BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENDAHULUAN
Pada bab ini menjelaskan teori mengenai kebisingan di tempat kerja, Blower Plant, bagian-bagian dari alat yang digunakan dan beberapa parameter yang berkaitan dengan kinerja alat. Semua karakteristik dan teori perhitungan akan dijelaskan juga di bab ini.
2.2 BLOWER PLANT
Blower Plant adalah salah satu bagian dari Blast Furnace plant yang bertugas sebagai pendukung operasi dengan menyuplai cold blast yang dibutuhkan oleh Blast Furnace. cold blast adalah udara bertekanan dan bersuhu tinggi dalam jumlah yang besar yang dihasilkan dari udara bebas yang telah di-filter sebelumnya, kemudian di-compress menggunakan Blower. Peran Blower sangat penting, karena Blast Furnace tidak dapat beroperasi tanpa adanya suplai cold blast dari Blower Plant.
Dalam prosesnya, Blower digerakkan secara langsung oleh motor sinkron yang terhubung coupling di bagian shaft-nya. Motor sinkron digunakan karena kecepatan putarannya yang tetap dan lebih stabil. Untuk pengaturan jumlah cold blast yang dihasilkan oleh Blower, digunakan blade yang terdapat dibagian dalam Blower. Terdapat 2 (dua) jenis blade, yaitu fixed blade yang terdapat pada bagian rotor Blower dan adjustable blade pada bagian stator. Adjustable blade berfungsi untuk mengatur jumlah cold blast yang akan disuplai ke Blast Furnace. Gambar 2.1 dibawah adalah sistem operasi dari Blower Plant.
Gambar 2.1 Blower Plant
Dari gambar sebelumnya, dapat dilihat bahwa di Blower Plant sendiri terdapat beberapa fasilitas pendukung operasi, diantaranya yaitu:
a. Air Filter: berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke Blower sehingga terbebas dari kotoran dan debu.
b. Tanki dan pompa oli: berfungsi untuk melubrikasi bagian-bagian penting di dalam Blower dan motor sinkron, seperti gear, bearing, dll.
c. Cooling System: berfungsi untuk menyuplai air pendingin ke beberapa fasilitas di Blower Plant .
d. Silencer: berfungsi untuk membuang sisa cold blast yang tidak terpakai ke udara bebas.
e. Valve: terdapat beberapa jenis valve digunakan untuk keamanan operasi Blower.
2.3 DESIBEL(dB)
Desibel adalah satuan yang digunakan untuk menyatakan kuantitas elektrik dari perubahan kuat-lemahnya amplitudo gelombang sinyal dalam rangkaian elektronika [3]. Pada dasarnya desibel adalah satuan yang menggambarkan suatu perbandingan atau rasio dalam skala logaritma. Rasio tersebut dapat berupa daya, tekanan suara, tegangan, atau intensitas lainnya.
Dalam perhitungan desibel, penguatan atau gain suatu sinyal akan ditandai dengan tanda positif (+) dan pelemahan atau loss ditandai dengan tanda negative (-). Berikut adalah rumus-rumus perhitungan daya, tegangan, dan arus dalam skala desibel:
𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 10 × 𝑙𝑜𝑔10 𝑃𝑜𝑢𝑡𝑃𝑖𝑛 𝑑𝐵 (2.1)
𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = 20 × 𝑙𝑜𝑔10 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑉𝑖𝑛 𝑑𝐵 (2.2)
𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐴𝑟𝑢𝑠 = 10 × 𝑙𝑜𝑔10 𝐼𝑜𝑢𝑡𝐼𝑖𝑛 𝑑𝐵 (2.3) dimana:
Pout/Pin = keluaran/masukan daya Vout/Vin = keluaran/masukan tegangan Iout/Iin = keluaran/masukan arus
2.4 SOUND PRESSURE LEVEL (SPL)
Unit desibel sering digunakan dalam akustik atau dikenal dengan istilah Sound Pressure Level (SPL). SPL adalah hasil pengukuran tingkat tingkat tekanan suara dengan batas ambang suara yang dapat didengar oleh manusia atau volume terendah yang dapat didengar oleh manusia pada suatu tempat yang sunyi. Telinga manusia normal hanya mampu merespon suara dengan frekuensi antara 20 sampai 20.000 Hz [4].
