PNJ Berbasis Web: 1. Formulir pengajuan beasiswa sudah tidak menggunakan kertas sehingga menjadi mudah dalam penyusunannya dan dapat dilihat kapanpun dengan cepat oleh panitia penyelenggara program beasiswa. 2. Setiap formulir pengajuan beasiswa sudah diberikan nilai dan prioritas pada masingmasing formulir oleh aplikasi ini sehingga mempermudah dalam hal penyeleksi pemohon beasiswa. 3. Pemohon beasiswa secara otomatis diberikan pemberitahuan berupa sms secara otomatis oleh aplikasi ini menandakan bahwa pemohon

ISBN: 978-602-97832-0-9

4.

5.

beasiswa tersebut berhasil mendapatkan beasiswa atau tidak. Melalui aplikasi ini, panitia berhak menyeleksi mahasiswa PNJ yang berstatus aktif yang hanya bisa mendaftar program beasiswa sedangkan mahasiswa yang berstatus cuti atau drop out tidak dapat mendaftar program beasiswa. Aplikasi ini berbasis website sehingga dapat diakses tanpa batas waktu dan tempat.

DAFTAR PUSTAKA [1] Abdul Kadir, ”Mudah Mempelajari Database MySQL”, Andi Publisher, Yogyakarta, 2010. [2] Abdul Kadir, ”Buku Pintar jQuery dan PHP”, Mediakom, Yogyakarta, 2011. [3] Betha Sidik, ”Pemrograman Web PHP”, Informatika, Bandung, 2012. [4] David M. Kroenke, ”Database Processing: Fundamental, Design & Implementation”, Prentice Hall Int. Inc., New Jersey, 7nd ed., 2000. [5] Jeffrey A. Hoffer, Mary B. Prescott, Fred R. McFadden, ”Modern Database Management”, Pearson, Prentice Hall Int. Inc., New Jersey, 8th ed., 2007. [6] Larry, Roy, ”Jurus Kilat Mahir HTML dan CSS”, Niaga Swadaya, Jakarta,2012. [7] PNJ,”Laporan Akuntabilitas Kinerja Instansi Pemerintah (LAKIP) 2011”, Depok, 2012. [8] Riyanto, ”Membuat Sendiri Sistem Informasi Penjualan Berbasis Web dengan PHP dan PostgreSQL”, Gaya Media, Yogyakarta, 2011 [9] Sibero, ”Kitab Suci Web Programming”, Mediakom, Yogyakarta, 2011.

SNTE-2012

T I | 45

RANCANG BANGUN MULTIBAND BAND PASS FILTER DENGAN CROSS OPEN STUB Toto Supriyanto1, Teguh Firmansyah2, dan Achmad Budi Fathoni3 1

Teknik Telekomunikasi, Teknik Elektro. Politeknik Negeri Jakarta Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa 3 Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

2

1

[email protected]; [email protected] ; [email protected]

Abstrak Pada penelitian ini dirancang mikrostrip bandpass filter multiband untuk mendukung transceiver multiband pada frekuensi 900 MHz untuk GSM, 1,8 GHz untuk WCDMA, dan 2,6 GHz untuk LTE. Perancangan filter menggunakan metode Cross Open Stub (COS). Pembuatan mikrostrip filter multiband dengan mempergunakan teknik COS dapat menghasilkan filter ukuran lebih sederhana dan compact namun dapat memiliki frekuensi kerja yang multiband. Hasil pengukuran menunjukkan pada frekuensi GSM 900 MHz, nilai S 11 sebesar -34.4 dB. Pada frekuensi WCDMA 1,8 GHz, nilai S 11 sebesar -30 dB. Pada frekuensi LTE 2,6 GHz, nilai sebesar -25,4 dB. Sementara itu, hasil pengukuran menunjukkan multiband filter terjadi pergeseran frekuensi tengah sebesar 5-10 MHz. Dari hasil simulasi maupun pengukuran menunjukkan bahwa BPF ini telah mencapai kinerja yang diharapkan sesuai frekuensi teknis yang ditetapkan.

Abstract In this research microstrip bandpass filter multiband designed to support multiband transceiver at 900 MHz for GSM, WCDMA 1.8 GHz, and 2.6 GHz for LTE. Design filter using the Cross Open Stub (COS). Making multiband microstrip filters by using COS technique can produce more simple filter size and compact but can have a multiband frequency work. The measurement results showed on GSM frequencies of 900 MHz, the value of S11 of -34.4 dB. In WCDMA frequency of 1.8 GHz, the value of S11 of -30 dB. LTE at 2.6 GHz frequency, a value of -25.4 dB. Meanwhile, the measurement results show a shift multiband filter center frequency of 5-10 MHz. From the results of simulations and measurements show that the BPF has achieved the expected performance defined technical corresponding frequency. Key words – Cross open stub, Multiband, simulation, microstrip.

I. PENDAHULUAN Berbagai permintaan aplikasi wireless mendorong dikembangkannya teknologi yang memiliki kemampuan multimode untuk menunjang teknologi GSM, WCDMA, dan LTE secara bersamaan [1]. Untuk mendukung hal tersebut, pada penelitian ini akan dirancang mikrostrip bandpass filter multiband pada frekuensi 900 MHz, 1,8 GHz, dan 2,6 GHz yang merupakan frekuensi alokasi untuk teknologi GSM, WCDMA, dan LTE. Untuk merancang filter yang memiliki frekuensi kerja lebih dari satu, maka dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip step impedance resonanator (SIR) seperti yang dilakukan [2]-[9]. Penggunaan SIR mememiliki kelemahan karena resonator pada salah satu frekuensi berpengaruh terhadap frekuensi yang lain,

SNTE-2012

sehingga diperlukan perhitungan yang akurat untuk mendesain sebuah filter multiband. Selain itu, untuk mendapatkan hasil yang baik, diperlukan proses tuning yang lebih lama. Keunggulan SIR adalah ukurannya yang lebih kompak dibandingkan filter jenis lain. Sementara itu pada [10] diusulkan penggunaan cascaded resonator untuk menghasilkan multiband filter. Akan tetapi filter ini memiliki ukuran yang besar karena satu frekuensi diwakili oleh sebuah resonator. Hal ini akan mengakibatkan rangkaian bandpass filter memiliki ukuran yang lebih besar dan kompleks. Analisa secara coupling matrik resonator dilakukan oleh [11] sehingga diperoleh multiband filter. Salah satu metode yang dapat meningkatkan kinerja insertion loss adalah penggunaan transmission zeros

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 46

seperti yang diusulkan [12]-[14] atau yang lebih sering dinamakan cross resonator. Berbeda dengan SIR, pada cross resonator memiliki nilai depedensi yang rendah antara frekuensi satu dengan yang lain. Metode cross resonator ini diaplikasikan oleh [15] dengan penggunaan teknik cross open stub (COS) untuk dapat menghasilkan filter multiband. Kemudian dilakukan pula oleh [16] dengan teknik cross short stub (CSS) yang menghasilkan filter multiband. Pada [17] diusulkan penggabungan metode COS dan CSS untuk dapat menghasilkan filter empat band. Penggunaan COS memiliki kelemahan karena bentuknya yang besar, sehingga dibutuhkan modifikasi filter tersebut dengan tetap mempertahankan kinerjanya. Untuk meminiaturisasi filter, maka dapat dilakukan teknik folded seperti yang diusulkan [18]-[22]. Teknik ini merupakan salah satu cara yang paling efektif untuk menghasilkan filter yang kompak. Beberapa penelitian multiband filter diantaranya seperti pada [15] dibangun filter yang bekerja pada frekuensi 2,45 GHz, 3,5 GHz, 5,25 GHz, dengan nilai insertion loss sebesar lebih dari -1 dB pada semua frekuensi kerja nya. Sementara itu, memiliki kekurangan dalam hal ukurannya yang besar, sehingga dapat diminimalisasi kembali. Sedangkan pada [16] diusulkan menggunakan teknik CSS. Pada penelitian tersebut, filter yang dibangun bekerja pada frekuensi 1,8 GHz, 3,5 GHz, 5,45 GHz. Dengan nilai insertion loss sebesar lebih dari -2 dB pada semua frekuensi kerjanya. Sama halnya dengan [15] filter ini pun masih memiliki ukuran yang besar. Selain itu, pada [17] diusulkan kombinasi COS dan CSS untuk dapat menghasilkan filter quad band, yang bekerja pada frekuensi 1,32 GHz, 1,71 GHz, 2,41 GHz, dan 3,41 GHz. Filter ini memiliki nilai insertion loss yang baik yaitu kurang dari -2 dB, tetapi memiliki ukuran yang besar. Pada penelitian ini diusulkan perancangan mikrostrip filter multiband dengan teknik COS untuk menghasilkan filter yang lebih sederhana namun dapat memiliki frekuensi kerja yang multiband [26] frekuensi 900 MHz untuk GSM, 1,8 GHz untuk WCDMA, 2,6 GHz untuk LTE, dengan keluaran nilai return loss S 11 < -10 dB, insertion loss S 21 > -3 dB dan VSWR antara 1 – 2 dengan group delay kurang dari 10 nS [18]. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Advanced Design System (ADS). Untuk mengetahui unjuk kerja rangkaian dengan menguji parameterparameter yang diperlukan, seperti return loss, insertion loss, frekuensi kerja, VSWR, bandwidth dan group delay. Selain itu dilakukan fabrikasi dari rancangan BPF dan hasil pengukuran kinerja nya dibandingkan dengan hasil simulasi.

ISBN: 978-602-97832-0-9

II. PERANCANGAN MULTIBAND FILTER 2.1 Spesifikasi Filter Perancangan filter diawali dengan menentukan karakteristik filter yang diharapkan yaitu frekuensi kerja, bandwidth, return loss, insertion loss dan group delay. Secara lebih lengkap seperti pada Tabel 1 dibawah ini : Tabel 1. Spesifikasi Filter Karakteristik Spesifikasi Frekuensi Frekuensi tengah Bandwidth Return Loss Insertion Loss VSWR

GSM

WCDMA

LTE

0,9 GHz

1,8 GHz

2,6 GHz

0,95 GHz

1,85 GHz

2,65 GHz

100 MHz < -10 dB

100 MHz < -10 dB

100 MHz < -10 dB

> -3 dB

> -3dB

> -3 dB

<2

<2

<2

2.2 Konfigurasi Filter Rancangan filter yang akan didesain seperti pada Gambar 1 merupakan salah satu jenis filter COS yang mampu bekerja pada multi frekuensi. Filter tersebut terdiri dari beberapa open-stub yang memiliki lebar dan panjang yang berbeda, sehingga dapat bekerja pada beberapa frekuensi. Filter tersebut dibuat dengan menggunakan substrat FR4 dengan konstanta dielektrik 4.3, TanD sebesar 0,02 dan ketebalan 1,6 mm. Masingmasing dievaluasi dan disimulasikan menggunakan perangkat lunak Advanced Design System (ADS). Jika belum didapatkan hasil yang sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan, dilakukan tuning sampai didapat hasil yang diinginkan. Resonator

Bandstop

Bandstop Z2, θ2

Zs, θs

Z0, θ0

Zs, θs

Z1, θ1

Z1, θ1

Z0, θ0

Z3, θ3

Gambar 1. Multiband filter cross openstub [10]

Menurut [15] filter tersebut terdiri dari resonator yang dinamakan COS dan bandstop yang ada disampingnya untuk meningkatkan nilai stop filter pada ujung-ujung band. Filter ini memiliki konfigurasi yang sederhana namun ukurannya yang relatif besar, sehingga

SNTE-2012

T I | 47

Z1, θ1

diperlukan modifikasi konfigurasi (bentuk) filter. ZIN3

Z3 , θ3

ABCD matriknya mengikuti persamaan 1 dibawah ini.

Gambar 5. Analisa frekuensi ketiga filter COS

Gambar 2 memperlihatkan struktur filter. Untuk dapat menganalisanya maka dapat membaginya kedalam fungsi mikrostrip kepada fungsi frekuensi.

2.3 Tahapan Perancangan Filter Terdapat beberapa tahapan dalam perancangan filter ini. Untuk mengetahui parameter hasil rancangan, digunakan perangkat lunak Agilent ADS. 2.4

Perhitungan Dimensi Filter saat Zo = 50 Ohm Lebar saluran transmisi pada disain mikrostrip harus disesuaikan dengan besarnya impedansi karakteristik dari saluran transmisi tersebut. Hal ini bertujuan agar tercapai kondisi selaras pada saluran transmisi.

Z2, θ2

Z1, θ1

Z1, θ1

Z3, θ3

Gambar 2. Struktur utama multiband filter cross open stub (COS)

Untuk analisa pada frekuensi pertama ditunjukkan oleh Gambar 3 :

Pada perancangan filter ini menggunakan saluran transmisi dengan impedansi karakteristik sebesar 50 ohm. Perhitungan lebar saluran transmisi untuk suatu nilai impedansi karakteristik Zo dan konstanta dielektrik substrat ε r , rasio lebar saluran transmisi dan ketebalan substrat dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (2) dan (3) dibawah ini : A=

0.11  Zo ∈ r + 1 ∈ r − 1  +  0.23 +  ∈r +1 ∈r  60 2

50 4.3 + 1 4.3 − 1  0.11  +  0.23 +  60 2 4.3 + 1  4.3  = 1.3693 + 0.6296 (0.255) = 1.53

=

ZIN1 Z1, θ1

Gambar 3. Analisa frekuensi pertama filter COS

Untuk analisa pada frekuensi kedua ditunjukkan oleh Gambar 4 :

 8e A   e2A − 2  W  =  0.61 ∈r −1 d 2  B − 1 − ln (2 B − 1) + ln(B − 1) + 0.39 −   π  2∈ r  ∈ r   

W <2 d W >2 d

(2)

Dengan A=

Zo ∈ r + 1 ∈ r − 1  0.11  +  0.23 +  60 2 ∈r +1 ∈r 

dan

B=

377π 2 Zo ∈ r ( 3)

Z2, θ2

ZIN2 Z1, θ1

Gambar 4. Analisa frekuensi kedua filter COS

Untuk analisa pada frekuensi ketiga ditunjukan oleh Gambar 5 :

Untuk mendapatkan lebar saluran transmisi pada perancangan filter ini, beberapa parameter sebagai berikut, Zo = 50 ohm, d = 1.6 mm, εr = 4.3 , dengan asumsi W/d < 2 sehingga, persamaan yang digunakan adalah :

=

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 48

Setelah diperoleh dimensi saluran transmisi kemudian di karakterisasi, sehingga diperoleh nilai return loss < -10 dB pada semua frekuensi. Hasil dimensi karakterisasi terlihat pada Gambar 6. .

Gambar 8. Layout Multiband Cross Open Stub W = 1 mm L = 57.1 mm

III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

W = 0.699 mm L = 11.58 mm W = 0.699 mm L = 11.58 mm

W = 3.076 mm L = 10 mm

W = 3.076 mm L = 10 mm W = 0.928 mm L = 2.24 mm

W = 0.928 mm L = 2.24 mm

W = 0.699 mm L = 30.55 mm

Gambar 6. Dimensi Multiband Cross Open Stub

2.5 Konfigurasi Multiband Filter dengan Cross Open Stub Hasil karakterisasi dimensi dari COS terlihat pada Gambar 7. Nilai Zo sebanding dengan mikrostrip selebar 3.07mm. Gambar 7 tersebut memperlihatkan bahwa nilai S 11 < - 10 dB pada semua frekuensi kerjanya. Pada frekuensi GSM, nilai S 11 pada 950 MHz sebesar -21.5 dB. Sementara pada frekuensi WCDMA 1,850 GHz, nilai S 11 sebesar -25.43 dB. Selain itu, pada frekuensi LTE 2,65 GHz, nilai S 11 sebesar -22,9 dB.

Setelah mensimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak ADS untuk mendapatkan parameterparameter yang diinginkan sesuai spesifikasi perancangan, untuk selanjutnya dipabrikasi. Hasil fabrikasi tersebut diukur parameter-parameternya. Parameter-parameter yang akan diukur yaitu S 11 dan S 21 -nya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan network analyzer pada ruang Lab. Telekomunikasi Anechoic Chamber lantai 4 Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. Pengukuran parameter filter dilakukan melalui pengukuran port ganda, karena filter memiliki 2 port yaitu port input (port 1) dan port output (port 2). 3.1 Hasil Simulasi Pada subab ini akan membahas insertion loss, return loss, VSWR dan Group delay pada filter COS dan Folded DCOS. Hasil simulasi S 11 dan S 21 multiband BPF dengan COS terlihat pada Gambar 9.

Gambar 7. Hasil Simulasi S 11 Multiband Cross Open Stub

Layout hasil rancangan filter dengan COS terlihat pada Gambar 8 dibawah ini.

Gambar 9. Hasil simulasi S 11 dan S 21 multiband BPF dengan COS

Pada frekuensi GSM, nilai S 11 pada 900 MHz sebesar -11,6 dB sementara pada frekuesi tengahnya sebesar -23,64 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -16,15 dB. Sementara pada frekuensi WCDMA, nilai S 11 pada 1,8 GHz sebesar -20.84 dB sementara pada

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 49

frekuesi tengahnya sebesar -24,7 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -17,8 dB. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai S 11 pada 2,6 GHz sebesar -23,1 dB, sementara pada frekuesi tengahnya sebesar -24,4 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -23,37 dB. Pada frekuensi GSM, nilai insertion loss, S 21 pada 900 MHz sebesar -1dB, pada frekuesi tengahnya sebesar 0.57 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -0.61 dB. Sementara pada frekuensi WCDMA, nilai S 21 pada 1,8 GHz sebesar -0.72 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -0.68 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -0.75 dB. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai S 21 pada 2,6 GHz sebesar -0.97 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -0.98 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -1.03 dB Hasil perancangan telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan, dimana nilai return loss saat frekuensi atas maupun frekuensi bawah kurang dari -10 dB. Pada Gambar 9 tersebut juga memperlihatkan nilai insertion loss yang sangat baik, yang mencapaai lebih besar dari 2 dB. Hal ini terjadi karena nilai loss disebabkan coupling hampir tidak ada. Pada Gambar 10 memperlihatkan nilai VSWR multiband BPF dengan COS.

Gambar 11. Hasil simulasi Group Delay multiband BPF dengan COS

Pada frekuensi GSM, nilai VSWR pada 950 MHz sebesar 0.8 ns. Sementara pada frekuensi WCDMA, nilai VSWR pada 1,85 GHz sebesar 5,28 ns. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai VSWR pada 2,65 GHz sebesar 5.28. 3.2 Hasil Pengukuran Pada subab ini akan membahas hasil pengukuran insertion loss, return loss, VSWR dan Group delay pada filter COS dan Folded DCOS. Hasil pengukuran S 11 dan S 21 multiband BPF dengan COS terlihat pada Gambar 12.

Gambar 10. Hasil simulasi VSWR multiband BPF dengan COS

Pada frekuensi GSM, nilai VSWR pada 950 MHz sebesar 1.14. Sementara pada frekuensi WCDMA, nilai VSWR pada 1,85 GHz sebesar 1.12. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai VSWR pada 2,65 GHz sebesar 1.12. Nilai VSWR memenuhi spesifikasi yang diharapkan yaitu kurang dari 2. Gambar 11 memperlihatkan nilai group delay kurang dari 1 ns, sehingga dapat disimpulkan bahwa filter ini tidak mengalami perubahan fasa yang signifikan. Perubahan fasa yang besar dapat mengakibatkan distorsi sinyal yang didapatkan.

Gambar 12. Hasil pengukuran return loss dan insertion loss Filter COS

Apabila ukur berdasarkan bandwidth -10 dB maka akan diperoleh nilai bandwidth sebesar. Bandwidth GSM =1060MHz–890MHz = 170 MHz Bandwidth WCDMA= 2000 MHz – 1700 MHz = 300 MHz Bandwidth LTE =2910MHz–2410MHz=500 MHz Hasil pengukuran filter setelah dikarakterisasi menunjukkan terjadi sedikit pergeseran dan pelebaran bandwidth filter jika dibandingkan dengan simulasi. Pada frekuensi GSM, nilai S 11 pada 890 MHz sebesar -10,16 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -24,4 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -16,05 dB. Sementara pada frekuensi WCDMA, nilai S 11 pada 1,8

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 50

GHz sebesar -20.4 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -25.6 dB dan batas frekuensi atasnya sebesar -16.7 dB. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai S 11 pada 2,6 GHz sebesar -22,1 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -25,4 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -22,7dB.

impedansi antara sumber dengan beban tidak matching. Seharusnya nilai dari VSWR yang dihasilkan bernilai ideal antara 1 – 2. Selain itu, pada Gambar 14. memperlihatkan nilai Group delay multiband BPF dengan COS.

Sementara itu, nilai insertion loss pada frekuensi GSM, -1.1 dB, pada nilai S 21 pada 890 MHz sebesar frekuesi tengahnya sebesar -0.77 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -0.81 dB. Pada frekuensi WCDMA, nilai S 21 pada 1,8 GHz sebesar -0.62 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -0.68 dB dan batas frekuensi atasnya sebesar -0.65 dB. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai S 21 pada 2,6 GHz sebesar -0.99 dB, pada frekuesi tengahnya sebesar -0.95 dB dan pada batas frekuensi atasnya sebesar -1.2 dB Hasil perancangan telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan, dimana nilai return loss saat frekuensi atas maupun frekuensi bawah kurang dari -10 dB. Pada Gambar 12 tersebut juga memperlihatkan nilai insertion loss yang sangat baik, mencapai lebih besar dari -2 dB. Hal ini terjadi karena nilai loss disebabkan coupling hampir tidak ada. Gambar 13 memperlihatkan nilai VSWR multiband BPF dengan COS.

Gambar 14. Hasil pengukuran Group Delay multiband BPF dengan COS

Pada frekuensi GSM, nilai group delay pada 950 MHz sebesar 0.55 ns. Pada frekuensi WCDMA, nilai group delay pada 1,85 GHz sebesar 0.49 ns. Pada frekuensi LTE, nilai group delay pada 2,65 GHz sebesar 0.5 ns. Nilai group delay ini kurang dari 1 ns, sehingga dapat disimpulkan bahwa filter ini tidak mengalami perubahan fasa yang signifikan. Perubahan fasa yang besar dapat mengakibatkan distorsi sinyal yang didapatkan. Idealnya untuk penyolderan komponen berdimensi kecil biasanya dilakukan oleh mesin yang memiliki tingkat kepresisian penyolderan yang sangat tinggi. Gambar 15 grafik perubahan epsilon relative pada FR4 relatif terhadap perubahan frekuensi.

Gambar 13. Hasil pengukuran VSWR multiband BPF dengan COS

Pada frekuensi GSM, nilai VSWR pada 940 MHz sebesar 1.12. Pada frekuensi WCDMA, nilai VSWR pada 1,85 GHz sebesar 1.1. Selain itu, pada frekuensi LTE, nilai VSWR pada 2,65 GHz sebesar 1.15. Ketika merancang suatu rangkaian yang bekerja pada frekuensi tinggi, maka perlu diperhatikan suatu parameter yang dinamakan VSWR yang berhubungan dengan kualitas dari sinyal yang diperoleh oleh beban. Pada frekuensi tinggi, jika rangkaian tersebut tidak memiliki nilai VSWR yang bagus atau idealnya adalah bernilai 1, maka akan terjadi gelombang pantul yang seharusnya gelombang tersebut diterima oleh beban. Adanya gelombang pantul tersebut disebabkan oleh nilai

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 15. Grafik perubahan epsilon relative pada FR4 relatif terhadap perubahan frekuensi

3.3 Analisis Kesalahan Umum Secara garis besar ada beberapa penyebab yang menyebabkan hasil pengukuran parameter filter tidak sesuai dengan hasil simulasi atau dengan kata lain

SNTE-2012

T I | 51

mengalami pergeseran nilai. Penyebab-penyebab itu antara lain : 1. Perancangan dengan ADS tidak memperhitungkan tebal tembaga dari substrat yang dipakai, tetapi kenyataannya tembaga pada substrat memiliki ketebalan walaupun kecil 2. Bahan substrat memiliki nilai toleransi konstanta dielektrik substrat yaitu sekitar ε = 4,3 ± 0,02 serta adanya nilai toleransi pada loss tangent substrat. 3. Simulasi tidak memperhitungkan tingkat temperatur dan kelembaban udara, tetapi pada saat pengukuran temperatur dan tingkat kelembaban berpengaruh pada propagasi gelombang dan resistansi udara. 4. Proses penyolderan konektor SMA dengan mikrostrip yang kurang baik Selain itu, hal ini disebabkan oleh karakteristik substrat yang tidak ideal. IV. SIMPULAN Telah dirancang multiband BPF yang bekerja untuk menunjang teknologi transceiver multiband pada frekuensi 900 MHz untuk GSM, 1,8 GHz untuk WCDMA, dan 2,6 GHz untuk LTE. Perancangan menggunakan COS. Pada hasil simulasi didapatkan nilai parameter sesuai yang diinginkan pada spesifikasi. Untuk hasil pengukuran menunjukkan multiband filter terjadi pergeseran frekuensi tengah sebesar 5-10 MHz.

V. REFERENSI [1] Hasemi. Hosein, “Integrated Concurent Multiband Radios and Multiple Antenna System”. Ph.D. Dissertation. California Institute of Technology. California. September 2005. [2] C.-H. Lee C.-I. Hsu, and H.-K. Jhuang, “Design of a new tri-band microstrip BPF using combined quarterwavelength SIRs,” IEEE Microw. Wieless Compon. Lett., vol. 16, pp. 594-596, Nov. 2006. [3] M.-L. Xue, and Q.-X. Chu, “Design of Triple-band Bandpass Filter Using Tri-section Stepped-Impedance Resonators,” in Proc. Int. Conf. Microw. Milli. Tech., 2009, pp. 1261-1263. [4] Chung-I G. Hsu, “Tri-Band Bandpass Filter With Sharp Passband Skirts Designed Using Tri-section SIR” IEEE Microw. Wieless Compon. Lett., vol. 18, , January. 2008. [5] M.-L. Xue, and Q.-X. Chu, “A novel triple-band filter with transmission zeros using tri-section SIRS,” in Proc. Int. Conf. Microw. Milli. Tech., 2008, pp. 1261-1263. [6] Q.-X. Chu. “Advanced Triple-Band Band Pass Flter Using Tri-Section SIR” Electronic Lett. Vol. 44 No. 4. 14th February 2008 [7] Yu-Cheng Chen, Yi-Huan Hsieh. “Tri-band Microstrip BPF Design Using Tri-section SIRs” in Proc. Int. Conf. Microw. Milli. Tech., 2007.

SNTE-2012

[8] Abdullah Eroglu, Robert Smith.” Triple Band Bandpass Filter Design and Implementation Using SIRs” 26th Annual Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics April 26 - 29, 2010 - Tampere, Finland. [9] Y.-C. Chiou ”Planar Multiband Bandpass Filter with Multimode Stepped-Impedance Resonators” Progress In Electromagnetics Research, Vol. 114, 129-144, 2011. [10] Chi-Feng Chen, Ting-Yi Huang ”Design of Dual- and Triple-Passband Filters Using Alternately Cascaded Multiband Resonators” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, pp. 3550, Jul. 2006. [11] Marjan Mokhtaari, Jens Bornemann “Coupling-Matrix Design of Dual and Triple Passband Filters” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, pp. 3940, Nov. 2006. [12] Cédric Quendo, Eric Rius” [12] Narrow bandpass filter using dual-behavior resonators based on steppedimpedance stubs and different-length stubs” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 52, No. 3, March. 2004. [13] Q.-X. Chu, F.-C. Chen, Z.-H. Tu, and H. Wang, “A novel crossed resonator and its applications to bandpass filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 57, pp. 1753– 1759, Jul. 2009. [14] Jae-Ryong Lee, Jeong-Hoon Cho “New compact bandpass filter using microstrip 4 resonators with open stub inverter”.A IEEE Microw. Wieless Compon. Lett., vol. 10, Dec. 2000. [15] Feng, Wenjie. “Novel Tri-band Microstrip Bandpass Filter Using Openstub with Different Length” IEEE confrence.2009. [16] Wenjie Feng, Minh Tan Doan, “Compact Tri-band Bandpass Filter Based on Short Stubs and Crossed Open Stubs” International Conference on Advanced Technologies for Communications 2010. [17] Hui Zhu, Li Gao “Design of Quad-band Bandpass Filter Using Open- and Short-stub-Ioaded Resonators” Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference. 2011. [18] D. Packiaraj, M. Ramesh “Design of a Tri-Section Folded SIR Filter” A IEEE Microw. Wieless Compon. Lett.,Vol. 16, No. 5, May 2006

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 52

MONITORING POSISI KERETA REL LISTRIK JAKARTA-BOGOR MENGGUNAKAN GPS DAN KOMUNIKASI GSM Whempy1,Dani Rahmaniar2, Dian Figiana3, Murie Dwiyaniti4 dan Kendi Moro NS5 1,2,3,4,5. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Jl Prof G.A Siwabessy, Depok, 16425, Indonesia E-mail:[email protected]

Abstrak Kereta Api Listrik (KRL) merupakan salah satu transportasi yang diminati oleh masyarakat. Karena cepat dan harga tiket kereta yang relative murah. Namun informasi posisi KRL belum dilakukan secara real time sehingga apabila terjadi keterlambatan atau gangguan, pengguna KRL tidak dapat mengetahuinya. Pada penelitian ini dibuat sistem monitoring posisi KRL menggunakan teknologi GPS dan komunikasi GSM. GPS receiver ditaruh di dalam KRL sehingga dapat menerima data posisi KRL, data tersebut difilter oleh Arduino dan dikirimkan dalam bentuk SMS melalui jaringan GPRS ke modem GSM pada display stasiun dan server/komputer. Tampilan posisi KRL pada display stasiun dalam bentuk lampu LED yang menyala. Sedangkan tampilan posisi KRL pada server dalam bentuk peta digital dengan software Map Info. Hasilnya system ini mampu untuk memonitor posisi KRL mulai dari stasiun Jakarta Kota sampai Stasiun Bogor secara real time dan akurat.

Abstract KeretaApiListrik (KRL) is one of the transportation demand by society. Due to fast and train ticket prices are relatively cheap. However, the position information KRL has not done in real time so that in the event of delays or interruption, KRL users can not know. In this study has been made KRL positioning monitoring system using GPS technology and GSM communications. GPS receiver placed in order to receive the KRL position data, the data is filtered by the Arduino and delivered in the form of SMS by GPRS to the GSM modem on a display station and server / computer. Display KRL position on a display station in the form of LED lights are lit. While the display position of KRL on the server in the form of digital map software Map Info. As a result the system is able to monitor the position of the KRL from Jakarta Kota to Bogor station in real time and accurately. Keywords : KRL, GPS, GSM modem, Monitoring System

1. Pendahuluan

stasiun untuk menunggu kereta datang, pengguna tidak mengetahui dimana posisi kereta itu.

Kereta Rel Listrik (KRL) merupakan salah satu transportasi darat yang sangat diminati oleh penduduk di Indonesia khususnya kota Jakarta, Depok, dan Bogor. Mereka memilih KRL karena memiliki beberapa kelebihan antara lain lebih efisien dari segi waktu, harga lebih ekonomis dan kenyamanan.

Untuk mengatasi hal tersebut dibutuhkansuatu alat untuk memonitoring posisi KRL secara real time agar pengguna dapat mengetahui posisi KRL, jarak,dan waktu tempuh setiap saat.

Namun banyak pengguna KRL yang mengeluh atas pelayanan pengelola KRL yang jauh dari kata memuaskan. Contohnya adalah kedatangan KRL ke stasiun tidak sesuai dengan jadwal yang ada akibatnya para pengguna tidak mempercayai jadwal yang tercantum di stasiun tersebut dan ketika pengguna ke

ISBN: 978-602-97832-0-9

Dalam penelitian ini akan membuat sebuah sistem monitoring posisi KRL menggunakan teknologi GPS. Posisi KRL dikirim dalam bentuk SMS dengan teknologi GPRS untuk ditampilkan dalam peta digital yang berada di server dan display posisi berupa lampu LED yang berada di stasiun.

SNTE-2012

T I | 53

2. Metode Penelitian Langkah penelitian ini dilakukan dengan tahapan mengikuti model Linier Sequential Model (LSM) yang terdiri dari 4 tahap yang berulangya itu tahap analisis dan studi literatur, desain/perancangan, perakitan (assembly-hardware), pengkodean (coding-software), dan pengujian. Keempat tahapan akan berulang hingga dipenuhinya kondisi ideal yaitu system berfungsi dengan baik sesuai yang direncanakan. Perangkat keras yang akan dirancang, dibuat, diuji dan dianalisa adalah: 1. Bagian pertama yaitu perancangan dan pembuatan alat navigasi pada KRL. 2. Bagian kedua adalah perancangan dan pembuatan monitoring dalam bentuk display yang diletakkan di stasiun. 3. Bagian ketiga adalah membuat visualisasi penjejak posisi KRL pada peta digital untuk monitoring di komputer. Perangkat lunak terdiri dari 3 bagian, yaitu: 1. Pembuatan program mikrokontroler Arduino yang akan diletakkan pada KRL. Program Arduino mengunakan software Arduino.exe dengan bahasa pemrograman C. Tujuan pembuatan program ini adalah untuk mengambil data posisidari GPS, mengolahnya dan mengirimkan data tersebut ke stasiun dan server. Data dikirim dalam bentuk SMS menggunakan teknologi GPRS. 2. Pembuatan program mikrokontroler AVR AtMega 128 yang akan diletakkan pada stasiun. Program mikrokontroler menggunakan software Codvision dengan bahasa pemrograman C. Program ini digunakan untuk menerima SMS data posisi dari GPRS yang berada di KRL dan menampilkan data tersebut dalam display peta yang ditandai dengan menyalanya lampu tanda. 3. Pembuatan software pada server. Software pada server ada dua yaitu software Visual Basic dan MapInfo yang terhubung dengan Geomarble. Program visual basic digunakan untuk mengolah dan memfilter data posisi KRL yang dikirim dalam bentuk SMS oleh GPRS pada KRL. Lalu data tersebut dikirim ke Notepad. MapInfo adalah software pembuat peta digital. Setiap stasiun mulai Jakarta-Depok-Bogor digambar dalam MapInfo. Data posisi yang berada di Notepad akan dikirimkan ke Geomarble sehingga posisi KRL akan tampak pada peta digital yang telah dibuat di MapInfo. Pengambilan data serta pengujiannya selain dilakukan di laboratorium juga dilakukan di jalur KRL JakartaDepok-Bogor. Flowchart rancangan perangkat lunak penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

SNTE-2012

START

GPS receiver menerima data posisi dari satelit

Data posisi dikirim ke Mikrokontroller

Mikrokontroller mengirim data posisi ke display dan server dengan SMS

GSM display menerima SMS data posisi dari GSM KRL

GSM server menerima SMS data posisi dari GSM KRL

Data posisi dikirim ke Mikrokontroller

Data posisi dikirim ke server dan difilter oleh VB

Posisi KRL ditampilkan pada display stasiun

Data yang difilter dikirim ke notepad

STOP

Notepad mengirim data ke Map Info

Posisi KRL ditampilkan pada peta digital dalam Lapto

STOP

Gambar 1 Flowchart metode penelitian

3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Perangkat keras (Hardware) Perangkat keras yang dibuat terdiri dari 3 (tiga) bagian, yaitu: system pada KRL, system pada stasiun, dan system pada server. Gambar visualisasi perangkat keras dapat dilihat pada Gambar 2, 3 dan 4.

Gambar 2 Visualisasi alat modul GPS

Gambar 3 Visualisasi Peta display stasiun

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 54

Tabel 1. Koordinat lokasi stasiun dari GPS NO.

