Jurnaltarudisnpr

611 views
498 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
611
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
19
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Jurnaltarudisnpr

  1. 1. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT UKUR DAYA OPTIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR AT MEGA 8535 DENGAN TAMPILAN DI KOMPUTER (Design and Implementation Of Optical Power Meter Base on ATMEGA 8535 with Display on Computer) Rudi Sianipar1, A. Hambali2, Sarwoko3 Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi – Institut Teknologi Telkom ABSTRAK Power meter optik merupakan suatu alat ukur yang digunakan untuk mengukur besar nilai daya sinyaloptik pada suatu sistem komunikasi serat optik. Power meter optik yang dirancang pada tugas akhir ini terdiridari 5 blok yaitu blok penerima daya sinyal optik, blok sistem minimum mikrokontroler AVR ATMega 8535,blok serial to Universal Serial Bus (USB) converter, personal computer (PC) dan blok catu daya. Sumber optikyang digunakan yaitu programmable light source type AQ-4304 dengan panjang gelombang 600-1600 nm.Sinyal optik yang memiliki besar daya dan panjang gelombang yang berbeda akan ditrasmisikan denganmenggunakan serat optik ke blok penerima. Blok penerima sinyal optik terdiri dari rangkain photodetector danrangkaian penguat. Photodetector berfungsi untuk mengubah sinyal optik yang diterima menjadi sinyal listrik.Sinyal listrik yang telah melemah akan dikuatkan oleh rangkaian penguat untuk mendapatkan keluaran berupategangan yang maksimal. Tegangan keluaran tersebut akan dihubungkan ke blok sistem minimum mikrokontrolerATMega8535. Pada blok ini level tegangan yang masuk diubah menjadi data ADC dengan pemrograman BahasaC. Data ADC akan dikirimkan ke personal komputer (PC) melalui serial to universal serial bus converter.Komputer akan menyimpan data ADC dan akan menampilkan nilai daya optik di monitor komputer. Power meter optik yang akan dirancang dan diimplementasikan pada tugas akhir ini diharapkanmemiliki tingkat keakurasian ≤ 5%. Data hasil pengukuran sinyal optik yang akan disimpan dan ditampilkanoleh komputer berupa besar nilai daya sinyal optik (dBm) dan Panjang gelombang sinyal optik (nm). Kata Kunci : Photodetector, Mikrokontroler AVR ATMega8535, Analog to Digital Converter (ADC),Serial to USB Converter, dan Pesonal Computer (PC). ABSTRACT Optical power meter is a measuring tool used to measure the value of the optical signal power in a fiber-optic communication systems. This measure using a fiber optic as the transmission medium of optical signalsfrom an optical source at the time of the measurement process. Optical power meter designed in this thesisconsists of 5 blocks: the block receiving the optical signal power, the minimum system block AT Mega 8535AVR microcontroller, serial to Universal Serial Bus (USB) converter, personal computer (PC) and the powersupply block. Optical source used is a programmable light source type AQ-4304 with wavelength 600-1600 nm.Optical signals have different power and different wavelengths will be transmitted with fiber optics to block thereceiver. Block consists of an optical signal receiver string of photo detector and amplifier circuits. Photo detectorserves to convert the received optical signals into electrical signals. Electrical signal which has been weakenedwould be strengthened by the amplifier circuit to obtain the maximum output voltage form. The output voltagewill be connected to the microcontroller ATMEGA8535 minimum system block. In this block the incomingvoltage level is converted into the ADC data with programming language C. ADC data will be sent to a personalcomputer (PC) via a universal serial bus to serial converter. The computer will store the ADC data and willdisplay the value of optical power on the computer monitor. Optical power meter that will be designed and implemented in this thesis have accuracy and linearity ≤5%. Optical signal measurement result data will be stored and displayed by the computer in the form of theoptical signal power (dBm) and optical signal wavelength (nm).Keywords: Photo detector, ATMEGA8535 AVR Microcontroller, Analog to Digital Converter(ADC), Serial toUSB Converter, and Personal Computer (PC). 1
