KAJIAN RUGI-RUGI AKIBAT MAKROBENDING PADA SERAT OPTIK PLASTIK BERBASIS PC

Egyn Furqon Ghozali, Mohtar Yunianto, Nuryani

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Email : egyn.furqon.g@gmail.com

ABSTRACT

Experimental study has been conducted to analyze the losses due to the fiber optic macrobending

triple bending plastic PC based models. Data retrieval is gathered by measuring the change in the

value of the light intensity due to the presence of symptoms bend (bending) on optical fibers that

cause the symptoms of loss-loss optical fiber application that read in WIM Acquisition program based

Delphi 7. Optical fibers used are plastic optical fiber diameter of 3 mm, 0.8 mm pin diameter, 0.5 mm

pin spacing and light sources is LED ( = 676 nm). Results of the research showed that the greater the bending is given, the greater the value of losses in optical fiber will be, The trend graphs show linear

with the value of the sensitivity of the sensor for R = 0974, so the inferred design sensor devices

made have the potential to be applied as sensors weight in motion.

Keyword : Plastical Fiber optic, macrobending, PC WIM sensor.

ABSTRAK Telah dilakukan kajian secara eksperimental untuk menganalisa rugi-rugi akibat makrobending pada

serat optic plastik model triple bending berbasis PC. Pengambilan data dilakukan dengan mengukur

perubahan nilai intensitas cahaya akibat adanya gejala bengkokan (bending) pada serat optik yang

menimbulkan gejala rugi-rugi serat optik yang terbaca pada program aplikasi WIM Acquisition

berbasis Delphi 7. Serat optik yang digunakan adalah fiber optik plastik berdiameter 3 mm, diameter

pin 0,8 mm, jarak antar pin 0,5 mm dan sumber cahaya berupa LED (=676 nm). Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa semakin besar bending yang diberikan maka semakin besar pula nilai

rugi-rugi serat optik, dimana diperoleh trend grafik yang linier dengan nilai sensitifitas dari sensor

sebesar R = 0.974 , sehingga disimpulkan rancangan sensor alat yang dibuat berpotensi untuk dapat

diaplikasikan sebagai sensor Weight in motion.

Kata kunci : Serat Optik plastik, makrobending, PC, sensor WIM.

PENDAHULUAN

Kemajuan teknologi polimer terbaru memungkinkan pengenalan fiber optik plastik dalam

desain sensor. Keuntungan dari metrologi optik dengan fiber optik plastik telah menarik

perhatian dari masyarakat ilmiah, karena mereka memungkinkan pengembangan sistem biaya

rendah atau biaya kompetitif dibandingkan dengan teknologi konvensional. Penelitian awal pada

sensor fiber optik berbasis teknologi dipublikasikan di tahun 70-an dan yang pertama terkait

dengan medis dan industri endoskopi fiber optik. Sensor fiber optik memiliki fitur

menguntungkan beberapa: compact, ringan dan memungkinkan dalam pelaksanaan skema

multiplexing. Harapan untuk produksi sensor fiber optik dengan biaya rendah atau kompetitif

dibandingkan dengan teknologi konvensional masih menuntut. Plastic atau Polimer Optical

Fiber (POF) dapat memenuhi harapan [1]

.

Cahaya yang merambat didalam kabel fiber optik dapat keluar dari fiber ketika kabel

tersebut melengkung dengan jari-jari lengkungan cukup kecil, akibatnya, daya optis yang keluar

dari ujung fiber, yang diterima oleh detektor cahaya akan berkurang akibat adanya kerugian

(loss) ini yang dikenal sebagai macrobending loss (kerugian akibat lengkungan makro).

Kerugian pun dapat terjadi bila pada fiber optik terdapat lengkungan-lengkungan mikroskopis,

baik akibat cacat pada proses pembuatannya ataupun disengaja dengan menjepitkan fiber

tersebut pada suatu struktur bergerigi halus. Kerugian semacam ini dinamakan microbending loss

(kerugian akibat lengkungan mikro) [2].