LOKASI

KOORDINAT

1.

Stasiun Jakarta Kota

2.

StasiunJayakarta

3.

StasiunManggaBesar

4.

StasiunSawahBesar

5.

StasiunJuanda

6.

StasiunGambir

7.

StasiunGondangdia

8.

StasiunCikini

9.

StasiunManggarai

10.

StasiunTebet

11.

StasiunCawang

12.

Stasiun Duren Kalibata

13.

StasiunPasarMingguBar u

14.

StasiunPasarMinggu

15.

StasiunTanjung Barat

16.

StasiunLentengAgung

17.

StasiunUniversitasPanc asila

18.

StasiunUniversitas Indonesia

19.

StasiunPocin

20.

StasiunDepokBaru

$GPRMC,041131.000,A,0608.2084,S,10649.0833,E,2 5.04,74.85,260612,,*16 $GPRMC,041228.000,A,0608.4493,S,10649.3655,E,5.1 7,148.75,260612,,*15 $GPRMC,041228.000,A,0608.4493,S,10649.3655,E,5.1 7,148.75,260612,,*15 $GPRMC,041309.000,A,0608.4803,S,10649.3790,E,4.5 7,207.18,260612,,*1C $GPRMC,041422.000,A,0608.9654,S,10649.6028,E,4.7 8,186.21,260612,,*1F $GPRMC,041422.000,A,0608.9654,S,10649.6028,E,4.7 8,186.21,260612,,*1F $GPRMC,041449.000,A,0608.9675,S,10649.6218,E,3.7 7,100.59,260612,,*19 $GPRMC,041616.000,A,0609.6230,S,10649.6430,E,3.2 5,32.53,260612,,*2B $GPRMC,041638.000,A,0609.6323,S,10649.6626,E,4.6 8,142.68,260612,,*11 $GPRMC,041716.000,A,0609.8491,S,10649.7470,E,17. 50,136.07,260612,,*2F $GPRMC,041815.000,A,0610.0452,S,10649.8252,E,17. 73,177.75,260612,,*24 $GPRMC,041936.000,A,0610.5430,S,10649.8213,E,16. 54,165.12,260612,,*26 $GPRMC,041936.000,A,0610.5430,S,10649.8213,E,16. 54,165.12,260612,,*26 $GPRMC,042131.000,A,0610.6083,S,10649.8322,E,2.7 8,135.81,260612,,*12 $GPRMC,042316.000,A,0611.1763,S,10649.9458,E,7.5 9,190.11,260612,,*11 $GPRMC,042435.000,A,0611.8092,S,10650.3803,E,21. 41,143.18,260612,,*2D $GPRMC,042651.000,A,0612.3505,S,10650.7621,E,13. 43,142.40,260612,,*2B $GPRMC,042917.000,A,0612.6192,S,10650.9780,E,10. 34,149.37,260612,,*25 $GPRMC,042917.000,A,0612.6192,S,10650.9780,E,10. 34,149.37,260612,,*25 $GPRMC,043210.000,A,0613.5188,S,10651.4987,E,11. 55,180.92,260612,,*28 $GPRMC,043316.000,A,0613.6417,S,10651.5067,E,13. 02,172.22,260612,,*2F $GPRMC,043210.000,A,0613.5188,S,10651.4987,E,11. 55,180.92,260612,,*28 $GPRMC,043316.000,A,0613.6417,S,10651.5067,E,13. 02,172.22,260612,,*2F $GPRMC,043447.000,A,0614.4455,S,10651.5170,E,11. 12,183.72,260612,,*20 $GPRMC,043447.000,A,0614.4455,S,10651.5170,E,11. 12,183.72,260612,,*20 $GPRMC,043539.000,A,0614.5407,S,10651.5198,E,18. 38,179.13,260612,,*2B $GPRMC,043706.000,A,0615.1969,S,10651.3610,E,21. 54,203.93,260612,,*22 $GPRMC,043810.000,A,0615.2789,S,10651.3285,E,8.8 2,194.86,260612,,*18 $GPRMC,043913.000,A,0615.7693,S,10651.1033,E,13. 14,202.65,260612,,*2C $GPRMC,043913.000,A,0615.7693,S,10651.1033,E,13. 14,202.65,260612,,*2C $GPRMC,044007.000,A,0615.8522,S,10651.0646,E,18. 68,207.45,260612,,*23 $GPRMC,044149.000,A,0616.8250,S,10650.7237,E,23. 65,190.34,260612,,*23 $GPRMC,044149.000,A,0616.8250,S,10650.7237,E,23. 65,190.34,260612,,*23 $GPRMC,044328.000,A,0616.9764,S,10650.6979,E,10. 00,200.42,260612,,*2D $GPRMC,044930.000,A,0619.7449,S,10650.0404,E,17. 00,159.07,260612,,*2B $GPRMC,045026.000,A,0619.8192,S,10650.0758,E,19. 76,150.83,260612,,*28 $GPRMC,045115.000,A,0620.2449,S,10650.0851,E,27. 58,196.92,260612,,*27 $GPRMC,045211.000,A,0620.3947,S,10650.0451,E,9.7 6,190.65,260612,,*10 $GPRMC,045337.000,A,0621.1165,S,10649.9318,E,31. 86,185.52,260612,,*21 $GPRMC,045431.000,A,0621.5479,S,10649.8994,E,12. 15,171.28,260612,,*2E $GPRMC,045504.000,A,0621.5665,S,10649.8979,E,1.0 3,137.96,260612,,*17 $GPRMC,045638.000,A,0622.0626,S,10649.9462,E,24. 94,186.71,260612,,*26 $GPRMC,045744.000,A,0622.1867,S,10649.9099,E,9.7 7,204.18,260612,,*12 $GPRMC,050004.000,A,0623.3442,S,10649.3498,E,22. 26,206.94,260612,,*29 $GPRMC,050117.000,A,0623.4670,S,10649.2873,E,12.

Gambar 4 Visualisasi alat peta digital pada server

3.2 Perangkat Lunak (Software) 3.2.1 Pemrograman sistem GPS di KRL Program Arduino pada KRL dibuat untuk menerima data dari GPS dan mengirimkan data tersebut ke stasiun dan server. Pengiriman data melalui SMS dengan menggunakan teknologi GPRS. Flowchart proses pengiriman data posisi KRL dari GPS ke stasiun dan server dapat dilihat pada Gambar 5. GPS receiver akan menerima data-data dari satelit sebagai berikut: $GPRMC,075620.000,A,0622.2946,S,10649.4400,E,3.30,320. 18,210911,,*1F $GPGGA,075621.000,0622.2937,S,10649.4394,E,1,06,1.8,96. 9,M,2.5,M,,0000*41 $GPGSA,A,3,04,10,28,08,07,05,,,,,,,3.1,1.8,2.5*3B $GPRMC,075621.000,A,0622.2937,S,10649.4394,E,3.16,327. 94,210911,,*15

Data-data yang berasal dari GPS tidak semuanya digunakan.Tujuan utama pada penelitian ini hanya untuk menentukan posisi KRL sehingga data-data yang diambilhanya data posisi saja. Tugas Arduino adalah mengambil data-data yang diperlukan yaitu data posisi koordinat lintang (latitude), bujur (longitude), waktu sekarang standar UTC (UTC time), dan kecepatan (speed over ground).Hasil koordinat posisi KRL yang berhenti disetiap stasiun dari Jakarta-Depok-Bogor dapat dilihat pada Tabel 1. START

Modul GPS ON

GPS Recaiver menerima data data dari satelit

GPS Receiver mengirim data posisi ke mikrokontroler

Data difilter oleh mikrokontroler sesuai kebutuhan

Data yang sudah difilter dikirim ke GSM

GSM mengirimkan data berupa SMS

STOP

Gambar 5.Flowchat sistem GPS pada KRL

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 55

21.

StasiunDepok

22.

StasiunCitayam

23.

StasiunBojongGede

24.

StasiunCilebut

25.

Stasiun Bogor

71,228.07,260612,,*21 $GPRMC,050257.000,A,0624.2033,S,10649.0371,E,12. 83,194.42,260612,,*25 $GPRMC,050257.000,A,0624.2033,S,10649.0371,E,12. 83,194.42,260612,,*25 $GPRMC,050446.000,A,0624.2509,S,10649.0210,E,12. 24,190.65,260612,,*25 $GPRMC,050936.000,A,0626.7871,S,10648.1880,E,25. 40,205.71,260612,,*25 $GPRMC,050936.000,A,0626.7871,S,10648.1880,E,25. 40,205.71,260612,,*25 $GPRMC,051117.000,A,0626.9509,S,10648.1362,E,11. 71,194.76,260612,,*2D $GPRMC,051534.000,A,0629.4455,S,10647.7068,E,25. 16,190.02,260612,,*23 $GPRMC,051534.000,A,0629.4455,S,10647.7068,E,25. 16,190.02,260612,,*23 $GPRMC,051709.000,A,0629.6280,S,10647.6972,E,17. 07,183.08,260612,,*29 $GPRMC,052004.000,A,0631.3942,S,10648.0745,E,38. 61,174.82,260612,,*2D $GPRMC,052050.000,A,0631.7919,S,10648.0413,E,16. 46,182.15,260612,,*28 $GPRMC,052220.000,A,0631.8848,S,10648.0366,E,16. 18,185.15,260612,,*2E $GPRMC,052823.000,A,0635.4023,S,10647.4896,E,18. 90,195.69,260612,,*21 $GPRMC,052913.000,A,0635.5994,S,10647.4456,E,7.8 7,182.57,260612,,*14

2.

3.

Penjelasan kode koordinat yang diperoleh dari GPS pada Tabel 1 dengan mengambil salah satu koordinat lokasi stasiun Universitas Indonesia, yaitu : $GPRMC,045431.000,A,0621.5479,S,10649.8994,E,1 2.15,171.28,260612,,*2E Maka keterangannya sebagai berikut : $ : setiap kalimat diawali dengan tanda ‘$’ GP : Jenis talker ID yang ada pada spesifikasi NMEA 0813 untuk data keluaran GPS receiver RMC(Recommended Minimum Specific): spesifikasi data minimal Global Navigation Satellite System (GNSS) yang direkomendasikan (protocol header) 045431.000: UTC time / position (hhmmss.sss) A : status valid 0621.5479: garis lintang/latitude (Ddmm.mmmm) S : N/S indicator dalam hal ini selatan (South) 10649.8994: garis bujur/longitude (Dddmm.mmmm) E : E/W indicator dalam hal ini timur (East) 12.15 : speed over ground (knots) 171.28: Course Over Ground (degrees) 260612 :date (Ddmmyy) ,, : Magnetic Variation *2E : check sum Sebagian besar informasi koordinat stasiun dilakukan sampling atau proses pencuplikan data lebih dari sekali. Sebagaimana contoh koordinat stasiun Universitas Indonesia yang memiliki dua (2) koordinat. Masingmasing mempunyai UTC position yang berbeda. 3.2.3 Pemrograman sistem monitoring di peta digital pada server Alur pembuatan program di server adalah sebagai berikut: 1. Setelah SMS berupa data-data posisi diterima oleh GSM server maka pada GSM server akan terlihat kode sebagai berikut:

SNTE-2012

+CMTI: "SM",1 Kode tersebut mengindikasikan bahwa ada SMS masuk/diterima. SMS tersebu takan dibaca oleh VB dengan perintah AT-command AT+CMGR= 1 Maka di VB akan terlihat tampilan sebagai berikut: +CMGR: "REC NREAD","+6281808933491", ,"12/09/21,14:52:39+00" $GPRMC,075229.000,A,0622.2830,S,10649. 3967,E,0.21,3.39,210911,,*1B Tahap selanjutnya adalah program VB akan mengambil data yang penting saja dan ditambah menjadi 3 posisi yang sama yaitu : $GPRMC,075229.000,A,0622.2830,S,10649. 3967,E,0.21,3.39,210911,,*1B $GPRMC,075230.000,A,0622.2830,S,10649. 3967,E,0.21,3.39,210911,,*1B $GPRMC,075231.000,A,0622.2830,S,10649. 3967,E,0.21,3.39,210911,,*1B Data ini akan disimpan dalam Notepad untuk kebutuhan Geogrhapic Tracker

4.

Program Map info akan menampilkan peta digital seperti tampak pada Gambar 6.

Gambar 6 Tampilan peta digital pada Map info

5.

Untuk menampilkan posisi KRL menggunakan software Geogrhapic Tracker. Software ini akan memanggil data poisisi yang berada di Notepad. Setelah running maka tampilan Geogrhapic Tracker dapat dilihat pada Gambar 7.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 56

start

GSM modem menunggu SMS

Mikrokontroller mengecek SMS

Tidak

ada SMS

Gambar 7. Tampilan Geogrhapic Tracker ketika running

Hasil tampilan posisi KRL dapat dilihat pada Gambar 8,9. Posisi KRL ditandai dengan tanda bintang hitam.

Ada Mikrokontroller membaca SMS

sesuai format

Tidak

Mikrokontroller menghapus SMS

Ya Mikrokontroller membandingkan data posisi

Data posisi berada diantara data pembanding 1-50

stop

Tidak

Mikrokontroller menyalakan LED dan menampilkan informasi pada LCD

Mikrokontroller menampilkan informasi pada LCD

Ya Data posisi disimpan di array

Gambar 8. Posisi KRL di Stasiun Jayakarta

Ya

Data posisi berada diantara data pembanding 1-50

Tidak

Gambar 10. Flowchart sistem monitoring display stasiun

Pada sistem monitoring display stasiun, data posisi KRL dari GPS yang diterima oleh AVR ATMega 128 akan dibandingkan dengan data posisi stasiun yang telah dibuatkan database-nya. Jika data posisi KRL sama atau berada diantara data pembanding 1-50, maka lampu LED sebagai indikator stasiun tersebut akan menyala dan LCD akan menampilkan kecepatan KRL. Gambar 11 merupakan hasil setelah menerima SMS berupa data posisi beserta isi SMS yang diterima, $GPRMC,052839.000,A,0635.4217,S,10647.4660,E,0.1 9,187.33,260612,,*25 Lampu indikator LED pada posisi stasiun Bogor menyala dan display LCD menampilkan informasi kecepatan KRL pada saat itu 0.19 knot Gambar 9. Posisi KRL di Stasiun Sawah Besar

Gambar 8 dan 9 merupakan tampilan peta digital MapInfo yang tersimpan di server. Menampilkan posisi KRL di stasiun Jayakarta dan Sawah besar. Setiap posisi KRL akan terekam jejaknya di peta digital. 3.2.4 Pemrograman sistem monitoring di peta display pada stasiun Program mikrokontroler AVR AtMega 128 pada stasiun dibuat untuk menerima data posisi dalam bentuk SMS dari KRL dan menampilkan data posisi tersebut dalam display dan LCD.Flowchart proses penerimaan data posisi KRL dan proses menampilkan data di display stasiundapat dilihat pada Gambar 10.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 11 Gambar hasil pengujian penerimaan SMS Data posisi stasiun Bogor

SNTE-2012

T I | 57

4. Simpulan Monitoring posisi kereta rel listrik (KRL) Jakarta-Bogor dengan menggunakan GPS dan komunikasi GSM telah terbangun dengan menunjukkan unjuk kerja memuaskan. Informasi setiap koordinat stasiun yang dilalui mulai rute awal dari stasiun Jakarta Kota hingga stasiun Bogor berikut kecepatannya dapat ditampilkan pada display LCDsecara akurat dan realtime. Jejak posisi KRL dapat terpantau pula di server dengan menggunakan fasilitas peta digital.

Daftar Acuan Gambar 12Gambar hasil pengujian penerimaan SMS data posisi stasiun Cilebut

Gambar 12 merupakan hasil setelah menerima SMS berupa data posisi beserta isi SMS yang diterima. $GPRMC,052114.000,A,0631.8374,S,10648.0417,E,1.2 5,142.92,260612,,*1F Lampu indikator LED pada posisi stasiun Bogor menyala dan display LCD menampilkan informasi kecepatan KRL pada saat itu 1.25 knot

SNTE-2012

[1]. Murie Dwiyaniti, Djoni Ashari, Kendi Moro NS, Jurnal Elite, Volume 2, No.2, 2011 [2]. Andi Sunyoto, Proseding Seminar NasionalTeknologi (SNT 2007) [3]. Stefan van der Spek, Jeroen van Schaick, Peter de Bois, Remco de Haan, ISSN 1424-8220, 2009

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 58

ANALISIS PENERAPAN METODE KONVOLUSI UNTUK REDUKSI DERAU PADA CITRA DIGITAL Rika Novita Wardhani1 , Mera Kartika Delimayanti2 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta Jl. Prof Dr. G. A. Siwabessy Kampus UI Depok, Indonesia 16424 Email : [email protected], [email protected]

Abstrak Derau (noise) dalam pengolahan citra digital merupakan gangguan yang disebabkan oleh menyimpangnya data digital yang diterima oleh alat penerima data gambar. Saat ini terdapat banyak metode untuk mengurangi derau pada citra digital. Noise memiliki tiga jenis yakni noise Aditif, Gaussian dan Speckle. Salah satu metode yang dapat digunakan dengan metode konvolusi yang terdiri dari filter lolos bawah (Low Pass Filter), lolos atas ( High Pass Filter), Median, Mean dan Gaussian. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis citra digital keluaran dengan penerapan metode konvolusi untuk reduksi derau dengan berbagai parameter yakni histogram, perhitungan Timing-Run dan perhitungan SNR. Reduksi noise dikenakan pada ketiga jenis noise yakni noise Aditif, Gaussian dan Speckle. .

Abstract Noise in digital image processing is a disorder caused by deviations of the digital data received by the receiver of the image data. At present there are many methods for reducing noise in digital images. There are three types of noise, those are additive, Gaussian and Speckle. One method that can be used with the convolution method which consists of lower pass filter (Low Pass Filter), pass on (High Pass Filter), Median, Mean and Gaussian. This research conducted on analysis on output digital image with the application of the convolution method for noise reduction with different parameters, whicha are histogram, timing run and SNR calculation. Reduction of noise was imposed on the three types of noise. Keywords: digital images, noise reduction, methods of convolution, histogram, Timing-Run, SNR.

1. Pendahuluan Citra (image) merupakan istilah lain untuk gambar sebagai bentuk informasi visual yang memegang peranan penting dalam komponen multimedia. Seiring dengan perkembangan teknologi di bidang komputerisasi, teknologi pengolahan citra (image processing) telah banyak dipakai di berbagai bidang antara lain bidang kedokteran dan bidang industri hiburan. Pengolahan citra digital merupakan proses yang bertujuan untuk memanipulasi dan menganalisis citra dengan bantuan komputer. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan alternatif solusi sebuah masalah dengan hasil yang lebih efisien dan akurasi yang baik, sebagai contoh untuk deteksi penyakit osteoporosis dari citra XRays dan untuk kompresi video [1]. Derau (noise) dalam pengolahan citra digital merupakan gangguan yang disebabkan oleh menyimpangnya data digital yang diterima oleh alat penerima data gambar. Alat penerima gambar ini bisa berbentuk berbagai

ISBN: 978-602-97832-0-9

macam, mulai dari kamera, baik itu jenis kamera analog maupun jenis kamera digital dan juga scanner. Citra digital sangat rentan mendapatkan serangan derau. Ada beberapa cara yang menyebabkan suatu derau dapat berada di dalam sebuah citra, bergantung bagaimana citra tersebut diciptakan. Sebagai contoh, jika citra merupakan hasil scan foto yang berasal dari sebuah film negatif, maka film negatif ini merupakan sumber derau. Jika citra diperoleh secara langsung dalam format digitalnya, mekanisme dalam mendapatkan data digital tersebut juga dapat menyebabkan adanya derau [2]. Saat ini sudah ada berbagai teori dan algoritma komputer yang digunakan untuk reduksi derau. Reduksi derau merupakan suatu proses untuk mereduksi atau mengurangi derau (noise) pada sebuah citra digital. Sampai saat ini, banyak metode yang telah dicoba untuk mengurangi banyaknya derau pada citra digital dengan tujuan untuk memperbaiki kualitas citra (Image Enhancement). Jenis operasi ini bertujuan untuk

SNTE-2012

T I | 59 memperbaiki citra dengan cara manipulasi parameterparameter citra sehingga ciri-ciri khusus dalam citra dapat ditonjolkan. Reduksi derau dapat dilakukan dengan melakukan penapisan / filtering. Salah satu metode yang dapat digunakan dengan metode konvolusi. Konvolusi sangat berguna untuk melakukan operasi penapisan (filtering) pada citra. Banyak tapis yang diimplementasikan dalam bentuk kernel yang dikonvolusikan dengan citra dengan tujuan untuk perbaikan kualitas citra, diantaranya adalah lolos bawah (Low Pass Filter), lolos atas ( High Pass Filter), Median, Mean dan Gaussian [3]. Derau (Noise) adalah titik-titik pada citra yang sebenarnya bukan merupakan bagian dari citra, melainkan ikut tercampur pada citra karena suatu sebab. Ada tiga macam noise, yaitu: a. Noise Aditif Noise aditif adalah noise yang bersifat menambahkan secara seragam pada sebuah bidang citra dengan varian tertentu. Contoh noise ini adalah noise salt-and-peppers yang menambahkan aras gelap dan terang pada citra. b. Noise Gaussian Noise ini memiliki intensitas yang sesuai dengan distribusi normal yang memiliki rerata (mean) dan varian tertentu. c. Noise Speckle Noise ini muncul pada saat pengambilan citra tidak sempurna karena alasan cuaca, perangkat pengambil citra dan sebagainya. Sifat noise ini mulipikatif, artinya semakin besar intensitas citra atau semakin cerah citra, semakin jelas juga noise. Noise muncul biasanya sebagai akibat dari pembelokkan yang tidak bagus (sensor noise, photographic gain noise). Gangguan tersebut umumnya berupa variasi intensitas suatu piksel yang tidak berkorelasi dengan piksel-piksel tetangganya. Secara visual, gangguan mudah dilihat oleh mata karena tampak berbeda dengan piksel tetangganya. Piksel yang mengalami gangguan umumnya memiliki frekuensi tinggi. Komponen citra yang berfrekuensi rendah umumnya mempunyai nilai piksel konstan atau berubah sangat lambat. Operasi denoise dilakukan untuk menekan komponen yang berfrekuensi tinggi dan meloloskan komponen yang berfrekuensi rendah [1]. Pada umumnya analisa suatu citra dalam domain frekuensi didasarkan pada teknik konvolusi. Keluaran dari sebuah sistem linear dapat diperoleh dari operasi konvolusi antara respon impuls sistem dengan sinyal masukan. Operasi konvolusi dilakukan dengan menggeser kernel konvolusi piksel per piksel, menghitung piksel keluaran f(i,j), lalu menyimpannya dalam matriks baru. Konvolusi sangat berguna untuk melakukan operasi penapisan (filtering) pada citra. Pada

SNTE-2012

pengolahan citra digital, konvolusi dilakukan secara dua dimensi pada sebuah citra, seperti ditunjukkan oleh persamaan: (1) dimana f(x,y) adalah citra asal h(x,y) adalah matriks konvolusi g(x,y) adalah citra hasil konvolusi Banyak tapis yang diimplementasikan dalam bentuk kernel yang dikonvolusikan dengan citra dengan tujuan untuk perbaikan kualitas citra, diantaranya adalah penapisan lolos bawah (Low Pass Filter), penapisan lolos atas (High Pass Filter), penapisan nilai rata-rata (Mean Filtering), penapisan nilai tengah (Median Filtering), dan Gaussian Filtering [3].

f(i,j) = A.P 1 + B.P 2 + C.P 3 + D.P 4 + E.P 5 + F.P 6 + G.P 7 + H.P 8 + I.P 9 Gambar 1. Ilustrasi Operasi Konvolusi

I. Low Pass Filter Low Pass Filter (LPF) adalah proses filter yg mengambil citra dengan gradiasi intensitas yg halus dan perbedaan intensitas yg tinggi akan dikurangi atau dibuang. LPF dilakukan untuk menghilangkan ruang derau berfrekuensi tinggi dari sebuah gambar digital. Low pass filter digunakan untuk mengurangi detail dari gambar atau justru membuat gambar menjadi lebih kabur dari sebelumnya. Frekuensi tinggi dari sebuah pixel dapat diperlihatkan dengan melihat tingkat ketajaman gambar dari pixel tersebut LPF digunakan pada gambar yang memiliki intensitas warna yang rendah. Karena letak noise berada di intensitas rendah, maka dilakukan pencarian pada titik-titik gambar dan kemudian akan ditandai sebagai noise. Selanjutnya titik tersebut akan diganti dengan mencari warna rata-rata di sekitar titik tersebut [4]. II. High Pass Filter High Pass Filter (HPF) adalah proses filter yang mengambil citra dengan gradiasi intensitas yang tinggi

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 60 dan perbedaan intensitas yang rendah akan dikurangi atau dibuang. HPF digunakan jika noise diketahui memiliki intensitas warna tinggi [1]. III. Mean Filtering Tujuan dari filter mean (averaging filter) adalah mengurangi noise dengan cara merata-rata sekumpulan citra bernoise. IV. Median Filtering Median filter merupakan suatu metode yang menitik beratkan pada nilai median atau nilai tengah dari jumlah total nilai keseluruhan pixel yang ada di sekelilingnya. Filter median merupakan salah satu contoh filter spasial non linear. Operasi untuk memperoleh nilai median akan menempatkan nilai yang sangat besar atau sangat kecil berada pada ujung atas atau ujung bawah urutan. Dengan demikian filter median secara umum akan mengganti piksel-piksel yang berderau dengan suatu nilai yang dekat dengan piksel-piksel disekitarnya[5],[6].

dilakukan perhitungan histogram. Berikut adalah hasil percobaannya. Citra uji sample8 mempunyai ukuran 1024 X 710 pixel yang merupakan ukuran citra uji terbesar. Untuk citra uji dengan ukuran sedang yakni ukuran 800 X 785 pixel, sedangkan untuk sample1 mempunyai ukuran 320 X 240 pixel merupakan citra uji dengan ukuran kecil. Berikut ini adalah salah satu hasil pengujian pada citra uji yakni sample8.jpg noise jenis Speckle. A. Aditif Noise

Gambar 2. Citra asli dan citra yang terkena derau Aditif beserta histogramnya

V. Gaussian Filtering Filter Gaussian adalah filter yang yang merupakan respon dari fungsi Gaussian. Filter gaussian hampir sama dengan filter mean hanya ada nilai bobot yang tidak rata seperti pada filter rata-rata, tetapi mengikuti fungsi Gaussian.

2. Metode Penelitian Penelitian dilakukan dengan menggunakan citra digital sebanyak 50 citra uji yang Aditif, Gaussian dan Speckle. Langkah berikutnya adalah memperlakukan setiap citra yang dikenai derau dengan penapisan (filtering) yang terdiri dari : a. Low Pass Filter (LPF) b. High Pass Filter (HPF) c. Mean Filter d. Median Filter e. Gaussian Filter Perlakuan terhadap citra digital dilakukan sesuai prosedur yang dilanjutkan dengan melakukan perhitungan variabel terikat yakni berupa : 1. Histogram, digunakan untuk menyatakan distribusi data dari nilai derajat keabuan yang merupakan fungsi untuk menyatakan jumlah kemunculan dari setiap nilai. 2. Perhitungan Timing-Run, yakni menghitung berapa lama waktu proses reduksi derau pada suatu citra digital 3. Perhitungan SNR, untuk mengukur kinerja suatu filter 4. Efektifitas dari kelima jenis filter untuk reduksi derau

3. Hasil Penelitian Dan Analisis Hasil penelitian menggunakan 50 citra uji pada berbagai ukuran pixel dengan diberikan noise dan selanjutnya dilakukan penapisan / pemfilteran. Untuk setiap citra uji

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 3. Citra yang telah dilakukan penapisan/ pemfilteran beserta histogramnya

SNTE-2012

T I | 61 Untuk setiap citra uji dilakukan perhitungan Timing Run dan SNR. Perhitungan Timing Run masih dalam orde ms (mili sekon) sehingga dilakukan perhitungan dari CPU komputer sedangkan untuk SNR terdapat dua perhitungan yakni SNR noise yang dihitung saat citra mendapat noise dan SNR filter yang dihitung saat citra yang mendapat noise dikenakan filter. Perhitungan tersebut bertujuan untuk mendapatkan analisa efektifitas dari setiap filter terhadap noise. SNR digunakan untuk menentukan kualitas citra setelah dilakukan operasi pengurangan noise. Besarnya SNR filter dibandingkan dengan SNR noise yang apabila SNR filter lebih besar dari SNR noise berarti noise mengecil sehingga filter efektif untuk melakukan reduksi noise dan meningkatkan kualitas citra. Nilai SNR yang tinggi adalah lebih baik karena berarti rasio sinyal terhadap noise juga tinggi, dimana sinyal adalah citra asli. SNR biasanya diukur dengan satuan decibles (dB). Percobaan dilakukan pada berbagai ukuran citra uji untuk mendapatkan rataan data yang seimbang. Selain itu, dari 50 citra uji telah dilakukan perhitungan rata-rata untuk seluruh besaran yang diinginkan. Berikut ini adalah contoh tabel hasil perhitungan SNR dan timing run untuk berbagai macam citra uji sample8.jpg dan tabel hasil perhitungan rata-rata untuk 50 citra uji. Tabel 1. Tabel perhitungan sample8.jpg Macam Noise Macam Filter SNR noise LPF

Aditif SNR (dB)

Gaussian T-Run (ms)

19.194

HPF Mean Filter Median Filter Gaussi an Filter

SNR (dB)

Speckle

T-Run (ms)

9.1306

TRun (ms)

SNR (dB) 10.723

17.289

718.8

13.698

812.5

15.742

718.8

12.066

31.3

4.3918

46.9

16.365

31.3

13.868

46.9

15.811

46.9

23.148

109.4

12.771

187.5

13.722

203.1

18.481

46.9

10.903

46.9

12.678

46.9

46.9

5.1376

Tabel 2. Tabel perhitungan rata-rata 50 citra uji Macam Noise

Aditif

Gaussian T-Run (ms)

SNR (dB)

TRun (ms)

Speckle

Macam Filter

SNR (dB)

SNR noise

19.077

LPF

15.041

170.63

13.307

171.1

14.503

169.38

HPF Mean Filter Median Filter Gaussia n Filter

10.745

19.38

4.599

18.76

5.900

19.07

14.107

18.76

13.046

19.07

14.319

19.38

18.970

44.69

12.311

48.13

13.694

48.44

17.190

20.01

11.011

19.38

13.149

20.01

9.200

SNR (dB)

T-Run (ms)

asli tidak jauh berbeda, terdistribusi merata ke seluruh daerah dengan derajat keabuan. Perbedaan terdapat pada daerah tumpukan histogram yakni adanya gunung dan lembah. Histogram tampak berbeda pada citra dengan noise Gaussian dan Speckle yang disebabkan jenis noise itu sendiri. Noise Gaussian memiliki distribusi normal dengan rerata dan varian tertentu sedangkan noise Speckle merupakan noise yang muncul pada saat pengambilan citra tidak sempurna. Selanjutnya untuk histogram citra yang terfilter dengan filter Mean, Median, LPF dan Gaussian tidak ada perbedaan berarti, namun histogram untuk citra yang terfilter dengan filter HPF mengalami perbedaan yang signifikan yang secara umum menjadi berbeda. Hal ini tampak pada citra yang terfilter dengan HPF menjadi lebih kabur daripada citra asli untuk seluruh jenis noise (Aditif, Gaussian dan Speckle). Histogram pada citra filter Gaussian memiliki puncak yang hampir sama dengan citra asli dan tampak bahwa citra filter Gaussian lebih jelas dan baik daripada citra asli. Hasil perhitungan Timing Run yakni berapa lama waktu yang diperlukan untuk melakukan reduksi noise pada suatu citra dengan menggunakan filter tampak bahwa orde perhitungan adalah mili sekon. selain itu, semakin besar ukuran citra (pixel) maka semakin besar pula Timing-Run nya. Dari perhitungan seluruh citra uji (50) dan hasil perhitungan rata-rata yang didapatkan dengan menjumlahkan nilai tiap citra dari suatu metode filter lalu membaginya dengan jumlah sampel citra yang ada didapatkan bahwa reduksi noise dengan metode HPF membutuhkan waktu yang paling cepat. Sedangkan filter LPF membutuhkan waktu yang lebih lama. Namun efektifitas filter LPF belum dapat ditentukan dari perhitungan timing run saja. SNR merupakan perbandingan dari rata-rata nilai pixel untuk standar deviasi dari nilai-nilai pixel. SNR ini biasanya dipakai untuk mengukur kinerja suatu filter. Apabila SNR filter lebih besar dari SNR noise berarti noise mengecil sehingga filter efektif untuk melakukan reduksi noise dan meningkatkan kualitas citra. Dari perhitungan SNR filter dan SNR noise untuk 50 citra uji untuk ketiga jenis noise yakni Aditif, Gaussian dan Speckle didapatkan grafik seperti pada gambar 4, 5 dan 6.

11.213

Hasil penelitian dengan menggunakan 50 citra uji menunjukkan bahwa histogram didapatkan dari setiap citra uji yang terkena noise maupun yang sudah terfilter. Secara umum, histogram untuk citra noise dengan citra

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 62 Gambar 4. Grafik perbandingan SNR Noise & SNR Filter untuk noise Aditif

Pada perhitungan jenis noise Speckle tampak pada grafik bahwa nilai SNR filter LPF dan SNR filter Mean yang lebih besar daripada SNR noise dan pada perhitungan rata-rata untuk 50 citra uji didapatkan bahwa nilai SNR filter LPF paling tinggi dibandingkan dengan SNR noise. Hal tersebut dapat disimpulkan bahwa filter LPF paling efektif untuk melakukan reduksi noise jenis Speckle.

4. Kesimpulan

Gambar 5. Grafik perbandingan SNR Noise & SNR Filter untuk noise Gaussian

Gambar 6. Grafik perbandingan SNR Noise & SNR Filter untuk noise Speckle

Pada jenis noise aditif, tampak dari perhitungan 50 citra uji bahwa SNR filter untuk seluruh jenis filter mempunyai nilai lebih kecil dari SNR noise yang artinya nilai noise membesar setelah dikenakan filter. Dapat disimpulkan bahwa kelima jenis filter metode konvolusi tidak ada yang efektif untuk reduksi noise jenis Aditif. Namun untuk filter Median mempunyai nilai SNR filter sama atau lebih besar dari SNR noise, sehingga filter Median dapat dipertimbangkan sebagai filter untuk reduksi noise jenis Aditif. Namun reduksi noise pada citra uji dengan filter median tampak menyebabkan citra menjadi lebih blur. Hal ini sependapat dengan pernyataan dari percobaan sulistyo [2] yang mana filter median dapat mengeliminasi salt and pepper noise yakni noise yang termasuk dalam jenis noise aditif. Perhitungan untuk jenis noise Gaussian didapatkan bahwa nilai SNR filter LPF paling besar dibandingkan dengan SNR noise, sehingga disimpulkan bahwa filter LPF merupakan filter yang efektif untuk reduksi noise jenis Gaussian. Sedangkan data untuk SNR filter HPF paling kecil dibandingkan dengan SNR noise sehingga tampak bahwa filter HPF tidak efektif untuk reduksi noise jenis Gaussian.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Dari hasil penelitian berupa uji coba dan analisis dengan 50 citra uji dan perhitungan rata-rata seluruh citra uji didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan histogram dari 50 citra uji didapatkan bahwa filter HPF merupakan filter yang tidak dapat mereduksi noise namun justru menambah noise pada citra uji. 2. Perhitungan Timing-Run menunjukkan semakin besar ukuran pixel citra digital maka semakin besar waktu yang diperlukan untuk melakukan reduksi noise. 3. Berdasarkan perhitungan SNR filter dan SNR noise untuk jenis noise Aditif, filter Median dapat dipertimbangkan sebagai jenis filter yang efektif untuk mereduksi noise aditif pada citra digital. Sedangkan pada noise Speckle dan Gaussian, filter LPF merupakan filter yang efektif untuk mereduksi noise. 4. Berdasarkan histogram, perhitungan Timing-Run dan SNR didapatkan bahwa metode konvolusi dengan menggunakan filter LPF merupakan filter yang paling efektif untuk reduksi noise untuk noise jenis Speckle dan Gaussian. Walaupun membutuhkan waktu untuk reduksi noise (Timing-Run) yang paling besar. Sedangkan untuk noise jenis Aditif, filter Median cukup efektif dibanding filter lainnya. 5. Pada penelitian ini belum memperhitungkan prosentasi besarnya reduksi noise oleh filter terpilih. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengkaji berapa persen reduksi noise oleh filter dari metode konvolusi. 6. Disarankan untuk melakukan reduksi noise dengan menggabungkan beberapa macam metode atau beberapa jenis filter untuk mendapatkan reduksi noise yang optimal pada citra digital. Mengingat setiap metode atau jenis filter memiliki kelebihan dan kekurangan dalam mereduksi noise bergantung jenis noise.

