Dokumen ini membahas perancangan dan implementasi alat ukur daya optik berbasis mikrokontroler AVR ATmega 8535 yang dapat menampilkan hasil pengukuran di komputer. Alat ini terdiri dari beberapa blok, termasuk penerima sinyal optik, konverter serial ke USB, dan perangkat lunak di komputer untuk memproses dan menampilkan data. Diharapkan alat ini memiliki akurasi pengukuran ≤ 5% dan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi komunikasi serat optik.

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 sinyal
optik pada suatu sistem komunikasi serat optik. Power meter optik yang dirancang pada tugas akhir ini terdiri
dari 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 optik
yang 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 dengan
menggunakan serat optik ke blok penerima. Blok penerima sinyal optik terdiri dari rangkain photodetector dan
rangkaian 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 berupa
tegangan yang maksimal. Tegangan keluaran tersebut akan dihubungkan ke blok sistem minimum mikrokontroler
ATMega8535. Pada blok ini level tegangan yang masuk diubah menjadi data ADC dengan pemrograman Bahasa
C. 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 diharapkan
memiliki tingkat keakurasian ≤ 5%. Data hasil pengukuran sinyal optik yang akan disimpan dan ditampilkan
oleh 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 signals
from an optical source at the time of the measurement process. Optical power meter designed in this thesis
consists of 5 blocks: the block receiving the optical signal power, the minimum system block AT Mega 8535
AVR microcontroller, serial to Universal Serial Bus (USB) converter, personal computer (PC) and the power
supply 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 the
receiver. Block consists of an optical signal receiver string of photo detector and amplifier circuits. Photo detector
serves to convert the received optical signals into electrical signals. Electrical signal which has been weakened
would be strengthened by the amplifier circuit to obtain the maximum output voltage form. The output voltage
will be connected to the microcontroller ATMEGA8535 minimum system block. In this block the incoming
voltage level is converted into the ADC data with programming language C. ADC data will be sent to a personal
computer (PC) via a universal serial bus to serial converter. The computer will store the ADC data and will
display 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 the
optical signal power (dBm) and optical signal wavelength (nm).
Keywords: Photo detector, ATMEGA8535 AVR Microcontroller, Analog to Digital Converter(ADC), Serial to
USB Converter, and Personal Computer (PC).
1