Telah dilakukan penelitian dengan variasi pembungkus (jumlah putaran) dan jari-jari

kelengkungan dengan bantuan komputer, hubungan semi-empiris antara hilangnya daya dengan

parameter tersebut telah ditemukan. Dalam beberapa tahun terakhir sensor berbagai fiber lentur

telah diusulkan dan jenis bending fiber optik sensor dapat digunakan untuk mengukur parameter

fisik yang berbeda seperti tegangan, tekanan, ketegangan, suhu dan lain lain [3].

Telah dilakukan juga penelitian tentang desain alat ukur rugi-rugi akibat macrobending

pada multi-mode optical fiber berbasis PC dengan variasi jumlah lilitan dimana hasil penelitian

menunjukan alat ukur yang dibuat dapat digunakan untuk melakukan pengukuran rugi-rugi

akibat macrobending dengan hasil semakin banyak jumlah lilitan maka semakin rendah

intensitas cahaya [4].

Weight in Motion (WIM) adalah salah satu cara mengoptimalisasikan fungsi jembatan

timbang, terutama di jalan-jalan primer atau sekunder dengan lalu lintas harian kendaraan yang

relatif tinggi. WIM adalah suatu sensor berat kendaraan yang dipasang dengan cara ditanam di

badan jalan (aspal). Sensor ini dapat memprediksi berat kendaraan yang melewatinya pada

kecepatan tertentu tanpa harus menghentikan kendaraan. Dengan WIM, kelebihan muatan

dengan seketika dapat terdeteksi cukup akurat dan kejadian seperti lolosnya angkutan barang

bermuatan lebih dapat dicegah semaksimal mungkin dan tidak semua kendaraan angkutan

barang harus masuk jembatan timbang statis [4]

. Analisa yang akan dilakukan berupa rugi-rugi

akibat macrobending pada POF, sehingga nantinya memiliki dapat diaplikasikan dengan tepat

untuk jembatan timbang dengan sensor WIM.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukana untuk mengetahui pengaruh makrobending (pembengkokan) terhadap

perubahan intensitas pada serat optik jenis plastik. Perangkat sensor berbasis serat optik ini

terdapat beberapa bagian utama yaitu sumber cahaya, sistem makrobending, detektor, converter,

lengan acuan dan pengukuran serta computer. Adapun skema penelitian ini tersaji pada gambar 1

serta rancangan alat penelitian seperti ditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 1. Skema penelitian

Gambar 2. Rancangan alat Sensor Serat Optik Berbasis Komputer

Pada Penelitian ini akan diperoleh trend grafik yang linier dengan intensitas tinggi dan

memiliki korespondensi satu-satu sebagai syarat bahwa alat yang dibuat dapat digunakan

sebagai sensor WIM. Serat optik dilewatkan lurus pada sebuah alat bending dengan sistem

triple bending kemudian diberi perlakuan penekanan dari atas. Alat bending diskemakan pada

Gambar 3.

Lengan Pengukuran

Komputer

Alat Bending

Detektor 1 Detektor 2

LED

Converter

2

1

Lengan Acuan

Keterangan: Kabel tembaga Serat Optik

Persiapan

Pengujian Alat

Instalasi

Software

Set Up

Alat

Bending

Sumber

Cahaya

Converter flowchart

program

Pengujian Sistem

Pengambilan Data

Pengolahan Data

Analisis Data

Kesimpulan

Pengujian

Komponen

Konstanta

Pegas

Gambar 3. Skema alat bending

HASIL DAN ANALISA PENELITIAN Pengambilan data dilakukan dengan bantuan program aplikasi WIM Acquisition yang

dikembangkan sendiri dengan menggunakan Borland Delphi 7 dengan tampilan program

seperti pada Gambar 4.