5. Daftar Pustaka [1]

E. Murinto, W. Risnadi, S. Analisis Perbandingan Metode Intensity Filtering Dengan Metode Frequency Filtering Sebagai Reduksi Noise Pada Citra Digital. Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi 2007 (SNATI 2007). Yogyakarta, 16 Juni 2008. ISSN : 1907-5022. 2007. Tersedia di http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/index diunduh 10 Januari 2011.

SNTE-2012

T I | 63 [2]

[3]

[4]

W. Sulistyo. Yos, R.B. Filipus, F.Y. Analisis Penerapan Metode Median Filter Untuk Mengurangi Noise Pada Citra Digital. Konferensi Nasional Sistem dan Informatika 2009. Bali, 14 November 2009. KNS&I09-035. A. Widita. Perancangan dan Implementasi Sistem Perangkat Lunak Pendeteksi Dini Osteoporosis Melalui Pengukuran Ketebalan Korteks Klavikula, Tugas Akhir, Fakultas Teknologi Industri-ITB. Bandung. 2005. M. Maziyah dan Andy, N.Implementasi VB 6.0 Pada Face Detection Berbasis Image Processing Untuk Sistem Identifikasi. Jurnal

SNTE-2012

[5]

[6]

Fisika Dan Aplikasinya. Vol.3, no.2 Juni 2007. Surabaya. 2007. Adipranata, R. Liliana. Sanjaya, V.A. Pembuatan Perangkat Lunak Untuk Memperbaiki Citra Pada Video Digital. Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2006. Bali, 17 November 2006. SNSI06-042. Eng, P.Ng. and Ma, K.K. A Switching Median Filter With Boundary Discriminative Noise Detection For Extremely Corrupted Images. IEEE Trans. Image Process., vol. 15, no. 6. 2006.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 64

EFISIENSI KINERJA PENGELOLAAN ENERGI PADA ARSITEKTUR DATA CENTER KOMPUTASI AWAN MENGGUNAKAN GREENCLOUD Mohamad Fathurahman1, Kalamullah Ramli2 1. Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Depok 16425, Indonesia 2. Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16425, Indonesia E-mail: [email protected]

Abstrak Keberadaan data center pada sistem cloud computing sangat besar artinya. Data center yang terletak pada lapisan IaaS pada sistem cloud berisi komponen fisik yang meliputi komponen komputasi seperti server dan switch dan komponen non komputasi seperti sistem pendingin dan pengaturan suhu. Seiring dengan meningkatnya jumlah pengguna data center, maka konsumsi daya listrik pada data center akan meningkat. Telah diusulkan skema penghematan energi pada data center yakni skema DVFS dan DNS. Pada penelitian ini telah disimulasikan menggunakan GreenCloud, yang merupakan ekstensi dari NS2, kepada tiga macam arsitektur data center yakni two-tier, three-tier dan three-tier highspeed dengan jenis workload adalah High Performance Computing HPC. Penerapan skema penghematan meliputi skema DVFS dan DNS saja serta DVFS dan DNS sekaligus. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penerapan skema DNS menunjukkan hasil terbaik karena berhasil melakukan penghematan rata-rata sebesar 63,42% pada server dan hampir 100% pada switch.

Abstract Performance Comparison between Energy-Aware Cloud Computing Data Center Architectures using GreenCloud.The existence of a data center in the cloud computing system was huge. Data center is located on the IaaS layer cloud systems containing physical component includes computing components such as servers and switches and non-computing components such as cooling systems and temperature regulation. Along with the increasing number of users of data center, then the electric power consumption in the data center will increase. Energy conservation schemes have been proposed in the data center is DNS and DVFS. In this study has been simulated using GreenCloud, which is an extension of NS2, the three kinds of data center architecture these are two-tier, three-tier and three-tier high-speed with the type of data center workloads is HPC High Performance Computing. The applications of the savings schemes include schemes DVFS only, DNS only and both DVFS and DNS. From the results obtained indicate that the application of the DNS control scheme is the best because it managed to save an average of 63.42% on the server and almost 100% on the switch for all data center architecture. Keywords: cloud computing, data center, DVFS, DNS, GreenCloud and NS2

1. Pendahuluan

tentu saja harus mampu menyediakan kebutuhan dari usernya.

Perkembangan dunia internet dalam dekade terakhir di Indonesia tumbuh sangat pesat. Kebutuhan akan informasi yang berasal dari internet bukan hanya diperlukan oleh beberapa kalangan tertentu dengan bidang tertentu tapi juga berbagai kalangan dengan berbagai jenis informasi yang diperlukan. Penyedia jasa jaringan internet untuk memenuhi kebutuhan tersebut

Untuk kebutuhan layanan data dan informasi, seperti di perkantoran dan lingkungan pendidikan, telah banyak digunakan fasilitas berupa komputasi awan (cloud computing). Pada beberapa tahun terakhir layanan komputasi awan mengalami peningkatan yang cukup signifikan karena melibatkan data center dan paradigma

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 65

komputasi paralel. Sebagian besar perusahaan IT dunia, seperti Microsoft, Google, Amazone dan IBM merupakan pelopor layanan komputasi awan. Dengan adanya layanan komputasi awan, sebuah lembaga atau perusahaan tidak perlu lagi memiliki data center sendiri untuk penyimpanan data/arsip yang dimilikinya. Kebutuhan akan data center dipenuhi melalui layanan komputasi awan ini sehingga akan banyak menghemat biaya karena lembaga atau perusahaan tidak perlu membangun dan mengoperasikan data centernya sendiri. Bagi penyedia layanan komputasi awan, selanjutnya akan dinyatakan sebagai cloud, tren seperti ini adalah sebuah peluang bisnis yang sangat menarik[1]. Layanan cloud sendiri sebetulnya adalah layanan penyediaan data center baik untuk keperluan pribadi maupun bisnis. Dengan semakin banyaknya pengguna layanan ini, penyedia layanan cloud harus banyak mengoperasikan data center. Dari definisi sederhana sendiri, cloud computing didefinisikan sebagai sebuah “kolam” yang terdiri atas sekumpulan sumber daya teknologi informasi yang terorganisir untuk menyediakan sebuah fungsi komputasi sebagai sebuah utilitas. Cloud Computing adalah suatu paradigma di mana informasi secara permanen tersimpan di server di internet dan tersimpan secara sementara di komputer pengguna (client) termasuk di dalamnya adalah desktop, komputer tablet, notebook, komputer tembok, handheld, sensorsensor, monitor dan lain-lain[2]. Biasanya pemberi layanan cloud kelas dunia memiliki berbagai macam data center yang terdistribusi secara geografis. Pengoperasian data center yang terdistribusi secara geografis memerlukan penggunaan sumber daya listrik yang besar pula. Apabila penyedia layanan cloud tidak mampu melakukan efisiensi penggunaan daya listrik, maka akan berpengaruh terhadap kualitas layanan cloud. Berdasarkan hal tersebut di atas, dari sudut pandang efisiensi energi, komputasi awan adalah kolam sumber daya komputasi dan komunikasi yang dikelola sedemikian hingga mampu mengubah energi daya yang diterima menjadi kegiatan komputasi atau transfer data yang diinginkan pengguna[3]. Dengan pertimbangan efisiensi energi pada cloud, perlu dilakukan studi untuk mengetahui seberapa besar penggunaan energi listrik pada data center dan metode efisiensi apa saja yang dapat dilakukan. Selanjutnya akan dibahas Data Center dan Efisiensi Energi, Skenario dan Hasil Pembahasan.

2. Data Center dan Efisiensi Energi Sebuah sistem cloud terdiri atas infrastruktur, platform dan perangkat lunak yang menjadi satu kesatuan dalam melayani pelanggan cloud yang terdaftar berdasarkan layanan yang diinginkan. Di dunia industri, layanan ini

SNTE-2012

masing-masing meliputi Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), danSoftware as a Service (SaaS). Secara umum sebuah sistem komputasi awan dapat dibagi ke dalam tiga lapisan berdasarkan ketiga konsep IaaS, PaaS dan SaaS seperti tampak pada Gambar 1.

Gambar 1 Arsitektur Komputasi Awan[4]

Lapisan IaaS bertanggungjawab terhadap pengelolaan fisik mesin, pembuatan kolam mesin virtual atau sumber daya penyimpan melalui mekanisme virtualisasi untuk menyediakan layanan elastis bagi lapisan di atasnya.Lapisan PaaS berada di atas lapisan IaaS dimana platformnya terdiri atas sistem operasi dan framework aplikasi. Lapisan teratas ditempati oleh SaaS yang di dalamnya terdapat aplikasi cloud yang sebenarnya. Dalam pembahasan tentang efisiensi energi pada data center, pembahasan akan difokuskan pada lapisan IaaS. Berdasarkan arsitektur cloud pada Gambar 1, lapisan IaaS terdiri atas tiga lapisan yakni, physical resource, virtual resource dan management tool. Physical resource terdiri atas data center dengan komponenkomponennya seperti server, switch dan komponen non IT seperti sistem pendingin dan pencahayaan. Masalah utama dari infrastruktur cloud bukan hanya dari segi biaya yang mahal akan tetapi juga kurang ramah lingkungan. Biaya pemakaian energi yang tinggi kemudian emisi karbon yang dihasilkan akibat akan tingginya kebutuhan akan energi listrik baik untuk tujuan yang berhubungan dengan komputasi ataupun untuk tujuan pendukung operasional dari data center. Para penyedia layanan infrastruktur cloud perlu untuk mengukur agar margin keuntungan layanan cloud tidak tereduksi oleh tingginya biaya pemakaian energi listrik. Banyak diantara penyedia layanan cloud membangun data centernya di dekat sumber air agar pasokan energi dapat diperoleh dari Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Belum lagi ada tekanan dari pemerhati lingkungan agar mengurangi emisi karbon untuk mengurangi pengaruh dari perubahan iklim. Data center sangat populer dalam provisioning sumber daya komputasi. Biaya operasional data center telah

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 66

meningkat seiring dengan meningkatnya kapasitas komputasi. Konsumsi energi dari data center telah menjadi masalah yang berkembang di kalangan pengelola data center. Hal ini menjadi salah satu pintu masuk utama dalam tagihan utama operasional data center (OPEX). Kolam server pada teknologi data center saat ini dapat menangani 100.000 host dengan sekitar 70% komunikasi dilakukan secara internal[5]. Hal ini menjadi tantangan dalam merancang arsitektur jaringan yang saling berhubungan dan protokol komunikasi yang digunakan. Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa hampir 90% konsumsi energi listrik dari data center dihabiskan oleh perangkat IT seperti server dan switch dan perangkat pendingin serta sisanya terbuang sebagai panas dan perangkat non IT lainnya[3]. Pada beberapa tahun terakhir, layanan komputasi awan meningkat pesat karena adanya keterlibatan data center dan paradigma komputasi parallel. Pengoperasian data center yang tersebar di wilayah yang luas memerlukan pertimbangan seberapa besar konsumsi energy terhadap total biaya pengoperasian dari data center. Salah satu tantangan terbesar dari pengelola data center adalah meningkatnya biaya konsumsi untuk daya dan pendinginan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2 berikut, pada dekade terakhir biaya untuk daya dan pendingin data center telah meningkat sebesar 400% dan kecenderungannya akan terus meningkat. Pada beberapa kasus, konsusmi daya listrik memakan porsi 40-50% dari keseluruhan biaya operasional dari data center[6].

Jika kecenderungan ini terus terjadi, kemampuan data center untuk menambah layanan baru akan terhambat. Untuk mengatasi hal ini, pengelola data center memiliki tiga pilihan sebagai berikut[6] 1 Menambah kapasitas daya dan pendingin 2 Membangun data center baru 3 Melakukan Pengelolaan Energi yang memaksimalkan penggunaan kapasitas yang ada Dua pilihan awal akan sangat mahal karena melibatkan belanja modal dan pemasangan instalasi baru. Maka pilihan ketigalah yang paling memungkinkan untuk mengatasi dua hal tersebut di atas. Berikut ini akan diuraikan secara singkat dua macam skema pengelolaan energy pada data center yang meliputi Arsitektur Data Center Kolam server pada sebuah data center saat ini mampu menangani sampai dengan 100.000 host dengan sekitar 70 % pelaksanaan komunikasi dilaksanakan secara internal[5]. Hal ini memberikan tantangan dalam merancang arsitektur jaringan interkoneksi dan protokol komunikasinya.Pada skala data center, arsitektur konvensional sering kali terjadi bottleneck disebabkan karena factor fisik dan batasan biaya dari perangkat jaringan yang dipakai. Secara khusus, ketersediaan komponen 10 Gigabit Ethernet dapat mengatasi keterbatasan karena menawarkan kapasitas yang lebih besar namun masih terlampau mahal. Arsitektur data center sendiri yang banyak digunakan saat ini adalah arsitektur three-tier seperti ditunjukkan pada Gambar 3 berikut,

Gambar 3. Arsitektur Data Center Three-tier[3]

Gambar 2. Struktur Pembiayaan Data Center dan Kecenderungannya[6]

Berdasarkan surver terakhir pada data center, faktor penghambat terbesar dalam pengembangan data center, senilai 59% adalah berasal dari konsumsi daya dan pendinginan[9].

ISBN: 978-602-97832-0-9

Arsitektur ini terdiri atas lapisan : a. Access b. Aggregation c. Core Keberadaan lapisan Aggregation meningkatkan jumlah node server (lebih dari 10000 server) dengan tetap menjaga Layer-2 menggunakan switch yang tidak terlalu mahal pada jaringan access yang menyediakan topologi loop-free.Link antara core dan aggregation berkapasitas 10 GE sedangkan link antara aggregation dan access berkapasitas 1 GE. Sedangkan beberapa data center ada yang masih menggunakan arsitektur two-tier dimana pada arsitektur two-tier, Computing Server (S)

SNTE-2012

T I | 67

disusun ke dalam rak membentuk jaringan tier-one. Pada jaringan tier-two, switch pada Layer-3 (L3) menyediakan konektivitas mesh penuh menggunakan link 10 GE. Pada perkembangan selanjutnya dengan tersedianya link dengan kapasitas 100 GE, maka dikembangkan arsitektur data center three-tier highspeed yang pada dasarnya sama dengan arsitektur threetier hanya saja kapasitas linknya sepuluh kali lipat daripada arsitektur three-tier yakni untuk kapasitas link antara core dan aggregation menjadi 100 GE, antara aggregation dan access menjadi 10 GE sedangkan antara access dengan server tetap 1GE. Dynamics Voltage and Frequency Scaling(DVFS) Dynamic Voltage Scaling adalah pengelolaan daya pada arsitektur computer dimana tegangan yang digunakan oleh komponen dapat diturunkan atau dinaikan sesuai kebutuhan.Dynamic Voltage Scaling untuk menaikan tegangan disebut overvolting sedangkan untuk menurunkannya disebut undervolting.Undervolting dilakukan untuk konversi energy sedangkan overvolting dilakukan untuk meningkat kinerja komputasi. Demikian halnya dengan Dynamic Frequency Scaling, dilakukan dengan cara menaikan frekuensi kerja untuk meningkatkan kinerja dan menurunkannya untuk menghemat energy. DVFS adalah teknik umum yang banyak digunakan dalam mekanisme penghematan penggunaan daya mulai dari sebuah system embedded, laptop, PC sampai dengan sebuah system server. DVFS mampu mengurangi konsumsi daya pada rangkaian terpadu CMOS seperti pada computer modern dengan menurunkan frekuensi operasi melalui persamaan (1) 𝑃𝑃 = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑉𝑉 2 + 𝑃𝑃𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 Dengan C adalah kapasitansi kapasitor gerbang (yang tergantung pada ukuran fitur), f adalah frekuensi kerja dan V adalah suplai tegangan.Tegangan yang diperlukan untuk operasi yang stabil ditentukan oleh frekuensi dimana rangkaian mendapat clock.Hal ini dapat mengakibatkan pengurangan yang signifikan dari konsumsi daya karena hubungan V2. Menurut [7], kesimpulan yang didapat dari hasil penelitiannya menunjukkan bahwa 1 DVFS hanya mampu mengubah besarnya konsumsi daya dinamis(dynamic power) sementara daya statis (static power) meningkat 2 Mode sleep/idle lebih efektif diterapkan dari pada penurunan tegangan/frekuensi dalam penurunan konsumsi daya 3 Implementasi DVFS pada prosesor multi-core lebih rumit dan keuntungan secara finansialnya kecil Dynamics Shutdown (DNS) Dengan pertimbangan bahwa server yang dalam kondisi idle tetap mengkonsumsi energy sebesar 66% dari kapasitas penuhnya [7] maka pada mekanisme DNS,

SNTE-2012

skema penghematan dilakukan dengan cara mematikan server yang dalam kondisi idle sehingga konsumsi energy bisa ditekan pada kondisi minimal. GreenCloud GreenCloud[8] adalah packet level simulator yang merupakan ekstensi dari Network Simulator Ns2[9] yang digunakan untuk mengukur konsumsi energi dari data center. Secara default, arsitektur dari data center yang disediakan oleh GreenCloud adalah arsitektur three-tier.Jadi GreenCloud adalah simulator untuk konsumsi daya listrik data center. Data center ini adalah bagian dari arsitektur cloud computing yang berada pada lapisan IaaS (Infrastructure as a Service) seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 1 di atas.

3. Metode Penelitian GreenCloud adalah sebuah ekstensi dari Network Simulator NS2 yang dikembangkan untuk mempelajari environment dari komputasi awan.GreenCloud menawarkan kepada pemakainya pemodelan mengenai konsumsi energi oleh elemen-elemen dari data center seperti server, switch dan link. Lebih khusus lagi GreenCloud fokus kepada packet-level simulations bagi komunikasi pada data center yang tidak ditemui pada simulator lainnya. Pada simulator GreenCloud diimplementasikan model energi untuk switch dan link berdasarkan kepada[16] dengan nilai konsumsi daya untuk elemen yang berbeda diambil urutannya berdasarkan[5]. Skema penghematannya meliputi : 1. Hanya DVFS 2. Hanya DNS 3. DVFS dan DNS Workload (beban kerja) adalah obyek yang dirancang untuk pemodelan universal bagi berbagai macam pengguna layanan cloud, seperti misalnya jejaring sosial, instant messaging, dan content delivery. Pada grid computing, workload biasanya dimodelkan sebagai urutan pekerjaan (job) yang dibagi-bagi ke dalam sekumpulan tugas (task). Sebuah task dapat berdiri sendiri, atau memerlukan sebuah output dari dari task lain untuk memulai eksekusi. Lebih lanjut lagi, karena ciri dari aplikasi grid computing (misalnya pemodelan biologis, keuangan dan cuaca), jumlah job yang ada lebih banyak daripada sumber daya komputasi yang tersedia. Untuk agar dapat mencakup semua jenis aplikasi cloud, maka didefinisikan tiga jenis job, yaitu[3] : Computationally Intensive Workloads (CIW) adalah model aplikasi High Performance Computing (HPC) yang bertujuan memecahkan masalah komputasi tingkat lanjut. CIW membebani computing server dan hampir tidak ada transfer data pada jaringan interkoneksi dari

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 68

data center. Proses efisiensi energi pada CIW terletak pada konsumsi daya server dimana server mencoba untuk mengelompokkan workload pada sekecil mungkin jumlah server dan perutean traffic yang dihasilkanmenggunakan sesedikit mungkin rute. Data-Intensive Workloads (DIW) adalah model kebalikan dari CIW dimana pada model ini memerlukan transfer data yang besar dan hampir tidak ada pembebanan pada server. Balanced Workloads (BW) bertujuan untuk memodelkan aplikasi yang memiliki kemampuan komputasi seperti CIW dan transfer data seperti DIW. Pada bagian ini akan dilakukan studi kasus perhitungan konsumsi energi pada data center untuk arsitektur twotier(2T) dan three-tier (3T) yang meliputi three-tier fattree(3Tft) dan Three-tier high-speed (3Ths).Bandwidth antara lapisan core dan aggregation didistribusikan menggunakan teknologi Multi-Path Routing seperti routing ECMP (Equal Cost Multi-Path). Teknik ECMP adalah strategi routing dimana pengiriman paket berikutnya pada satu tujuan dapat menempuh berbagai jalur terbaik yang nantinya akan diletakkan pada urutan teratas dari tabel routing. Untuk arsitektur Threetier, karena menggunakan ECMP, maka jumlah maksimum switch core adalah delapan[3].

ISBN: 978-602-97832-0-9

Tabel 1. Skenario Parameter Simulasi Arsitektur Data Center Parameter

Topologi

Dalam melakukan pengukuran kinerja, Skenario pengukuran kinerja antara 3Tft dengan 3Ths akan digunakan jumlah server (computing node) yang sama yakni sebanyak 3072 server.Untuk scenario simulasi ditunjukkan pada Tabel 1. Penentuan parameter simulasi mengacu pada[3] dengan perbedaan pada jenis workload. Jika pada[3] jenis workload yang digunakan adalah balancing workloads sedangkan pada penelitian ini jenis workload adalah Computationally Intensive Workloads (CIW) atau sering disebut dengan High Performance Computing, HPC. Hal ini dilakukan untuk menguji apakah dengan jenis workload ini, skema penghematan menghasilkan tingkat efisiensi yang lebih baik.Pada arsitektur 2T, data center tidak terdapat switch aggregation. Switch core langsung dihubungkan dengan jaringan Access menggunakan link 1 GE (link C2-C3) dan interkoneksi antar core switch menggunakan link 10 GE (C1-C2). Arsitektur 3Ths merupakan peningkatan dari 3Tft dengan menyediakan bandwidth sepuluh kali lipat antara link Core dengan Aggregation (C1-C2) dan antara Aggregation dengan jaringan Access masing-masing 100 GE dan 10 GE. Keberadaan link 100 GE memungkinkan jumlah core pada arsitektur 3Ths sebagaimana mekanisme jumlah jalur pada ruting ECMP dibatasi hanya sebanyak dua (2) buah untuk melayani jumlah switch pada lapisan access yang sama jumlahnya dengan arsitektur 2T dan 3Tft.

Selanjutnya simulasi akan dibagi ke dalam 4 buah skenario berdasarkan parameter pada Tabel 1 meliputi 1. Skenario I : Perhitungan Konsumsi Energi Tanpa Skema Penghematan. Pada skenario ini, akan diukur konsumsi energi data center yang meliputi server dan switch pada ketiga macam arsitektur DC (data center). 2. Skenario II : Perhitungan Konsumsi Energi dengan Skema Penghematan DVFS baik pada server maupun switch 3. Skenario III : Perhitungan Konsumsi Energi dengan Skema Penghematan DNS baik pada server maupun switch 4. Skenario IV : Perhitungan Konsumsi Energi dengan Skema Penghematan DVFS dan DNS sekaligus baik pada server maupun switch. Dari hasil simulasi nantinya, akan dilihat skema penghematan yang mana yang paling baik dan bentuk penyajian hasil pengukuran dibuat dalam bentuk kuantitatif berbentuk tabel dan secara kualitatif dalam bentuk grafik.

Jumlah Core (C1) Aggregation node (C2) Access Switch (C3) Server (S) Link (C1-C2) Link (C2-C3) Link (C3-S) Link Propagation Delay

Data Beban rata-rata DC Center Jenis Beban Kerja User (Workload) Waktu Simulasi

Two-tier

Three-tier fat-tree

Three-tier high-speed

16 64 3072 10 GE 1 GE 1 GE

8 16 128 3072 10 GE 1 GE 1 GE

2 4 512 3072 100 GE 10 GE 1 GE

10 ns 30 % High Performance Computing 60 menit

4. Pembahasan Pada bagian awal ini, akan ditampilkan hasil simulasi untuk ketiga macam arsitektur DC namun tanpa skema penghematan energi baik pada server maupun switch seperti ditunjukan pada Tabel 2.Dari Tabel 2, konsumsi daya oleh server memakan porsi rata-rata sebesar 70% dari total konsumsi energi dari data center sementara link komunikasi dan switch kurang lebih 30%. Untuk konsumsi daya switch sendiri, untuk kasus arsitektur three-tier misalnya, dipecah kembali menjadi 11% untuk core switch kemudian 23% untuk aggregation switch dan 66% untuk access switch. Hal ini menunjukkan bahwa setelah server menurunkan konsumsi dayanya maka pengaruh paling tinggi dialami oleh switch di lapisan access. Tabel 2.Distribusi Konsumsi Energi DC tanpa Skema Penghematan

SNTE-2012

T I | 69

Tabel 3. Distribusi Konsumsi Energi DC untuk Skema Penghematan DVFS

Konsumsi Daya (kWh) Parameter

Data Center Server Switch Core (C1) Aggregation (C2) Access (C3) DC Load

Two-tier (2T)

Three-tier Fat-tree (3Tft)

Three-tier high-speed (3Ths)

16,0164 11,7010 (73,06%) 4,3152 (26,94%) 1,5848 0 2,7304

15,7556 11,7010 (74,27%) 4,0546 (25,73%) 0,4554 0,9108 2,6884

15,8472 11,7010 (73,84%) 4,1462 (26,16%) 1,0098 0,4480 2,6884

27,8%

27,8%

27,8%

Pada Gambar 4 lebih jelas lagi terlihat bahwa pada skema tanpa penghematan energi, hanya sekitar 30% atau sepertiga dari seluruh kapasitas server(kurva sebelah kiri grafik) yang berada pada peak rate. Sedangkan hampir 2/3 dalam kondisi idle sehingga skema DNS dapat diterapkan. Sebagian kecil dari server, pada grafik di bagian yang menurun, dimana server sedikit dibawah kondisi peak rate, skema DVFS dapat diterapkan.

Konsumsi Daya (kWh) Parameter

Data Center Server Switch Core (C1) Aggregation (C2) Access (C3) DC Load

Two-tier (2T)

Three-tier Three-tier Fat-tree high-speed (3Tft) (3Ths)

2865,6015 2865,3733 2861,2199 2861,1909 (99,85%) (99,86%) 4,3816 4,1824 (0,15%) (0,14%) 1,6092 0,4707 0 0,9393 2,7724 2,7724 18,8%

2865,9687 2861,6929 (99,85%) 4,2758 (0,15%) 1,0414 0,4620 2,7724

18,8%

18,8%

Skenario ketiga ini menggunakan skema Penghematan Energi Dynamic Shut-down yang hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4 berikut, Tabel 4 Distribusi Konsumsi Energi DC untuk Skema Penghematan DNS Konsumsi Daya (Wh) Parameter

Data Center Server Switch Core (C1) Aggregation (C2) Access (C3) DC Load

Gamb ar 4. Distribusi Beban Kerja Pada Server Tanpa Skema Penghematan

Skenario kedua seperti ditunjukkan oleh Tabel 3 adalah hasil simulasi dari arsitektur data center dengan metode penghematan menggunakan skema DVFS. Pada skema penghematan menggunakan DVFS seperti hasilnya terlihat pada Tabel 3, tampak bahwa konsumsi daya meningkat pesat pada server sedangkan pada switch besarnya tidak terlalu berbeda jauh dengan tanpa skema penghematan seperti pada Tabel 2. Hal ini disebabkan karena jenis dari workload dari cloud user adalah HPC dimana pada workload jenis ini hampir semua proses komputasi berlangsung pada server sehingga untuk melakukan proses komputasi ini memerlukan lebih besar daya listrik namun dilaksanakan oleh jumlah server yang lebih sedikit. Ini terlihat pada besarnya DC load yakni dikisaran 18,8% dibandingkan dengan 27,8% yang ada pada skenario pertama.

SNTE-2012

Two-tier (2T)

Three-tier Three-tier Fat-tree high-speed (3Tft) (3Ths)

4281,06 4280,30 (99,98%) 0,76 (0,02%) 0,22 0,00 0,43

4280,95 4280,30 (99,98%) 0,65 (0,02%) 0,11 0,11 0,43

4280,95 4280,30 (99,99%) 0,65 (0,01%) 0,22 0,11 0,43

27,8%

27,8%

27,8%

Pada skema penghematan menggunakan DNS, terlihat cukup besar penghematan yang dihasilkan. Seperti pada kasus skenario pertama, sebagian besar konsumsi energi(sebesar 99,98%) dialokasikan pada server karena workload yang digunakan adalah HPC. Namun konsumsi daya pada server telah mengalami penghematan jika dibandingkan dengan tanpa skema penghematan rata-rata sebesar 63,42%. Skenario ke empat ini menggunakan skema Penghematan Energi DVFS dan DNS yang hasilnya ditunjukkan pada Tabel 5 berikut, Tabel 5 Distribusi Konsumsi Energi DC untuk Skema Penghematan DVFS dan DNS

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 70

Konsumsi Daya (Wh) Parameter Two-tier (2T) Data Center Server Switch Core (C1) Aggregation (C2) Access (C3) DC Load

Three-tier Fat-tree (3Tft)

Three-tier high-speed (3Ths)

2859026,06 2859025,30 (100%) 0,76 (0%) 0,22 0,00 0,43

2858996,96 2858996,30 (100%) 0,30 (0%) 0,11 0,11 0,44

2859499,08 285998,30 (100%) 0,78 (0%) 0,22 0,11 0,45

18,8%

18,8%

18,8%

Pada skema penghematan dengan DVFS dan DNS, hasilnya adalah kombinasi dari skema DVFS dan DNS dimana konsumsi daya pada data center meningkat sesuai dengan skema DVFS sedangkan pada switch menurun sesuai dengan skema DNS.

Dari keseluruhan pengujian, tampak bahwa untuk jenis workload HPC, penghematan terbesar diperoleh melalui skema DNS. Skema DVFS berhasil menurunkan beban dari data center dari rata-rata 30% pada tanpa skema dan DNS menjadi kurang dari 20% dan selama proses simulasi menurun. Namun bila dilihat dari beben tiap server, seperti terlihat pada Gambar 4 berikut, terlihat bahwa pada kondisi tanpa skema, server yang terbebani kurang lebih 30% dari total server sedangkan sisanya (70%) dalam kondisi tidak terbebani namun tetap mengkonsumsi energy cukup besar karena menurut [10] meskipun dalam keadaan idle, server-server tersebut mengkonsumsi energy sebesar 66% dari kondisi terbebani penuh.

Gambar 4 Grafik Sebaran Beban Server terhadap banyaknya server untuk berbagai skema penghematan

Bila dibandingkan dengan skema DNS pada Gambar 4 di atas, grafiknya mirip dengan yang tanpa skema. Namun sebetulnya dari segi konsumsi energy skema DNS lebih hemat (63,42%) dibandingkan dengan tanpa skema karena pada skema DNS server yang dalam

ISBN: 978-602-97832-0-9

kondisi idle benar-benar di-shotdown sehingga konsumsi energinya berada pada kondisi minimal dan konsumsi daya dari switch juga berhasil diturunkan karena proses komputasi seluruhnya berlangsung pada

SNTE-2012

T I | 71

server, dan proses komputasi tersebut dilaksanakan oleh kurang lebih 30% dari total server. Sebaliknya pada skema DVFS, beban server tersebar hampir merata ke seluruh server sehingga total konsumsi energy dari server data center akan sangat membesar. Dengan tambahan skema DNS, tidak banyak berpengaruh terhadap beban server namun sangat berpengaruh terhadap beban pada switch dimana berhasil diturunkan sampai mencapai 100%. Yang paling jelas menunjukkan perbedaan adalah pada konsumsi energy tiap server seperti ditunjukkan pada Gambar 5. Pada skema tanpa penghematan terlihat jelas bahwa 70% server yang dalam kondisi idle tetap mengkonsumsi energy bandingkan dengan misalnya dengan skema DNS dimana tampak pada grafiknya bahwa pada skema ini server yang dalam kondisi idle sama sekali tidak mengkonsumsi energy alias nol

sehingga konsumsi energy server secara keseluruhan menurun drastis bila dibandingkan dengan tanpa skema. Sedangkan pada skema DVFS, konsumsi energy menyebar ke seluruh server dengan lonjakan sangat besar pada server pertama (2850814,41 Wh yang tidak terlihat pada grafik). Penambahan skema DNS tidak banyak berpengaruh terhadap penurunan konsumsi daya dari server namun berpengaruh cukup signifikan terhadap pengurangan daya pada switch. Akhirnya dari segala uraian di atas skema penghematan terbaik untuk ketiga jenis arsitektur data center adalah skema DNS (Dynamic Shutdown) dengan jenis workload adalah High Performance Computing atau Computationally Intensive Workload (CIW) dimana hampir seluruh proses komputasi berlangsung di server. Konsumsi daya pada switch juga berhasil ditekan pada titik sangat rendah.

Gambar 5 Grafik Konsumsi Energi Tiap Server untuk Berbagai Skema Penghematan

5. Kesimpulan SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 72

Setelah dilakukan simulasi konsumsi daya pada data center untuk arsitektur two-tier, three-tier dan three-tier high-speed, dengan menerapkan skema penghematan energi DVFS dan DNS diperoleh hasil sebagai berikut, 1. Pada skema tanpa penghematan energi, untuk ketiga arsitektur data center, konsumsi energi terbesar berada pada server rata-rata sebesar 73,72% sedangkan sisanya sebesar 26,28% dikonsumsi oleh switch, sedangkan jumlah server yang mengalami peak rate rata-rata sebanyak 27,8%. 2. Pada skema penghematan DVFS, konsumsi terbesar tetap pada server dengan lonjakan cukup drastis rata-rata hampir 100% dengan konsumsi energi pada switch relatif sama dengan pada kasus tanpa skema penghematan, namun jumlah server yang mengalami peak rate menurun rata-rata sebesar 18,8%, 3. Skema penghematan DNS merupakan skema penghematan terbaik untuk tipe workload HPC karena berhasil menghemat penggunaan energi listrik baik pada server maupun switch sebesar masing-masing 63,42% dan hampir 100%, 4. Penerapan skema penghematan DVFS dan sekaligus DNS tidak memberikan hasil yang lebih baik untuk kasus workload HPC.