2. BAB I 3. Bagaimana cara kerja mikrokontroller dalam
PENDAHULUAN memperoses dan megirim data digital hasil
1.1 Latar Belakang Masalah pengukuran ke komputer.
Pengukuran daya sinyal optik memiliki peranan 4. Bagaimana cara menampilakan data yang dikirim
yang sangat penting pada proses perancangan sistem oleh mikrokontroller ke komputer.
jaringan komunikasi optik. Oleh karena itu, 5. Bagaimana melihat performansi, tingkat ketelitian
pengukuran daya sinyal optik sangat diperlukan dalam dan keakuratan power meter optik dalam
proses pemantauan dan pengendalian suatu sistem mengukur daya sinyal optik.
jaringan komunikasi optik.
Alat ukur ini dipergunakan untuk mengukur daya 1.4 Batasan Masalah
sinyal optik pada saat praktikum sistem komunikasi Batasan-batasan masalah dalam perancangan
serat optik. Sinyal optik yang merambat pada serat dan implementasi pada tugas akhir ini yaitu sebagai
optik mengalami perubahan daya sinyal yang berikut :
diakibatkan oleh adanya redaman (loss). Sumber 1. Transmiter optic atau sumber optik yang
redaman dapat berasal dari komponen-komponen digunakan adalah programmable light source.
transmitter/receiver, serat optik, cahaya luar yang 2. Fotodetektor optik yang digunakan jenis Si
masuk, dan lain sebagainya. Redaman tersebut dapat photodiode S1337 Series 5.8 mm sebagai sensor
mengakibatkan 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 yang
yang diterima dengan menggunakan power meter digunakan adalah komputer atau Liquid Crystal
optik. 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 digunakan
komunikasi serat optik berjumlah dua buah sehingga adalah singlemode step indeks dengan panjang 2
tidak 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 panjang
karena 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 oleh
cadangan atau tambahan agar proses praktikum di programmable light source yang terukur oleh
laboratorium sistem komunikasi serat optik dapat power meter optik (AQ2150) adalah 42 nW
berjalan dengan baik dan lancar. sampai 98 nW.
9. Aplikasi interface pada komputer dibangun
1.2 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 II
2. 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 dan
implementasi dari tugas akhir ini yaitu : Gambar 2.1 Konfigurasi Sederhana Sistem
1. Bagaimana cara mengubah sinyal optik menjadi Komunikasi Serat Optik
sinyal elektrik. Sistem Komunikasi Serat Optik Sederhana Terdiri
2. 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. 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 Sistem
2.3 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. cahaya yang memancar dan merambat pada serat Karakteristik Keterangan
optik.
Peak Sensitivity 960 nm
c. 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 Volts
e. 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 tegangan
3.2 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. = 101 kali LCD ini menggunakan 4 bit jalur data. Jalur
Penguatan 101 kali digunakan karena datanya menggunakan pin C.4 hingga pin C.7 dari
perubahan tegangan yang dihasilkan oleh fotodetektor AVR ATMega 8535. Sedangkan untuk mengontrol
bernilai sangat kecil (milivolt) sehingga tidak LCD, digunakan pin C.1 dan pin C.3 dari AVR
mempengaruhi 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 EN
keluaran receiver dari 53,7 – 74,3 mV menjadi 2,92 dari LCD.
sampai 3,04 Volt.
3.2.6 Perancangan Komunikasi Serial
3.2.4 Sistem Minimum Mikrokontroler AVR
ATMega8535 Dalam sistem ini sistem minimum ATMega
Rangkaian mikrokontroler merupakan pusat 8535 berkomunikasi dengan komputer menggunakan
pengendalian dari bagian input dan keluaran serta komunikasi serial dengan standar komunikasi RS 232.
pengolahan data. Pada sistem ini digunakan Untuk merubah data keluaran mikrokontrler yang
mikrokontroler jenis AVR ATMega8535 yang memiliki standar TTL ke standar RS 232 diperlukan IC
memiliki 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 Daya
mikrokontroler 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
ATMega853
3.2.5 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. Program utama dari ADC dan USART START
menggunakan Mikrokontroler AVR 8535 ini antara
lain 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
Y
Berikut 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. = 4,883 mV berfungsi sebagai rumus untuk menampilkan daya
yang terukur di LCD dan komputer.
Dengan mendapatkan nilai ketelitian, maka
akan dapat diketahui berapa volt tegangan yang di Flowchart Program
ukur.
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 maksimal
yang didapat adalah 709, maka tegangan yang diukur START
adalah :
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 Converting
adalah penentuan rumus program pengukuran daya
sinyal optik pada dengan mencari hubungan regresi
N
linier 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 power
meter optik. Cara penentuannya adalah dengan y=(1.452*adc)-928.9
membuat grafik regresi linier antara data ADC dan
data daya power meter referensi rata-rata. Kemudian
Daya Sinyal Optik = Y
dari grafik tersebut menghasilkan rumus yang
dimasukkan 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 Meter
Gambar 3.10 Grafik Data ADC terhadap Daya Power Optik
Meter Referensi
Grafik diatas menjelaskan bahwa perbandingan
nilai 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 UASRT
linier. Rumus yang didapat dimasukkan ke program Transmitter pada :
mikrokontroler AVR ATMega8535. Rumus tersebut
6

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 untuk
mengirimkan sebuah data:
lcd_init(16); // LCD Module Initialization
delay_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 menghapus
tampilan 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. 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 SISTEM
Pengujian 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 masih
4.1 Pengujian Perangkat Keras (Hardware) tercampur dengan noise. Dari data hasil pengukuran
terlihat bahwa amplitudo sinyal keluaran fotodetektor
4.1.1 Pengukuran Sinyal Keluaran Fotodetektor berkisar antara 53.7 – 74.3 mV
Pengukuran ini dilakukan dengan 4.1.2 Pengukuran Keluaran Penguat Sinyal
menghubungkan output dan ground dari rangkaian
sensor 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. 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 menentukan
tercampur dengan noise. Dari data hasil pengukuran ketidakpastian hasil pengujian yang nantinya
terlihat bahwa sinyal keluaran sensor sebesar 53,7 mV digunakan untuk menentukan sistem yang dirancang
dan 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 pin
dengan sensor yang menerima cahaya dengan λ = 600 TX mikrokontroler AVR 8535.
nm
 Pengukuran keluaran ADC dan tegangan TTL
Amplitudo sinyal berkisar antara 2.93 V yang masih
tercampur 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 masih
tercampur dengan noise dan penguatan sebesar 41 kali.
9

