4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3. Hasil Uji Coba Laboratorium
Sensor suhu dibungkus dengan bahan yang mampu menyerap panas dengan baik seperti stainless steel dan alumunium. Pada penelitian ini sensor yang sama digunakan dengan pembungkus berbahan alumunium. Pada keadaan tidak terbungkus ketelitian sensor suhu ini sebesar 12-bit menyebabkan sensor ini memiliki respon dan data yang cukup baik untuk aplikasi drifter.
Sensor suhu DS18B20 adalah merupakan sensor suhu dengan keluaran digital, tetapi karena penerapan di drifter, sensor tersebut dibungkus untuk kedap air maka diperlukan kalibrasi untuk mengkoreksi hasil keluaran digital sensor dan pengaruh karena dibungkus tersebut. Proses kalibrasi ini dilakukan dengan menngukur suhu air dingin yang dipanaskan secara perlahan menggunakan thermometer sebagai alat standard dan sensor suhu DS18B20 yang telah terbungkus. Kalibrasi Sensor suhu menghasilkan data dengan standar deviasi 0.42, Rata-rata perbedaan suhu sebesar 1.582 С dan maksimum beda sebesar 3.03 С. Data percobaan tersebut kemudian dilakukan pencocokan (Gambar 31) sehingga didapatkan persamaan Y=1.004*X + 1.432 dengan R2=0.996, dimana Y adalah suhu terkoreksi dan X adalah suhu yang dikeluarkan oleh sensor DS18B20. Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa sensor suhu pada drifter ini memiliki liniearitas yang baik dengan tingkat kepercayaan yang cukup baik. Bahan
158
alumunium menyebabkan panas yang terukur pada DS18B20 lebih dingin sebesar -1.432 С tetapi masih memberikan liniearitas dengan kemiringan sebesar 1.004.
(a)
(b)
Gambar 31. (a) Plot data pengukuran (b) Fit data hasil kedua pengukuran
Hasil diatas kurang baik dibandingkan dengan hasil Motyzhev (2010), pada penelitiannya tentang smart buoy yang di uji cobakan di laut hitam dengan nilai akurasi yaitu 0.2 С, sensitivitas 0.04 С dan waktu pembacaan 20 detik. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh bahan pembungkus berupa stainless steel (penelitian ini menggunakan bahan alumunium) dimana stainless steel memiliki penyerapan panas yang lebih baik.
Respon time dari sensor diamati secara visual dengan melihat perubahan nilai pada thermometer dan waktu yang diperlukan oleh sensor DS18B20 untuk berubah yaitu sebesar ± 2 detik. Hasil tersebut disebabkan karena waktu yang
20 25 30 35 40 20 25 30 35 40 Suhu DS1820 (Celcius) S uh u Th er m om et er (C el ci us ) y = 1.004*x + 1.432 R2=0.996 data linear 0 5 10 15 20 25 30 35 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 Data ke- S uh u (C el ci us ) Sensor DS18B20 Manual (Thermometer)
159
dibutuhkan perangkat keras internal dari sensor dengan penggunaan akurasi 12-bit membutuhkan waktu jeda pengukuran minimal 500 ms (www.dallas.com). Waktu tersebut kemudian ditambah dengan perintah lain dalam proses pembacaan sensor. Hasil respon time ini juga sangat dipengaruhi oleh proses penyerapan panas dari bahan pembungkus sensor itu sendiri. Respon time ± 2 detik dianggap baik untuk diterapkan pada drifter karena pada percobaan lapang, pengukuran suhu akan dilakukan selama ± 5 menit, sehingga hasil proses pembacaan sensor suhu terhadap perubahan suhu karena respon time tidak terlalu besar.
Pengujian akurasi ketelitian posisi yang dikeluarkan oleh GPS dilakukan dengan percobaan pengukuran pada titik tetap, dimana drifter diletakan pada titik tetap selama 10 menit dan melakukan pengukuran posisi secara terus-menerus. Percobaan ini dilakukan pada tiga titik yang berbeda yaitu di samping gedung, daerah terbuka dan di bawah pohon. Hal ini dilakukan untuk melihat nilai kesalahan posisi pembacaan yang dihasilkan akibat gangguan dari penerimaan sinyal GPS. Hasil ketiga titik tersebut memperlihatkan bahwa posisi yang dikeluarkan GPS memiliki nilai diameter maksimum ±13.62 m terjadi pada daerah terhalang gedung yang merupakan gangguan paling besar dari ketiga titik yang diuji, namun pada daerah terbuka kesalahan posisi maksimum yaitu ±4.5 m yang merupakan titik yang dianggap tidak memiliki gangguan sinyal (Tabel 17).