Daftar Acuan [1] http://www.antaranews.com/berita/300251/bisnisberalih-pada-investasi-komputasi-awan diakases tanggal 14 Maret 2012 [2] http://www.computer.org/portal/web/csdl/doi/10.11

ISBN: 978-602-97832-0-9

09/MIC.2008.107 diakses tanggal 14 Maret 2012 [3] Dzmitry Kliazovich, Pascal Bouvry, Samee Ullah Khan, “GreenCloud : A Packet Level Simulator of Energy-aware Cloud Computing Data Centers”, diterbitkan online oleh Springer 09 November 2011. [4] Si-Yuan Jing, Shahzad Ali, Kun She, Yi Zhong, “State-of-the-art research study for green cloud computing” , Springer Science+Business Media, LLC 2011, dipubikasikan online 8 Desember 2011. [5] Mahadevan P, Sharma P, Banerjee S, Ranganathan P (2009), “Energy aware network operations”. Pada: IEEE INFOCOM workshops, hal. 1–6 [6] Filani David-Intel Corp,” Dynamic Data Center Power Management:Trends, Issues, and Solutions”, Intel Technology Journal, Volume 12, Issue 1, 2008. [7] Etienne Le Sueur dan Gernot Heiser,” Dynamic Voltage and Frequency Scaling: The Laws of Diminishing Returns” NICTA and University of New South Wales. [8] http://greencloud.gforge.uni.lu/ diakses tanggal 10 Februari 2012. [9] The Network Simulator Ns2 (2010) dapat diunduh di http://www.isi.edu/nsnam/ns/ [10] Chen Y, Das A, Qin W, Sivasubramaniam A, Wang Q, Gautam N (2005), “Managing Server Energy and Operational Cost in Hosting Centers”, Proceeding of the ACM SIGMETRICS International Conference on Measurement and modeling of computer systems, ACM, New York, hal 303-314.

SNTE-2012

T I | 73

SISTEM PREDIKSI MAHASISWA DROP OUT DENGAN MENGGUNAKAN METODE BAYESIAN NETWORK Latif Mawardi Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Jl. G. Siwabesyi, Kampus Baru UI Depok,16422 E-mail: [email protected]

Abstrak Pada awal berdirinya Politeknik, drop out merupakan hal yang biasa, dengan pertimbangan adalah mutu lulusan. Karena memang sudah merupakan sistem, maka mahasiswa akan berusaha sebaik mungkin untuk tidak terkena drop out. Seiring dengan perubahan waktu, drop out mulai dipertimbangkan, disatu sisi masih tetap untuk dipertahankan dengan alasan adalah mempertahankan kualitas lulusan, dilain hal drop out merupakan kerugian besar baik dari sisi penyelenggara pendidikan atau lembaga maupun dari mahasiswa peserta didik.Pada saat ini drop out di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta jumlahnya cukup mengkhawatirkan karena dapat mencapai 10 % dari jumlah mahasiswa. Oleh karena itu perlu adanya uapaya memperkecil jumlah drop out atau bahkan menghilangkanya jika memungkinkan. Pada prinsipnya drop out dapat dihindari jika dapat diketahui penyebabnya dan dapat dilakukan antisipasi jika dapat diketahui mahasiswa mahasiswa yang diprediksi berpotensi untuk terkena drop out berdasarkan fitur mahasiswa. Fitur mahasiswa merupakan data mahasiswa yang bersifat dinamis seperti problem keluarga, kondisi perekonomian dan mobilitas mahasiswa ke kampus.Dengan mempergunakan algoritma bayesian network dan menerapkan data fitur mahasiswa sebagai inputnya dilakukan prediksi terhadap semua mahasiswa apakah berpotensi drop out atau tidak. Pada mahasiswa yang berpotensi drop out, dilakukan pembinaan yang merupakan tanggung jawab dosen pembimbing akademik sehingga drop out dapat dihindarkan, paling tidak diperkecil jumlahnya.

Abstract Drop out Prediction System using Bayesian Network.At the beginning of the polytechnic, drop out is common, the consideration is the quality of graduates. Because it is a system, then the students will try their best not to be exposed to drop out. Along with the change of time, drop out from consideration, one hand still to be defended on the grounds is to maintain the quality of graduates, on the other hand drop out is a huge loss in terms of the education of students or institutions and learners. At this time drop out in the Department of Electrical Engineering Polytechnic Jakarta is quite alarming because it can reach 10% of the students. Therefore, it is necessary to reduce the number of drop outs undertakings or even negate if possible. In principle, the drop-out can be avoided if the cause is known and can be done in case it can be seen that predicted student students potentially affected by the features students drop out. Features student is a dynamic student data such as family problems, economic conditions and mobility of students to campus. Using a Bayesian network algorithm and apply data as input features students made predictions for all students whether potentially drop out or not. On the potential of students drop out, do coaching which is the responsibility of academic lecturers so that drop out can be avoided, at least reduced in number. Keywords: prediction, drop out, Bayesian, network

1. Pendahuluan Pendidikan merupakan salah satu usaha untuk mencerdaskan anak didiknya agar mempunyai dasar pengetahuan dan terampil pada bidang ilmunya. Keberhasilan pendidikan dapat digunakan sebagai salah satu indikator pembangunan pada suatu Negara. Pada

SNTE-2012

era pembangunan sekitar tahun 1980, pemerintah membangun lima politeknik negeri se Indonesia yaitu di Jakarta, Bandung, Semarang, Malang, Palembang dan Medan. Keenam politeknik tersebut dititipkan ke perguruan tinggi setempat untuk pembinaanya.

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 74

Politeknik Negeri Jakarta adalah salah satu dari keenam politeknik yang berada di Jakarta dan namanya adalah Politeknik Universitas Indonesia. Politeknik se Indonesia dibangun dengan dana bantuan Bank Dunia sehingga pelaksanaanya diararahkan oleh tenaga ahli dari negara donor, salah satunya adalah menerapkan disiplin waktu dalam proses belajar mengajar. Pengajar dan mahasiswa yang terlambat masuk diberikan sangsi, pengajar diberikan sangsi indisipliner dan mahasiswa diberikan kompensasai atas keterlambatanya. Politeknik merupakan pendidikan vokasi yang mempergunakan kurikulum dengan perbandingan 60 % praktek dan 40 % teori. Dengan komitmen tetap menerapkan disiplin dalam proses belajar mengajar serta keadaan yang mendukung pada saat itu, lulusan politeknik merupakan tenaga kerja terampil yang banyak dibutuhkan di industri. Sejak berdiri pada tahun 1981 sampai dengan sekarang Politeknik Negeri Jakarta menerapkan Drop Out (DO) kepada mahasiswanya. Pada buku Peraturan Politeknik dituliskan aturan drop out dapat diberlakukan pertama keterlambatan dan ketidakhadiran. Mahasiswa diwajibkan datang tepat waktu, keterlambatan dikenakan kompensasi. Keterlambatan dikalikan 5, dan ketidak hadiran 8 jam mata kuliah dikalikan 2. Kompensasi ini direkap setiap minggu untuk selanjutnya diberikan surat peringatan setelah mencapai jumlah tetentu, dengan tahapan Surat Peringatan 1, Surat Peringatan 2 dan Surat Peringatan 3 dan mahasiswa dikeluarkan dari Politeknik.

2. Metode Penelitian 1. Analisa Kebutuhan Pada bagian ini akan dibahas mengenai kebutuhan bisnis, kebutuhan sistem, teknik analisis dan teknik perancangan 1.1 Kebutuhan Bisnis Pada kebutuhan bisnis dibahas mengenai sistem yang sedang dilakukan saat ini berikut dengan individuindividu atau aktor-aktor yang terlibat serta proses atau tahap secara detil kegiatan-kegiatan yang dilakukan a. Decision Suport System(DSS) Sistem database yang sedang berjalan pada saat ini adalah ”Unisys” yaitu sistim database administrasi mahasiswa. Cakupan dari sistim ini meliputi 1. Data pribadi mahasiswa 2. Absensi 3. Daftar nilai 4. Rekapitulasi keterlambatan Sistim ini belum dilengkapi dengan kemampuan membuat peringatan bila absensi dari mahasiswa sudah mencapai kisaran tertentu sehingga perlu diberikan peringatan. Untuk menentukan status seorang mahasiswa apakah berada pada kondisi

ISBN: 978-602-97832-0-9

yang aman atau berpotensi DO dilakukan secara manual dengan melihat database.

b.

Untuk dapat mengamati data mahasiswa dengan jumlah sekitar 5000 orang membutuhkan waktu yang cukup lama jika dilakukan secara manual, oleh karena itu dibutuhkan sistim yang dapat digunakan untuk melaksanakan pekerjaan tersebut. Aktor Pelaku Aktor yang terlibat dalam sistem ini meliputi administrator, mahasiswa dan Kepala Programar Studi. 1. Mahasiswa Mahasiswa mengisikan data pribadinya pada saat pendaftaran ulang sebagai mahasiswa baru. Disamping data pribadi mahasiswa wajib mengupdate data jika terjadi perubahan pada data pelengkap yang lain selain data pribadi. 2. Administrator Administrator merupakan aktor yang bertugas memasukkan datase yang diserahkan mahasiswa dan mengolah serta memelihara data.

1.2 Kebutuhan Sistem Perangkat yang dibutuhkan minimal terdiri dari dua bagian, yaitu : 1. Sistim Hardware Spesifikasi perangkat hardware yang disyaratkan adalah : • Komputer dengan Prosesor intel Core 2 Duo, 2 Ghz. • Memory RAM 2 Giga byte • Harddisk 512 Gb • Printer • Monitor 2. Software Sistim • OS dari komputer min XP-SP1 • Visual Basic 6.0 • SQL server • Microsoft Office 2007 • Visio 2. Perancangan Penelitian Supaya penelitian ini dapat terlaksana dan membuahkan hasil seperti yang diharapkan, maka perlu direncanakan dengan baik. Untuk mempermudah dalam pemahaman sehingga dapat dilaksanakan perlu dirinci langkahlangkahnya. 2.1 Variabel Penelitian Permasalahan DO dapat diatasi apabila anggapan penyebab DO dapat diketahui. Setelah diketahui penyebabnya maka dapat dilakukan antisipasi sehingga DO dapat dihindarkan. Anggapan awal penyebab DO ada 3 yaitu:Penghasilan orang tua

SNTE-2012

T I | 75

a.

Penghasilan orang tua diklasifikasikan pada 4 kategori 1 = tidak mampu, penghasilan 0 – 2 juta rupiah. 2 = kurang mampu, penghasilan 2- 4 juta rupiah 3 = Cukup mampu, penghasilan 4-6 juta rupiah. 4 =Mampu, penghasilan diatas 6 juta rupiah

b.

Permasalahan mahasiswa di keluarga Untuk problem mahasiswa di dalam keluarganya hanya dibedakan pada 2 kategori, yaitu : 1 = tidak ada masalah keluarga. 2 = ada masalah keluarga.

c.

Keterlambatan masuk kuliah Keterlambatan ada hubungnya dengan waktu tempuh ke kampus, variabelnya : 1 = waktu tempuh 0 – 15 menit. 2 = waktu tempuh 15 – 45 menit. 3 = waktu tempuh diatas 45 menit.

2.2 Diagram Use Case Pengoperasian sistim hanya dilakukan oleh petugas administrasi saja, maka aktornya hanya ada 2 yaitu admin dan Pembimbing akademik.

probabilitas dari beberapa variabel dalam suatu grapik dengan nodes. Setiap variabel diwakili dengan satu nodes, arah ketergantungan diantara beberapa variabel ditandakan dengan arah anak panah yang menghubungkan nodes. Informasi dari nilai variabel yang sedang diobservasi didistribusikan pada network untuk update distribusi probabilitas dari setiap variabel. Dengan mempergunakan hukum Bayes informasi variabel dapat diidentifikasi dari arah balik. ( Koski, 2009) 1.1 Inference dalam Bayesia Network Inference dalam BN selalu konsisten dapat menyelesaikan permasalahan ketidak pastian yang ada pada network, bertolak belakang dengan sistim certanty factors. Pada saat ini sudah dikembangkan algoritma inference yang efisien yang dapat menangani variabel besar seperti pada inference BN. Representasi statement casual dituliskan dengan X → Y, dimana X merupakan sebab dari Y dan Y berperan sebagai efek pengamatan X. Mengacu pada formula Bayes untuk kalkulasi : 𝑃𝑃(𝑌𝑌 = 𝑦𝑦|𝑋𝑋)𝑃𝑃(𝑋𝑋) 𝑃𝑃(𝑋𝑋|𝑌𝑌 = 𝑦𝑦) = 𝑃𝑃(𝑌𝑌 = 𝑦𝑦) Dimana𝑃𝑃(𝑌𝑌 = 𝑦𝑦) = ∑𝑥𝑥 𝑃𝑃(𝑌𝑌 = 𝑦𝑦|𝑋𝑋 = 𝑥𝑥)𝑃𝑃(𝑋𝑋 = 𝑥𝑥)

Gambar 1 Diagram Use Case

3. Pembahasan 1. Bayesian Networks Menurut Kjaerulff, Uffe B. Bayesian Network adalah aturan dasar penyelesaian probabilitas dengan menyertakan faktor pelengkap untuk menyelesaikan probabilitas dengan variabel tidak lengkap. Secara singkat BN adalah penyelesaian network dengan grapik asiklik langsung atau directed acyclic graph (DAG). Variabe direpresentasikan dengan nodes yang merupakan hubungan probabilitas dan distribusinya. Faktorisasi dari variabel ditunjukkan oleh arah link dari grapik. Dalam buku “Bayesian Network An Introduntion” yang ditulis oleh Timo Koski dan John M. Noble dijelaskan bahwa BN adalah model representasi hubungan

1.2 Pemikiran Bayesian Breast cancer Anggapan dasar bahwa ibu-ibu yang berkunjung ke balai pengobatn tertentu dalam kurun waktu yang cukup lama 1 dari 100 merupakan penderita kanker payudara. Anggapan bahwa test screening awal oleh klinik mempunyai tingkat kesalahan positif 0.2 ( artinya 20 orang ibu-ibu tidak berpenyakit kangker jika ditest ada yang positif) dan kesalahan negatif 0.1 ( artinya 10 % dari ibu –ibu penderita knker adalah negatif) Hukum probabilitas dari kenyataan ini menyebutkan bahwa probabilitas dari test kanker adalah positif 90%. Permasalahan ini menjadi literatur probabilitas dalam literature kognitif. (Nicholson, 2011: 18) Hal ini sama dengan beberapa orang yng dihadapkan pada masalah yang menganggu seperti mencabut pena dan kertas serta menghitung jawaban yang benar menurut teorem Bayes; sangat ganjil rasanya dapt mendapatkan jawaban yang benar tanpa pena dan kertas. Hal ini muncul bahwa probabilitas dari test positif ( obyek pengamatan) memberikan kangker ( missal 90%) , substitusi ke teorema bayes menghasilkan : 𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶|𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃)

= (𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃|𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)) 𝑃𝑃(𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃))

Probabilitas positif kangker diberikan

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 76

Teori himpunan fuzzy merupakan pengembangan dari �𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃|𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)� himpunan klasik. Himpunan klasik adalah himpunan 𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃) yang membedakan elemen hanya pada 2 kondisi, 𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃|𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶) = menjadi anggota atu tidak menjadi anggota. 𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃|𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶) + 𝑃𝑃(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃|¬𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)𝑃𝑃(¬𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶¬) (0.9 + 0.1) = ≈ 0.043 (0.9 × 0.001 × 0.2 × 0.99) Parobya 1 Tua 1 Muda 1 𝑃𝑃(𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶|𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃) =

µ(X)

µ(X)

Hasilnya perbedan tersebut antara 4 % dan 80 atu 90% hal ini bukanlah masalah, biasanya jika konsekuen menyertakan kesalahan operasi yang tidak diperlukan (kasus kebalikan) menyisakan kangker yang tidak terobati. 1.3 Probabilitas Beberapa pendekatan probabilitas yang bias digunakan diantarnya sebagai perbandingan, tingkat keyakinan dan sebagai frekwensi relatif. Difinisi probabilitas menurut Richard E. Neapolitan dalam bukunya “Learning Bayesian Nerwork” Difinisi 1.1 jika kita mempunyai sekelompok sampel Ω yang terdiri dari n district, maka Ω = { e 1, e 2, …en } Fungsi yang dilambangkan dengan P (E) untuk setiap kejadian E ⊆ Ω adalah fungsi probabilitas pada subset Ω untuk kondisi berikut : 1. 0 ≤ P ( { ei }) ≤ 1 untuk 1 ≤ i ≤ 2. P ( { e1 }) + P ( { e2 }) + …+ P ( { en }) = 1 3. Untuk setiap kejadian E = {ei1, ei2, . . .eik}, P(E) = P({ei1}) + P({ei2}) +. . . + P({eik}). Pasangan (Ω , P ) disebut lingkup pobabilitas 2. Fuzzy Logic Teori himpunan fuzzy mulai diperkenalkan oleh Lotfi A. Zadeh pada tahun 1965, teori fuzzy logic merupakan salah satu alternatif penyelesaian probabilitas. Komponen utama dari fuzzy logic adalah fungsi keanggotaan.

0

Umur(th)

35

0

µ(X)

35

Umur(th)

55

0 Umur(th)

55

Gambar 2.Himpunan Klasik.

Dari Gambar 2 diatas dapat dijelaskan: • jika seseorang berusia 25 tahun, maka orang tersebut dinyatakan muda µMuda(25) =1 • jika seseorang berusia 35 tahun, maka dia dinyatakan Tidak Muda µMuda(35) = 0 • seseorang yang berumur 35 tahun kurang 1 hari dikatakan parobaya µParobaya(35) =1 2.2 Himpunan Fuzzy Menurut Lotfi A. Zadeh (Sri Kusumadewi, 2006:5) difinisi himpunan fuzzy Ã, adalah : Definisi 1.1: Jika X adalah koleksi dari obyek-obyek yang dinotasikan secara generik oleh X, maka suatu himpunan fuzzy Ã, dalam X adalah suatu himpunan pasangan berurutan : à = {(x,m A(x)) | x € X} (1.1) Dengan µA(x) adalah derajat keanggotaan yang memetakan X ke ruang keanggotaan M yang terletak pada rentang ( 0,1 ). Himpunan fuzzy umur dapat dituliskan sebagai à = {(x, µA(x)) | x € X}

Fungsi keanggotaan merepresentasikan derajat kedekatan suatu obyek terhadap atribut tertentu. (Sri Kusumadewi, 2006:1) Beberapa alasan mengapa penyelesaian dengan fuzzy logic digunakan : a. Konsep matematis fuzzy logic mudah difahami b. Sangat fleksibel b. Mempunyai toleransi pada daata yang kurang tepat c. Dapat memodelkan fungsi non linear yang komplek d. Mudah diplikasikan oleh pasa pakar e. Bisa bekerja bersama kendali konvensional 2.1

Secara grafis himpunan umur Ã, dapat digambarkan :

Himpunan Klasik

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 77

1

MUDA

PAROBAYA

TUA

Selama semester berjalan, dilakukan pembinaan terhadap mahasiswa yang terprediksi berpotensi drop out. Pada akhir semester dilihat hasilevaluasi akhir semester.

0,5 0,25 0

25

35

40

45

50

55

65

Umur(th)

Gambar 3 Fungsi Keanggotaan Umur

Fungsi keanggotaan untuk setiap himpunan variable umur adalah :

5. HasilPenerapanSistem Hasil penerapan system dapat dilihat jumlah drop out seperti pada tabel berikut. Tabel 1.JumlahMahasiswa drop out RealitasdanPrediksi

Klas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jumlah Drop Out Realitas Prediksi 1 3 2 4 1 2 2 5 0 1 1 2 3 3 2 4 2 2 0 3

6. Analisa Data Jika analisis data dalam penelitian dilakukan dengan cara membandingkan data sebelum dan sesudah perlakuan dari suatu kelompok sampel, maka pengujian terhadap data tersebut adalah pengujian hipotesis komparasi dengan Uji-t sebagai berikut : Dari gambar nilai keanggotaan umur dapat dijelaskan bahwa seseorang bias berada pada 2 himpunan yang berbeda, Muda dan Parobaya serta Parobaya dan Tua tetapi derajat keanggotanya berbeda. Seseorang yang berumur 50 tahun termasuk pada himpunan Parobaya dan Tua, dengan nilai: µ Parobaya (50) = 0,5 µ Tua (50) = 0,25.

4. Implementasi Sistem prediksi dengan input berupa fitur mahasiswa terdiri dari : a. Penghasilan orang tua ( jutaan rupiah) b. Waktu tempuh ke kampus (menit) c. Problem rumahtangga ( ada atau tidak) Dikuantifikasimenggunakan logika fuzi menjadi besaran kualitatif sehingga data tersebut dapat diproses dengan komputer. Pada setiap kelas dilakukan prediksi pada awal semester berapa jumla hmahasiswa yang terprediksi berpotensi drop out.

SNTE-2012

Hipotesis: H0 : µA = µB H1: µA≠ µB µ A = rerata data sesudah treatment µ B = rerata data sebelum treatment Rumus yang dipergunakan:

t=

𝑀𝑀𝑀𝑀

∑ 𝑋𝑋𝑋𝑋 2 � 𝑛𝑛 (𝑛𝑛 −1)

Keterangan : d i = selesih skor sesudah dan skor sebelum dari tiap subjek (i) M d = Rerata dari gain (d) Xd = deviasi skor gain terhadap reratanya ( X d = d i -M d ) X2d = kuadrat deviasi skor gain terhadap reratanya n = jumlah sampel a. Menghitung nilai rata-rata dari gain [ d]

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 78

Md =

∑ 𝑑𝑑

Referensi

4

[1] Djon Irwanto, S. (2006). Perancangan Object Oriented Software dengan UML. Yogyakarta: ANDI OFFSET. [2] Dr. Deni Kurniawan, M. (2011). Pembelajaran Terpadu. Bandung: Pustaka Cendekia Utama. FIPUPI, T. P. (2007). Ilmu & Aplikasi Pendidikan . Bandung: IMTIMA. [3] Jyotimay Gadewadiker, O. K. (2010). Exploring Bayesian Networks for medical decition support in breast cancer detection. African Journal ofMathematics and Computer Science Reseach Vol. 3(10) , 225-231. [4] Madsen, U. B. (2008). Bayesian Networks and Influence Digrams. New York: Springer. [5] Nicholson, K. B. (2011). Bayesian Artificial Intelligence. Boca Raton: CRC Press. [6] Sri Kusumadewi, d. (2006). Fuzzy Multi-Attribute Decision Making. Yogyakarta: GRAHA ILMU.

𝑛𝑛

Md = 10 M d = 0,4

b. Menentukan nilai t hitung dengan menggunakan rumus t t= t=

𝑀𝑀𝑀𝑀

∑ 𝑋𝑋𝑋𝑋 2 � 𝑛𝑛 (𝑛𝑛 −1) 0,04 33

�10(10−1)

t = 0,661

Klas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jumlah Drop Out Realitas Prediksi 1 3 2 4 1 2 2 5 0 1 1 2 3 3 2 4 2 2 0 3 Jumlah [∑]

Gain[d] [Y-X] 2 2 1 3 1 1 0 2 0 3 4

D2 4 4 1 9 1 1 0 4 0 9 33

Kriteria pengujian hipotesis Tolak H 0 , jika t hitung > t tabel dan terima H 0 jika t hitung < t tabel t tabel pada α = 0,05 dan db = n-1 =9 adalah t tabel = 2,26 Karena t hitung < t tabel maka H 0 diterima, artinya bahwa treatment untuk memperkecil jumlah drop out dapat dipercaya 95%.

7. Simpulan Algoritma Bayesian Network dapat digunakan untuk memprediksi mahasiswa berpotensi drop out berdasarkan fitur mahasiswa.Jumlah dari input dapat dikembangkan sesuai dengen perkembangan perubahan penyebab mahasiswa dropout.Untuk penggunaan yang lebih luas perlu ditambah user yang dapat melihat hasil prediksi secara langsung tanpa melalui administrasi.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

T I | 79

APLIKASI E-LEARNING KRYPTOGRAFI KLASIK Indri Neforawati1, Hanifa Shofiah2 1,2

Teknik Elektro , Politeknik Negeri Jakarta, Kampus Baru UI Depok,16424,Indonesia E-mail : [email protected]

Abstrak Aplikasi E-learning Kriptografi Klasik bertujuan untuk memaparkan materi pembelajaran mengenai kriptografi klasik dengan menggunakan media komputer. Secara umum kriptografi adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan berita . Selain pengertian tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data namun tidak semua aspek keamanan informasi ditangani oleh kriptografi. Kriptografi klasik merupakan salah satu metoda kriptografi yang menggunakan dua cara yaitu transposisi dan subtitusi yang dapat menjaga keamanan pesan ketika dikirim dengan algoritma tertentu. Dalam hal ini aplikasi yang dibuat dan materi belajar yang dikembangkan, disesuaikan kebutuhan dan didistribusikan melalui media CD/DVD yang dapat dijalani di PC atau laptop. Selanjutnya pembelajar dapat memanfatkan CD/DVD tersebut dan dapat belajar di tempat dimana dia berada. Dengan adanya aplikasi ini, diharapkan dapat membantu pemahaman tentang kriptografi klasik dengan lebih cepat dan sekaligus memudahkan membuat enkripsi dan dekripsi .

Abstract E-learning Application Classical Cryptography aims to present learning materials on classical cryptography using computer media. In general, cryptography is the science and art to keep the news secret. In addition there is also a sense that sense the study of mathematical techniques related to aspects of information security such as data confidentiality, authenticity of data, data integrity, and authentication of data, but not all aspects of information security is handled by cryptography. Classical cryptography is one of the cryptography method that uses two ways transposition and substitution to maintain the security of the message when it is sent to a specific algorithm. In this case the application is made and the learning materials are developed, adapted and distributed through the media needs a CD / DVD that can be undertaken on a PC or laptop. Furthermore, the learner can take advantage of the CD / DVD and can be learned in the place where it is located. With this application, is expected to help the understanding of classical cryptography faster and easier at the same time make the encryption and decryption Keywords: e-learning, kriptografi klasik, algoritma, enkripsi, dekripsi

1.

Pendahuluan

Perkembangan teknologi saat ini sangatlah pesat, kebutuhan akan suatu konsep dan mekanisme belajar mengajar berbasis Teknologi Informatika menjadi tidak terelakan lagi. Banyak kita temukan di Internet yang menyediakan e-learning. Sebenarnya materi e-learning tidak harus didistribusikan secara on-line dapat juga melalui jaringan lokal maupun internet, distribusi secara off-line menggunakan media CD/DVD pun termasuk pola e-learning. Dalam hal ini aplikasi dan

SNTE-2012

materi belajar dikembangkan sesuai kebutuhan dan didistribusikan melalui media CD/DVD, selanjutnya pembelajar dapat memanfatkan CD/DVD tersebut dan belajar di tempat di mana dia berada. Berkat perkembangan teknologi yang begitu pesat memungkinkan manusia dapat mengembangkan sistem pembelajaran atau bertukar informasi/data. Seiring dengan itu tuntutan akan keamanan terhadap kerahasiaan informasi yang saling dipertukarkan tersebut semakin meningkat. Begitu banyak pengguna

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 80

seperti departemen pendidikan, departemen pertahanan, suatu perusahaan atau bahkan seseorang pun tidak ingin informasi yang disampaikannya diketahui oleh orang lain. Oleh karena itu dikembangkanlah ilmu yang mempelajari tentang caracara pengamanan data atau dikenal dengan istilah Kriptografi. Tujuan: 1. Untuk menjelaskan pembelajaran mengenai kriptografi klasik 2. Untuk memberikan fleksibilitas terhadap pembelajar dalam memilih waktu dan tempat untuk membuka pelajaran kriptografi klasik 3. Untuk memberikan kesempatan bagi pembelajar untuk belajar mandiri

2. Tinjauan Pustaka Kriptografi adalah suatu ilmu yang mempelajari bagaimana cara menjaga agar data atau pesan tetap aman saat dikirimkan, dari pengirim ke penerima tanpa mengalami gangguan dari pihak ketiga (Stiawan, 2005:82 ). Menurut Bruce Scheiner dalam bukunya "Applied Cryptography", kriptografi adalah ilmu pengetahuan dan seni menjaga pesan (message) agar tetap aman (secure) Algoritma Simetris Algoritma simetris (symmetric algorithm) adalah suatu algoritma dimana kunci enkripsi yang digunakan sama dengan kunci dekripsi sehingga algoritma ini disebut juga sebagai single-key algorithm.

Gambar 1. Model konvensional system kripto

Algoritma asimetris (asymmetric algorithm) adalah suatu algoritma dimana kunci enkripsi yang digunakan tidak sama dengan kunci dekripsi. Pada algoritma ini menggunakan dua kunci yakni kunci publik (public key) dan kunci privat (private key). Kunci publik disebarkan secara umum sedangkan kunci privat disimpan secara rahasia oleh si pengguna. Walau kunci publik telah E-learning adalah pembelajaran jarak jauh (distance learning) yang memanfaatkan teknologi komputer, jaringan komputer dan/atau Internet (Roseberg, 2001:28) . E-learning memungkinkan pembelajar untuk

ISBN: 978-602-97832-0-9

belajar melalui komputer di tempat mereka masingmasing tanpa harus secara fisik pergi mengikuti pelajaran/perkuliahan di kelas. E-learning sering pula dipahami sebagai suatu bentuk pembelajaran berbasis web yang bisa diakses dari intranet di jaringan lokal atau internet. Sebenarnya materi e-learning tidak harus didistribusikan secara on-line baik melalui jaringan lokal maupun internet, distribusi secara off-line menggunakan media CD/DVD pun termasuk pola elearning. Dalam hal ini aplikasi dan materi belajar dikembangkan sesuai kebutuhan dan didistribusikan melalui media CD/DVD, selanjutnya pembelajar dapat memanfatkan CD/DVD tersebut dan belajar di tempat di mana dia berada. Adobe Director Director dimulai sebagai MacroMind "VideoWorks", sebuah aplikasi untuk Apple Macintosh original. Animasi pada awalnya terbatas pada hitam dan putih layar awal Macintosh. Nama itu berubah menjadi "Director" pada tahun 1987, dengan penambahan kemampuan baru dan bahasa scripting Lingo pada tahun 1988. Sebuah versi Windows yang tersedia pada awal 1990-an. Dari tahun 1995 sampai tahun 1997 program multimedia authoring bersaing muncul disebut mTropolis (dari mFactory). Pada tahun 1997 mTropolis dibeli dan dikuburkan oleh Quark, yang memiliki rencana sendiri ke dalam authoring multimedia dengan Quark Immedia. Adobe Flash CS3adalah salah satu perangkat lunak komputer yang merupakan produk unggulan Adobe Systems(Nugeroho, 2008:21). Adobe Flash digunakan untuk membuat gambar vektor maupun animasi gambar tersebut. Berkas yang dihasilkan dari perangkat lunak ini mempunyai file extension.swf dan dapat diputar di Adobe Directir atau di import. Flash menggunakan bahasa pemrograman bernama ActionScript yang muncul pertama kalinya pada Flash 5. Script yang digunakan untuk memberhentikan file extension dengan stop();. Adobe Photoshop CS3 merupakan perangkat lunak pengolah foto terbaru yang sangat powerful(Aditjondro, 2010:27). Perangkat lunak ini akan meningkatkan nilai artistik dan kualitas gambar dengan baik dengan tetap memegang keaslian sebuah foto. Question Writer ini merupakan sebuah aplikasi untuk membantu kita dalam membuat kuis(Ariyus, 2008:33). Cocok digunakan untuk keperluan mengajar, entah itu untuk mengajar anak-anak dirumah, bimbingan, dll. Sound Recorder adalah sebuah Program rekaman audio termasuk dalam Windows 7(Stiawan, 2005:77). Rekaman audio dapat disimpan dalam format .wma dan hanya format .wma saja yang tersedia. Total Video Converter dipilih karena mudah digunakan, kecepatan tinggi konversi video aplikasi dengan banyak potensi(Aditjondro, 2010:45). Lebih dari sekedar konversi, Total Video Converter dapat memutar video dan audio, membuat CD dan DVD dari

SNTE-2012

T I | 81

file audio dan video dan urutan gambar juga dapat menambahkan suara pada Total Video Converter yang memiliki antarmuka yang ramah sehingga pengguna merasa mudah dan sangat nyaman.

3.

Metoda Penelitian

• Metoda yang di gunakan adalah sebagai berikut : • menyediakan penjelasan mengenai teori Kriptografi, algoritma kripto, contoh enkripsi , contoh deskrisi. • Merancang Aplikasi dapat dilakukan dengan membuat flow chart,story Board, dan user interface. • Memilih Perangkat lunak yang digunakan yaitu Adobe Director,Adobe Flash,Adobe PhotoShop, Question Writer, Sound Recorder, Total Video Converter

4.

dalam pembuat aplikasi e-learning membuat interaksi dengan menggunakan push button dan mengimport data yang telah dibuat sebelumnya seperti video yang berformat .swf, audio yang berformat .mp3, dan image yang berformat .jpg. berikut ini langkah untuk mengimport data di Adobe Director: Diawali membuka Adobe Director Pilih Director file untuk memulai perkerjaannya

Perancanan dan Realisasi

Perancangan aplikasi Alat yang digunakan dalam rancacng atau pembuatan aplikasi e-learning off-line berupa Laptop/desktop dengan infrasruktur aplikasi sebagai berikut : Operating System :Windows 7 Home Premium 64-bit (6.1, Build 7601) System Model :Studio 1457 Processor:Intel(R) Core(TM)i7 CPU Q 720 @ 1.60GHz(8 CPUs),~1.6GHz Memory:4096RA Perancanagn aplikasi diawali dengan use Flowchart aplikasi e-learning kriptografi klasik ini sebagai berikut:

Gambar 3. Tampilan awal Adobe director

1. Klik file dan pilih import... untuk memasukan video, audio, dan image.

Storyboard

Gambar 4. Tampilan menu memilih import

Gambar 2. Storyboard tampilan menu Posisi judul berada diatas dan menu pembahasan berada disebelah kiri. Untuk sebelah kanan terdapat text materi singkat mengenai kriptografi. Posisi button berada diatas button 1 kembali ke menu dan button 2 kembali kuis. Meteri pembelajaran berada ditengah-tengah. Untuk button berada dibawah sebelah kanan. Berikut ini pembuat aplikasi dengan menggunakan aplikasi Adobe Director, Adobe Flash, dan Questio Writer.

SNTE-2012

Berikut ini beberapa script yang digunakan di Adobe Director: Script yang digunakan di Adobe Director Untuk menghentikan frame yang ditujuh dengan menggunakan script yang ada diatas ini. Untuk pindah ke frame yang ditujuh dengan menggunakan script yang ada diatas ini. Script ini adalah salah satu dari script yang ada di Adobe Director karena masih ada script seperti on mouseUp me go 31 end dan masih banyak lompatan frame lainnya. Penggunaan Adobe Flash CS3 dalam pembuat aplikasi e-learning diawali dengan memasukan bahan pembelajaran yang telah ada ke Adobe Flash dan

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 82

membuat animasi pembelajaran agar dapat dipahami atau tersampai oleh user. Penggunaan Question Writer Setiap pembahasan terdapat kuis yang jenis kuisnya berbeda-beda. Ada True/False, Multiple Choice, dan Fill-the-blank. Kuis memiliki limit waktu pengerjaan yaitu 1 menit.

Gambar 5. Hasil pembuatan content dari Question Wtire

Realisasi E-Learning Pada pembuatan aplikasi e-learning ini tahap kedua setelah pembuatan storyboard sebagai realisasi perancangan dan pembuatan aplikasi pembelajaran menggunakan Adobe Flash. Untuk mewujudkan menjadi aplikasi e-learning maka diperlukan proses publikasi (publishing), sehingga dapat di implementasikan ke pengguna. Porses publishing terdiri dari 3 (tiga) tahap yaitu: Tahap Pertama Pada tahap pertama ini, pastikan semua sudah dipastikan tidak terlewat. Tahap pertama melakukan save projek dengan langkah pilih menu file, lalu pilih save. Tahap Kedua Pada tahap kedua melakukan publish setting, fungsinya untuk menentukan hasil output file. Pada tahap ini dapat menentukan sendiri hasil output dari project yang dibuat. Langkah-langkah publish setting yaitu: pilih menu file, lalu pilih publish setting. Tahap ketiga adalah tahap publishsing . tahap ini merupakan tahap compiling project yang nantinya akan menghasilkan sebuah atau beberapa file yang sesuai dengan output yang kita pilih pada publishing setting dengan tahapan pilih menu file lalu pilih menu publish. Setelah “Aplikasi E-learning Kriptografi Klasik” selesai dibuat maka perlu diadakan pengujian untuk menguji apakah sistem dapat bekerja sesuai dengan rencana. Dalam pengujian aplikasi yang sudah dibuat meliputi pengujian secara langsung kepada beberapa user tentang komentar tata tampilan aplikasi, fungsi yang ada dalam ActionScript, dan pengujian kerusakan atau kesalahan dalam aplikasi yang sedang berjalan.