  2. 2. BAB I 3. Bagaimana cara kerja mikrokontroller dalam PENDAHULUAN memperoses dan megirim data digital hasil1.1 Latar Belakang Masalah pengukuran ke komputer. Pengukuran daya sinyal optik memiliki peranan 4. Bagaimana cara menampilakan data yang dikirimyang sangat penting pada proses perancangan sistem oleh mikrokontroller ke komputer.jaringan komunikasi optik. Oleh karena itu, 5. Bagaimana melihat performansi, tingkat ketelitianpengukuran daya sinyal optik sangat diperlukan dalam dan keakuratan power meter optik dalamproses pemantauan dan pengendalian suatu sistem mengukur daya sinyal optik.jaringan komunikasi optik. Alat ukur ini dipergunakan untuk mengukur daya 1.4 Batasan Masalahsinyal optik pada saat praktikum sistem komunikasi Batasan-batasan masalah dalam perancanganserat optik. Sinyal optik yang merambat pada serat dan implementasi pada tugas akhir ini yaitu sebagaioptik mengalami perubahan daya sinyal yang berikut :diakibatkan oleh adanya redaman (loss). Sumber 1. Transmiter optic atau sumber optik yangredaman dapat berasal dari komponen-komponen digunakan adalah programmable light source.transmitter/receiver, serat optik, cahaya luar yang 2. Fotodetektor optik yang digunakan jenis Simasuk, dan lain sebagainya. Redaman tersebut dapat photodiode S1337 Series 5.8 mm sebagai sensormengakibatkan daya yang dikirimkan dari transmitter cahaya.ke receiver akan mengalami degradasi sinyal 3. Mikrokontroller yang digunakan adalah AVR(penurunan daya). Penurunan daya tersebut dapat ATMega 8535 dengan bahasa pemrograman C.diketahui dengan cara mengukur daya sinyal optik 4. Perangkat antarmuka atau interface yangyang diterima dengan menggunakan power meter digunakan adalah komputer atau Liquid Crystaloptik. Display (LCD) sebagai tampilan data hasil Alat ukur daya sinyal optik atau power meter pengukuran.optik digital yang dimiliki oleh laboratorium sistem 5. Saluran transmisi serat optik yang digunakankomunikasi serat optik berjumlah dua buah sehingga adalah singlemode step indeks dengan panjang 2tidak ada power meter optik cadangan untuk meter.menggantikan power meter optik apabila tejadi 6. Connector yang digunakan adalah FC connector.kerusakan karena kedua alat dipergunakan yang. Oleh 7. Sinyal optik yang diukur memiliki panjangkarena itu, pada tugas akhir ini telah dibuat suatu gelombang 600-1000 nm.power meter optik yang ekonomis sebagai alat ukur 8. Sumber cahaya yang dipancarkan olehcadangan atau tambahan agar proses praktikum di programmable light source yang terukur olehlaboratorium sistem komunikasi serat optik dapat power meter optik (AQ2150) adalah 42 nWberjalan dengan baik dan lancar. sampai 98 nW. 9. Aplikasi interface pada komputer dibangun1.2 Tujuan Penelitian dengan bahasa pemrograman Visual Basic.1. Menghasilkan alat ukur daya sinyal optik yang dapat diimplementasikan dan memiliki tingkat performansi, ketelitian dan keakuratan yang baik. BAB II2. Menghasilkan power meter optik yang memiliki DASAR TEORI harga pembuatan perangkat yang lebih murah 2.1 Konfigurasi Sistem Komunikasi Serat Optik dengan memanfaatkan perangkat-perangkat yang telah ada di laboratorium.1.3 Rumusan Masalah Masalah yang dirumuskan pada perancangan danimplementasi dari tugas akhir ini yaitu : Gambar 2.1 Konfigurasi Sederhana Sistem1. Bagaimana cara mengubah sinyal optik menjadi Komunikasi Serat Optik sinyal elektrik. Sistem Komunikasi Serat Optik Sederhana Terdiri2. Bagaimana cara menguatkan tegangan listrik dari Dari: keluaran photodetector untuk mendapatkan level 1. Transmitter berupa Laser Diode (LD) dan Light tegangan yang maksimal agar mendapatkan level Emitting Diode (LED) data ADC yang maksimal. 2. Media transmisi yaitu serat optik (Singlemode dan Multimode). 2