Hasil kesalahan ini sesuai dengan spesifikasi yang dikeluarkan oleh Parallax. Inc produsen dari chip GPS yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebesar ±20 m (radius ±10 m). Hasil tersebut memberikan gambaran bahwa pada daerah terbuka seperti laut, drifter akan memberikan perubahan posisi dengan tingkat kepercayaan yang baik.
Drifter pada penelitian ini berubah posisi di luar radius ±4.5 m. Ketelitian perhitungan kecepatan drifter selanjutnya dapat dihitung dengan asumsi perubahan posisi di luar ±4.5 m tersebut. Misalnya Drifter memiliki waktu transmisi 5 menit maka ketelitian terkecil dari drifter yaitu 450 cm dibagi 5 dikali 60 detik yaitu sebesar ±1.5 cm/s dan dalam waktu transmisi 10 menit sebesar ±0.75 cm/s.
160
Tabel 17. Hasil ujicoba penentuan posisi pada titik tetap
Titik Latitude (ddmm.ssss) Longitude (ddmm.ssss) I (Samping Gedung) Maksimum 0633.5542 10643.4645 Minimum 0633.5088 10643.4245 Range (Second) 0.454` ~ 13.62 m 0.4` ~ 12 m II (Tebuka) Maksimum 0633.5515 10643.4296 Minimum 0633.5427 10643.4281 Range (Second) 0.088` ~ 2.644 m 0.15` ~ 4.5 m III (Dibawah Pohon) Maksimum 0633.4228 10643.4106 Minimum 0633.4184 10643.4083 Range (Second) 0.44` ~ 13.2 m 0.23` ~ 6.9 m
Untuk melihat pola sebaran setiap titik percobaan kemudian diplot seperti terlihat pada Gambar 32 (a), (c) dan (e). Pola sebaran pada titik pertama jauh lebih variatif dibandingkan dengan titik ke-3 dan ke-2. Hal ini memperlihatkan gedung merupakan gangguan yang cukup besar untuk sinyal GPS, kemudian pepohonan. Pada keadaan terbuka, GPS penerima yang digunakan memberikan data posisi yang baik, dimana selama 5 menit pencatatan data dihasilkan hanya ada dua posisi yang berbeda.
Untuk melihat kekonsistenan pemberian posisi oleh GPS penerima. Setiap data kemudian dilihat perubahan jarak dari pencatatan waktu saat ini dengan waktu sebelumnya, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 32 (b), (d) dan (f). Jarak terjauh dihasilkan oleh percobaan pada titik ke-3 yaitu 13 m, kemudian pada titik-1 sebesar 8.5 m dan paling pendek pada titik-2 sebesar 5.2 m. Berdasarkan hasil tersebut kemudian dapat dihitung kecepatan minimal arus yang dapat diukur menggunakan GPS penerima pada saat lintasan lurus dengan menentukan selang waktu pencatatan. Bila ditentukan selang waktu pencatatan selama 5 menit maka kecepatan minimal tersebut yaitu 520 cm dibagi 300 yaitu sebesar 1.7 cm/s dan selang waktu pencatatan selama 10 menit menghasilkan kecepatan minimum sebesar 0.85 cm/s. Kecepatan minimal tersebut sudah cukup baik karena menurut Sannang (2003) di Pelabuhan Ratu kecepatan arus berkisar antara 10 – 45 cm/s.