5. Hasil dan Pengujian

ISBN: 978-602-97832-0-9

Hasil-hasil pembuatan content dari Adobe Flash Action Script yang digunakan dalam Adobe Flash Contoh enkripsi menggunakan teknik subtitusi algoritma polyalphabetic.

Gambar 6. Hasil-hasil pembuat content dari Adobe Flash Action Script yang digunakan dalam Adobe Flash

Pengujian Pengujian Fungsi Yang Ada PadaFrame Tujuan dari pengujian fungsi yang ada pada frame adalah untuk meneliti apakah fungsi berjalan dengan baik di setiap frame. Fungsi dapat dikatakan berjalan dengan baik bila berjalan sesuai dengan fungsi yang diharapkan dari aksi yang dikerjakan oleh Script di setiap frame. Diharapkan pada pengujian ini sudah tidak ada lagi kesalahan bahasa pemrograman terutama dari fungsi – fungsi yang ada dan bila ditemukan kesalahan atau ketidak sesuaian dapat segera diperbaiki. Pengujian kemungkinan KerusakanDalam Aplikasi Tujuan dari pengujian deteksi kerusakan dalam aplikasi adalah mencari disfungsi dari aplikasi, kesalahan yang tidak terduga yang diakibatkan oleh hal teknis. Diharapkan dari pengujian ini adalah untuk mendeteksi dan segera memecahkan masalah yang ada pada aplikasi sehingga user dapat memakai aplikasi tanpa gangguan teknis yang dihasilkan oleh aplikasi.

6. Penutup 1. Program multimedia authoring dapat digunakan untuk membuat berbagai aplikasi. Menu dan option pendukung Adobe Director sudah lengkap sehingga hampir tidak diperlukan dukungan program lainnya untuk membuat sebuah aplikasi dengan Adobe Director. 2. Dalam pengerjaan memasukan materi ke aplikasi dengan menggunaan Adobe Flash sangatlah membantu dalam penyampaian meteri yang akan disampaikan.

SNTE-2012

T I | 83

3. Dapat membantu pengguna dalam mencoba membuat enkripsi dan dekripsi sesuai algoritma kriptografi klasik.

DAFTAR PUSTAKA [1]. Stiawan, Deris. 2005. Sistem Keamanan Komputer. Jakarta:PT Gramedia. [2]. Ariyus, Dony. 2008. Pengantar Ilmu Kriptografi: Teori Analisis & Implementasi. Yogyakarta:ANDI. [3]. Enterprise, Jubilee. 2008. 63 Trink Rahasia Flash CS3. Jakarta:Elex Media Komputido. [4]. Rosenberg , Marc Jeffrey. 2001. Strategies for Delivering Knowledge in the Digital Age. New York: McGraw-Hill Professional. [5]. Nugeroho, Bunafit & Mahar Fauji. 2008. Aneka Kreasi Animasi dengan Adobe Flash CS3. Jakarata: Elex Media Komputido. [6]. Enterprise, Jubilee. 2007. Buku Latihan Animasi Masking dengan F/ash CS3. Jakarta:Elex Media Komputido. [7]. Aditjondro, George Junus. 2010. Membongkar Gurita Cikeas: Di Balik Skandal Bank Century. Jakarta:Galang Press. [8]. Jubilee. 2007. Sen Penuntun Visuat. Jakarta:Elex Media Komputido.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 84

PERANCANGAN SISTEM INFORMASI MANAJEMEN PADA PRAKTIK KEBIDANAN Achmad Bachris Sati1 1. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI Depok, Indonesia 16425

Abstrak Pesatnya perkembangan teknologi, menjadikan teknologi informasi sangat diperlukan untuk menunjang aktivitas berkaitan dengan aplikasi untuk kebutuhan bisnis.Kebutuhan bisnis tersebut akan disesuaikan dengan informasi yang diperoleh, sehingga mempermudah dalam proses bisnis yang sedang dijalankan dan aplikasi yang dibuat akan disesuikan dengan data dan informasi yang ada.Dalam penelitian ini akan dibahas tentang sebuah aplikasi yang akan digunakan pada bisnis yang bergerak dibidang jasa, yaitu Kebidanan. Dalam hal ini, dapat memberikan kemudahan dalam memproses data-data yang diperoleh. Data tersebut antara lain data pasien beserta data pendukung lainnya seperti kondisi dan perkembangan medis pasien.

Abstract Management Information System Design on MidwiferyApplication. The rapid development of technology, making information technology is needed to support the activities related to applications for business needs.Business needs will be tailored to the information obtain, thus simplifying the business process being carried out and the application will be made to the adjusted data and information.In this research will be discussed on the application that will be used on the business engaged in service, namely midwifery. In this case, to provide convenience in processing data obtained.The data include patient data along with other supporting data such as the patient’s condition and medical developments Keywords: Information technology, Application midwifery

1. PENDAHULUAN Saat ini, masih banyak tempat praktek kebidanan yang menggunakan cara manual untuk penulisan data pasien dan data rekam medis pasien yang berbentuk buku dan kartu. Sistem tersebut dianggap tidak efeisen lagi mengingat meningkatnya jumlah pasien dan jumlah data pasien serta rekam medisnya yang sangat banyak. Untuk mengatasi permasalahan tersebut diperlukan suatu program aplikasi yang dapat diinput dan mengakses data secara periodik. Pemanfaatan teknologi web berbasis intranet ini dimaksudkan untuk kebutuhan akan penginputan dan pencarian data pasien secara cepat, namun tetap terjaga kerahasiaan dan keamanannya, karena dengan teknologi intranet hanya orang-orang tertentu saja yang dapat mengakses data tersebut. Pada penelitian ini dibuat suatu sistem informasi kebidanan berbasis web secara offline. Sistem ini dirasa sangat efektif karena dirancang untuk memudahkan bidan menginput dan mencari data pasien yang

ISBN: 978-602-97832-0-9

dibutuhkan tanpa harus menulis dan membuka catatan dalam buku dan kartu-kartu pasien.

2. METODE PENELITIAN PERUMUSAN MASALAH

DAN

Seluruh data yang dimiliki pasien mulai dari riwayat penyakit, kehamilan, persalinan, kondisi medis, sangat membantu bidan dalam menentukan cara persalinan yang tepat bagi pasien. Untuk memudahkan dalam memperoleh data-data pasien dengan akurat, maka dibuatlah aplikasi medical record. Sehingga data-data medis pasien dapat diterima Bidan dengan tepat. Perancangan aplikasi sistem informasi manajemen kebidanan berbasis web localhost ini dirancang dan dibangun menggunakan software Adobe Photochop CS 2 dan Macromedia Dreamweaver 8. Dalam pembuatan penelitian ini dititikberatkan pada pengolahan dan penyimpanan untuk data pasien secara offline pada web localhost menggunakan sistem database MySQLdan

SNTE-2012

T I | 85

bahasa script PHP secara tampilan dengan Macromedia Dreamweaver, yang kesemuanya dirancang dengan menggunakan sistem operasi windows.

Sampai saat ini PHP telah mencapai versi 4 dan telah dibuat juga mesin optimiasi untuk meningkatkan kemampuan PHP.

Dalam Buku ” Menjadi Seorang Desainer Web” karangan Wahana Komputer. 2005. Bahwa hal-hal yang perlu diperhatikan dalam membangun Pemrograman Berbasis Web antar lain:

Pada Juli 2004, Zend merilis PHP 5,0. Dalam versi ini, inti dari interpreter PHP mengalami perubahan besar. Versi ini juga memasukan model pemrograman berbasis objek ke dalam PHP untuk menjawab perkembangan bahasa pemrograman ke arah paradigma berorientasi objek.

2.1 Pembuatan Webpage Untuk membuat suatu Webpage dari cara yang paling mudah dengan tampilan yang cukup menarik yaitu dengan Macromedia Dreamweaver ataupun dengan editor HTML yang lain. Gambaran mengenai cara pembuatan Webpage dengan PHP adalah karena PHP merupakan freeware sehingga tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mendapatkan fasilitas trace. Kesalahan yang mudah dilakukan dan dipahami dalam browse, mudah dikoneksikan dengan database serta memiliki tingkat sekuritas yang tinggi. 2.2 PHP (Hyper Text Preprocessor) PHP adalah skript untuk pemrograman web, PHP dapat digunakan bersama-sama dengan kode HTML (embededed). Sehingga hampir mirip denan javascript, bedanya dengan javascript adalah diterjemahkan oleh internet client (browser), sedangkan script PHP diterjemahkan di pihak server. PHP juga dikenal sebagai side script. Halaman hasil proses di server, diterima oleh client internet sebagai HTML biasa, dan kode-kode PHP tidak akan bisa terbaca oleh client. Hal ini juga yang membedakan PHP dengan javascript biasa, a. Sejarah Singkat PHP Perkembangan PHP diawali oleh Rasmus Leodorf yang membuat program untuk kebutuhannya sendiri pada tahun 1994. Pada tahun 1995 program tersebut mulai digunakan dan saat itu dikenal dengan nama Personal Home Page Tool. Program tersebut terdiri dari mesin parser dan beberapa utility, waktu itu masih sedikit macro yang dikenali oleh mesin pasernya. Pada pertengahan 1995 program tersebut ditulis ulang dan dikenal sebagai PHP/F1 versi 2. PHP/F1 ini telah mendukung mSQL (mini SQL). Sejak saat itu penggunaan PHP/F1 berkembang dengan cepat, banyak pihak yang menyumbangkan kodenya untuk meningkatkan kemampuan PHP/F1. Perkembangan berikutnya sekitar pertengahan 1997 program ditangani oleh sebuah tim. Mesin yang suda hada ditulis ulang oleh Zeev Suraski dan Andi Gutsmans. Utility-utility yang semula terdapat pada PHP/F1 dialihkan atau ditulis ulang kemudian lahirlah PHP versi 3, PHP 3 sampai pertengahan 1998 lalu telah dipakai di 150.000 situs web dunia.

SNTE-2012

b. Kelebihan PHP Salah satu kelebihan dari PHP adalah dukungannya yang banyak terhadap bermacam database server yang ada. Dan interface yang disediakan PHP untuk berkomunikasi dengan masing-masing database server sangat memudahkan apabila suatu saat akan dilakukan pergantian database server. Hal-hal yang dimiliki oleh PHP adalah: Kemampuan untuk membuat image secara online. Format image yang dapat ditangani adalah JPEG dan PNG yang merupakan format-format yang sudah umum diinternet. Penanganan file upload. Kemampuan melakukan secara remote terhadap file yang terletak di server lain. c. Apache Apache adalah sebuah HTPP server. Apache dibangun pertama kalinya berdasarkan pada kodekode dan ide-ide yang terdapat pada HTPP server yang terkenal pada saat itu, yaitu NCSA httpd 1.3. pada awal 1995. Pada saat ini Apache termasuk Web Server yang paling banyak digunakan. Hal ini terjadi bukan semata-mata karena Apache didasarkan secara gratis. Namun juga karena kemapuannya secara fungsionalitas, tingkat efisiensinya dan lainnya. Selain diedarkan secara gratis dan open source, pengembangan Apache juga dilakukan oleh banyak programmer secara sukarela. Fasilitas yang Diminta Apache Berdasarkan fasilitas yang dimiliki Apache antara lain: • Apache Web Server dalam menerapkan client sangat cepat jauh melalui server NCSA • Mampu dikompilasi sesuai dengan spesifikasi HTTP yang sekarang • Server Apache dapat otomatis berkomunikasi dengan client browsernya untuk menampilkan dengan tampilan yang terbaik pada client browsernya. Misalnya browser ingin menampilkan dalam bahasa Spanyol maka

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 86

• • • • •

• •

apache Web Server otomatis mencari dalam servisnya halaman-halaman dengan bahasa Spanyol. Web Server apache secara otomatis menjalankan file index.html, halaman utamanya untuk ditampilkan secara otomatis pada cliennya Web Server apache mempunyai level-level pengamanan. Apache mempunyai komponen dasar terbanyak diantara Web Server lain. Mendukung transaksi yang aman (soruce transaction) dengan menggunakan SSL (Source Socket Layer) Beberapa implementasi SSL (Source Socket Layer) tidak semua diimplementasikan dikarenakan teknologi tersebut merupakan hak paten dari RSA Data Security Mempunyai dukungan teknis melalui web Mempunyai kompatibilitas platform yang tinggi.

d. HTML (Hypertext Markup Language) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) merupakan protokol yang digunakan untuk mentransfer data antara web server ke web browser. Protokol ini mentransfer dokumen-dokumen web yang berformat HTML (Hypertext Markup Language). Hypertext Markup Language atau HTML adalah bahasan yang digunakan untuk menulis dokumen-dokumen dalam bentuk hypertext. Dokumen-dokumen tersebut didistribusikan dengan Word Wide Web dan dapat dilihat oleh klien-klien pada computer. Dokumen HTML disebut Markup Language, karena HTML berfungsi untuk memperindah file teks biasa untuk ditampilkan pada program Web Browser.

Gambar di atas merupakan tampilan form untuk membuat program baru ataupun menentukan program yang telah dibuat sebelumnya. Jika memilih program baru maka akan terdapat tampilan yang akan menunjukkan program apa yang akan dibuat, yang akan ditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Tampilan New Document

Di sini kita dapat memilih berbagai macam kategori web page sesuai yang kita inginkan. Setelah selesai memilih, kita create, maka selanjutnya yang akan muncul adalah:

Pada dokumen HTML anda diijinkan untuk mengklik teks yang berwarna lain dan mengkases dokumen baru, atau image, atau film dari komputer yang sangat jauh jaraknya. e. GUI

Gambar 3 Tampilan Workspace

Gambar 1 Tampilan GUI

ISBN: 978-602-97832-0-9

Pada gambar di atas dapat diperhatikan terbagi atas beberapa bagian seperti menú, insert tollbar, view toolbar, dan lainnya. Setiap bagian juga masih terbagi atas bagian-bagian yang lain, sehingga dalam membangun sebuah program akan lebih mudah karena setiap bagian mempunyai fungsi-fungsi yang berbeda.

SNTE-2012

T I | 87

3. ANALISIS SISTEM

DAN

PERANCANGAN Gambar 6 Konfirmasi telah berhasil masuk

LOG IN

MENU UTAMA

TRANS AKSI PASIEN

PENDAFTARAN

KontrolKe hamilan Persalina n PascaPers alinan

DATA PESIE N DATA MEDI S

CETAK TRANSAK SI

Kontrol Kehami lan Persali nan PascaP ersalin an

UTILITY

TambahPe tugas HapusPet ugas Ganti Password

LOGO FF

HELP

Exit Log in

About Me

4.2 Model Menu Utama/Main Menu Saat awal memasuki sistem, akan terlihat pada tampilan pembuka dan kemudian Log In sebagai autentifikasi apakah akan masuk sebagai admin atau menggunakan pilihan kedua sebagai user, halaman depan yang merupakan menu sistem informasi Manajemen inventaris barang diperIihatkan pada Gambar 7. Halaman utama memberikan gambaran tentang pengelompokan menu-menu yang terdapat pada sisitem aplikasi ini.

LOG OUT

Gambar 7 Tampilan pada Menu Utama Gambar 4 Hirarki Perancangan Sistem Informasi Manajemen pada PraktikKebidanan

4. 1 PengujianForm Login Halaman yang pertama kali akan muncul adalah halamanlogin, berikut tampilannya :

4.3 Tampilan pesan pada proses pendaftaran pasien baru Keseluruhan proses pendaftaran pasien baru yang terjadi pada Perancangan Sistem Informasi Manajemen Pada Praktek Kebidanan ini akan menampilkan pesan yang sesuai dengan proses apa yang sedang terjadi, dibawah ini adalah gambar tampilan pada pesan-pesan tersebut.

Gambar 5 Tampilan Halaman login

Gambar 8 Tampilan Entry Pendaftaran (Data Pasien)

Setelah kita Log In sebagai admin ataupun user, maka akan terlihat tampilan gambar seperti dibawah ini, sebagai konfirmasi bahwa kita telah berhasil masuk kedalam data base. Jika masuk sebagai admin, maka akan muncul semua tampilan, tetapil bila sebagai user saja, maka hanya akan tampil beberapa tampilan saja.

4.4 Tampilan pesan pada proses pendaftaran pasien lama Proses pendaftaran pasien lama pada Perancangan Sistem Informasi Manajemen Pada Praktek Kebidanan ini akan menampilkan pesan seperti gambar tampilan pada pesan-pesan tersebut.

4. DATA HASIL PENGUJIAN

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 88

4.6 Tampilan halaman untuk cetak transaksi

Gambar 9 Tampilan Entry Pendaftaran (Data Medis) Gambar 14 Tampilan Cetak Transaksi

4.7 Tampilan halaman utility

Gambar 10 Konfirmasi Data yang berhasil disimpan

Gambar 15 Tampilan Entry Pegawai

Gambar 11 Konfirmasi Data yang tidaksesuai

Gambar 16 Tampilan Ganti Password Gambar 12 Konfirmasi Data yang tidak sempurna

4.5 Tampilan pada Transaksi Pasien Tampilan pada transaksi pasien tampak seperti gambar dibawah ini, jika ingin menginput data barang, masukkan jenis barang. Disini tersedia dua jenis barang, yaitu barang habis pakai dan barang tidak habis pakai. Bila ingin melihat data yang ada dan tanda keluar jika ingin keluar dari menu input barang. Gambar 17 TampilanTambah Petugas

Gambar 13 Transaksi Pasien

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 18 Tampilan Hapus Petugas

SNTE-2012

T I | 89

4.8 Tampilan Menu Log Off

[6] http://www.riesurya.com/component/search/script+ membuat+laporan+dengan+kategori+beerdasarkan +tahun+pada+php/,diakses pada tanggal 8 Juli 2010

Gambar 19 Tampilan Menu Log Off

Gambar 20 Konfirmasi Proses Menutup Aplikasi

5. KESIMPULAN DAN SARAN Setelah melakukan analisis dan evaluasi terhadap aplikasi, maka dapat dibuat beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Aplikasi ini dirancang untuk mempermudah kerja para Bidan dalam hal pencatatan dan penyimpanan data pasien beserta kondisi dan perkembanganmedis pasien. 2. Pada tampilan input data medis, field isian yang tersedia tidak boleh kosong, karena aplikasi tidak akan memproses bila ada field yang kosong. 3. Untuk mengubah data medis dapat dilakukan dengan meng-klik link edit kolom proses di halaman lihat data medis.

DAFTAR PUSTAKA [1] Wahana Komputer. 2005. Menjadi Seorang Desainer Web. Andi, Semarang [2] http://www.ilmuwebsite.com/newswebsite/download-semua-ebook-tutorial-phpilmuwebsite. Diakses pada tanggal 8 Juli 2010 [3] http://www.ilmuwebsite.com/tutorial-php/metodesearching-sederhana-vi, diakses pada tanggal 8 Juli 2010 [4] http://www.dhanyweb.com/resources/script-untukcari-data-di-php/mysql, diakses pada tanggal 8 Juli 2010 [5] http://www.penting.web.id/script-insert-editbarang-php-mysql.html,diakses pada tanggal 8 Juli 2010

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 90

PEMANFAATAN NOISE RADAR KAPAL UNTUK PEMANTAUAN CURAH HUJAN WILAYAH LOKAL Ginaldi Ari1, Asif Awaludin2, Soni Aulia Rahayu3 1,2,3 Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer – LAPAN Jl. Dr. Junjunan,no 133 Bandung e-mail: [email protected]

Abstrak Hasil penelitian menunjukkan noise dari echo radar kapal dapat mendeteksi hujan, ini terlihat dari adanya echo rain clutter dalam jumlah yang sangat banyak saat kondisi hujan pada tampilan plotter radar kapal. Radar cuaca tidaklah mengukur hujan secara langsung, namun memanfaatkan jumlah energi yang dipantulkan oleh partikel tetes hujan untuk suatu sampel volume. Jumlah energi tergantung dari ukuran serta bentuk partikel yang dikenai oleh pancaran radar. Metode pertama dalam menangkap potensi radar kapal memantau hujan menggunakan metode image processing pada gambar rekaman plotter radar. Perbandingan akumulasi hasil image processing dengan data TRMM menunjukkan adanya kesesuaian kondisi hujan. Metode pengolahan sinyal juga dilakukan dengan sistem akuisisi sinyal awal dari plotter radar . Performa dari rangkaian pengkondisian sinyal telah diuji mampu mengatasi input data level tegangan serta frekuensi tinggi. Sistem akuisisi menggunakan CPU serta ADC masih belum mampu mensampling data radar pada jumlah sampel yang banyak karena keterbatasan respon sistem. Kata Kunci : Radar, Hujan, Echo, Image Processing, Pengolahan Sinyal.

1. Pendahuluan Pentingnya mempelajari iklim dan cuaca di Indonesia menggunakan instrumen pemantau cuaca dengan cakupan wilayah yang luas sangat diperlukan. Instrumen pemantau cuaca yang paling efektif untuk jangkauan wilayah yang luas adalah menggunakan radar. Radar cuaca adalah radar yang mampu mendeteksi tetes hujan dengan ukuran diameter sangat kecil. Radar cuaca juga mampu memantau pergerakan hujan dan awan. Radar cuaca ini tidak mengukur hujan secara langsung, namun memanfaatkan jumlah energi yang dipantulkan oleh partikel tetes hujan untuk suatu sampel volume. Jumlah energi tergantung dari ukuran serta bentuk partikel yang dikenai oleh pancaran radar. Energi yang diterima saat terjadi hujan, merupakan jumlah dari energi yang diterima kembali dari jutaan tetes hujan pada suatu sampel volume. Energi yang diterima tersebut yang akan diolah menggunakan sistem pengolahan sinyal yang akan dilakukan pada penelitian ini. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menunjukkan noise dari echo radar kapal dapat mendeteksi hujan, ini terlihat dari adanya echo rain clutter dalam jumlah yang sangat banyak saat

ISBN: 978-602-97832-0-9

kondisi hujan pada tampilan plotter radar kapal. Radar kapal komersil dengan frekuensi X Band dapat dimanfaatkan menjadi radar cuaca jangkauan daerah lokal dengan resolusi tinggi untuk melihat pola intensitas dari kejadian hujan (Pedersen,2004). Tinggi pancaran radar tergantung dari sudut bukaan vertikal radar serta jarak radar. Tinggi pancaran berpengaruh terhadap perhitungan konversi jumlah energi yang diterima radar menjadi reflektifitas (Rinehart,1997).

2. Metode Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh jangkauan vertikal dari radar dengan menggunakan konstanta yang dimiliki radar dan mengamati potensi bisa atau tidaknya radar kapal tersebut digunakan untuk mengamati curah hujan. Untuk mengamati curah hujan dilakukan berdasarkan pengamatan data gambar hasil rekaman tampilan plotter radar kapal serta akuisisi sinyal video plotter radar. Tinggi pancaran vertikal radar dapat dihitung berdasarkan persamaan (1) dengan asumsi refraksi yang terjadi bersifat normal. Ilustrasi tinggi pancaran vertikal radar serta radius efektif seperti pada Gambar 1.

SNTE-2012

T I | 91

....... R’= (4/3) x R .

(1) (2)

Dengan, H = Tinggi pancaran vertikal radar (Km) R’ = radius efektir pancaran radar (Km) r = jarak dari radar (Km) ϕ = sudut bukaan vertikal radar (Radian) H o = Tinggi antena radar (Km) R = diameter bumi (6374 Km)

radar yang memiliki input frekuensi dan nilai tegangan yang tinggi. Digitasi sinyal awal plotter dilakukan menggunakan ADC 10 bit setelah difilter. Filter yang digunakan adalah low pass filter. Simulasi dengan menggunakan low pass filter telah dilakukan (Ginaldi et al, 2012) untuk mendapatkan konfigurasi yang tepat. Hasil pengolahan sinyal memperlihatkan gambar sementara cakupan radar (00 - 120) sebelum terjadi hujan dan pada saat terjadi hujan.

3. Hasil dan Pembahasan Radar X-BAND FURUNO M1932MK2 merupakan radar navigasi yang dapat dimodifikasi menjadi radar cuaca untuk wilayah lokal. Radar ini memiliki transmisi frekuensi pada rentang X band dengan panjang gelombang 3,75 cm – 2,5 cm yang mampu mendeteksi tetes hujan namun dengan cakupan wilayah yang masih rendah (sekitar 0 – 60 km). Prinsip kerja radar ini yaitu dengan memanfaatkan jumlah energi yang dipantulkan oleh partikel tetes hujan untuk suatu sampel volume. Spesifikasi radar X band yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 1. Table .1 Spesifikasi Radar X Band

Gambar 1.

Ilustrasi tinggi pancaran vertikal radar serta radius efektif

Pada penelitian ini akan dilakukan 2 metode untuk memanfaatkan sinyal echo radar kapal, yang pertama dengan metode image processing, sedangkan yang kedua adalah dengan pengolahan sinyal radar. Metode pertama adalah image processing dimana potensi radar kapal dalam memantau curah hujan dilihat dari hasil tampilan plotter radar yang kemudian direkam menggunakan software vcapture yang akan merekam tampilan plotter per 1 menit dalam bentuk gambar dengan format jpeg dengan resolusi 460 x 600 piksel. Plotter direkam pada saat sebelum terjadi hujan dan saat terjadi hujan. Hal ini dilakukan untuk melihat apakah peristiwa hujan dapat diamati. Kemudian gambar hasil rekaman tersebut diolah menggunakan metode Image Processing Matlab untuk melihat potensi penggunaan data gambar tersebut dalam melakukan memantau hujan. Ground clutter di filter untuk mendapatkan hanya image echo dari hujan, yang kemudian dibandingkan dengan data TRMM 3 jam-an. Data TRMM dengan resolusi 2,50 x 2,50 diunduh dari dari situs giovanni (http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/) pada waktu GMT dengan koordinat lokasi lintang 6,55 – 7,5 LS serta bujur 107 – 108 BT. Metode kedua adalah pengolahan sinyal dengan melakukan modifikasi akuisisi sinyal video dari plotter radar untuk mendapat sinyal awal yang diterima radar dan sinyal-sinyal lainnya untuk menentukan lokasi serta jarak objek. Rangkaian pengkondisian sinyal dirancang untuk mengkonversi sinyal-sinyal plotter

SNTE-2012

Tipe radar Power Output Jangkauan Kecepatan rotasi Jenis antena Vertical Beamwidth Horizontal beamwidth

Radar X Band (9410±30 M) 4 kW 0 – 60 km 24 rpm 3.5 ft centre-fed waveguide slotted array 270 2,40

Sumber : Furuno Operator’s Manual Profil lebar berkas vertikal dan horisontal radar ditunjukkan dalam Gambar 2. Pada Gambar 2 dapat dilihat untuk berkas vertikal maksimum pada ketinggian 14,4 m dengan jangkauan horizontal jarak jangkauannya sekitar 60 km. Pada berkas vertikal 7,2 m pada 30 km, 4,8 m pada 20 km, 2,4 m pada 10 km dan 1,2 km pada jarak 5 km.

(a) ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 92

Gambar 4a merupakan data image processing hasil rekaman plotter radar setelah dihilangkannya clutter. Kondisi ini dipertegas dengan data pengukuran data TRMM 3 jam-an hasil image processing seperti pada Gambar 4b, dari gambar dapat dilihat arah barat sampai utara terjadi intensitas hujan yang lumayan tinggi.

(b) Gambar 2. Jangkauan berkas sinyal radar, (a).Berkas Vertikal, (b). Berkas Horizontal Contoh gambar hasil rekaman plotter seperti pada Gambar 3. Gambar ini merupakan hasil rekaman per 1 menit dari tampilan plotter pada kondisi sebelum dan saat hujan. Untuk Gambar 3 sebelah kiri merupakan tampilan plotter pada saat kondisi sebelum hujan. Dimana gambar yang tampil masih terdapat ground clutternya. Sedangkan untuk Gambar 3 yang sebelah kanan merupakan gambar saat terjadinya hujan dan masih terdapat ground clutternya. Hasil akumulasi pengolahan gambar dengan image processing toolbox Matlab seperti pada Gambar 4. Ground clutter didefinisikan terlebih dahulu kemudian diekstrak untuk mendapatkan data image hujan.

(a)

(b) Gambar 4.

(a)

(b)

Gambar 3. Hasil rekaman gambar plotter per 1 menit , (a).Saat sebelum hujan, (b).Saat kondisi hujan. Perbandingan hasil image processing dengan data TRMM 3 jam-an pada Gambar 4 memperlihatkan pengamatan pada tanggal 17/2/2012 pukul 16.30 -19.00. Terlihat hujan cukup merata di wilayah Bandung. Untuk

ISBN: 978-602-97832-0-9

Hasil Perbandingan pada tanggal 17/2/2012 Pukul 16.30 – 19.00, (a) Data Image Processing gambar rekaman plotter radar, (b).Data TRMM Pukul 19.05 – 22.00

Gambar 5 merupakan hasil pengukuran pada hari yang sama pukul 19.05 – 22.00, dimana terlihat hujan mulai mereda di bagian tenggara. Hal ini dapat dilihat dari data image processing hasil rekaman plotter radar pada pada Gambar 5a bagian tenggara terlihat hitam dengan titik-titik putih yang telah berkurang. Untuk hasil pengukuran TRMM 3 jam-an pada Gambar 5b yang juga memperlihatkan nilai yang lebih rendah pada bagian tenggara dibandingkan dengan bagian yang lain. Kurang optimalnya data image processing akibat

SNTE-2012

T I | 93

ekstraksi ground clutter yang menyebabkan beberapa data hujan tidak tertampil.

Gambar 6. Rangkaian pengkondisian sinyal

(a)

Gambar 7. Performa rangkaian pengkondisian sinyal

(b) Gambar

5.

Hasil Perbandingan pada tanggal 17/2/2012 Pukul 19.05 – 22.00, (a) Data Image Processing gambar rekaman plotter radar, (b).Data TRMM

Metode kedua Akuisisi sinyal awal dari plotter radar dilakukan dengan penambahan rangkaian pengkondisian sinyal yang dirancang untuk mengatasi input sinyal yang memilki tegangan serta frekuensi data tinggi. Rangkaian pengkondisian sinyal terdiri dari buffer serta optocoupler converter (gambar 6). Performa rangkaian pengkondisian sinyal diperlihatkan pada Gambar 7, yang menunjukkan waktu respon sama antara input sinyal radar dengan output rangkaian serta penurunan polaritas tegangan awal input sinyal yang disesuaikan dengan tegangan referensi (5 volt).

SNTE-2012

ADC dengan resolusi 10 bit kecepatan frekuensi sampling 20 Ms/detik digunakan untuk mendigitasi sinyal video dan trigger, dengan sinyal heading sebagai pemicu mulainya sampling. Hasil digitasi ini kemudian difilter kembali dengan filter FIR secara software untuk menghilangkan riak noise pada sinyal echo.

Gambar 8. Sinyal hasil digitasi ADC setelah terfilter, (a).Bearing (b). Trigger (c).Video

ISBN: 978-602-97832-0-9

T I | 94

Filter FIR (Finite Impulse Response) adalah salah satu tipe dari filter yang dipakai pada aplikasi Digital Signal Processing (DSP). Keuntungan filter FIR antara lain adalah stabil dan memiliki phasa yang linier. Gabungan sinyal digitasi yang telah terfilter dapat dilihat seperti pada Gambar 8.

yang banyak karena keterbatasan respon dari sistem. Sistem ini masih perlu ditingkatkan terutama di sistem akuisisi untuk mendapatkan data scan radar radius maksimum.

5. Daftar Acuan [1] Pedersen, Lisbeth. 2004. Scaling Properties Of Precipitation - Experimental Study Using Weather Radar And Penakar hujan otomatiss. Tesis Pada Faculty of Engineering and Science Department of Civil Engineering AALBORG UNIVERSITY. Aalborg Denmark . [2] Anon. 2001. Furuno Operator’s Manual Marine Radar Model 1832/1932/1942. Furuno Electric Co. Ltd. Nishinomiya Jepang. (a)

(b)

(c)

Gambar 9. Perbandingan plot hasil akuisisi dengan tampilan plotter radar, (a).Hasil akuisisi (b). Irisan tampilan pada radius 120. (c). Tampilan plotter radar

[3] Riseborough,E.S , 2008. Detection of low Observable with a Low Cost Navigation Radar, Technical report of Defence R&D Canada, Canada.

Proses selanjutnya adalah mengkonversi sinyal digitasi yang telah terfilter menjadi koordinat polar menggunakan kombinasi sinyal trigger dan video yang kemudian di plot. Contoh sampel data menggunakan data scan pada cakupan radius 00 – 120. Hasil plot dibandingkan dengan gambar plotter (Gambar 9) yang menunjukkan belum sempurnanya sistem akuisisi karena masih ada data yang tidak lengkap atau hilang akibat respon akuisisi yang masih lambat dibanding dengan kecepatan scan radar.

4. Kesimpulan Telah dikembangkan sistem pengolahan sinyal radar kapal untuk pemanfaatan deteksi echo hujan. Dengan menggunakan dua metode, yang pertama adalah dengan menggunakan metode image processing dari hasil rekaman plotter radar. Perbandingan dengan data TRMM menunjukkan kondisi hujan yang sesuai. Ekstraksi ground clutter pada metode ini juga akan menghilangkan sebagain sinyal echo hujan sehingga dirasa kurang efektif. Metode kedua adalah dengan merancang bangun sistem pengolahan sinyal radar lengkap dengan rangkaian pengkondisian sinyal, sistem akuisisi serta filter. Performa dari rangkaian pengkondisian sinyal telah diuji mampu mengatasi input data level tegangan serta frekuensi tinggi. Sistem akuisisi menggunakan CPU serta ADC masih belum mampu mensampling data radar pada jumlah sampel

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

EM |1

ANALISIS SIMULASI UNTUK MEMPREDIKSI BATAS STABILITAS CHATTER BERBASIS PERSAMAAN GETARAN SATU DERAJAT KEBEBASAN PADA PROSES BUBUT Agus Susanto Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Jl. Arief Rahman Hakim No. 100 Surabaya, Indonesia

E-mail : [email protected]

Abstrak Chatter merupakan getaran eksitasi diri, dimana amplitude getaranya tidak lagi linier terhadap kenaikan kedalaman potong, melainkan naik secara eksponensial saat proses pemotongan berlangsung. Chatter memberikan efek buruk pada akurasi dimensi, kualitas akhir permukaan, mempercepat keausan pahat bahkan terjadi patah dini, serta menurunkan efisiensi operasi pemotongan. Chatter harus dihindari, diantaranya dengan meningkatkan stabilitas mesin perkakas atau mengetahui batas stabilitas proses pemotongan. Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan hasil kedalaman potong kritis (a lim ) simulasi berdasarkan persamaan getaran SDoF dengan hasil eksperimen pada proses turning. Proses turning dilakukan arah putaran bendakerja clockwise dan counter clockwise dilihat dari head stock. Bendakerja yang digunakan Mild Steel ST 41 dengan Ø 38.1 mm, panjang bebas pencekaman 150 mm, dan panjang pencekaman 50 mm. Pahat yang digunakan HSS, sudut potong utama (κ r ) 45˚. Eksperimen diawali dengan uji eksitasi untuk mengetahui frekuensi pribadi, nilai koherensi bendakerja dan uji pemotongan untuk mengetahui a lim sebelum terjadi chatter, a lim ini kemudian disebut batas stabilitas chatter. Hasil simulasi dengan eksperimen arah ccw menunjukkan hasil yang cenderung sama yaitu a lim simulasi = 0.942 mm sedangkan hasil eksperimen a lim = 1 mm. Namun, berbeda dengan hasil eksperimen arah cw yang menunjukkan a lim = 1.75 mm. Kata Kunci: chatter, simulasi, eksperimen, proses turning, kedalaman potong, cw, ccw 1.