Karena nilai SPL menggunakan skala logaritmik sehingga untuk mendapatkan nilai tersebut tidak bisa langsung didapatkan dengan persamaan linear dari keluaran sound sensor [5]. Dalam rangkaian audio, penguatan sinyal suara tidak linear sehingga nilai keluaran penguatan tidak bisa langsung menggunakan perkalian kelipatan dari nilai masukan. Untuk menghitung nilai SPL, diperlukan nilai keluaran tegangan sound sensor (Vrms) yang dibaca arduino. Tegangan tersebut digunakan untuk menghitung Prms dalam satuan Pascal (Pa) dengan menggunakan rumus berikut [6]:
𝑃𝑟𝑚𝑠 =𝐺𝑎𝑖𝑛 𝑥 𝑚𝑖𝑐 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑦𝑉𝑟𝑚𝑠 (2.4) dimana:
Prms = tekanan udara/level suara (Pa) Vrms = tegangan rms (Volts)
Mic sensitivity = nilai sensitivitas mic pada sensor Gain = penguatan sinyal pada sound sensor
Kemudian hasil perhitungan Prms diatas digunakan untuk menghitung nilai tingkat tekanan suara (Lp) dengan menggunakan rumus sebagai berikut [7]:
𝐿𝑝 = 20 𝑥 log𝑃𝑟𝑚𝑠𝑃𝑟𝑒𝑓 (2.5)
dimana:
Lp = tingkat tekanan suara (dB)
Pref = nilai referensi batas pendengaran manusia (20 uPa) 2.5 KEBISINGAN
Kebisingan adalah suara atau bunyi yang tidak diinginkan dan dapat menggangu kesehatan serta kenyamanan dalam beraktivitas. Kebisingan bisa dihasilkan dari suara mesin yang beroperasi, aktivitas manusia, atau bahkan badai dan fenomena alam lainnya. Sumber suara bising tidak terlepas dari kehidupan manusia itu sendiri.
Di industri atau pabrik, kebisingan menjadi hal yang biasa karena banyaknya aktivitas manusia disana dan tentunya mesin-mesin yang beroperasi. Hal ini pasti menggangu para pekerja disana, meskipun pada akhirnya harus terbiasa karena operasi pabrik harus tetap berjalan dengan adanya pekerja. Tapi bila pekerja sering terkena paparan kebisingan terlalu lama, hal ini dapat menggangu kesehatan pekerja itu sendiri, yaitu dengan menurunnya intensitas pendengaran pekerja atau lebih parahnya menyebabkan ketulian.
Pengendalian kebisingan di industri perlu dilakukan sehingga dapat mengurangi dampak yang berbahaya bagi kesehatan pekerja. Salah satu cara
mengendalikan kebisingan adalah dengan meredam suara itu sendiri. Berikut adalah beberapa cara meredam suara kebisingan di industri:
a. Memasang cover penutup pada mesin yang bekerja untuk membantu meredam suara dan getaran dari sumbernya langsung
b. Menambahkan penyekat tambahan pada dinding ruangan c. Pemakaian earplug dan earmuff saat bekerja
2.6 ARDUINO UNO
Arduino Uno merupakan sebuah perangkat mikrokontroler berbasis Atmega 328 [8]. Seperti halnya mikrokontroler yang lain, Arduino Uno juga memiliki fasiltas dasar mikrokontroler. Arduino Uno memiliki 14 pin input/output digital, dengan 6 diantaranya dapat digunakan sebagai PWM (Pulse Width Modulation), 6 pin input analog, ICSP header, 16 MHz kristal osilator, USB port dan tombol reset.
Gambar 2.2 Arduino Uno Board
Pada papan arduino terdapat 6 (enam) buah pin yang khusus digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi nilai digital 10-bit. Ini berarti bahwa pin tersebut dapat membagi masukan antara 0 – 5 Volts menjadi nilai digital antara 0 – 1023. Resolusi yang dihasilkan pembacaan dari angka tadi (5 Volts / 1024 units) menjadi 0.0049 Volts atau 4.9 mVolts per unit. Jarak dan resolusi dapat diubah menggunakan fungsi analogReference().
2.7 SOUND SENSOR GY-MAX4466
Modul sound sensor adalah perangkat modul sensor yang dapat mendeteksi suara menggunakan microphone. Di modul ini terdapat electret microphone dengan operasi frequensi 20 – 20KHz dan nilai sensitivitas -35 ± 4 dB. Didalam mic terdapat sebuah elemen vibrating kecil yang dapat menghasilkan keluaran tegangan beberapa milivolts (peak-to-peak). Tampilan sensor dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.3 Sound Sensor GY-MAX4466
Untuk penguatan sinyal yang dihasilkan dari mic tadi, digunakan Maxim MAX4466, sebuah op-amp yang secara khusus didesain untuk mempermudah kerja sound sensor. Di bagian belakang, terdapat trimmer potensio yang dapat digunakan untuk mengatur nilai gain dengan rentang tertentu. Gain tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
𝐺𝑎𝑖𝑛 = 𝑉𝑟1+𝑅7𝑅5 + 1 (2.6)
dimana:
Vr1 = trimmer potensio 0-100K Ω R7 = Resistor 20K Ω
R5 = Resistor 1K Ω
Keluaran dari modul ini berupa sinyal rail-to-rail, dimana jika suara semakin bising, keluaran dapat mencapai nilai maksimum masukan. Keluaran sensor ini mempunyai nilai DC bias Vcc/2, jadi ketika diarea terukur benar-benar sunyi, keluaran akan mengeluarkan tegangan tetap Vcc/2 Volts. Berikut adalah gambar rangkaian sound sensor GY-MAX4466.