  3. 3. 3. Receiver yang biasanya berupa detektor PIN (Positive Intrinsic Negative) dan APD (Avalanche Photodiode). Keterangan : A = Akurasi Total a1, a2, a3,… = batas akurasi 2.1.2.1 Serat Optik Singlemode individual Serat optik singlemode yang terlihat pada Gambar 2.5 Presisi atau Ketepatan 2.3 merupakan jenis serat khusus step index dengan Presisi adalah istilah untuk menggambarkan ukuran diameter inti 5 sampai 10 µm dam perbedaan tingkat kebebasan alat ukur dari kesalahan acak. indeks bias relatif antara inti dan cladding kecil. Jika pengukuran individual dilakukan berulang- Jenis serat singlemode lebih banyak digunakan untuk ulang, maka sebaran hasil pembacaan akan komunikasi jarak jauh dan mampu menyalurkan data berubah-ubah disekitar nilai rata-ratanya. dengan kapasitas besar dan bit rate yang tinggi. Secara matematis, presisi dapat dinyatakan sebagai berikut: Keterangan : Xn = nilai pengukuran ke-n Gambar 2.3 Step Index Singlemode = nilai rata-ratanya n 2.2.1 Photodetector pengukuran Photodetector optik merupakan perangkat pada jaringan sistem komunikasi serat optik yang BAB III berfungsi mengubah sinyal optik menjadi sinyal PERANCANGAN DAN REALISASI elektrik. sebuah photodetector harus memenuhi syarat 3.1 Gambaran Umum Sistem seperti berikut: 1. Sensitivitas tinggi dalam daerah panjang gelombang komunikasi 2. Noise rendah 3. Respon cepat atau bandwidth cukup untuk menangani laju data yang diperlukan 4. Tidak peka terhadap variasi suhu Karakterisrik PIN dan APD pada Tabel 2.2: Tabel 2.2 Karakteristik PIN dan APD Karakteristik PIN APD Responsivitas, 80 70 μA/ μW Spektral respon, 1150 – 1150 nm 1600 – Gambar 3.1 Blok Sistem Power Meter Optik 1600 LCD Dark current, nA 2 5 Transmitter Serat Optik Konversi arus Mikrokontroller Fotodetektor listrik ke Penguat PC Kapasitansi, pF 1,5 4 Optik ATMega 8535 tegangan Receiver Optik Risetime, ns 0,5 0,5 Catu Daya max Gambar 3.2 Diagram Alir Blok Sistem2.3 Akurasi atau Ketelitian Akurasi merupakan beda atau kedekatan Fungsi dari masing-masing blok pada blok antara nilai yang terbaca dari alat ukur dengan diagram rangkaian diatas adalah sebagai berikut: nilai yang sebenarnya. Secara umum akurasi dari a. Rangkaian Sumber Tegangan (Catu Daya) sebuah alat ukur ditentukan dengan cara kalibrasi Rangkaian sumber tegangan berfungsi untuk pada kondisi operasi tertentu dan dapat menyuplai tegangan 5V DC. diekspresikan dalam bentuk plus-minus atau presentasi dalam skala tertentu atau pada titik b. Transmitter Optik (Programmable Light Source) pengukuran yang spesifik. Programmable light source berfungsi sebagai Nilai akurasi dari suatu sistem dapat diperoleh dari sumber cahaya yang dapat dikendalikan atau persamaan sebagai berikut: diatur nilai panjang gelombang dan resolusi 2
  4. 4. cahaya yang memancar dan merambat pada serat Karakteristik Keterangan optik. Peak Sensitivity 960 nmc. Serat optik Wavelength λp (nm) Serat optik berfungsi sebagai media transmisi dari transmitter ke receiver optik. Spectral response range λ 340-1100 nm (nm)d. Fotodetektor Fotodetektor pada sistem ini menggunakan Operating Temperature -20 – 60 °C photodiode. Photodiode berfungsi sebagai transducer yang mengubah energi optik ke dalam Effective Active Area 33 mm2 bentuk energi listrik. Reverse Voltage VR max 5 Voltse. Rangkaian Konversi Arus ke Tegangan (Front (V) End) Rangkaian front-End berfungsi untuk mengonversi arus listrik menjadi tegangan listrik.f. Rangkaian Penguat Rangkaian Penguat berfungsi untuk meningkatkan atau menguatkan tegangan listrik yang dihasilkan oleh rangkaian front-end yang kecil agar 3.2.2 Rangkaian Konversi Arus ke Tegangan mendapatkan level tegangan dan nilai data ADC (Front End) yang maksimal.g. Sismin Mikrokontroler ATMega 8535 Sistem minimum ATMega 8535 berfungsi sebagai alat pengubah sinyal analog ke sinyal digital (ADC), memproses data digital menjadi data hasil pengukuran daya optik dan mengirim data hasil pengukuran. Gambar 3.3 Rangkaian Front End (konversi arus ke tegangan)h. Liquid Crystal Display (LCD) LCD berfungsi untuk menampilkan data hasil 3.2.3 Rangkaian Penguat pengukuran pada sistem minimum AVR ATmega 8535. Rangkaian penguat yang digunakan dapat terlihat pada gambar 3.4 sebagai berikut :i. Komunikasi Serial RS232 Komunikasi serial berbasis RS232 berfungsi sebagai protocol komunikasi yang digunakan antara mikrokontroler dengan komputer dalam proses pemindahan data dari mikro ke komputer. Rangakain ini berfungsi sebagai interface pada sismin mikrokontroler (DB9) ke komputer (USB) sehingga terjadi komunikasi serial antara mikrokontroler dengan PC.j. PC (Personal Komputer) Gambar 3.4 Rangkaian Penguat PC berfungsi untuk menampilkan dan buffer level daya terima fotodetektor dalam satuan nanoWatt Rangkaian ini berfungsi memberikan keluaran (nW). tegangan yang tergantung tegangan masukan yang diterima dari rangkaian konversi arus ke tegangan3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) (Front End). Adapun penguatan yang dihasilkan dari rangkaian ini dapat diketahui melalui persamaan 3.1 3.2.1 Fotodetektor sebagai berikut : A = 1 + ( R4 / R3 ) (3.1) Tabel 3.1 Karakteristik Photodiode jenis Si 1337 Penguatan = 1 + ( 1 000 000 / 10 000 ) Series = 1 + 100 3
  5. 5. = 101 kali LCD ini menggunakan 4 bit jalur data. Jalur Penguatan 101 kali digunakan karena datanya menggunakan pin C.4 hingga pin C.7 dariperubahan tegangan yang dihasilkan oleh fotodetektor AVR ATMega 8535. Sedangkan untuk mengontrolbernilai sangat kecil (milivolt) sehingga tidak LCD, digunakan pin C.1 dan pin C.3 dari AVRmempengaruhi perubahan pada level tegangan ADC (0 ATMega 8535. Kaki PC.0 untuk mengontrol kaki RS- 5 Volt). Penguatan tersebut mengubah tegangan dari LCD dan kaki PC.2 untuk mengontrol kaki ENkeluaran receiver dari 53,7 – 74,3 mV menjadi 2,92 dari LCD.sampai 3,04 Volt. 3.2.6 Perancangan Komunikasi Serial3.2.4 Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATMega8535 Dalam sistem ini sistem minimum ATMega Rangkaian mikrokontroler merupakan pusat 8535 berkomunikasi dengan komputer menggunakanpengendalian dari bagian input dan keluaran serta komunikasi serial dengan standar komunikasi RS 232.pengolahan data. Pada sistem ini digunakan Untuk merubah data keluaran mikrokontrler yangmikrokontroler jenis AVR ATMega8535 yang memiliki standar TTL ke standar RS 232 diperlukan ICmemiliki spesifikasi sebagai berikut : MAX 232.a. XTAL (11,0592 Mhz), yang berfungsi sebagai pembangkit clock.b. C (22pF), pada pin XTAL 1 dan XTAL2.c. C (100nF) dan R (100Ω) pada pin reset.d. Kapasitor Elco (4,7 uF).e. VR (5K) pada pengotrol kontras LCD.f. Push button sebagai tombol reset.g. Port A.0 digunakan sebagai input dari sensor fotodetektor karena merupakan salah satu pin ADC.h. Port C digunakan sebagai pin output ke LCD.i. Port D digunakan sebagai pin output untuk Gambar 3.7 Konfigurasi IC MAX 232 komunikasi serial (RS232) ke komputer. Skema rangkaian sistem minimum 3.2.7 Rangkaian Catu Dayamikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.5 berikut : Rangkaian catu daya ini terdiri dari: a. Kapasitor dan Resistor. b. LM 7805 berfungsi untuk mengubah tegangan DC masukan yang nilainya lebih dari 5 volt menjadi 5 volt DC. c. Switch untuk tombol on/off. d. LED sebagai indikator. Dalam hal ini digunakan 1 buah rangkaian catu daya dengan tegangan 5 volt digunakan untuk mencatu rangkaian receiver optik dan rangkaian mikrokontroler. Rangkaian catu daya dapat dilihat pada gambar 3.8 sebagai berikut : Gambar 3.5 Rangkaian Sismin Mikrokontroler AVR ATMega8533.2.5 LCD Gambar 3.8 Rangkaian Catu Daya 3.2.8 Perancangan Perangkat Lunak (Software) 3.2.8.1 Pemrograman Mikrokontroler AVR 8535 Gambar 3.6 Skema Rangkaian LCD 4