Pendahuluan

Getaran dalam bidang dinamika mesin perkakas dapat dibagi menjadi tiga jenis, getaran bebas (free vibration), getaran paksa (forced vibration), dan getaran terekstitasi diri (self-excited vibration) dimana selfexcited vibration juga disebut chatter [1]. Chatter adalah getaran yang amplitude-nya naik secara ekponensial pada saat proses pemotongan dengan kedalaman tertentu dan terjadi pada daerah tidak stabil. Amplitude yang diijinkan pada proses pemesinan menggunakan mesin perkakas harus tidak lebih dari 2.5 mm/s2 [2]. Chatter tidak boleh terjadi dan pada saat proses pemotongan sedang berlangsung harus dalam keadaan stabil [3], karena chatter bersifat merugikan, diantaranya menurunkan kualitas permukaan, mengurangi tingkat kepresisian dimensi bendakerja, menyebabkan pahat mudah aus bahkan terjadi patah dini, dan dapat mengakibatkan kerusakan mesin atau poros [4], oleh karena itu perlu diketahui batas stabilitas chatter sehingga dapat digunakan untuk memprediksi dan menghindari terjadinya chatter. Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi batas kedalaman potong sebelum terjadi chatter, dimana batas kedalaman potong sebelum terjadinya chatter ini disebut dengan

SNTE-2012

kedalaman potong kritis (a lim ). a lim dianalisa secara simulasi menggunakan software Picoscop dan Mathcad kemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen yang dikerjakan menggunakan bantuan software Picoscope, Mathcad dan Sigmaplot. 2.

Metode Penelitian

Metode penelitian ini berusaha membandingkan antara hasil simulasi dengan eksperimen. Simulasi dibangun dari persamaan getaran menggunakan satu derajat kebebasan (SDoF) pada proses turning. Analisis SDOF untuk menganalisa terjadinya chatter banyak dilakukan oleh para peneliti, diantara Insperger dan Stepan [5], Kebdani, dkk [6]. Pada eksperimen terdiri-dari dua pengujian, (a) uji eksitasi seperti yang pernah dilakukan Chang, dkk [7] bertujuan untuk mengetahui frekuensi pribadi (natural frequency), dan nilai koherensi, dan (b) uji pemotongan untuk mengetahui a lim . Gambar 1a menunjukkan rangkaian uji eksitasi. Berdasarkan gambar tersebut, eksitasi dilakukan dengan menggunakan Modal Hammer (1) pada tiga titik pengukuran pada arah horisontal dan vertikal. Sensor getaran (accelerometer) (2) dipasang pada satu titik, dimana titik tersebut merupakan titik yang diasumsikan

ISBN: 978-602-97832-0-9

EM |2

memiliki simpangan terbesar. Gaya eksitasi palu yang diberikan ke bendakerja diukur oleh force transducer, kemudian dikondisikan oleh conditioning amplifier (sebagai power supply) (3). Sedangkan respon percepatan diukur oleh accelerometer kemudian diperkuat oleh charge amplifier (4). Kedua sinyal diubah dari sistem analog ke sistem digital oleh ADC (Analogue Digital Converter) (5), sehingga bentuk gelombangnya dapat terlihat pada layar monitor komputer (6) yang sudah diinstal menggunakan software Picoscope. Data pengujian diambil berdasarkan setiap eksitasi yang dilakukan dengan mengukur gaya dan responnya. Data ini disimpan dalam format file txt. Gambar 1b menunjukkan rangkaian uji pemotongan. Berdasarkan gambar tersebut, getaran terjadi akibat kontak antara pahat dan bendakerja (1) ketika proses pemotongan. Respon percepatan dari getaran berupa sinyal diukur oleh accelerometer (2) yang dipasang pada tool post, kemudian diperkuat oleh charge amplifier (3). Sinyal diubah dari sistem analog ke sistem digital oleh ADC (Analogue Digital Converter) (4), sehingga bentuk gelombangnya dapat terlihat pada layar monitor komputer (5) yang sudah diinstal menggunakan software Picoscope. Data ini disimpan dalam format file txt. Parameter pemesinan tertera pada Tabel 1.

Putaran spindle Feeding Kedalaman potong

260 rpm 0.056 mm/putaran Ditambah dengan step 0.25 mm hingga terjadi chatter cw dan ccw dry machining straight turning

Arah putaran spindle Kondisi pemotongan Tipe proses bubut

3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Simulasi Gambar 2 menunjukkan model matematis sistem getaran paksa SDoF. Apabila sistem tersebut berosilasi karena pengaruh gaya luar (F(t)) maka sistem tersebut dikatakan mengalami getaran paksa (forced vibration) yang mengakibatkan displacement (x(t)) terhadap fungsi waktu.

Gambar 2. Model matematis SDoF [8]

Sistem getaran ini dapat diterangkan secara teoritis dengan menggunakan kesetimbangan gaya yang bekerja. F i + F c +F k = F(t) (1) Defleksi (x) dapat dideferensialkan menjadi kecepatan dan percepatan, dengan menyimbolkan notasi titik maka diperoleh (2) mx + cx + kx = F (t ) dengan asumsi bahwa getaran yang terjadi harmonik,

x = iΩ x(t ) eiΩt,

maka: x = x(t ) eiΩt ,

x = -Ω2 x(t ) eiΩt

(3) dan gaya eksitasi F(t) = F(t)e iΩt Substitusi ke persamaan (2) dan (3) diperoleh: (4) - mΩ 2 + irΩ + k x(t )e iΩt = F(t )e iΩt dimana karakteristik dinamik sistem getaran ditentukan dari hubungan input (gaya eksitasi)-output (displacement) sebagai fungsi transfer (H(iΩ)). x(t ) (5) output atau H (iΩ) = fungsi transfer = F (t ) input Subtitusi persamaan (4) dan (5) didapat e iΩt H (iΩ) = - mΩ 2 + irΩ + k e iΩt

{

Gambar 1.

Rangkaian peralatan eksperimen; (a) uji eksitasi dan (b) uji pemotongan Tabel 1. Parameter Pemesinan

Variabel Benda kerja

Pahat potong

Set-up Mild Stell ST 41, Ø 38.1 mm (1.5 inchi) Panjang bebas cekam 150 mm, Panjang pencekaman 50 mm HSS, κ r 45o

ISBN: 978-602-97832-0-9

}

{

H (iΩ) =

}

1 - mΩ + irΩ + k 2

(6)

dikalikan dengan 1 m , didapat 1

m

SNTE-2012

EM |3

H (iΩ) =

Karena k

1

k

m m 2 dan r = ω0 = 2 Dω 0 serta mengalikan m m

m persamaan (7) dengan

H (iΩ) =

(7)

m - Ω 2 + irΩ

k maka diperoleh

1 ω0

1 2 1- Ω

ω 02

k + 2iDΩ

(8)

ω0

diubah untuk penyederhanaan dengan Ω = η , ω0 maka H(iΩ) =

1

k 1 - η + 2iDη

(9)

2

dikalikan dengan bilangan kompleks konjugasinya diperoleh H(iΩ) =

1

1 + η 2 + 2iDη k . 2 1 - η + 2iDη 1 + η 2 + 2iDη

i 1 (2 Dη ) (1 - η 2 ) k k H(iΩ) = − 2 2 1 - η 2 + 4 D 2η 2 1 − η 2 + 4 D 2η 2

(

)

(

)

(10) dimana fungsi transfer getaran ini terdiri-dari: Nilai real (real value) Re {G (ω )} =

 1 (1 - η 2 )   2 k  1 - η 2 + 4 D 2η 2 

(

)

dan nilai imajiner (imaginer value)  i (2 Dη ) −   = I m {H (ω )} 2 2 2 2 k  1 − η + 4 D η 

(

)

3.2. Model Matematis Regeneratif Chatter Sistem getaran proses terjadinya chatter akibat efek regeneratif pada mesin perkakas dapat dimodelkan seperti gambar berikut.

Gambar 3. Mekanisme chatter regeneratif [3]

Saat proses pemotongan berlangsung terjadi gelombang permukaan x(t) yang diakibatkan oleh getaran mesin M. Pengaruh dari gelombang permukaan yang diakibatkan

SNTE-2012

oleh proses pemotongan sebelumnya yaitu x 0 (t), terjadi perubahan tebal geram sehingga terjadi pula perubahan gaya potong F(t) sebagai gaya eksitasi sistem getaran pemotongan yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : F(t) = - b . u.[ x(t) - x 0 (t)] .............................. (11) dimana : b = tebal geram u = faktor arah modus getar yang tergantung dari kondisi pemotongan. karena fungsi transfer dinyatakan seperti persamaan (5) yang terdiri-dari komponen real dan imajiner: (12) H (iΩ) = Re{G (ω )} + Im{G (ω )} Subtitusi persamaan (5) dan (11) menjadi x(t ) (13) H (iΩ) = − b.u ( x0 (t ) − x(t )) Setelah dimodifikasi, diperoleh: 1 + H (iΩ) x 0 (t ) b.u = x(t ) H (iΩ)

(14)

jika ζ = x0 (t ) agar perhitungan menjadi sederhana, x(t ) maka 1 + Re{G (ω )} + Im{G (ω )} (15) ζ = b.u Re{G (ω )} + Im{G (ω )} Nilai b dan u adalah nilai positif real. Nilai komponen imajiner pada pembilang dan penyebut memiliki harga yang sama, maka nilai

ζ

ditentukan oleh komponen

real saja, sehingga persamaan (15) dapat ditulis kembali menjadi, 1 + Re{G (ω )} (16) ζ = br Re{G (ω )} ζ memiliki nilai 1 dan -1, jika ζ = 1, maka persamaan 16 tidak memiliki arti fisik, jika nilai ζ = 1 maka mempunyai arti fisik, yaitu; 1 + Re{G (ω )} −1 b.u (17) = −1 atau b = 2.u. R e{G (ω )} Re{G (ω )} Schmit memperjelas bahwa nilai b selain dipengaruhi oleh u, Re{G(ω)} juga dipengaruhi oleh gaya potong spesifik (Ks), sehingga persamaan menjadi −1 blim = (18) 2.Ks.u. R e{G (ω )} Factor arah modus getar (u) pada persamaan 18 adalah pergeseran sudut yang menyebabkan arah modus getar dari pahat sebagai sistem yang mengeksitasi bendakerja berubah. Perubahan modus getar akibat pergeseran pahat relatif tersebut dijelaskan oleh Koenigsberger seperti pada gambar berikut ini.

ISBN: 978-602-97832-0-9

EM |4

y = cos α . cos( β − α ) F

y = u maka, F u = cos α . cos( β − α )

dimana

(21) Proses pemotongan pada eksperimen ini mempunyai

Gambar 4. Perubahan modus getar akibat perubahan sudut orientasi pahat [3]

Berdasarkan gambar tersebut nampak jelas bahwa pada sudut 30o sudut modus getar (α 1 ) yang terbentuk antara bidang normal Y dan arah modus getar (X) berubah menjadi (α 2 ) ketika sudut orientasi menjadi 120o. Perubahan besarnya modus getar yang ditandai dengan perubahan besarnya sudut dari α 1 menjadi α 2 juga diterangkan oleh peneliti sebelumnya, seperti Tlusly [9], Insperger, dkk [5]. Besarnya u dapat diketahui dari sistem pemotongan yang telah dijelaskan oleh para peneliti sebelumnya. Tlusty menjelaskan kondisi pemotongan dan arah modus getar pada proses bubut arah clockwise sebagai berikut.

Gambar 5. Faktor arah modus getar menurut Tlusly [9]

Sedangkan bentuk lainnya sebagai berikut

u = cos 0 o. cos(45 o − 0 o ) u = 0.7071 , dimana α adalah sudut orientasi antara pahat dan bendakerja = 0o dan β = κ r = 45o, sehingga grafik semulasi real receptance didapat.

Gambar 7. Grafik simulasi u.Re{G(ω)}

Berdasarkan grafik diatas ditemukan nilai u, Re{G(ω)} dan frekuensi yang digunakan untuk menentukan nilai batas stabilitas chatter secara simulasi berdasar persamaan 18, sehingga 1 blim = − 2.2100.(−3.5723.10 -4 ) = 1.3330 mm atau (Rochim) [10] a lim = blim . sin κ r

a lim = 1.333. sin 45 o = 0,942 mm dengan, Ks = 2100 N/mm2 (Schmit & Smith) [8] u.R{G(ω)} = 3.5723.10-4 3.3. Hasil Eksperimen

Gambar 6. Faktor arah modus getar menurut Koenigsberger [3]

Berdasarkan gambar tersebut, maka dapat dicari faktor arah modus getar sebagai berikut. y (19) dan cos( β − α ) = x (20) cos α = F x hasil subtitusi persamaan 19 dan 20 adalah

ISBN: 978-602-97832-0-9

Pengujian getaran diukur menggunakan software Picoschop nampak pada monitor komputer muncul dua grafik (Gambar 8), yaitu berupa sinyal eksitasi berasal dari modal hammer exciter (warna biru) dan sinyal respon dari accelerometer (warna merah), sinyal respon yang ditampilkan dalam bentuk domain waktu. Hasil uji eksitasi dan uji pemotongan dikerjakan menggunakan software Mathcad dan Sigmaplot. Diperoleh frekuensi pribadi bendakerja untuk arah horizontal 235 Hz dan vertical 268 Hz (Gambar 9), artinya getaran chatter akan dianalisa pada frekuensi ini. Nilai koherensi (Gambar 9) yang menunjukkan derajat linieritas dua variabel menunjukkan nilai 0.99 untuk arah horizontal dan 0.96 untuk vertical. Nilai koherensi ini dipakai karena mendekati nilai sempurna yaitu 1 dan peneliti

SNTE-2012

EM |5

sebelumnya yaitu Chang, dkk, (2001) [7] menggunakan nilai koherensi 0.95. Hasil uji pemotogan diplot menggunakan diagram waterfall.

Uji pemotongan dilakukan untuk mengetahui batas stabilitas chatter, yaitu mencari besarnya kedalaman potong kritis (a lim ). Hasil uji pemotogan diplot menggunakan diagram waterfall, seperti terlihat pada Gambar 11.

Gambar 8. Respon sinyal uji eksitasi dalam time

domain

(a) (a)

(b) Gambar 9. Grafik FRF uji eksitasi bendakerja: (a) arah horizontal dan (b) vertical

(b) Gambar 11. Variasi amplitude getaran akibat variasi kedalaman potong pada putaran: (a) cw dan (b) ccw

(a)

(b) Gambar 10. Grafik nilai faktor koherensi pada uji eksitasi arah: (a) horinsontal dan (b) vertikal

SNTE-2012

Diagram waterfall tersebut menunjukkan terdapat perbedaan tingkat kestabilan setiap kedalaman potong tertentu, baik cw maupun ccw. Pada daerah pemotongan stabil, amplitude getaran linier terhadap kenaikan kedalaman potong, hal ini disebabkan oleh sistem mesin perkakas masih mampu meredam getaran yang timbul sehingga amplitude tidak mencapai ambang batas yaitu 2.5 m/s2, namun mulai memasuki daerah tidak stabil terjadi lonjakan amplitude getaran secara tiba-tiba, kondisi inilah yang disebut dengan chatter. Gambar 11b menunjukkan bahwa, pada kedalaman potong 0.25 sampai 1 mm proses pemotongan masih stabil, dimana amplitude getaran masih linier terhadap kenaikan kedalaman potong, akan tetapi pada saat kedalaman

ISBN: 978-602-97832-0-9

EM |6

potong 1.25 mm terjadi ketidakstabilan proses pemotongan dimana terjadi kenaikan amplitude getaran secara tiba-tiba sebesar 3.4 kali dari sebelumnya dengan frekuensi 268 Hz dengan aplitude 4.1431 m/s2sehingga pada kedalam 1 mm disebut sebagai kedalaman potong kritis (a lim ). Hasil simulasi dengan eksperimen arah pemotongan ccw menunjukkan hasil yang cenderung sama yaitu untuk simulasi a lim = 0.942 mm sedangkan a lim eksperimen ccw = 1 mm. Namun berbeda dengan a lim eksperimen pemotongan arah cw yaitu 1.75 mm, artinya cukup jauh perbedaannya. Hal ini dipengaruhi oleh banyak hal diantaranya proses pemotongan arah cw lebih stabil karena system pemotongan masih dapat menyerap getaran hingga amplitude yang terjadi tidak melewati ambang batas getaran mesin perkakas, seperti ketetapan Dimarogonas 2.5 m/s2 [2]. Suzuki, dkk ketika meneliti stabilitas chatter pada proses bubut plung cutting juga menemukan hal yang sama, yaitu pemotongan arah cw lebih stabil daripada ccw [11]. Pengaruh Kedalaman Potong terhadap Stabilitas Pemotongan Perbedaan kedalaman potong (a) yang akan menyebabkan perbedaan lebar gram (b) sehingga menyebabkan perbedaan gaya potong (F) (gaya eksitasi). Perbedaan gaya potong ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan stabilitas. Persamaan yang menggunakan pemotongan miring (oblique cutting) seperti pada penelitian ini penentuan gaya potong didekati dengan pemotongan orthogonal karena cukup sulit menentukan gaya potong pada pemotongan miring. Rochim [10] dan Schmitz & Smith [8] memperkirakan gaya potong oblique cutting sebagai berikut. (22) F = K s .A dimana, F = gaya potong total pada pemotongan logam K s = gaya potong spesifik. A = penampang geram dimana nilai A = b.h

a f dengan nilai b = dan h = [9] sin κ r sin κ r sehingga persamaan gaya potong sekarang adalah a f (23) F = Ks. . sin κ r sin κ r Sehingga dari persamaan tersebut kedalaman potong (a) akan menyebabkan perbedaan gaya potong sebagai eksitasi system getaran pada proses turning. 4.

Kesimpulan

Pemotongan cw lebih stabil (tidak udah terjadi chatter) dari pada arah ccw. 5.

Daftar Acuan

[1]. Boothroyd, G. (1989). Fundamentals of Machining and Machine Tools, Marcel Dekker, Inc. [2]. Dimarogonas, D.A., (1992). Engineers, Prentice-Hal, Inc.

Vibration

for

[3]. Koenigsberger, F. and J. Tlusty, (1970). Machine Tool Structures Volume 1. Pergamon Press, England. [4]. Xiao, M., Karube, S., Soutome, T., Sato, K. (2002). “Analysis of chatter suppression in vibration cutting”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 42, hal. 1677–1685. [5]. Insperger, T dan Stepan, G. (2002). “Chatter Suppression of Turning Process VI-A Periodic Modulation of the Spindle Speed a 1 DoF Analysis”, Proceeding of third on Conference Mechanical Engineering, Eds.: (tidak ada), Budapest University of Technology and Economics, hal. 720-724. [6]. Kebdani, S., Sahli, A., Rahmani, O., Boutchiha, D., Berlabi, A. (2008). “Analysis of Chatter Stability in Facing”, Journal of Applied Sciences 8, No. 11, hal. 2050-2058. [7]. Chang, S.H., Kim, P.J., Lee, D.G., dan Choib, J.K., (2001). “Steel-Composite Hybrid Headstock for High Precision Grinding Machine”, Journal Composite Structures, Elsevier Science. Vol. 53, hal. 1-8. [8]. Schmitz, Tony L dan Smith, Kevin S. (2009). Machining Dynamics Frequency Response to Improved Productivity. Springer Science Business Media, LLC. [9]. Tlusty, J. (1986). “Dynamics of High-Speed Milling”, Journal of Engineering for IndustryASME. Vol. 108/59. hal 59-67. [10]. Rochim, Taufiq (1993). Teori dan Teknologi Proses Pemesinan. Laboratorium Teknik Produksi Jurusan Teknik Mesin FTI–ITB, Bandung. [11]. Suzuki, N., Nishimura, K., Shamoto, E. (2010). “Effect of Cross Transfer Function on Chatter Stability in Plunge Cutting”, Journal of Advanced Mechanical Design, System, and Manufacturing. Vol. 4. No. 5. hal. 883-891.

Hasil simulasi dengan eksperimen pada proses turning arah ccw menunjukkan hasil yang mendekati sama yaitu a lim hasil simulasi menunjukkan 0.924 mm sedangkan dan a lim hasil eksperimen menunjukkan 1 mm. Namun, berbeda dengan arah cw yang menunjukkan 1.75 mm.

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

EM |7

INTEGRASI SUMBER RENEWABLE ENERGY PADA SISTEM DISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE DIRECT Z BR +IPSO Mat Syai’in1, Adi Soeprijanto2, Ontoseno Penangsang3, Jamal Darusalam Giu4 1. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS), Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia 2, 3, 4. Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia E-mail: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak PerkembanganDistributed Generator (DG) dan konsep microgrid mengharuskan perubahan sistem jaringan distribusi dari pasif menjadi aktif. Sistem distribusi aktif harus mampu mengakomodir keberadaan DG baik yang dioperasikan sebagai bus generator (PV bus) ataupun sebagai bus beban (PQ bus). Karakteristik sistem distribusi yang unik membuat metode power flow seperti Newton Raphson [1] dan Fast Decouple [2] yang biasa digunakan untuk meganalisis sistem transmisi tidak bisa diaplikasikan pada sistem distribusi. Salah satu metode yang mampu menganalisis sistem distribusi adalah metode yang dibangunberdasarkanForward-Backward (FB)[3] seperti metode loopframe[4], FFRPF[5], dan direct-Z BR [6]. Namun metode-metode tersebut tidak mampu mengakomodir DG sebagai PV bus. Untuk mengintegrasikan DG dari jenis sumber renewable energy ke sistem distribusi, diperlukan pemodelan sumber renewable energy dan metode power flow yang mampu menangani karaktersistik sistem distribusi yang unik. Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut metode yang diajukan dalam penelitian ini adalah direct-Z BR + IPSO. Direct-Z BR mempunyai algoritma yang sederhana yang dibangun berdasarkan teori Graph dalam bentuk matriks sederhana yang mampu mengatasi karakteristik sistem distribusi yang unik. Sedangkan ImproveParticle Swarm Optimization (IPSO)[7] digunakan untuk memodifikasi direct-Z BR dalam rangka mengakomodir sumber-sumber renewable energy sebagai PV bus. Keywords: electric distribution system, renewable energy sources, power flow analysis, direct-Z BR , IPSO.

1. Pendahuluan Integrasi sumber-sumber renewable energy ke sistem distribusi, memerlukan power flow sebagai alat untuk menganalisis performansi sistem. Karena sistem distribusi memiliki karakter yang unik, metode power flow seperti Newton Raphson [1] dan Fast Decouple [2] yang biasa digunakan untuk menganalisis sistem transmisi tidak bisa diaplikasikan pada sistem distribusi. Hal ini karena metode-metode tersebut dibangun berdasarkan asumsi sistem tiga fasa yang seimbang. Beberapa metode telah dikembangkan untuk menganalisis sistem distribusi seperti FB [3], loopframe[4], FFRPF [5], direct-Z BR [6]. Metodemetode tersebut mampu menganalisis sistem distribusi dengan akurat namun metode-metode tersebut tidak mempunyai algoritma yang dapat mengakomodir PV bus. Untuk dapat mengintegrasikan sumber renewable energy kedalam sistem distribusi maka mutlak harus ditambahkan sebuah algoritma tambahan pada metodemetode tersebut. Disisi lain metode power flow tiga fasa berbasis sequence component (SPF-NR) [8] dapat

SNTE-2012

dengan mudah mengakomodir masalah PV bus pada sistem distribusi, tetapi metode tersebut tidak dapat mengakomodir sistem lateral (jaringan dua fasa dan satu fasa). Sehingga untuk mengatasi permasalahan integrasi sumber renewable energy ke sistem distribusi metode yang diajukan adalah menambahkan IPSO pada metode power flowdirect-Z BR untuk mengatasi masalah PV bus. IPSO dipilih karena mempunyai algoritma yang sederhana, tidak membutuhkan derivation function, serta mudah dikombinasikan dengan metode optimasi yang lain untuk meningkatkan performansi sistem.

2. Metode Penelitian Metode yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari dua tahap. Tahap pertama semua PV bus dianggap sebagai PQ bus sehingga sistem distribusi dapat dianalisis dengan mudah menggunakan metode directZ BR. Tahap kedua IPSO digunakan sebagai metode optimisasi untuk mencari nilai Q yang dibutuhkan oleh PV bus untuk mempertahankan magnitude tegangan pada nilai acuan.

ISBN: 978-602-97832-0-9

EM |8

Bus

Tahap 1: Memperlakukan PV bus seperti PQ bus kemudian menjalankan algoritma power flow distribusi.

Branch a b c a b c a b 0 0 0 c

1

Gambar 1 adalah sistem distribusi yang mempunyai 1 generator (PV bus) pada bus 3. Bus 3 merepresentasikan sel photovoltaic, turbin angin, mikro turbin atau fuelcell yang dikombinasikan dengan perangkat penyimpan energi [9].

2

K= 3 4

3

-

3 abc

1 0 0 0 1 0     0 0 1 

5

4

2 abc

ab0

-

1 0 0 0 1 0    0 0 1 

-

1 0 0 0 1 0     0 0 1 

-

1 0 0  0 1 0     0 0 0  

00c

-

0 0 0  0 0 0    0 0 1   

-

0 0 0  0 0 0      0 0 1 

1 0 0  0 1 0     0 0 0  

(1) G 2-abc 1

1-abc

4

2

a

3-ab

b

Setelah K-matriks terbentuk, step berikutnya adalah membangun matriks Z BR . Matriks Z BR merupakan matriks diagonal yang merepresentasikan branch sistem distribusi. Matriks Z BR yang dibentuk dari Gambar 1 dinyatakan dalam persamaan (2) berikut:

c Branch

5 4-c

Branch 1

2

Gambar 1. Sistem distribusi radial tiga fasa sederhana

ZBR= 3

Dengan memperlakukan bus 3 sebagai PQ bus maka sistem dapat dianalisis dengan mudah menggunakan metode direct-Z BR . Metode direct-Z BR membutuhkan konstruksi K-matriks. K-matriks merupakan salah satu bagian dari teori Graph yang juga disebut brach-path incidence matrix[6, 10]. K-matriks merupakan matriks persegi dengan ukuran (n branch x n bus -1). n branch adalah jumlah branch (saluran, kabel) sedangkan n bus adalah jumlah bus. Elemen baris dari K-matriks menyatakan branch dari sistem, sedangkan elemen kolom K-matriks menyatakan bus dari sistem (kecuali bus referensi). Pada prinsipnya K-matriks adalah mencari rute (path) dari bus menuju bus referensi. Dalam hal ini bus referensi adalah bus 1 sehingga kolom K-matriks dimulai dari bus 2. Nilai dari elemen K-matriks dinyatakan sebagai “+C” jika branch berada pada rute dari bus menuju referensi pada arah yang sama. Sedangkan elemen K-matriks akan bernilai “–C” jika branch berada pada rute dari bus menuju referensi pada arah yang berlawanan [10]. C adalah matriks diagonal dengan elemen diagonal adalah 1 sesuai dengan jumlah fasa jaringan (3 fasa, 2 fasa atau 1 fasa). K-matriks yang dibentuk dari Gambar 1 dinyatakan dalam persamaan (1) sebagai berikut:

ISBN: 978-602-97832-0-9

4

a b c a b c a b 0 0 0 c

1

2

abc

abc

  Z11  abc 

3

4

ab0

00c

   

  Z 22  abc 

       Z 33     ab 0 

   Z 44     00 c 

(2)

Ketika K-matriks dan Z BR selesai dibangun, maka proses iterasi siap dijalankan. Tujuan dari proses iterasi adalah mencari nilai tegangan setiap bus (𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ) (dalam hal ini PQ bus). Pada permulaan iterasi 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 diset sama dengan tegangan pada bus referensi. Tegangan tersebut digunakan untuk menghitung arus injeksi ( 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ) pada setiap bus kecuali bus referensi. Untuk bus i pada iterasi ke-k, 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 dinyatakan seperti pada persamaan (3) berikut: (𝑘𝑘)

𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 (𝑖𝑖) = �

𝑠𝑠ℎ 𝑠𝑠ℎ 𝑃𝑃(𝑖𝑖) +𝑗𝑗𝑗𝑗 (𝑖𝑖) (𝑘𝑘)

𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 (𝑖𝑖)

�

∗

(3)

𝑠𝑠ℎ 𝑠𝑠ℎ and 𝑄𝑄(𝑖𝑖) masing-masing adalah daya aktif Dengan 𝑃𝑃(𝑖𝑖) dan daya reaktif pada bus i. Kemudian arus (𝑘𝑘) branch 𝐼𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 dihitung dengan persamaan (4) sebagai berikut: (𝑘𝑘)

(𝑘𝑘)

𝐼𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝐾𝐾 ∗ 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

(4)

SNTE-2012

EM |9

Tegangan branch (𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 ) diperoleh dengan mengalikan (𝑘𝑘) matriks Z BR dengan arus branch 𝐼𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 seperti pada persamaan (5) berikut: (𝑘𝑘)

(𝑘𝑘)

𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝑍𝑍𝐵𝐵𝐵𝐵 ∗ 𝐼𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑘𝑘+1)

(𝑘𝑘)

= 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 + 𝐾𝐾 𝑡𝑡 ∗ 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵

(6)

Dengan 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 adalah tegangan pada setiap bus pada kondisi awal yang diset sama dengan tegangan referensi, atau dengan kata lain 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 adalah tegangan setiap bus pada kondisi tanpa beban (no-load voltage). Proses (𝑘𝑘+1) lebih kecil dari iterasi akan berhenti jika ∆𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑘𝑘+1) toleransi dan ∆𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 adalah perbedaan tegangan antara (𝑘𝑘) (𝑘𝑘+1) 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 dengan 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 . Tahap 2: Menggunakan IPSO sebagai metode untuk mengakomodir PV bus

Pada tahap ini, IPSO digunakan untuk mengoptimasi nilai daya reaktif (𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 ) yang diperlukan oleh setiap fasa pada PV bus untuk menjaga magnitude tegangan pada PV bus (�𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 �) tetap berada pada setpoint. IPSO yang digunakan pada penelitian ini dikembangkan oleh Jong Bae Park dan kawan-kawan[7]. Berbeda dengan PSO standar yang dikembangkan oleh Kennedy dan Ebenhart[11-12], IPSO memiliki algoritma tambahan yang disebut “chaotic sequences” sebagai teknik yang menjamin proses pencarian sebuah solusi global menjadi lebih cepat sekaligus memperkecil kemungkinan untuk terjebak ke dalam solusi local. Formula “chaotic sequences” yang dapat digunakan untuk mempercepat pencarian solusi global – contoh sebuah faktor – dapat ditulis sebagai berikut:

= f k µ . f k −1.(1 − f k −1 ) Faktor ini merupakan turunan dari phenomenon iterator yang disebut logistic map. Nilai faktor-faktor akan berisi perkalian weight factor of position dengan velocity transition equation:

SNTE-2012

Perpindahan posisi tersebut dipercepat untuk mendapatkan kondisi menuju solusi global optimum.

(5)

Akhirnya, nilai 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 pada iterasi selanjutnya didapatkan dengan persamaan (6) berikut: 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

ωnew = ω. f

Gambar 2 adalah diagram alir dari metode yang diajukan dalam penelitian ini yaitu mengintegrasikan sumber renewable energy sebagai PV bus kedalam analisa power flow tiga fasa tak seimbang pada sistem distribusi radial dengan menggunakan IPSO. Diagram alir tersebut merupakan perpaduan dari tahap 1 dan tahap 2 yang dijalankan bersama. Secara lengkap tahapan tersebut adalah sebagai berikut: 1. Baca data (data beban dan data jaringan). 2. Inisialisasi populasi dari 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 pada setiap PV bus sesuai dengan jumlah fasanya. 3. Cek 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 untuk memastikan bahwa 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 berada pada batas yang diijinkan (Q ≥ Q min dan Q ≤ Q max ). Jika 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 lebih besar dari 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 , maka 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 harus diatur sama dengan 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 , demikian sebaliknya jika 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 kurang dari 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 , maka 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 harus diatur sama dengan 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . Catatan: hanya 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 yang berada di dalam batas yang diijinkan untuk menuju ke proses selanjutnya. flow untuk 4. Jalankan direct-Z BR power mendapatkan nilai tegangan pada setiap bus. 5. Khusus untuk PV bus, nilai �𝑉𝑉𝑝𝑝𝑣𝑣 � yang dihasilkan dari direct-Z BR power flow dengan mengacu pada nilai 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 dibandingkan dengan �𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 �setpoint yang bertujuan untuk mendapatkan ∆�𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 �. Jika ∆�𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 � kurang dari toleransi berarti nilai 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 yang diinginkan telah didapat. Namun jika ∆�𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 � lebih besar dari toleransi maka 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 harus di-update menggunakan IPSO untuk mendapatkan nilai 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 yang baru. 6. Perlu dicatat: jika ∆�𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 � lebih besar dari pada toleransi, tetapi nilai 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 sudah berada pada batas optimum itu berarti 𝑄𝑄𝑝𝑝𝑝𝑝 tidak mencukupi untuk mempertahankan �𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝 � pada setpoint. Pada kondisi ini status bus harus diubah dari PV bus menjadi PQ bus dan nilai Q diset optimum.

ISBN: 978-602-97832-0-9

E M | 10

START

Read in the line and load data

Initialize a population of values for Qs of PV buses

No

No

Check Qs < Qmin

Check Qs > Qmax

Yes Set Qs=Qmax

Yes Generate new set of combination for Qs using IPSO

Set Qs=Qmin

Use direct ZBR Power flow method to obtain the voltage magnitudes, |Vpv| for the PV buses Set the Bus as PQ Bus Set delta |Vpv|= |Vpv ref-|Vpv||

No

Yes No Check Max(delta|Vpv|) < ε

Check Qs =Qmax

Yes END

Gambar 2. Diagram alir metode direct-Z BR +IPSO

3. Hasil dan Pembahasan Sistem percontohan yang digunakan pada simulasi adalah jaring distribusi radial pada Gambar 3. Ada tiga

macam skenario sistem yang disimulasikan pada makalah ini, yaitu: 1. Simulasi pada kondisi semua bus adalah PQ bus 2. Simulasi pada kondisi PQ dan PV bus berlaku pada bus 2, dan 11

E M | 11

3. Simulasi pada kondisi PQ dan PV bus berlaku pada bus 2, dan 11 dengan rasio R/X yang tinggi.

Gambar 4. Besar magnitudo tegangan dan sudut tegangan pada setiap bus (fasa-a) 1.5

1

3

2

Mag. (p.u.)

6

4

1

0

5

8

ZBR phase-b NR phase-b ETAP phase-b

0.5

1

2

3

4

5

7

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

9 10 11

Angle (rad.)

0

-2

-3

12

Gambar 3. Diagram satu-garis sistem distribusi radial 3fasa

Perangkat lunak yang digunakan adalah Matlab® kemudian hasilnya diverifikasi dengan perangkat lunak ETAP® Power Station. A. Simulasi pada kondisi semua bus adalah PQ bus Tahap ini algorritma simulasi hanya memperlakukan semua bus sebagai PQ bus tanpa PV bus pada sistem Gambar 3. Hasil simulasi antara metode direct- 𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 yang diajukan dengan metode Newton Rhapson (NR) berbasis sequence methods[8] adalah sama (Gambar 4) namun ada sedikit perbedaan dengan hasil simulasi pada ETAP.