Gambar 4. program WiM Acquisition

Salah satu keluaran program adalah berupa grafik yang menampilkan besarnya

intensitas cahaya referensi (serat optik tidak dilewatkan alat bending) dan receiver (serat

optik dilewatkan alat bending) secara real time. Keadaan awal menyatakan bahwa ketika

fiber optik belum mengalami perlakuan bending maka intensitas referensi (garis biru) dan

receiver (garis merah) akan berhimpit, hal ini menandakan tidak ada loss bending. Ketika

jarak

bending

mikrometer skrup

PO

F

pin pegas

Penyangga mikrometer

skrup

Papan

acrylic

Baud

penyangga

serat optik diberi penekanan secara vertikal dari atas maka terlihat kedua intensitas akan

merenggang dengan intensitas referensi tercatat menurun, hal ini menandakan terjadi loss

bending. Kedua keadaan grafik ini ditunjukkan pada gambar 5 berikut.

(a)

(b)

Gambar 5. Intensitas referensi (biru) dan receiver (merah).

(a) sebelum bending. (b) setelah bending

Sistem triple bending merupakan batasan masalah dalam penelitian ini, selain itu juga pin

bending dengan diameter 0,8 mm dan jaraknya 0,5 mm, serta serat optik yang digunakan

memiliki diameter 3 mm. Adapun dari data-data yang telah diambil kemudian di buat dalam

bentuk grafik sebagai mana dalam gambar 6 berikut

Gambar 6. Tren grafik hubungan pergeseran penekanan dan loss bending.

Gambar 6 menunjukkan hubungan antara nilai rugi-rugi yang diperoleh dengan

menggunakan persamaan 3 hasil dari data yang disimpan dalam PC ketika pada sistem sensor

diberi tekanan. Terlihat dari gambar 6, nilai tegangan rugi-rugi naik ketika tekanan yang

diberikan pada sistem sensor juga ditambah. Koefisien regresi linear dari hubungan ini adalah

0.974. Rugi-rugi yang timbul pada serat optik dapat dihitung dengan mengingat definisi rugi-

rugi:

1

Dimana :

dB = rugi-rugi serat optik

L = panjang serat optik

Pi = daya optik yang ditransmisikan (masuk) ke dalam serat optik

Po = daya optik yang keluar dari serat optik

Dengan mengingat bahwa

R

VP

2

2

Maka persamaan 1 dapat ditulis menjadi

3

Dalam persamaan ini Vi dan V0 secara berurutan adalah tegangan listrik yang terukur pada

program aplikasi WIM Acquisiton hasil pengukuran intensitas dari cahaya masuk ke fiber

(referensi) dan cahaya yang keluar dari fiber termodulasi.

KESIMPULAN Hasil penelitian telah menunjukkan bahwa semakin besar pergeseran penekanan yang

dilakukan maka loss bending yang muncul juga akan semakin besar, hal ini juga ditunjukkan

oleh trend grafik linier dengan nilai R = 0.974. Dengan trend grafik dan nilai R2 tersebut maka

desain dari system sensor pada penelitian ini berpotensi untuk dapat diaplikasikan sebagai

sensor Weight in motion.

DAFTAR PUSTAKA 1. Bilro, L., Alberto, N., Pinto J.L. and Nogueira R. 2012. Optical Sensors Based on Plastic

Fiber. MDPI, Basel, Switzerland, Vol. 12, 12184-12207.

2. Waluyo, T.B., Bayuwati, D. dan Widiyatmoko, B. 2009. Karakteristik Rugi Lengkungan

dengan Optical Time Domain Reflectometer untuk Penggunaannya sebagai Sensor

Pergerakan Tanah. Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia, Vol. 9, 34-42.

3. Zendehnam, A., Mirzaei, M., Farashiani, A. and Farhhani I.H. 2010. Investigation of

Bending Loss in a Single-Mode Optical Fiber. Indian Academy of Sciences, Vol. 74, 591-

603.

4. Mohtar Y., Ahmad M.,dan Zuhdi I,. 2012, Desain Alat Ukur Rugi-Rugi Akibat

Macrobending pada Multi-Mode Optical Fiber Berbasis Personal Computer , Indonesian

Journal of Applied Physics (2012) Vol.2 No.2, Hal 138-145

5. Kompas, 2010, Jembatan Timbang, Senin, 18 April 2011.09:30 WIB, www.kompas.com