  6. 6. Program utama dari ADC dan USART STARTmenggunakan Mikrokontroler AVR 8535 ini antaralain sebagai berikut: ADC INITIALIZATION USART INITIALIZATION 1. Inisialisasi port-port yang digunakan untuk ADC, konfigurasi mode yang digunakan CHECK PORT A.0 untuk ADC dan USART, Konfigurasi port keluaran. 2. Ambil data analog dari port A.0 N 3. Mulai konversi data analog yang masuk dari THERE ARE DATA ? port A.0 4. Selesai konversi 5. Tampilkan konversi ADC ke LCD melalui Y port C START CONVERTING 6. Kirim keluaran ADC ke register sbuf USART 7. Konversi port komunikasi serial menjadi USB 8. Keluarkan hasil konversi melalui port D.1 N atau kaki Tx. FINISH CONVERT ? 9. Kembali ke langkah nomor 2 YBerikut ini adalah diagram alir untuk program SHOW TO PORT C (LCD)mikrokontroler dari sistem ini. SENT TO PC VIA RS232 N DATA HAVE BEEN RECEIVE ? Y DISPLAY DATA IN PC END Gambar 3.9 Flowchart program ADC dan USART 3.2.8.2 Program Analog to Digital Converter ADC (Analog to Digital Converter) adalal sebuah interface yang dapat mengubah tegangan analog menjadi pulsa digital. Pada IC mikrokontroler AVR ATMega8535, ADC yang kita gunakan sudah ada pada port A. Pada ADC 10 bit, rentang output yang dihasilkan adalah 2 pangkat 10 = 1024. Dalam pembuatan alat ini digunakan Vref (tegangan referensi) sama dengan Vcc sebesar 5 Volt dengan resolusi ADC 10 bit, sehingga perhitungan ketelitian seperti dibawah ini : Ketelitian = Vref / Jumlah bit = 5 / 1024 = 0,0048828 Volt ≈ 0,004883 Volt 5
  7. 7. = 4,883 mV berfungsi sebagai rumus untuk menampilkan daya yang terukur di LCD dan komputer. Dengan mendapatkan nilai ketelitian, makaakan dapat diketahui berapa volt tegangan yang di Flowchart Programukur. Flowchart dari program pengukuran daya Tegangan = data ADC * ketelitian optik dapat dilihat pada gambar (gambar 3.9 dan gambar 3.10) sebagai berikut : Misalkan setelah konversi data maksimalyang didapat adalah 709, maka tegangan yang diukur STARTadalah : ADC INITIALIZATION LCD INITIALIZATION Tegangan = data ADC * ketelitian USART INITIALIZATION = 709 * 0.004883 Check PORT A.0 = 3,4620 volt N There are data ? = 3462 mV Y Setelah konversi selesai, proses selanjutnya Start Convertingadalah penentuan rumus program pengukuran dayasinyal optik pada dengan mencari hubungan regresi Nlinier antara nilai data ADC (variabel x) dan nilai daya Finish Convert ?pengukuran sinyal optik dengan power meter referensi(nW). Y Penentuan Rumus Program Check Data ADC Rumus program adalah rumus yang digunakan adc=read_adc(0)untuk menampilkan daya yang diukur oleh powermeter optik. Cara penentuannya adalah dengan y=(1.452*adc)-928.9membuat grafik regresi linier antara data ADC dandata daya power meter referensi rata-rata. Kemudian Daya Sinyal Optik = Ydari grafik tersebut menghasilkan rumus yangdimasukkan ke program mikrokontroler AVR Display (LCD) POWER METER OPTIK Daya = Y nW Sent “Y” to PC via RS232 N There are “Y” ? Y DISPLAY (PC) Daya Sinyal Optik : Y nW END Gambar 3.11 Flowchart Program Power MeterGambar 3.10 Grafik Data ADC terhadap Daya Power Optik Meter Referensi Grafik diatas menjelaskan bahwa perbandingannilai hasil pengukuran antara data ADC dengan daya 3.3.1.2 Program Serial Komunikasi(nW) pada power meter referensi adalah cenderung Subrutin yang digunakan untuk mengaktifkan UASRTlinier. Rumus yang didapat dimasukkan ke program Transmitter pada :mikrokontroler AVR ATMega8535. Rumus tersebut 6
  8. 8. “// initialization USART karakter pertama.void usart_init(unsigned int baudr) { sprintf(lcd,"%2.3f",y); //set baud rate lcd_puts(lcd); UBRRH=((unsigned char) (baudr>>8)) & (0x7f); lcd_gotoxy(14,1); UBRRL=(unsigned char) (baudr); lcd_putsf("nW"); //fungsi untuk menampilkan “nW” UCSRA=0x00; printf("%2.3f rn",y); //aktifkan tx delay_ms(1000); UCSRB=(1<<TXEN); } //set frame format: 8 bit, 2 stop bit UCSRC=(1<<USBS) | (3<<UCSZ0) | (1<<USEL); 3.3.2 Perancangan Pemrograman Interface pada}”. PC Buka Start --> All Programs --> Accessories --> Communications --> HyperTerminal.Berikut ini adalah subrutinyang digunakan untukmengirimkan sebuah data:lcd_init(16); // LCD Module Initializationdelay_ms(100);usart_init(ubrr_val);delay_ms(100);while (1) { // Place your code here Gambar 3.13 Pengujian komunikasi serial pada adc=read_adc(0); Hyperterminal y=(1.452*adc)-928.9; if (y>=40 && y<=115) { lcd_clear(); // fungsi untuk menghapustampilan LCD lcd_putsf("POWERMETER OPTIK"); adc=read_adc(0); // baca ADC di port A.0 lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("DAYA :"); Gambar 3.14 Tampilan form utama Visual Basic lcd_gotoxy(7,1); // lcd_gotoxy(kolom, baris) fungsi untuk mensetting posisi 7