Mag. (p.u.)

1.5

1 ZBR phase-a NR phase-a ETAP phase-a 1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

0

Angle (rad.)

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

Mag. (p.u.)

1.5

1 ZBR phase-c NR phase-c ETAP phase-c

0.5

0

1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

3

Angle (rad.)

Parameter yang digunakan saat proses optimisasi Q PV menggunakan IPSO antara lain: - Jumlah individu pada setiap variabel adalah 27 - Toleransi eror adalah 0,0001 - Variabel-variabel yang dioptimisasi adalah Q PV-a , Q PV-b , Q PV-c . (a, b, dan c adalah penamaan fasa)

0

1

Gambar 5. Besar magnitudo tegangan dan sudut tegangan pada setiap bus (fasa-b)

13

0.5

ZBR phase-b NR phase-b ETAP phase-b

-1

2 ZBR phase-c NR phase-c ETAP phase-c

1

0

1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

Gambar 6. Besar magnitudo tegangan dan sudut tegangan pada setiap bus (fasa-c)

B. Simulasi pada kondisi PQ, dan PV bus berlaku pada bus 2, dan 11 Di tahap ini disimulasikan analisa power flow 3-fasa dengan status PV bus pada bus 2 dan 11. Magnitudo tegangan pada bus 2 diatur pada nilai 1,043 pu (per unit). Data jaringan sama seperti pada simulasi sebelumnya (III.A). Untuk verifikasi metode yang diusulkan (direct-𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO), maka digunakan metode Newton Rhapson (NR) berbasis sequence methods sebagai pembanding. Hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 7 sampai 9.

-0.1 -0.2 ZBR phase-a NR phase-a ETAP phase-a

-0.3 -0.4

1

SNTE-2012

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

ISBN: 978-602-97832-0-9

E M | 12

Dari Gambar 7 sampai 9 menunjukkan bahwa magnitudo dan sudut tegangan pada fasa a, b, dan c di setiap bus yang didapatkan melalui metode direct-𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO sama dengan metode Newton Rhapson (NR).

Mag. (p.u.)

1.5

1

0.5

0

ZBR-PSO phase-a NR phase-a 1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

13

C. Simulasi pada kondisi PQ, dan PV bus berlaku pada bus 2 dan 11 dengan rasio R/X yang tinggi.

Angle (rad.)

0 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2

ZBR-PSO phase-a NR phase-a 1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

Gambar 7. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-a pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (1R/X)

Simulasi pada tahap ini bertujuan untuk menunjukkan pengaruh dari rasio R/X yang tinggi. Simulasi dijalankan dengan data sistem yang sama dengan subseksi III.A dan III.B namun dengan nilai R yang dikalikan 4 (4R/X) dan 5 (5R/X). Hasil-hasil dengan 4R/X ditunjukkan pada Gambar 10 sampai 13 dan hasilhasil dengan 5R/X ditunjukkan pada Gambar 14 dan Tabel 1.

Mag. (p.u.)

1.5

1

0.5

0

Angle (rad.)

0.5

ZBR-PSO phase-b NR phase-b 1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

13

0 ZBR-PSO phase-b NR phase-b

-1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

13

3

4

5

7 8 6 Bus Number

9

-0.2

Mag. (p.u.) ZBR-PSO phase-c NR phase-c 1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

Angle (rad.)

13

10

11

12

13

1

0.5

ZBR-PSO phase-b NR phase-b 1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

0 ZBR-PSO phase-b NR phase-b

13

3

12

1.5

0

0

11

ZBR-PSO phase-a NR phase-a

1

0.5

10

Gambar 10. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-a pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (4R/X)

Angle (rad.)

Mag. (p.u.)

2

0

Gambar 8. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-b pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (1R/X)

1.5

1

-0.1

-0.3

1

ZBR-PSO phase-a NR phase-a

0.1

-2

-3

1

0

Angle (rad.)

Mag. (p.u.)

1.5

-1

-2

2 -3 1

0

ZBR-PSO phase-c NR phase-c 1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

13

1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

13

Gambar 11. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-b pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (4R/X)

Gambar 9. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-c pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (1R/X)

ISBN: 978-602-97832-0-9

SNTE-2012

E M | 13

20

16 0.5

0

14

ZBR-PSO phase-c NR phase-c 1

2

3

4

5

6 7 8 Bus Number

9

10

11

12

12

13

Angle (rad.)

3

10 8 6

2

4 1

0

2

ZBR-PSO phase-c NR phase-c 1

2

3

4

5

8 7 6 Bus Number

9

10

11

12

0

13

-2

Gambar 12. Magnitudo dan sudut tegangan fasa-c pada setiap bus dengan status PV bus pada bus 2 dan 11 (4R/X)

Dari Gambar 10 sampai 12 terlihat bahwa magnitudo dan sudut tegangan fasa-a dan fasa-b di setiap bus hasil dua metode berbeda bernilai sama. Namun terdapat sedikit perbedaan nilai pada fasa-c (Gambar. 12).

Trend of error ZBR-PSO method Trend of error NR method 0.4

0.3

Error

Trend of error ZBR-PSO method Trend of error NR method

18

1

Error

Mag. (p.u.)

1.5

0.2

0.1

0

-0.1

5

10

15

30 25 20 Number of Iteration

35

40

45

50

Gambar 13. Perbandingan tren eror antara metode direct𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO dengan NR dimana status PV bus pada bus 2 dan 11 (4R/X).

Gambar 13 menunjukkan kecenderungan eror antara metode direct- 𝑍𝑍𝐵𝐵𝐵𝐵 + IPSO dengan metode NR pada kondisi 4R/X. Kedua metode menunjukkan hasil yang memuaskan.

5

10

15

20 25 30 Number of Iteration

35

40

45

50

Gambar 14. Perbandingan tren eror antara metode direct𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO dengan NR dimana status PV bus pada bus 2 dan 11 (5R/X). Tabel 1. Tegangan setiap bus yang dihasilkan metode direct-𝒁𝒁𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO pada kondisi 5R/X

Phase-a

Bus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Mag Deg(rad) 1.060 0 1.043 -0.1931 0.806 -0.0916 0.621 0.0465 0.797 -0.0715 0.621 0.0465 0.492 0.2623 1.014 -0.2172 1.023 -0.3265 1.005 -0.2188 1.042 -0.3563 1.007 -0.3480 1.007 -0.3480

Phase-b

Mag 1.060 1.043 0.802 0.606 0.792 0.606 0.460 1.014 1.024 1.005 1.042 1.007 1.007

Deg(rad) -2.0944 -2.2936 -2.2129 -2.1053 -2.1934 -2.1053 -1.9209 -2.3171 -2.4231 -2.3188 -2.4518 -2.4447 -2.4447

Phase-c

Mag Deg(rad) 1.060 2.0944 1.043 1.8953 0.802 1.9760 0.606 2.0835 0.792 1.9955 0.606 2.0835 0.461 2.2679 1.014 1.8719 1.023 1.7663 1.005 1.8702 1.042 1.7376 1.007 1.7447 1.007 1.7447

IPSO telah sukses menjaga tegangan pada setpoint. Penentuan nilai setpoint adalah penting untuk menjaga level tegangan. Aplikasi IPSO untuk memasukkan PV bus ke dalam analisa power flow 3-fasa tidak membutuhkan modifikasi dari metode direct- 𝑍𝑍𝑩𝑩𝑩𝑩 sehingga mempermudah algoritma.

4. Kesimpulan Ketika nilai resistansi, R dinaikkan menjadi 5 kali (5R/X) maka metode NR menjadi divergen tetapi metode yang diusulkan (direct- 𝑍𝑍𝐵𝐵𝐵𝐵 + IPSO) tetap konvergen. Eror pada setiap iterasi dapat dilihat pada Gambar 14 dan tegangan yang dihasilkan oleh metode yang diusulkan dapat dilihat pada Tabel 1.

SNTE-2012

Metode yang diajukan berhasil memasukkan PV bus ke dalam analisa power flow 3-fasa direct- 𝑍𝑍𝑩𝑩𝑩𝑩 tanpa memodifikasi algoritmanya. IPSO mudah diaplikasikan dan menjamin proses iterasi selalu konvergen. Hasil pengujian mengungkap bahwa direct-𝑍𝑍𝑩𝑩𝑩𝑩 + IPSO masih mampu mencapai solusi yang konvergen ketika metode

ISBN: 978-602-97832-0-9

E M | 14

NR gagal mencapai nilai konvergen. Metode ini dapat diajukan untuk perencanaan dan rekonfigurasi sistem terutama untuk menghitung nilai PV bus melalui analisa aliran daya 3-fasa menggunakan metode direct- 𝑍𝑍𝑩𝑩𝑩𝑩 pada sistem distribusi.

DaftarPustaka . 1. Stott, B., Decoupled Newton Load Flow. Power Apparatus and Systems, IEEE Transactions on, 1972. PAS-91(5): p. 1955-1959. 2. Stott, B. and O. Alsac, Fast Decoupled Load Flow. Power Apparatus and Systems, IEEE Transactions on, 1974. PAS-93(3): p. 859-869. 3. W.H.Kersting, Distribution System Modeling and Analysis. 2002: CRC Press. 4. Tsai-Hsiang Chen, N.-C.y., Loop frame of based three-phase power flow for unbalanced radial distribution systems. Electric Power Systems Research, 2010. 80: p. 799-806. 5. AlHajri, M.F. and M.E. El-Hawary, Exploiting the Radial Distribution Structure in Developing a Fast and Flexible Radial Power Flow for Unbalanced Three-Phase Networks. Power Delivery, IEEE Transactions on, 2010. 25(1): p. 378-389. 6. Chen, T.H. and N.C. Yang, Three-phase power-flow by direct Z BR method for unbalanced radial distribution systems. Generation, Transmission & Distribution, IET, 2009. 3(10): p. 903-910. 7. Jong-Bae, P., et al., An Improved Particle Swarm Optimization for Nonconvex Economic Dispatch

ISBN: 978-602-97832-0-9

Problems. Power Systems, IEEE Transactions on, 2010. 25(1): p. 156-166. 8. Abdel-Akher, M., K.M. Nor, and A.H.A. Rashid, Improved Three-Phase Power-Flow Methods Using Sequence Components. Power Systems, IEEE Transactions on, 2005. 20(3): p. 1389-1397. 9. Moghaddas-Tafreshi, S.M. and E. Mashhour, Distributed generation modeling for power flow studies and a three-phase unbalanced power flow solution for radial distribution systems considering distributed generation. Electric Power Systems Research, 2009. 79(4): p. 680-686. 10. Stagg, G.W., Computer Methods in Power System Analysis. 1968 McGraw-Hill. 11. Kennedy, J. and R. Eberhart. Particle swarm optimization. in Neural Networks, 1995. Proceedings., IEEE International Conference on. 1995. 12. Eberhart, R. and J. Kennedy. A new optimizer using particle swarm theory. in Micro Machine and Human Science, 1995. MHS '95., Proceedings of the Sixth International Symposium on. 1995.

SNTE-2012

E M | 15

PERUBAHAN JARAK ELEKTRODA TERHADAP ARUS LISTRIK DAN KADAR MINYAK SERTA LEMAK PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA ELEKTROKOAGULASI Sutanto Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI, Depok16425 E-mail : [email protected]

ABSTRAK Kadar Air limbah yang dibuang ke lingkungan memilki kadar polutan organik dan anorganik yang berbeda antara jenis air limbah satu dengan yang lain. Kadar polutan organik dan anorganik dalam air limbah sebelum dibuang kelingkungan sebaiknya dijaga pada ambang batas yang aman. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI No 416/Menkes/Per/IX/1990 disebutkan bahwa untuk keamanan lingkungan, dipersyaratkan bahwa kadar maksimum polutan dalam air limbah masing-masing adalah: 1,0 mg/l untuk besi (Fe), 0,5 mg/l untuk mangan (Mn), 500 mg/l untuk kesadahan (CaCO 3 ), 0,05 mg/l untuk arsen (As), 200 mg/l untuk natrium (Na) dan 0,5 mg/l untuk timbal (Pb) dan 10 mg/l untuk minyak dan lemak. Jika kadar minyak dan lemak lebih dari 10 mg/l, maka air limbah harus diolah sedemikian rupa sampai memenuhi standar Menteri Kesehatan RI. Salah satu proses pengolahan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah penerapan metode elektrokagulasi. Penelitian dilakukan dengan mengalirkan air limbah sebanyak 4,5 liter kedalam bak proses yang telah dipasang elektroda aluminium masing-masing berukuran dengan jarak 1 cm. Proses elektrokoagulasi dijalankan pada tegangan DC 12 V dan waktu pengamatan 10 menit. Arus listrik yang mengalir diukur dengan amper meter dan kadar minyak serta lemak dianalisis secara gravimetri. Penelitian selanjutnya dilakukan dengan mengubah jarak antara elektroda 1, 3,5,7,9,11,13 dan 15 cm, sedangkan tegangan dipertahankan 12 V dan waktu pengamatan 10 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin pendek jarak antara elektroda terjadi peningkatan arus listrik dan penurunan kadar minyak serta lemak. Pada jarak elektroda paling pendek (1 cm) arus menunjukkan 0,7 amper dan terjadi penurunan kadar minyak serta lemak dari 20 mg /L menjadi 12,6 mg/L atau setara dengan 36,5 %.

ABSTRACT CHANGE OF DISTANCE OF ELECTRODE TO ELECTRIC CURRENT AND OIL AND FAT CONTENT IN WASTE WATER TREATMENT USING ELECTROCOAGULATION PROCESS The content of organic and inorganic pollutants in waste water discharged to the environment is always different from the waste water to one another. The content of organic and inorganic pollutants in waste water prior to discharge into the environment should be kept at safe levels.Based on the Regulation of the Minister of Health of Indonesia No 416/Menkes/Per/IX/1990 mentioned that the safe levels to environment for maximum content of pollutants in waste water are: 1.0 mg / l for iron (Fe), 0.5 mg / l for manganese (Mn), 500 mg/l for hardness (CaCO 3 ), 05 for arsenic (As), 200 mg / l for sodium (Na) and 0.5 mg / l for lead and 10 mg/l for oil and fat. If the oil and fat content in excess of 10 mg/L, then the the waste water must be treated until approach the standards of the Minister of Health of the Republic Indonesia. One of the processing carried out in this research is to apply the electrocoagulation process. The research carried out by flowing waste water of 4.5 liters into the tanks process that has been installed aluminum as electrode with distance of 1 cm. Electrocoagulation process is run at a voltage of 12 V DC and 10 minutes observation time.The flow of electric current is measured using the ampere meter, and oil and fat content were analyzed gravimetrically. For further research carried out by changing the distance between the electrodes are 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 and 15 cm while the voltage is maintained 12 V and 10-minute observation period. Research results show that the shorter the distance between the electrodes causes an increase in electrical current and decreased levels of oil and fat content.The electrical current shows 0.7 amperes at the distance between the electrodes are 1 cm and decreased oil and fat content from 20 mg / L to 12.6 mg/ L or equal to 36.5 %.

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

E M | 16

Key words: Oil and fat ,Electrocoagulation, Electrode ,Electric current, Reduction of pollutant

1.PENDAHULUAN Air limbah sebelum dibuang kelingkungan sebaiknya telah terkontrol kandungan logam berat dan bahan organik yang ada didalamnya supaya tidak menyebabkan polusi dan kerusakan lingkungan. Bagi manusia air banyak dimanfaatkan sebagai sarana untuk transportasi, irigasi, mencuci dan mandi. Selain dari pada itu air juga dimanfaatkan oleh manusia untuk keperluan minum, karena kekurangan air dapat menyebabkan dehidrasi yang dapat menyebabkan kerusakan organ tubuh. Menurut Hartanto (1991)[1] untuk keperluan air minum ada beberapa syarat yang harus dipenuhi antara lain: jernih, tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak mengandung logam berat (timah, tembaga, seng, besi, aluminium,arsen, kalsium, magnesium dan sebagainya) dan tidak boleh mengandung kuman yang membahayakan. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No 416/Menkes/Per/IX/1990 disebutkan bahwa persyaratan air bersih harus mengandung maksimum 1,0 mg/l untuk besi (Fe), 0,5 mg/l untuk mangan (Mn), 500 mg/l untuk kesadahan (CaCO 3 ), 0,05 mg/l untuk arsen (As), 200 mg/l untuk natrium (Na) dan 0,5 mg/l untuk timbal (Pb), 25 NTU untuk kekeruhan dan 10 mg/l untuk minyak dan lemak. Untuk menjamin keamanan air limbah sebelum dibuang ke lingkungan sebaiknya air tersebut telah diolah, sehingga bisa mendekati standard seperti yang dipersyaratkan oleh Menteri Kesehatan tersebut. Bila ditemukan kadar minyak dan lemak diatas batas maksimum seperti yang dianjurkan oleh Departemen Kesehatan Rerpublik Indonesia, maka kadar minyak dan lemak harus diturunkan sampai memenuhi standar yang diijinkan. Hal ini dimaksudkan untuk mengantisipasi kemungkinan terjadinya keracunan atau akibat lain yang berdampak kurang baik bagi lingkungan sekitarnya. Salah satu metoda yang akan dikembangkan dalam penelitian ini adalah penerapan prinsip elektrolisis yang dikenal sebagai proses elektrokoagulasi. Dalam metoda ini digunakan anoda dan katoda dari bahan aluminium. Reaksi yang terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut (Carmona,2006)[2]: reaksi pada anoda (oksidasi): (1) 2 Al 2 Al+3 + 6 ereaksi pada katoda (reduksi): 6H 2 O + 6 e6 OH - + 3H 2 (2) + 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 Al + 6 H 2 O (3)

ISBN: 978-602-97832-0-9

Dari Pers.(3) nampak terbentuk Al(OH) 3 yang berperan sebagai bahan koagulan, sehingga akan memudahkan polutan dalam air teperangkap membentuk flok atau gumpalan yang mudah terendapkan. Prinsip kerja proses elektrokoagulasi dengan elektroda aluminium dapat dilihat pada gambar 1. Untuk keperluan perancangan yang berhubungan dengan pembentukan ion logam Al+3 dalam proses elektrokoagulasi menurut Chen dkk (2000)[3] dibutuhkan persamaan-persamaan perancangan. Bila proses dilakukan secara kontinyu, maka persamaan waktu tinggal air dalam bejana adalah: t = (s)(A)/Q (4) dengan: t : waktu tinggal air limbah dalam bejana (det) A : luas penampang bejana (cm2) Q : debit air limbah ( cm3/det) S : tinggi bejana (cm) Persamaan untuk waktu proses elektrokoagulasi menurut hukum Faraday pertama adalah: t = [(96.500)(m)(n)]/[(ar)(I)] (5) dengan: t : waktu proses (det) m : massa Al+ 3 yang dilepaskan oleh anoda (gram) n : perubahan bilangan oksidasi ar : massa atom relatif I : arus listrik (amper)

Gambar 1.Prinsip kerja proses elektrokoagulasi

Jika Pers. (4) dimasukkan ke Pers. (5), maka didapat persamaan: (s)(A)/Q = (96.500)(m)(n)/[ar)(I)] (6) Sehingga persamaan untuk massa ion logam Al+3 yang dihasilkan selama proses elektokoagulasi adalah: m =(s)(A)(ar)(I)/[(Q)(96.500)(n) (7) Harga n (perubahan bilangan oksidasi Al) dan ar (massa atom relatif Al), dalam hal ini n =3 dan ar = 27. Berdasarkan Pers. (7) dapat dijelaskan jika arus

SNTE-2012

E M | 17 yang digunakan pada proses elektrokoagulasi semakin besar, maka terbentuknya Al(O) 3 semakin banyak. Akibatnya persediaan bahan koagulan Al(OH) 3 menjadi semakin meningkat, sehingga kecepatan dan kesempatan untuk mengendapkan polutan dalam air limbah menjadi semakin meningkat pula. Menurut hukum Ohm, persamaan arus listrik (I) dinyatakan sebagai: I = V/R (8) dengan V: tegangan sumber [Volt], R: tahanan, [Ohm]. Sedangkan persamaan untuk tahanan adalah: R=ρ(L/A) (9) dengan ρ : tahanan jenis [ ohm.m], L: panjang penghantar [m], A: luas penampang lintang penghantar [ m2]. Sehingga : I = (VA )/(ρL) (10) Jika Pers. (10) dimasukkan ke Pers. (7), maka didapat persamaan: m=(s)(a)(ar)(VA)/[(ρLQ)(96.500)(n) (11) Bila dianggap larutan antara dua elektroda dalam sel elektrokoagulasi sebagai panjang penghantar (L) dan luas permukaan elektroda sebagai luas penampang penghantar (A), maka berdasarkan Pers. (11) dapat diperkirakan bahwa jumlah ion Al+3 atau pembentukan Al(OH) 3 semakin bertambah banyak pada saat penampang elektroda diperbesar atau jarak antara elektroda diperpendek. Dengan demikian proses penurunan polutan dalam air limbah berlangsung lebih cepat. Salah satu pilihan yang dapat dilakukan adalah memperbanyak jumlah sel elektrokoagulasi dan mempertahankan luas penampang elektroda yang paling maksimum. Semakin banyak sel yang digunakan akan menyebabkan jarak antara elektroda menjadi semakin pendek, sehingga arus yang mengalir semakin meningkat. Jika proses dijalankan secara ”batch”, maka persamaan pembentukan ion Al+3 atau senyawa Al(OH) 3 adalah: m=(a r )(VA)(t) / [(96.500)(n)(ρL)] (12) Berdasarkan Pers. (12) dapat dijelaskan bahwa pembentukan ion Al+ atau Al(OH) 3 dapat ditingkatkan dengan memperlama waktu proses, memperbesar sumber tegangan yang digunakan, memperluas elektroda atau memperpendek jarak antara elektroda. Teknik pengukuran arus listrik selama proses elektrokoagulasi dapat dilihat pada gambar 2. Arus yang mengalir diukur menggunakan amper meter yang dipasang secara seri antara sumber DC dan salah satu elektroda yang terpasang dalam bak proses elektrokoagulasi. Jika jarak antara elektroda diubah-ubah dan tegangan yang digunakan tetap, maka arus yang terbaca amper meter juga akan ikut

SNTE-2012

berubah-ubah sesuai dengan perubahan jarak antara kedua elektroda tersebut [Chen dkk,2000][3]. Jika anoda dibuat dari bahan aluminum dan katoda dari bahan besi, maka akan terjadi pengendapan ion logam pada dasar bak proses dengan warna endapan yang berbeda-beda sesuai dengan jenis logam yang terkandung dalam air. Beberapa contoh warna endapan logam berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Sutanto dkk (2007)[4], ditunjukkan sebagai berikut: kuning untuk besi (Fe +3), putih untuk arsen (As +2), biru untuk aluminium (Al+3), hijau untuk tembaga (Cu +2), hitam untuk kalsium (Ca +2) dan hitam untuk magnesium (Mg+2). Pada penelitian tersebut digunakan anoda aluminium dengan ukuran panjang 7 cm dan diameter 2 cm. Sedangkan katoda besi dibuat dengan ukuran panjang 7 cm dan diameter 2 cm.Contoh proses elektrokoagulasi dengan elektroda aluminium dilakukan pada penanganan limbah cair yang mengandung polutan timbal (Pb). Pada proses ini dihasilkan lumpur yang mengandung Pb bersamasama dengan Al(OH) 3 dan dikeluarkan lewat bagian dasar bak proses, sedangkan cairan bening dikeluarkan lewat bagian atas bak proses. Pada percobaan yang dilakukan tersebut digunakan limbah cair dengan kadar awal kontaminan Pb10,00 ppm dan zat padat terlarut (TSS) sebesar 200 ppm. Percobaan dilakukan secara aliran kontinyu dengan debit sebesar 1,5 liter /menit, kuat arus bervariasi dari 1,0 sampai 5,0 ampere dan variasi waktu operasi dari 60 sampai 120 menit. Analisis Pb dalam filtrat hasil akhir dilakukan dengan menggunakan perangkat AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer), dan analisis TSS menggunakan metode gravimetri. Dari percobaan diperoleh nilai efisiensi elektrokoagulasi kontaminan Pb sebesar Amper meter

Gambar 2. Teknik pengukuran arus listrik

99,16 % dan TSS sebesar 80,24 % pada kuat arus 5,0 amper dan waktu operasi 120 menit. Pada pengolahan limbah cair dari limbah rumah potong hewan (RPH) secara elektrokoagulasi pernah dilakukan secara batch dengan menempatkan cairan limbah didalam sel elektrolisis. Proses dijalankan selama waktu tertentu untuk menurunkan kadar total suspended solid (TTS), total disolved solid (TDS), pH dan turbidity. Dari hasil penelitian didapatkan

ISBN: 978-602-97832-0-9

E M | 18 kadar TSS dan TDS yang semakin turun dan efisisensi removal yang semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa air limbah tersebut memiliki kualitas yang semakin baik (Bayramoglu, 2006)[5]. Pada penelitian elektrokoagulasi menggunakan empat buah elektroda yang terbuat dari bahan aluminium (Al) dan besi (Fe) ternyata proses membutuhkan waktu operasi lebih pendek untuk mencapai efisiensi removal (penghilangan) TTS dan TDS yang maksimum dari pada hanya menggunakan dua buah elektroda. Pada penggunaan empat buah elektroda dibutuhkan waktu operasi 70 menit dengan kemampuan penghilangan TSS dan TDS mencapai 99%, sedangkan pada penggunaan dua buah elektroda dibutuhkan waktu operasi 90 menit dengan kemampuan penghilangan TSS dan TDS maksimum hanya mencapai 98 % (Ardhani dkk, 2007)[6].

2. Metode Penelitian 2.1. Bahan Elektroda aluminium (HTC 16-35) dan air limbah rumah potong ayam (derah Beji, Depok). Air limbah rumah potong ayam mempunyai kondisi fisik dan kimia seperti ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Kondisi fisik dan kimia air limbah

No 1 2 3 4 5

Kuantitas yang diukur Natrium (Na) Besi (Fe) pH (derajad keasaman) Kekeruhan (turbiditas) Minyak dan lemak

Hasil pengukuran 420 mg/l 0,85 mg/l 6,97 38,6 NTU 20 mg/l

cm, lebar 40 cm dan tinggi 40 cm. Bak proses elektrokoagulasi berbentuk persegi berukuran lebar 20 cm, panjang 20 cm dan tinggi 25 cm yang dilengkapi anoda dan katoda dari bahan aluminium masing-masing berukuran lebar 15 cm dan panjang 15 cm. Jarak antara anoda dan katoda 1 cm. Bak pengendap kotoran berbentuk persegi dengan ukuran tinggi 50 cm, panjang 50 cm dan lebar 50 cm. Bak penampung air olahan berbentuk kubus dengan panjang sisi 50 cm. 2.5. Pelaksanaan penelitian Urutan pelaksanaan penelitian dilakukan sebagai berikut: a. Mengalirkan air limbah sebanyak 4,5 liter dari bak penampung ke bak proses elekrokoagulasi b. Memasang elektroda aluminium berukuran 15 cm x 15 cm berjarak 1 cm pada bak proses elektrokoagulasi c. Menghidupkan sumber DC pada tegangan 12 V d. Proses elektrokoagulasi dijalankan selama 10 menit e. Mencatat arus listrik yang terbaca pada amper meter setelah proses berlangsung 10 menit f. Menghentikan proses elektrokoagasi g. Dilakukan pemeriksaan kadar minyak dan lemak secara gravimeteri Penelitian diulang dengan melakukan langkah yang sama seperti a sampai g tetapi jarak antara elektroda diubah menjadi 3, 5,7, 9, 11, 13 dan 15 cm

2.2. Alat-alat pendukung Pompa air, avometer, sumber DC dan stabilizer 2.3. Tempat pelaksanaan Laboratorium Kimia, Teknik Mesin PNJ Laboratorium Elektronika, Teknik Elektronika PNJ Laboratorium Afiliasi Kimia, FMIPA -UI 2.4. Rangkaian model alat penelitian Rangkaian model alat penelitian dapat dilihat pada gambar 3.Model alat proses terdiri atas sumber DC, avometer, bak pengumpan, bak proses elektrokoagulasi, bak pengendap kotoran dan bak penampung air bersih. Sumber DC memiliki kemampuan tegangan antara 0 sampai 30 volt dan arus listrik antara 0 sampai 10 amper. Avometer digunakan untuk mengukur arus listrik dan tegangan. Bak pengumpan berukuran panjang 40

ISBN: 978-602-97832-0-9

Gambar 3. Rangkaian model alat penelitian

SNTE-2012

E M | 19

3. Hasil dan Pembahasan

Hasil penelitian pengukuran arus listrik selama proses elektrokoagulasi ditunjukkan pada tabel 2 dan gambar 4. Sedangkan hasil pengukuran kadar minyak dan lemak dapat dilihat pada tabel 3 dan gambar 5. Berdasarkan tabel 2 dan gambar 4, terlihat bahwa pada penggunaan jarak elektroda yang semakin jauh mengakibatkan terjadinya penurunan arus listrik. Terjadinya penurunan arus listrik diperkirakan sebagai akibat peningkatan tahanan larutan pada saat jarak antara anoda dan katoda semakin jauh. Rumus pendekatan untuk tahanan larutan (R) yang digunakan adalah R = ρ L/A. Dalam hal ini ρ adalah tahanan jenis larutan, L adalah jarak antara elektroda dan A adalah luas penampang elektroda. Nampak bahwa tahanan larutan berbanding lurus dengan jarak antara elektroda. Artinya semakin jauh jarak antara elektroda akan menyebabkan peningkatan tahanan larutan.Berdasarkan hukum Ohm yang dinyatakan dalam persamaan I = V/R, nampak bahwa arus listrik (I) berbanding terbalik dengan tahanan larutan. Artinya kalau tahan larutan semakin membesar, maka arus yang mengalir semakin menurun. Dengan landasan teori tersebut cukup jelas, bahwa semakin jauh jarak antara elektroda dapat menyebabkan penurunan arus listrik yang mengalir pada bak proses elektrokoagulasi. Dengan terjadinya penurunan arus listrik akan membawa dampak penurunan pada pembentukan koagulan Al(OH) 3 , sehingga proses pengendapan minyak dan lemak dalam air limbah semakin berkurang atau diperlambat. Karena proses terbentuknya Al(OH) 3 berbanding lurus dengan arus yang mengalir. Dari tabel 3, nampak bahwa pada arus yang semakin menurun dengan waktu proses yang tetap mengakibatkan kemampuan penghilangan kadar minyak dan lemak dalam air semakin menurun. Hal ini disebabkan semakin berkurangnya pembentukan Al(OH) 3 pada saat arus semakin melemah. Dalam hal ini Al(OH) 3 juga berperan sebagai senyawa koagulan yang berfungsi sebagai bahan penggumpal dan penyerap polutan minyak dan lemak dalam air limbah, sehingga polutan tersebut

SNTE-2012

Jarak antara elektroda, cm

Arus lisrik, A

1 3 5 7 9 11 13 15

0,7 0,5 0,4 0,3 0,1 0,08 0,05 0,02

Tabel 2. Hasil pengukuran arus listrik pada proses elektrokoagulasi ( tegangan 12 V, air limbah 4,5 liter, waktu 10 menit)

Arus listrik, amper

Pada pembahasan ini hanya dibatasi hasil pengukuran arus listrik dan perubahan kadar minyak dan lemak saja, sedangkan penurunan kadar polutan logam tidak dibahas. Walaupun sebenarnya proses penurunan kadar polutan organik dan anorganik dalam air limbah dapat berlangsung secara simultan.

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

10

20

Jarak antara elektroda, cm Gambar 4. Kurva hubungan arus listrik terhadap jarak elektroda

Tabel 3. Hasil pengukuran kadar minyak dan lemak dalam air limbah setelah diproses secara

Jarak elektroda, cm 1 3 5 7 9 11 13 15

Arus,A 0,7 0,5 0,4 0,3 0,1 0,08 0,05 0,02

Kadar minyak dan lemak, mg/L 12,6 14,1 15,9 16,3 17,2 18,0 18,6 18,8

elektrokoagulasi ( tegangan 12 V, air limbah 4,5 liter, waktu 10 menit)

ISBN: 978-602-97832-0-9

Kadar minyak dan lemak. mg/L

E M | 20 20 15 10 5 0 0

0.5

1

Arus listrik, A Gambar 5. Kurva hubungan antara arus listrik terhadap kadar minyak dan lemak

mudah diendapkan. Demikian pula aroma (bau) air limbah yang tidak sedap semakin berkurang dari tingkat sangat menyengat mengarah ke agak menyengat, kurang menyengat dan terakhir menjadi tidak menyengat. Dalam penelitian ini deteksi aroma dilakukan dengan cara mencium perubahan aroma tersebut tanpa menggunakan alat pengukur perubahan bau (alat pendeteksi bau belum tersedia). Menurunnya aroma (bau) dalam air diperkirakan terjadi sebagai akibat semakin berkurangnya kandungan lemak dan minyak dalam air. Sebagaimana diketahui bahwa timbulnya bau dalam air adalah sebagai akibat penguraian lemak dan minyak oleh bakteri yang terdapat dalam air. Pada awal proses kadar minyak dan lemak adalah 20 mg/L. Dalam waktu proses 10 menit dan arus 0,7 A. terjadi penurunan kadar minyak dan lemak dari 20 mg/L menjadi 12,6 mg/L atau setara dengan 36,5 % dari kadar minyak dan lemak awal. Sedangkan dengan waktu yang sama dan arus listrik 0,02 A terjadi penurunan kadar minyak dan lemak dari 20 mg/L menjadi 18,8 mg/L atau setara 6 % dari kadar minyak dan lemak awal. Mengingat arus 0,7 A merupkan arus tertinggi pada penelitian ini dan berdasarkan peraturan Menteri Kesehatan RI No 416/Menkes/Per/IX/1990 yang menyebutkan bahwa kadar maksimum minyak dan lemak yang diijinkan adalah 10 mg/L, maka kondisi ini belum bisa direkomendasikan, Karena kadar minyak dan lemak yang terukur 12,6 mg/L masih diatas 10 mg/L Ada beberapa usaha yang dapat dilakukan untuk mendapatkan kadar minyak dan lemak supaya nilainya 10 mg/L atau dibawahnya. Usaha tersebut antara lain memperbesar tegangan yang digunakan, penggunaan waktu proses lebih dari 10 menit dan memperpendek jarak antara elektroda. Jika menggunakan tegangan lebih dari 12 V, maka dibutuhkan daya yang cukup besar. Artinya biaya untuk pengadaan sumber DC dan biaya operasional menjadi lebih mahal. Jika digunakan waktu proses lebih dari 10 menit, maka proses elektrokoagulasi untuk pengolahan air limbah menjadi semakin lama. Akibatnya produktivitas air hasil olahan menjadi cukup rendah. Sedangkan kalau jarak antara elektroda diperpendek, maka jarak yang tersebut

ISBN: 978-602-97832-0-9

harus lebih kecil dari 1 (satu) cm. Dalam pelaksanaannya membuat jarak kurang dari 1 (satu) cm adalah sangat sulit. Karena harus mengatur posisi masing-masing elektroda pada tempatnya tanpa harus saling bersentuhan satu sama lain. Hal ini dimaksudkan untuk menhindari terjadinya arus hubung singkat. Dengan mempertimbangan berbagai alasan tersebut, sebaiknya dipilih penngunaan waktu proses lebih dari 10 menit. Karena resikonya paling murah dan paling mudah dilakukakan dari pada mengganti tegangan lebih dari 12 V dan memperpendek jarak antara elektroda kurang dari 1 (satu) cm. Untuk menjamin kontinyuitas produktivitas pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan membuat beberapa bak proses yang bekerja saling bergantian, sehingga selama 24 (dua puluh empat) jam dapat dihasilkan air hasil olahan secara terus menerus.