161
Gambar 32. Pola sebar spasial hasil pengukuran Titik I (a), Titik II (c) dan Titik III (e), beda jarak setiap titik secara berurut Titik I (b), Titik II (d) dan Titik III (f) 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 x 104 633.5 633.51 633.52 633.53 633.54 633.55 633.56 Longitude (a) La tit ud e 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 Data ke- (b) Ja ra k (m ) 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 x 104 633.542 633.544 633.546 633.548 633.55 633.552 Longitude (c) La tit ud e 0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4 5 6 Data ke- (d) Ja ra k (m ) 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 1.0643 x 104 633.418 633.419 633.42 633.421 633.422 633.423 Longitude (e) La tit ud e 0 50 100 150 200 250 300 0 5 10 15 Data ke- (f) Ja ra k (m )
162
Selanjutnya dilakukan pengujian pada saat drifter bergerak yaitu dengan membawa drifter keliling kampus IPB Dramaga untuk melihat pengiriman, penerimaan dan ketelitian dari data yang dihasilkan. Hasil uji ini kemudian diplot di Google Map untuk melihat ketepatan dari hasil pengukuran posisi GPS. Dari percobaan diperlihatkan bahwa GPS yang digunakan sudah cukup baik dalam memberikan posisi (Gambar 33 lihat A). Pergerakan hasil pengukuran mendekati jalur yang dilakukan (jalan), namun masih memiliki kesalahan seperti pada percobaan pengukuran titik tetap yaitu ±4.5 m. Kesalahan tersebut sebagian ditemukan pada daerah-daerah yang memiliki penghalang terhadap penerimaan sinyal GPS (Gambar 33 lihat B). Secara umum hasil ini memberikan hasil yang memuaskan dimana data mampu memberikan gambaran pola pergerakan yang baik dari gerak selama percobaan dilakukan.
Selama percobaan, penyimpanan data di lakukan di data logger SD/MMC card setiap ±2 detik (waktu yang dibutuhkan untuk sekali pembacaan dan penyusunan serta penyimpanan data GPS). Pengiriman dan penerimaan data menggunakan jaringan GSM pada uji coba ini dilakukan hingga 100% sukses. Hal tersebut dilakukan dengan alasan kualitas sinyal GSM pada tempat percobaan cukup baik. Sehingga pada saat ujicoba lapang, pengaruh kesalahan sistem perangkat lunak baik di drifter atau ground segment dapat diabaikan.
Percobaan laboratorium selanjutnya dilakukan di water tank yaitu untuk menguji daya apung dan kedap air dari drifter yang telah dibuat. Percobaan ini dilakukan dengan membiarkan drifter terapung di air. Hasil menunjukan bahwa drifter terapung setengah bola (15 cm) dari keseluruhan bola buoy (Gambar 33). Hasil yang diperoleh dirasa telah cukup baik agar buoy terapung di laut (niiler, 1995). Drifter ditempatkan di air selama 12 jam untuk melihat kedap air dari buoy yang telah dibuat. Dilakukan selama 12 jam diharapkan agar diketahui kebocoran-kebocoran kecil melalui pori-pori yang tak terlihat oleh kasat mata. Dari hasil percobaan tersebut buoy yang dihasilkan telah kedap air dan tidak ada pori kebocoran walaupun drifter ditempatkan dalam waktu yang cukup lama. Hal ini disebabkan oleh penggunaan resin berlapis pada seluruh permukaan buoy dan penyambungan berlapis pada setiap titik sambungan. Pada bagian bawah setengah bola digunakan cat anti biofouling untuk mencegah terjadinya
163 biofouling yaitu berupa organisme biologi yang tumbuh pada permukaan bola
buoy yang dapat merusak bola buoy secara perlahan.
(http://www.jamstec.go.jp/jamstec-e/mutu/co2/anti_biofouling/index.html).
Gambar 33. Hasil plot data uji coba sekitar Kampus IPB Dramaga
Pada Gambar 34. terlihat bahwa drogue mengembang secara sempurna dengan digunakannya lingkaran penyangga pada kedua ujung dan tengah drogue drifter. Pada saat uji coba drifter digoyang-goyang yang dianggap sebagai gangguan. Hasilnya drifter cenderung kembali ke posisi semula (tegak). Hal ini
A
164
mengindikasikan penggunaan drogue dan penyangga besi ini menyebabkan drifter memiliki keseimbangan yang baik, dimana titik berat drifter berada ditengah.
Uji coba lama operasi juga dilakukan, dimana drifter dinyalakan secara terus- menerus hingga tidak bekerja lagi dikarenakan kehabisan energi. Dari hasil percobaan tersebut sistem drifter yang dibangun dapat bertahan hingga ±5 hari.
Gambar 34. Uji coba di water tank