  9. 9. Gambar 4.1 Sinyal keluaran sensor yang tidak diberi Gambar 3.15 Tampilan pembuatan aplikasi interface cahaya pada PC Amplitudo sinyal berkisar antara 53.7 mV yang masih tercampur dengan noise. Gambar 4.2 Sinyal keluaran sensor yang diberi cahaya dengan λ = 600 Gambar 3.16 Interface power meter optic pada Amplitudo sinyal berkisar antara 54.3 mV yang masih komputer tercampur dengan noise. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL IMPLEMENTASI SISTEMPengujian yang dilakukan meliputi: 1. Pengujian perangkat keras (hardware) 2. Pengujian perangkat lunak (software) 3. Pengujian fungsionalitas sistem power Gambar 4.3 Sinyal keluaran sensor yang diberi cahaya meter optik. dengan λ = 1000 nm Amplitudo sinyal berkisar antara 74.3 mV yang masih4.1 Pengujian Perangkat Keras (Hardware) tercampur dengan noise. Dari data hasil pengukuran terlihat bahwa amplitudo sinyal keluaran fotodetektor4.1.1 Pengukuran Sinyal Keluaran Fotodetektor berkisar antara 53.7 – 74.3 mV Pengukuran ini dilakukan dengan 4.1.2 Pengukuran Keluaran Penguat Sinyalmenghubungkan output dan ground dari rangkaiansensor ke osiloskop. Pengukuran besarnya penguatan dilakukan dengan menghubungkan rangkaian receiver dengan oscilloscope. Pengamatan dilakukan dengan mengamati keluaran penguat. Gambar juga terlihat bentuk sinyal sama, karena penguat non- inverting tidak membalik sinyal keluaran. 8
  10. 10. 4.1.3 Pengujian Kinerja Receiver Rangkaian reveiver optik ini diuji dengan cara memberikan catuan sebesar 5 Volt dan cahaya yang merambat pada serat optik dari transmitter optik ke fotodetektor yang akan menghasilkan arus elektrik. Kemudian arus elektrik tersebut dikonversi menjadi tegangan tegangan listrik oleh IC LM324N. Karena tegangan keluarannya masih kecil maka tegangan tersebut dikuatkan kembali oleh IC LM324N. Gambar 4.4 Sinyal keluaran penguat yang terhubung Pengujian kinerja receiver juga dilakukan dengan sensor yang tidak menerima cahaya dengan cara melihat tegangan keluaran rangkaian receiver yang diukur menggunakan multimeter digital.Amplitudo sinyal berkisar antara 2, 92 V yang masih Data hasil pengukuran adalah untuk menentukantercampur dengan noise. Dari data hasil pengukuran ketidakpastian hasil pengujian yang nantinyaterlihat bahwa sinyal keluaran sensor sebesar 53,7 mV digunakan untuk menentukan sistem yang dirancangdan dikuatkan sebesar 55 kali oleh op-amp menjadi dapat bekerja dengan baik atau tidak.2.92 V. Dari data hasil pengukuran tegangan keluaran receiver dapat diketahui bahwa tegangan keluaran mínimum adalah 2,93 Volt dan maksimum 3.115 Volt. Semakin besar nilai panjang gelombang cahaya yang merambat pada serat optik dan diterima oleh rangkaian receiver, maka tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian receiver akan semakin tinggi nilainnya. 4.1.4 Pengujian Sismin ATMega 8535 Pengukuran Mikrokontroler AVR 8535 antara lain pengukuran keluaran ADC melalui Port C dan D yang diset secara program sebagai port keluaran.Gambar 4.5 Sinyal keluaran penguat yang terhubung Selain itu dilakukan pengukuran keluaran serial di pindengan sensor yang menerima cahaya dengan λ = 600 TX mikrokontroler AVR 8535. nm  Pengukuran keluaran ADC dan tegangan TTLAmplitudo sinyal berkisar antara 2.93 V yang masihtercampur dengan noise dan penguatan sebesar 54 kali. Gambar 4.7 Hasil konversi ADC Gambar 4.6 Sinyal keluaran penguat yang terhubung dengan sensor yang menerima cahaya λ = 1000 nm (3,04 V)Amplitudo sinyal berkisar antara 3.04 V yang masihtercampur dengan noise dan penguatan sebesar 41 kali. 9