4. Kesimpulan a. b. c.

d. e.

f.

Semakin pendek jarak antara elektroda dapat dihasilkan arus listrik semakin besar Proses elektrokoagulasi dapat menurunkan kadar minyak dan lenak dalam air limbah Semakin besar arus listrik yang digunakan semakin cepat proses penurunan kadar minyak dan lemak dalam air limbah Arus listrik terukur paling besar adalah 0,7 A dan terendah adalah 0,02 A Pada arus 0,7 A kadar minyak dan lemak dapat diturunkan dari 20 mg/L menjadi 12,6 mg/L atau setara 36,5 % Pada arus 0,02 A kadar minyak dan lemak dapat diturunkan dari 20 mg/L menjadi 18,8 mg/L atau setara 6 %

DAFTAR PUSTAKA [1]. Hartanto dkk. Air. Penerbit Angkasa, Bandung (1991) [2]. M.Carmona, M. Khemis,J.P. Leclerc and F. Lapicque. A Simple Model to Predict the Removal of Oil Suspensions from Water Using the Electrocoagulation Technique. Chemical Engineering Science, 61(2006) 1237 – 1246 [3]. X.Chen.,G. Chen, and P.L.Yue. Separation of Pollutants from Restaurant Wastewater by Electrocoagulation. Sep. Purif. Technol. 19 (2000) 65–76.

[4]. Sutanto, D.S.T.S.Basuki dan D. Wijayanto. Model alat pendeteksi ion logam dalam air dengan metode elektrolisis. Laporan

SNTE-2012

E M | 21 Penelitian, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta (2007 [5]. M. Bayramoglu, M. Eyvaz, M. Kobya, and E.Senturk. Technical and Economic Analysiso of Electrocoagulation for the Treatment of Poultry Slaughterhouse Wastewater. Separation and Purification Technology,51,(2006) 404 [6]. A.F Ardhani dan D. Ismawati. Penanganan Limbah Cair Rumah Pemotongan Hewan dengan Metode Elektrokoagulasi. Makalah Penelitian Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro, Semarang,2007

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

HU |1 \

STRATEGI PENYELENGGARAAN PENDIDIKAN BELA NEGARA DALAM PENDIDIKAN KEWARGANEGARAAN (STUDI KASUS DI PERGURUAN TINGGI) Wartiyati1 dan Minto Rahayu2 1. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI, Depok, 16425, Indonesia 2. Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta, Kampus UI, Depok, 16425, Indonesia

Abstract The 1945 Constitution of Indonesia states that "Every citizen has the right and duty to participate in the effort to defend the country" (Article 27 paragraph 3 on the Citizens and Residents). Also stated that "Every citizen has the right and duty to participate in the defense and state security" (Article 30 paragraph 1, on the Defense Security State). Article 27 focuses on participation in non-military threats, while Article 30 is more focused on participation in military threats. One of the courses in Higher Education regarding with state defense is summarized in Citizenship Education. This research aims to first, find out that state defense can be implemented through Citizenship Education; second, to formulate appropriate learning strategies in organizing Citizenship Education; third, to formulate cognitive, affective, and psychomotor domains in Citizenship Education. Based on data analysis and discussion, the defense state education can be implemented through Citizenship Education in college. The learning strategy is implemented with active participation, both classroom-based and school-based, even social-based. Learning of the cognitive, affective, and psychomotor domains is in the form of raising awareness of state defense on students, achievement of the state defense virtue on students, state defense activities in the national resilience pattern. Learning plans of state defense in Citizenship Education course is structured as the lectures contract described at the initial meeting in class. Keywords: citizenship, civics education, nation and state building, strength, opportunities, strategy, threats, weakness,

1. Pendahuluan Setelah peristiwa Malari tahun 1970, mahasiswa diklembalikan ke kampus, yang secara politis telah dianggap kondusif; tetapi masih dipengaruhi kebudayaan baru atas nama perdamaian, percintaan, kemerdekaan, sebagai semboyannya; yang berbentuk penyakit demoralisasi, narkoba, kebebasan sex, sadisme, dan sebagainya. Pemerintah mengantidipasi dengan melaksanakan penyelamatan rohaniah oleh Panglima Daerah Militer (Pangdam) di setiap provinsi dalam bentuk Pendidikan Kewarganegaraan (dulu Pendidikan Kewiraan). Pendidikan ini bertujuan menyiapkan pemuda (mahasiswa) untuk menerima pelimpahan pimpinan. Pendidikan Kewarganegaraan merupakan implementasi pendidikan bela negara di perguruan tinggi (PT) dan merupakan bagian dari pertahanan negara. Pertahanan negara bertujuan menjaga dan melindungi kedaulatan negara, keutuhan wilayah negara kesatuan Republik Indonesia, serta keselamatan segenap bangsa dari segala

SNTE-2012

bentuk ancaman, pertahanan negara diselenggarakan oleh pemerintah. Sistem pertahanan negara dalam menghadapi ancaman militer menempatkan Tentara Nasional Indonesia (TNI) sebagai komponen utama dengan didukung oleh komponen cadangan dan komponen pendukung. Dalam menghadapi ancaman nonmiliter, menempatkan lembaga pemerintah di luar bidang pertahanan sebagai unsur utama yang disesuaikan dengan bentuk dan sifat ancaman dengan dukungan unsur-unsur lain dari kekuatan bangsa. Keikutsertaan rakyat dalam komponen pertahanan, direalisasikan dalam bentuk bela negara antara lain dinyatakan dalam pembukaan Undang-Undang Dasar 1945 (UUD 1945) alinea kedua yang berbunyi “Dan perjuangan pergerakan kemerdekaan Indonesia telah sampailah kepada saat yang berbahagia dengan selamat sentausa mengantarkan rakyat Indonesia ke depan pintu gerbang kemerdekaan Negara Indonesia yang merdeka, bersatu, berdaulat, adil, dan makmur”. Kata perjuangan pergerakan, adalah kata yang membuktikan adanya

ISBN: 978-602-97832-0-9

HU | 2

usaha membela negara melalui perjuangan pergerakan dalam mencapai kemerdekaan Indonesia. Selain itu juga dinyatakan dalam pasal 27 ayat 3 UUD 1945 bahwa “Setiap warga negara berhak dan wajib ikut serta dalam upaya pembelaan negara” dan padal 30 ayat 1 bahwa “Tiap-tiap warga negara berhak dan wajib ikut serta dalam usaha pertahanan dan keamanan negara”. Ketentuan lain ialah UU RI Nomor 39 tahun 1999 tentang HAM, pasal 68 yang menyatakan bahwa “ Setiap warga negara wajib ikut serta dalam upaya pembelaan negara sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan”. UU RI Nomor 3 tahun 2002 tentang Pertahanan Negara, pasal 9 ayat 1 dan 2, menyatakan bahwa “Setiap warga negara berhak dan wajib ikut serta dalam upaya pembelaan negara yang diwujudkan dalam penyelenggaraan pertahanan negara. Keikutsertaan warga negara dalam upaya bela negara sebagaimana dimaksud ayat 1 diselenggarakan dalam Pendidikan Kewarganegaraan, pelatihan dasar kemiliteran secara wajib, pengabdian sebagai prajurit TNI secara sukarela atau wajib, dan mengabdian sesuai dengan profesi. UU RI nomor 20 tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional, pasal 27 ayat 1 dan 2 yang berbunyi “Kurikulum pendidikan dasar, menengah, dan perguruan tinggi wajib memuat Pendidikan Kewarganegaraan”. Penelitian ini berjudul Strategi Penyelenggaraan Pendidikan Bela Negara dalam Pendidikan Kewarganegaraan; dengan studi kasus di Perguruan Tinggi. Strategi berasal dari bahasa Yunani strategia yang artinya sebagai the art of the general atau seni seorang panglima dalam berperang. Awalnya, istilah strategi digunakan di kalangan militer, kebudayaan Yunani Kuno antara lain melahirkan ahli strategi perang yang pada waktu itu hanya jenderal (tentara) yang mengetahui cara memenangkan peperangan. Berbicara tentang strategi perang, dalam sejarah militer klasik Tiongkok, misalnya, terdapat Sun Tzu’s Art of War (C.C. Low, 1987) yang hidup sekitar 400 tahun SM atau setelah lahirnya ahli filsafat Tiongkok terkenal Confusius dan Lao Tze. Buku yang terdiri atas 13 bab itu, yang telah berusia lebih dari 2400 tahun itu, sekarang masih digunakan bukan saja di kalangan militer tetapi juga di kalangan bisnis dan pendidikan (Usman. 2002: 3-4). Manajemen strategi adalah himpunan keputusan manajerial dan tindakan yang akan menentukan kinerja menggunakan: 1. Analisis situasi eksternal maupun internal atau SWOT terdiri atas strenght (kekuatan), weakness (kelemahan), opportunities (peluang), dan threats (ancaman). 2. Formulasi stratejik yaitu pengembangan rencana jangka panjang guna mengefektifkan manajemen internal dan manajemen eksternal. Formulasi stratejik terdiri atas misi, sasaran, strategi, kebijakan.

ISBN: 978-602-97832-0-9

3. Implementasi strategi yaitu melaksanakan strategi dan kebijakan ke dalam tindakan melalui program, budget, dan prosedur. 4. Evaluasi dan kontrol, monitoring hasil yang akan dibandingkan dengan kinerja sebelumnya dan sesudah misi dilaksanakan (Usman, 2002: 8-9) Dalam abad modern, istilah strategi digunakan secara lebih luas, dan digunakan dalam banyak disiplin ilmu; misalnya ekonomi, olah raga, pendidikan; yang berarti cara untuk mendapatkan kemenangan/pencapaian tujuan. Jadi strategi merupakan seni dan ilmu menggunakan dan mengembangkan kekuatan (ideologi, politik, ekonomi, sosial budaya, pertahanan keamanan) untuk mencapai tujuan. Setiap negara berkewajiban melindungi warga negaranya, setiap warga negara berhak mendapatkan perlindungan dari negara; sebaliknya warga negara berkewajiban membela negaranya. Bela negara mencakup seluruh aspek kehidupan kehidupan. Perjalanan mewujudkan cita-cita nasional dan tujuan nasional penuh tantangan, dari masa orde lama ke masa orde baru dan kemudian masa reformasi yang masingmasing membutuhkan kemampuan dan kesiapan warga negara yang tidak sama. Bela negara merupakan wujud cinta tanah air, yaitu tekad, sikap, semangat, dan tindakan warga negara yang teratur, menyeluruh, terpadu, dan berlanjut yang dilandasi oleh kecintaan pada tanah air, kesadaran berbangsa dan bernegara Indonesia serta keyakinan akan Pancasila sebagai ideologi negara dan kerelaan untuk berkorban guna meniadakan setiap ancaman baik dari luar negeri maupun dari dalam negeri yang membahayakan kemerdekaan dan kedaulatan negara, kesatuan dan persatuan bangsa, keutuhan dan yuridiksi nasional, serta nilai-nilai Pancasila dan UUD 1945 (UU nomor 20 tahun 1982). Bela negara sangat diperlukan karena negara telah memberikan kehidupan bagi warganya. Tanah air yang berisi segala macam sumber bagi kesejahteraan sehingga wajib dipertahankan dari berbagai ancaman baik militer maupun nirmiliter. Selain itu, motivasi keikutsertaan warga negara dalam bela negara juga dilatarbelakangi oleh (Wan Usman. 2007): 1. Faktor sejarah yaitu keikutsertaan rakyat dalam perjuangan bangsa Indonesia dalam merebut dan mempertahankan kemerdekaan yang mendasarkan diri pada pertahanan keamanan rakyat semesta. 2. Kedudukan geografis dan geostrategi; Indonesia sebagai negara kepulauan yang mempunyai begitu banyak kekayaan alam dan letaknya di posisi silang yang sangat stratejis; menuntut setiap warga negara bertanggung jawab mempertahankannya. 3. Kondisi demografi yang jumlahnya sudah hampir mencapai 300 juta, menempati urutan ke empat

SNTE-2012

HU |3 \ terbanyak di dunia; namun masih banyak pulau yang belum berpenghuni sehingga perlu adanya pengawasan wilayah. 4. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang memberi kemudahan setiap negara yang unggul mengintervensi negara yang lemah. Hermana Somantrie dalam makalahnya berjudul Paradigma Pendidikan Kewarganegaraan, yang disampaikan pada Seminar RUU Pendidikan Kewarganegaraan oleh Direktorat Jenderal Potensi Pertahanan Departemen Pertahanan 16 Mei 2007 di Jakarta, menjelaskan beberapa pandangan pakar tentang Pendidikan Kewarganegaraan. Menurut Henry Randall Waite (1886), merumuskan Civics sebagai Ilmu Kewarganegaraan yang membicarakan hubungan manusia dengan manusia dalam perkumpulan-perkumpulan yang terorganisasi (organisasi sosial, ekonomi, politik), dan individuindividu dengan negara. Sedangkan Edmonson (1958), mengemukakan bahwa civics adalah kajian yang berkaitan dengan pemerintahan dan yang menyangkut hak dan kewajiban warga negara. Civics merupakan cabang ilmu politik. Stanley E. Dimond berpendapat bahwa civics adalah citizenship yaitu berkaitan dengan aktivitas sekolah yang mempunyai dua makna, kewarganegaraan termasuk kedudukan yang berkaitan dengan hukum yang sah dan yang berkaitan dengan aktivitas politik dan pemilihan dengan suara terbanyak, organisasi pemerintahan, badan pemerintahan, hukum dan tanggung jawab. Menurut Patrik, (1999 dalam Soemantrie, 2007:6) pendidikan kewarganegaraan bagi masyarakat

demokratis ditandai dengan empat komponen utama, yaitu 1) knowledge of citizenship and goverment in democrazy, 2) cognetive skill of democratic citizenship, 3) participatory skill of democratic citizenship, dan 4) virtues and disposition of democratic citizenship. Pendidikan Kewarganegaraan akan efektif jika disampaikan oleh pengajar dengan menggunakan prinsip pembelajaran yang menurut Osborne, 1991 (dalam Somantrie, 2007:8) mencakup sembilan prinsip umum, yaitu: 1. teacher have a clearly articulated vision of education, 2. the material being taught is wroth knowing and is important. 3. material is organized ad a problem or issu to be investigated, 4. careful, deliberate attention is given to the teaching of thinking within the context of valuable knowledge, 5. teachers are able to connect the material with student knowledge and experience, 6. students are required to be active in their own learning, 7. students are encouraged to share and build on each other ideas, 8. connection are established the classroom and the outside word, 9. classroom are characterized by trust and openness so that students find it easy to perticipate. Jadi pembelajaran Pendidikan Kewarganegaraan dikategorikan sebagaimana nampak pada gambar berikut:

PASSIVE-COGNITIVE LEARNING Expository Document analysis Case studies Curiculum materials Interactive teaching Critical thinking

CLASS

School assembles Visiting speakers Multicultural days

SCHOOL

Values clarification Debats Group problem-solving Class partianment Role play-simulations Cooperative teaching

Field work School elations School activities Whole-school project School as rule model

ACTIVE-PARTICIPATION LEARNING Gambar 1: Faktor Pendidikan Kewarganegaraan

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

Penjelasan: Kategori 1: pedagogik kognitif-pasif berbasis kelas Kategori 2: pedagogik kognitif-pasif berbasis sekolah Kategori 3: pedagogik partisipasi-aktif berbasis kelas Kategori 4: pedagogik partisipasi-aktif berbasis sekolah

2. Metode Penelitian Proses analisis data digambarkan sebagai berikut (Usman, 2002: 4-8):

VISI Pendidikan Kewarganegaraan MISI Pendidikan Kewarganegaraan

Analisis Situasi

Lingkungan Stratejik

SWOT Strategi

Program

Action Proyek

Evaluasi

Gambar 2: Alur analisis strategi Sedangkan analisis situasi SWOT digunakan sebagai alat untuk merumuskan strategi, dengan ketentuan sebagai berikut (Usman, 2002:17):

3. Hasil dan Pembahasan Bela negara, bela berarti melindungi, menjaga; jadi bela negara adalah sikap dalam melindungi dan menjadi eksistensi negara. Pengertian bela negara berdasarkan UU nomor 20 tahun 1982 tentang Ketentuan-ketentuan Pokok Pertahanan Keamanan Negara; ialah: Tekad, sikap, semangat, dan tindakan warga negara yang teratur, menyeluruh, terpadu, dan berlanjut yang dilandasi oleh kecintaan pada tanah air, kesadaran berbangsa dan bernegara Indonesia, dan kerelaan untuk berkorban guna meniadakan setiap ancaman baik dari luar negeri maupun dalam negeri yang membahayakan kemerdekaan dan kedaulatan negara, kesatuan dan persatuan bangsa, keutuhan wilayah dan yuridiksi nasional, serta nilai-nilai Pancasila dan UUD 1945. Setelah reformasi, definisi bela negara disederhanakan menjadi: Sikap dan perilaku warga negara yang dijiwai oleh kecintaannya kepada NKRI yang berdasarkan

Pancasila dan UUD 1945 dalam menjamin kelangsungan hidup bangsa dan negara. Wujud pendidikan kesadaran bela negara dalam tatanan ketahanan nasional diturunkan dari pengertian ketahanan nasional yaitu: konsep kekuatan nasional yang tersusun secara gradasi mulai dari ketahanan diri, ketahanan wilayah, ketahanan nasional; yang merupakan kemampuan dan ketangguhan bangsa dalam mempertahankan eksistensinya dalam melangsungkan hidupnya sesuai dengan cita-citanya sendiri (Soemarno, 1997:23). Ketahanan nasional didefinisikan sebagai kondisi dinamik bangsa Indonesia yang meliputi segenap aspek kehidupan nasional yang terintegrasi. Ketahanan nasional berisi ketangguhan dan keuletan yang mengandung kemampuan mengembangkan kekuatan nasional dalam menghadapi segala ancaman, gangguan, hambatan, dan tantangan baik yang datang dari dalam negeri maupun dari luar negeri untuk menjamin identitas, integritas, kelangsungan hidup bangsa dan negara serta perjuangan dalam mencapai tujuan nasional. Pendidikan harus diselenggarakan dan diusahakan secara terus-menerus sampai pada terjadinya perubahan

HU |5 \ pola pikir, pola sikap, dan pola tindak; sampai pada akhirnya membentuk karakter yang menyatu pada peserta didik sesuai dengan yang diinginkan oleh pendidikan itu sendiri. Hal inilah yang sering membuat jenuh peserta didik, untuk itulah, diperlukan strategi yang tepat untuk memberikan kesan yang baik dan up to date terhadap pembelajaran ini.

Apakah Pendidikan kewarganegaraan masih diperlukan? Mari kita coba menjawabnya dengan analisa SWOT (strength, weakness, opportunities, threats). Berdasarkan penelitian Resepsi Apresiasi Mahasiswa Universitas Indonesia terhadap Pendidikan kewarganegaraan (Supriyatnoko. 1997) yang dianalisis SWOT menghasilkan Matrik SWOT sebagai berikut:

Tabel 1: Matrik SWOT: Kekuatan

Faktor Internal 1) Kepastian hukum yang sangat kuat. 2) Ikatan primordialisme sebagai satu bangsa (Indonesia) sangat kuat. 3) Pembinaan terhadap dosen Pendidikan Kewarganegaraan sangat intensif dan kontinyu. 4) Bahan belajar dalam bentuk buku ajar dan referensi sangat banyak dan mudah diperoleh. 5) Mahasiswa mempunyai keyakinan akan Pancasila sebagai pemersatu bangsa. 6) Mahasiswa memahami dan sadar pada hidup bermasyarakat, berbangsa, dan bernegara di Indonesia. 7) Mahasiswa menyadari pentingnya pembelajaran Pendidikan Kewarganegaraan sebagai national character building. Jumlah

0,15 0,05

Skala Nilai (1-4) 4 4

0,10

3

0,30

0,10

3

0,30

0,10

3

0,30

0,10

3

0,30

0,05

3

0,15

Bobot %

Bobot X Nilai 0,60 0,20

2,15

Tabel 2: Matrik SWOT: Kelemahan

Faktor Internal 1) Ikatan kebangsaan memudar demi kepentingan yang bersifat material. 2) Antusiasme dosen untuk mengikuti program pembinaan kurang. 3) Dosen senior tidak dapat menerima perubahan zaman, dan gagap teknologi sehingga tidak mengembangkan materi ajar dan kurang mampu menggunakan teknologi pembelajaran modern 4) Mahasiswa mempunyai sikap pesimis terhadap kebijakan pemerintah. 5) Mahasiswa mempunyai sikap pesimis terhadap pelaksanaan HAM dan Demokrasi di Indonesia. 6) Reformasi diartikan sebagai kebebasan dalam menyuarakan pendapat dalam unjuk rasa. 7) Mahasiswa kurang mempunyai nasionalisme justru hidup dalam kapitalisme. Jumlah

0,05 0,05

Skala Nilai (1-4) -2 -2

0,05

-2

-0,10

0,05

-1

-0,05

0,05

-2

-0,10

0,05

-1

-0,05

0,05

-1

-0,05

Bobot %

Bobot X Nilai -0,10 -0,10

0,55

2,15-0,55= 1,60

Tabel 3: Matrik SWOT: Peluang

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

HU | 6

Faktor Eskternal 1) 2) 3) 4)

Kemajuan teknologi dimanfaatkan untuk informasi positif. Adanya gerakan kembali ke alam dan glokalisasi Penyadaran peran mahasiswa dalam politik Sadar akan bahaya kebebasan, narkoba, informasi dapat merusak generasi muda. 5) Sadar akan bahaya adu domba yang melemahkan pertahanan negara. 6) Ideologi: mengedepankan gotong royong, ekkeluargaan sesuai dengan ajaran Pancasila. Jumlah

Bobot (1100%) 0,10 0,10 0,10 0,10

Skala Nilai (1-4) 3 3 3 3

0,05

3

0,15

0,15

3

0,45

Bobot X Nilai 0,30 0,30 0,30 0,30

0,80

Tabel 4: Matrik SWOT: Ancaman

Faktor Eskternal 1) Kemajuan teknologi dimanfaatkan untuk informasi negatif. 2) Ideologi: mengedepankan individualistik yang bertentangan dengan Pancasila. 3) Politik: rivalitas kepentingan partai politik, benturan antar elit, ketidakpuasan terhadap pimpinan. 4) Ekonomi: rusaknya tatanan ekonomi akibat barang selundupan terutama produk pertanian yang menghancurkan sendi ekonomi Indonesia yang agraris, provokasi buruh, intervensi bantuan. 5) Sosial budaya: pers bebas, narkoba, banjir informasi, kemiskinan, pengangguran; yang hakekatnya menghancurkan generasi muda. 6) Hankam: adu domba untuk melemahkan militer, embargo alat militer, ancaman bom dan teroris. Jumlah

Bobot (1100%) 0.10 0.10

Skala Nilai (1-4) -2 -2

0.05

-1

-0,05

0,05

-1

-0,05

0,05

-2

-0,10

0,05

-2

-0,10

Bobot X Nilai -0,20 -0,20

0,70

1,80-0,70= 1,10 Keterangan: Skala nilai; 1. jelek 2. sedang 3. bagus 4. bagus sekali Tanda negatif berarti ancaman Berdasarkan analisis SWOT maka strategi yang harus diterapkan dalam penyelenggaraan bela negara dalam pendidikan kewarganegaraan dapat dilihat dalam diagram pada Gambar 3. Berdasarkan matrik SWOT, maka pertanyaan “Apakah Pendidikan kewarganegaraan dan pendidikan kesadaran bela negara masih diperlukan” jawabannnya masih, karena berdasarkan analisa SWOT berada dalam kuadran mendukung ekspansi, artinya pendidikan kewarganegaraan dan pendidikan kesadaran bela negara harus terus dilaksanakan karena masyarakat, khususnya mahasiswa masih menyadari akan pentingnya pendidikan ini.

ISBN: 978-602-97832-0-9

Sesuai dengan hasil analisis SWOT, diperlukan strategi penanaman kesadaran bela negara dalam Pendidikan Kewarganegaraan di perguruan tinggi, baik secara kognitif, afektif, dan psikomotorik, disampaikan dalam Tabel 5. Pertahanan nonmiliter dilakukan dalam bentuk diplomasi, pelayanan publik, peningkatan daya saing dalam bidang ekonomi, memperkuat ikatan sosial budaya, menjaga ketersediaan pasokan energi, pelabuhan yang aman, bandara yang aman dan efisien, pelayanan kesehatan yang menjangkau seluruh lapisan masyarakat, serta jaminan keamanan sosial. Terbukti, bahwa pertahanan nonmiliter tidak dapat diselesaikan

SNTE-2012

HU |7 \ dengan senjata, tetapi harus ditangani secara sinerji dari berbagai aspek kehidupan bangsa; hal ini sesuai dengan sifat kesemestaan dalam sistem pertahanan negara. Kesemestaan mempunyai dua fungsi yaitu: 1) pertahanan militer, dilaksanakan oleh TNI meliputi fungsi operasi militer perang (war) dan operasi militer selain perang (OTW), 2) pertahanan nirmiliter dengan membentuk komponen cadangan komponen pendukung guna memperkuat komponen utama. Pembangunan nirmiliter di bawah Departeman Pertahanan berada dalam Direktorat Jenderal Potensi Pertahanan, merupakan psychological defence yang selalu bekerja sama dengan instansi lain. Opportunities + (peluang) eksternal Strategi mendukung E ekspansi 1,10

Weakness (kelemahan) internal

1,6

Threats (ancaman) eksternal

Strength + (kekuatan) internal

Gambar 3: Aplikasi matrik pada kuadran SWOT

Pembinaan kesadaran bela negara dibagi dalam dua kelompok, yaitu : 1) Komponen rakyat dalam masa perjuangan, yaitu: Pertama, komponen rakyat bersenjata terorganisasi, seperti pasukan gerilya desa (pager desa), organisasi keamanan desa (OKD), organisasi perlawanan rakyat (OPR), tentara pelajar, Menwa, dan sebagainya. Kedua, komponen rakyat tidak bersenjata, seperti Badan Penolong Keluarga Korban Perang (BPKKP), Palang Merah Indonesia (PMI), jawatan militer dan perusahaan pemerintah yang bergerak di bidang kehutanan, perkebunan, industri, jasa dan tranportasi; saat damai, komponen ini bergabung dalam Linmas, yang berfungsi dalam penanganan bencana perang/alam/lainnya guna memperkecil akibat malapetaka yang menimbulkan kerugian jiwa dan harta benda. 2) Unsur TNI, merupakan kelanjutan perlawanan rakyat dan keinginan rakyat untuk memiliki angkatan bersenjata yang tumbuh dari rakyat.

2.

3.

kesadaran bela negara masih diperlukan” dengan hasil “masih”, karena berada dalam kuadran mendukung ekspansi. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Rachmad (2007) yang menyimpulkan bahwa paham kebangsaan para mahasiswa masih cukup tinggi. Pengakuan dengan mahasiswa yang telah mendapatkan matakuliah Pendidikan Kewarganegaraan, yang mengatakan bahwa matakuliah Pendidikan Kewarganegaraan diperlukan bahkan wajib ada.

Berangkat dari hal di atas, maka pendidikan bela negara dapat dilaksanakan melalui Pendidikan Kewarganegaraan di perguruan tinggi. Tujuan penelitian kedua, yaitu merumuskan strategi pembelajaran yang tepat dalam menyelenggarakan Pendidikan Kewarganegaraan, melalui penelitian dapat dijawab bahwa strategi pembelajaran dilaksanakan dengan strategi partisipasi aktif, baik berbasis kelas maupun berbasis sekolah, bahkan berbasis sosial. Tujuan penelitian ketiga, yaitu merumuskan unsur kognitif, afektif, dan psikomotorik dalam Pendidikan Kewarganegaraan, terjawab bahwa pelaksanaan pembelajaran dalam unsur kognetif, afektif, dan psikomotorik dilaksanakan dalam bentuk penanaman kesadaran bela negara pada mahasiswa, pencapaian keutamaan bela negara pada mahasiswa, kegiatan bela negara dalam tatanan ketahanan nasional. Strategi pembelajaran bela negara dalam Pendidikan Kewarganegaraan disusun sebagai kontrak perkuliahan yang dijelaskan di awal pertemuan di kelas. Salah satu contoh kontrak perkuliahan yang telah penulis laksanakan ditunjukan oleh Tabel 6.

4. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1) Pendidikan bela negara dapat dilaksanakan melalui Pendidikan Kewarganegaraan. 2) Strategi pembelajaran yang tepat dalam menyelenggarakan Pendidikan Kewarganegaraan ialah partisipasi aktif, baik berbasis kelas maupun berbasis sekolah, bahkan berbasis sosial. 3) Rumusan pembelajaran di bidang unsur kognitif, afektif, dan psikomotorik dalam Pendidikan Kewarganegaraan dirangkum dalam penanaman kesadaran bela negara pada mahasiswa, pencapaian keutamaan bela negara pada mahasiswa, kegiatan bela negara dalam tatanan ketahanan nasional.

Pembahasan terhadap tujuan penelitian yang pertama yaitu mengetahui apakah pendidikan bela negara dapat dilaksanakan melalui Pendidikan Kewarganegaraan di perguruan tinggi, dapat dijawab berdasarkan beberapa bukti, yaitu: 1. Matrik SWOT, terhadap pertanyaan “Apakah Pendidikan kewarganegaraan dan pendidikan

SNTE-2012

ISBN: 978-602-97832-0-9

No 1

Tabel 6: Rancangan Pembelajaran Pendidikan Kewarganegaraan di PT Kegiatan Waktu Keterangan Pembekalan/p 8X Berdasarkan SK 43/2006 Dirjen Dikti enjelasan (8 bab) 1. Filsafat Pancasila materi (dosen) 2. Identitas Nasional 3. Politik dan Strategi 4. Demokrasi Indonesia 5. Hak Azazi Manusia dan Rule Of Law 6. Hak dan Kewajiban Warga Negara 7. Geopolitik Indonesia (Wawasan Nusantara) 8. Geostrategi Indonesia (Ketahanan Nasional

2

Diskusi dan presentasi (mahasiswa)

4 X 2( UTS) 2 (UAS)

Mahasiswa dibagi 4 kelompok (4 pertemuan) Tugasnya: 1. Mahasiswa membuat makalah 3 – 5 halaman, bahan presentasi (pointer/PP, film, foto yang mendukung tema/judul) 2. Tema ditentukan mahasiswa, tetapi dikonsultasikan kepada dosen. 3. Hasil/simpulan diskusi ditulis dalam satu halaman, dikumpulkan. Kriteria nilai: 1. Makalah :C 2. Makalah + PP :B 3. Makalah + PP + gambar/film :A Sistematika makalah 1. Pendahuluan (½ halaman) - Latar belakang masalah (alasan menulis tema/judul) - Permasalahan (yang akan dibahas dan pendapat singkat untuk mengatasi permasalah) 2. Landasan Teori (pointers: ½-1 halaman) 3. Pembahasan (1-2 halaman) Kondisi saat ini/awal (negatif) Kondisi yang diharapkan (positif) Pemecahan masalah/analisis (sebaiknya menurut penulis) Upaya (kesimpulan sementara) 4. Kesimpulan dan Saran (Pointers ½ halaman) (Jika upaya dilaksanakan maka kondisi yang diharapkan dapat diwujudkan).

3

UTS dan UAS

UTS 4 bab pertama UAS 4 bab terakhir

Bersifat buka buku/tutup buku Kriteria nilai: 1. jawaban kontektual/teks :C 2. jawaban dengan analisis+contoh :B 3. jawaban sampai evaluasi dan pemecahan masalah :A Kriteria analisis: 1. Mengungkapkan fakta (teks) 2. Alasan/mengapa fakta itu terjadi/perlu ada 3. Apa dampak positif dan negatif dari fakta 4. Solusi, agar fakta menjadi seperti yang diharapkan

Keterangan: 1. Jumlah pertemuan yang direncanakan 12 minggu. 2. Ketersediaan waktu/minggu per semester lebih dari 12 minggu. 3. Pertemuan dapat ditambah dengan studi kasus yang dipimpin oleh dosen, serta tugas lain, misalnya ujian harian.

Saran 1. Dosen Pendidikan Kewarganegaraan sebaiknya mempunyai buku/bahan belajar. 2. Dosen Pendidikan Kewarganegaraan sebaiknya mengenal teknologi pembelajaran, khususnya teknologi informasi. 3. Dosen Pendidikan Kewarganegaraan memiliki keterbukaan nilai kepada mahasiswa.

4. Dosen Pendidikan Kewarganegaraan memperbanyak studi kasus sehingga pengajaran tidak monoton dan membosankan.

DAFTAR PUSTAKA 1. Chaidir Basrie. 1998. Bela Negara, Implementasi dan Pengembangannya. Jakarta: Universitas Indonesia Pers 2. C.C. Low. 1987. Sun Tzu: Seni Berperang. Jakarta: PT Elek Media Komputindo 3. Ermaya, Suradinata. 2001. Geopolitik dan Geostrateji dalam Mewujudkan Integritas Negara Kesatuan Indonesia. Jakarta: Lemhannas 4. Hermana Somantrie. 2007. Paradigma Pendidikan Kewarganegaraan. Makalah disampaikan pada RUU Pendidikan Kewarganegaraan oleh Direktorat

HU |9 \

5.

6.

7.

8.

9.

Jenderal Potensi Pertahanan Departemen Pertahanan 16 Mei 2007 di Jakarta Gunawan Sumodiningrat dan Ary Ginanjar Agustian. 2008. Mencintai Bangsa dan Negara. Jakarta: PT Arga Publishing Minto Rahayu. 2006. Persepsi Mahasiswa terhadap Nasionalisme Pasca Reformasi, Studi di Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta. Jakarta: UP2M Politeknik Negeri Jakarta . . . . . .2009 Pendidikan Kewarganegaraan, Perjuangan Menghidupi Jatidiri Bangsa. Jakarta: Gramedia Widiasarana Indonesia Rachmad P. Prasetyo, 2007. Persepsi Mahasiswa terhadap Peran dan Fungsi Resimen Mahasiswa sebagai Komponen Pertahanan Negara (Tesis), Jakarta: Pengkajian Ketahanan Nasional, Universitas Indonesia Supriyatnoko, 1997. Resepsi Apresiasi Mahasiswa Universitas Indonesia terhadap Pendidikan Kewiraan. Jakarta: Universitas Indonesia

SNTE-2012

10. Wan Usman. 2002. Modul Manajemen Stratejik. Program Studi Kajian Stratejik Ketahanan Nasional Universitas Indonesia. 11. . . . . . . 2003. Daya Tahan Bangsa. Program Studi Kajian Stratejik Ketahanan Nasional Universitas Indonesia. 12. . . . . . . 2006. “Pembangunan Sumber Daya Manusia untuk Kepentingan Pertahanan”. dalam Jakastra (Jurnal Aplikasi Kajian Stratejik). Kajian Stratejik Ketahanan Nasional. Universitas Indonesia. 13. . . . . . . .2007. Pendidikan dan latihan Bagi Kader Bela Negara Ditinjaua dari Ketahanan Nasional. makalah pada Seminar Forum Komunikasi Pendidikan Badan Pendidikan dan Pelatihan Departemen Pertahanan. Jakarta. 14. Winataputra, U.S. 1999. Civics Education Classroom as A Laboratory for Democracy. Bandung: CICES

ISBN: 978-602-97832-0-9