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 untuk
4.1.5 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. Pada
VCC pada mikrokontroler mendapat catuan sebesar baris ketiga program berfungsi untuk menempatkan
4,91 Volt, tegangan ini sudah cukup untuk awal tampilan karakter, untuk angka ”1” berarti letak
memberikan catuan pada seluruh komponen yang karakter pada kolom kedua, sedangkan angka ”0”
terpasang pada sistem minimum ATMega 8535. berarti letak karakter pada baris pertama. Baris
Sedangkan catuan pada rangkaian receiver memiliki keempat program berfungsi untuk menampilkan
catuan eksternal yang berbeda sebesar 5,2 Volt. tulisan ”Power Meter Optik” pada LCD. Setelah itu
Pengukuran 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. Setelah
dilakukan proses pengukuran, diperoleh hasil sebagai
berikut :
4.2 Pengujian Keluaran Perangkat Lunak
(Software)
4.2.1 Pengujian ADC Internal Mikrokontroler
AVR Atmega 8535 Gambar 4.9 Tampilan LCD Saat Awal
Keluaran tegangan receiver yang dapat 4.2.2 Pengujian Program Komunikasi Serial
mengakomodasi besar daya antara 42 s/d 97 nW
mempunyai nilai tegangan maksimum 3,1V disertai Pada pengujian komunikasi serial digunakan
dengan tegangan referensi dari mikrokontroler kabel serial, software hyperterminal dan Visual basic
ATmega8535 adalah 4.91V. Dari data tersebut pada PC. Langkah langkah pengujian adalah sebagai
diperoleh 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 PC
daya optik dapat terlihat bahwa semakin tinggi nilai 3. Langkah ketiga adalah mengatur baudrate pada
tegangan output reveiver dan nilai ADC maka daya software hyperterminal dan membuka port
yang dihasilkan juga akan semakin tinggi nilainya. COM5 pada PC.
Dari table 4.1 dapat diketahui range daya pengukuran, 4. Langkah terakhir adalah mengirimkan data hasil
nilai level ADC dan besar nilai daya sinyal optik yaitu pengukuran ke PC dan LCD.
42 sampai 97 nW dengan masukan ADC 2,935 volt
sampai 3, 115 volt maka untuk tegangan diluar range
dari sensor tersebut tidak dapat dimonitor. Data hasil
pengukuran keluaran rangakaian receiver dan nilai
ADC terdapat dalam lampiran.
4.2.2 Pengujian Program LCD pada
Mikrokontroler AVR Atmega 8535
Pada bagian pemrograman LCD yang Gambar 4.10 Pengujian komunikasi serial
terpenting adalah proses inisialisasi. Pada awal dengan hyperterminal
program yang pertama kali dilakukan adalah
inisialisasi LCD. Setelah proses inisialisasi, jika ingin
memunculkan karakter “Power Meter Optik” maka
10

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 ditampilkan
4.2.3 Pengujian Program Interface pada PC dan dibuffer sementara waktu
Berikut adalah tampilan program aplikasi
Pengujian dilakukan dengan cara power meter optik dan data hasil
menjalankan fungsionalitas dari power meter optik pengukuran.
rancangan. Pada saat pengukuran program interface
pada PC berfungsi untuk menampilkan dan membuffer
data sementara hasil pengukuran.
Gambar 4.12 Program interface power meter optik Gambar 4.13 Tampilan aplikasi interface pada
pada Komputer komputer
Program interface ini terdiri ini berfungsi untuk Analisis dari hasil pengujian diatas maka
menampilkan dan membuffer nilai hasil pengukuran. hardware (power meter optik) sudah dapat
Pada 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 tangkap
4.3 Pengujian Fungsionalitas Sistem Power fotodetektor terhadap cahaya.
Meter Optik
4.4 Tingkat Presisi Power Meter Rancangan
Langkah langkah pengujian alat ukur secara
fungsionalitas 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. 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 optik
4.5 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 power
meter rancangan dengan power meter referensi. Data 3. Tingkat presisi power meter rancangan
hasil 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 meter
rancangan menggunakan sumber optik terdiri dari 4. Tingkat akurasi power meter rancangan
beberapa 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 SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan proses implementasi, pengujian,
dan analisis dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
12