  11. 11. Gambar 4.8 Data serial keluaran dari mikrokontroler kita harus menuliskan program seperti yang(TTL) ditunjukkan pada list program di bawah ini. Baris pertama program berfungsi untuk4.1.5 Pengujian Catuan menginisialisasikan bahwa LCD yang digunakan bertipe 16 x 2 karakter, sedangkan baris kedua Pada pengukuran dapat diketahui bahwa pin program berfungsi untuk menghapus layar LCD. PadaVCC pada mikrokontroler mendapat catuan sebesar baris ketiga program berfungsi untuk menempatkan4,91 Volt, tegangan ini sudah cukup untuk awal tampilan karakter, untuk angka ”1” berarti letakmemberikan catuan pada seluruh komponen yang karakter pada kolom kedua, sedangkan angka ”0”terpasang pada sistem minimum ATMega 8535. berarti letak karakter pada baris pertama. BarisSedangkan catuan pada rangkaian receiver memiliki keempat program berfungsi untuk menampilkancatuan eksternal yang berbeda sebesar 5,2 Volt. tulisan ”Power Meter Optik” pada LCD. Setelah ituPengukuran catuan dilakukan pada beberapa titik, akan muncul pada layar LCD sebagai berikut:yaitu keluaran regulator 7805, pin VCC ATmega8535,pin VCC LCD, dan Pin VCC Max 232. Setelahdilakukan proses pengukuran, diperoleh hasil sebagaiberikut :4.2 Pengujian Keluaran Perangkat Lunak(Software)4.2.1 Pengujian ADC Internal MikrokontrolerAVR Atmega 8535 Gambar 4.9 Tampilan LCD Saat Awal Keluaran tegangan receiver yang dapat 4.2.2 Pengujian Program Komunikasi Serialmengakomodasi besar daya antara 42 s/d 97 nWmempunyai nilai tegangan maksimum 3,1V disertai Pada pengujian komunikasi serial digunakandengan tegangan referensi dari mikrokontroler kabel serial, software hyperterminal dan Visual basicATmega8535 adalah 4.91V. Dari data tersebut pada PC. Langkah langkah pengujian adalah sebagaidiperoleh perhitungan sederhana nilai hasil konversi berikut :ADC dilakukan dengan persamaan berikut: 1. Pertama mikrokontroler diberi program yang dapat mengirimkan data melalui komuniksai (3.1) serial. 2. Selanjutnya Rangkaian alat ukur daya optik Dari Hasil pengujian ADC internal dan nilai dihubungkan dengan PCdaya optik dapat terlihat bahwa semakin tinggi nilai 3. Langkah ketiga adalah mengatur baudrate padategangan output reveiver dan nilai ADC maka daya software hyperterminal dan membuka portyang dihasilkan juga akan semakin tinggi nilainya. COM5 pada PC.Dari table 4.1 dapat diketahui range daya pengukuran, 4. Langkah terakhir adalah mengirimkan data hasilnilai level ADC dan besar nilai daya sinyal optik yaitu pengukuran ke PC dan LCD.42 sampai 97 nW dengan masukan ADC 2,935 voltsampai 3, 115 volt maka untuk tegangan diluar rangedari sensor tersebut tidak dapat dimonitor. Data hasilpengukuran keluaran rangakaian receiver dan nilaiADC terdapat dalam lampiran.4.2.2 Pengujian Program LCD padaMikrokontroler AVR Atmega 8535 Pada bagian pemrograman LCD yang Gambar 4.10 Pengujian komunikasi serialterpenting adalah proses inisialisasi. Pada awal dengan hyperterminalprogram yang pertama kali dilakukan adalahinisialisasi LCD. Setelah proses inisialisasi, jika inginmemunculkan karakter “Power Meter Optik” maka 10
  12. 12. 5. Setting parameter-parameter pada komunikasi serial. 6. Gunakan fitur-fitur yang tersedia pada saat pengukuran, misalnya: fitur Connect berfungsi untuk menghubungkan antara hardware dengan sofware sehingga terjadi komunikasi serial, Disconnect berfungsi untuk menghentikan proses pengukuran, Clear berfungsi untuk membersihkan data hasil pengukuran Gambar 4.11 Pengujian pengukuran pada LCD sebelumnya dan Exit berfungsi untuk menutup program. 7. Data hasil pengukuran akan ditampilkan4.2.3 Pengujian Program Interface pada PC dan dibuffer sementara waktu Berikut adalah tampilan program aplikasi Pengujian dilakukan dengan cara power meter optik dan data hasilmenjalankan fungsionalitas dari power meter optik pengukuran.rancangan. Pada saat pengukuran program interfacepada PC berfungsi untuk menampilkan dan membufferdata sementara hasil pengukuran. Gambar 4.12 Program interface power meter optik Gambar 4.13 Tampilan aplikasi interface pada pada Komputer komputerProgram interface ini terdiri ini berfungsi untuk Analisis dari hasil pengujian diatas makamenampilkan dan membuffer nilai hasil pengukuran. hardware (power meter optik) sudah dapatPada saat proses pengukuran, baudrate yang digunakan berkomunikasi dengan software (power meter optik)9600 kbps dan COM 5. menggunakan komunikasi serial dan dapat mengirimkan data berdasarkan daya tangkap4.3 Pengujian Fungsionalitas Sistem Power fotodetektor terhadap cahaya.Meter Optik 4.4 Tingkat Presisi Power Meter Rancangan Langkah langkah pengujian alat ukur secarafungsionalitas adalah sebagai berikut : Dalam perhitungan tingkat presisi power meter rancangan menggunakan data pengukuran daya 1. Setting Panjang gelombang dan resolusi power meter referensi dan power meter rancangan. pada sumber optik (programmable light Kemudian dibandingkan hasil kedua tingkat presisi source). tersebut. Data hasil perhitungan tingkat akurasi 2. Hubungkan Programmable light source terdapat dalam lampiran. ke power meter optik dengan menggunakan serat optik singlemode.  Tingkat Presisi Pengukuran Sumber Optik 3. Hubungkan alat ukur daya optik ke komputer dengan menggunakan kabel serial. 4. Buka program aplikasi interface power meter optik pada komputer dan jalankan. 11
  13. 13. Dengan persamaan tingkat presisi diatas, 1. Nilai tegangan dan level data ADC yang maka dapat diperoleh hasil tingkat presisi dihasilkan oleh rangkain receiver dan pengukuran daya menggunakan power meter mikrokontroler memiliki range 2.93 – 3.11 rancangan rata-rata sebesar ±81.0675633%, V dan 669 – 709 pada sumber cahaya sedangkan jika menggunakan power meter dengan panjang gelombang 600 – 1000 referensi rata-rata sebesar ±99.05747798%. nm. 2. Daya yang terukur pada power meter rancangan menggunakan sumber optik4.5 Tingkat Akurasi Power Meter Rancangan dengan panjang gelombang 600 – 1000 nm adalah rata-rata sebesar 43.822 – Data perhitungan akurasi diperoleh dari 94.338 nW.perbandingan data pengukuran daya antara powermeter rancangan dengan power meter referensi. Data 3. Tingkat presisi power meter rancanganhasil perhitungan tingkat akurasi terdapat dalam pada saat proses pengukuran adalah rata-lampiran. rata sebesar ±81.067%, sedangkan jika menggunakan power meter referensi rata-  Tingkat Akurasi rata sebesar ±99.057% pada panjang gelombang pengukuran 600 – 1000 nm. Perhitungan tingkat akurasi power meterrancangan menggunakan sumber optik terdiri dari 4. Tingkat akurasi power meter rancanganbeberapa tahapan sebagai berikut : pada saat proses pengukuran adalah rata- rata sebesar ±38.628%. Oleh karena itu,  Perhitungan batas akurasi individual (a) tingkat akurasi power meter rancangan sudah cukup baik jika dibandingkan a (ke-n) = ±(1+((data rancangan ke-n – dengan tingkat akurasi power meter data referensi ke-n)/data referensi ke- referensi rata-rata sebesar ± 5% n))*akurasi referensi Diketahui : Akurasi Power Meter Referensi = ±5% 5.2 SARAN Misalnya : Perhitungan tingkat akurasi pada Saran yang dapat diajukan untuk penelitian tingkatan ke-1 lebih lanjut mengenai topik ini adalah: a1 = ±(1+((43,94-42,28)/42,28))*5% 1. Power meter optik yang dirancang dapat mengukur daya dengan range panjang gelombang = ± 0.05196 ≈ 5.196% lebih besar. Sehingga pemanfaatan fungsionalitas  Perhitungan akurasi total photodiode lebih optimal. 2. Power meter optik yang dirancang dapat mengatur panjang gelombang sesuai jenis sumber optik yang digunakan. Dari persamaan diatas diperoleh akurasi total 3. Power meter optik yang dirancang dapat sebesar: menggunakan jenis mikrokontroler lain yang memiliki nilai adc yang lebih tinggi. A = ± 0.38628 ≈ 38.63% 4. Power meter optic yang dirancang memiliki fitur untuk menampilkan, menyimpan dan menganalisis data hasil pengukuran. 5. Pengkalibrasian perangkat sebaiknya BAB V menggunakan power meter optik standar agar lebih presisi dan akurasi KESIMPULAN DAN SARAN5.1 KESIMPULAN Berdasarkan proses implementasi, pengujian,dan analisis dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 12

×