Gambar 2.4 Rangkaian Sound Sensor GY-MAX4466
Pada sebuah data hasil sampling keluaran sound sensor terdapat nilai amplitude positif dan negatif. Jika perhitungan ADC yang digunakan adalah 10 bit, maka resolusi keluaran ADC adalah 0 sampai 1023. Untuk mewakili keluaran sound sensor, nilai ADC tersebut harus dikurangi dengan nilai 512 atau setengahnya dari resolusi (titik nol). Sehingga resolusi bisa diasumsikan dengan nilai -512 sampai 511. Berikut adalah ilustrasi gambar keluaran sinyal dari sound sensor [9].
Data keluaran sinyal dari sound sensor yang di-sampling, dihitung nilai rms-nya. Nilai rms itu nantinya akan dikonversi menjadi nilai tegangan rms (Vrms) yang diperlukan untuk menghitung nilai tingkat tekanan suara yang terbaca oleh sensor. Berikut adalah contoh perhitungan nilai rms:
𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑚𝑠 = 1𝑛(𝑋12+ 𝑋
22+ 𝑋32+ ⋯ + 𝑋𝑛2) (2.7) dimana:
n = jumlah data yang di-sampling
X = data digital keluaran sound sensor ( x = sample - 512)
2.8 LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) 16x2
Liquid Crystal Display (LCD) adalah modul display elektronik yang banyak dan biasa digunakan secara umum pada berbagai peralatan dan rangkaian. Kelebihan dari LCD adalah harganya yang murah, mudah diprogram, dan dapat menampilkan custom characters (tidak seperti pada seven segment). Nilai 16x2 maksudnya adalah alat ini hanya dapat menampilkan 16 karakter per baris dari 2 baris yang tersedia. Berikut adalah gambar dan tabel konfigurasi pin LCD 16x2:
Tabel 2.1 Tabel Konfigurasi pin LCD 16x2 No
Pin Fungsi Nama
1 Ground (0V) Ground
2 Supply voltage; 5V (4.7V – 5.3V) Vcc
3 Mengatur Contrast menggunakan potensio VEE
4 Kondisi Low untuk command register; High, untuk data register Register Select 5 Kondisi Low untuk write register; High untuk read register Read/write 6 Mengirim data ke pin data saat diberikan pulsa Enable 7
8-bit data pins
DB0 8 DB1 9 DB2 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 15 Backlight VCC (5V) Led+
16 Backlight Ground (0V) Led-
2.9 LIGHT EMITTING DIODE (LED)
Light Emitting Diode atau biasa disebut LED, adalah lampu sederhana yang biasa dipasang di rangkaian elektronika. Ada 2 (dua) keuntungan menggunakan LED sebagai lampu indikator daripada bohlam filamen biasa. Pertama, LED jauh lebih kuat secara fisik maupun daya tahan daripada bohlam lampu filamen. Dan yang kedua, LED lebih hemat energy, sehingga menjadi pelengkap sempurna dalam desain suatu proyek elektronik sekarang ini [10].
2.10 ACTIVE BUZZER
Buzzer merupakan instrument yang dapat mengeluarkan bunyi atau suara. Buzzer ini mempunyai suara sendiri. Maksudnya, dengan menghubungkan buzzer ke sumber listrik, maka akan langsung terdengar suara. Prinsip kerjanya adalah kumparan yang terpasang pada diafragma dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tersebut akan tertarik kedalam atau keluar tergantung dari polaritas magnetnya, karena kumparan terpasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara itu tadi. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm) [11].
Gambar 2.8 Active Buzzer 2.11 PLX DAQ
PLX-DAQ adalah sebuah software yang dapat terhubung langsung dengan Microsoft Excel dan dapat mempermudah mengakuisisi data dari suatu perangkat untung kebutuhan monitoring atau penelitian. PLX-DAQ digunakan sebagai interface antara mikrokontroler dengan spreadsheet Excel dengan komunikasi serial USB. Pengaturan komunikasi antar keduanya cukup mudah, yaitu hanya dengan menyesuaikan Baudrate dan Port/COM yang digunakan oleh arduino pada jendela Data Acquisition for Excel seperti pada gambar berikut [12].
Gambar 2.9 Jendela Data Acquisition for Excel
Keuntungan dari penggunaan PLX DAQ adalah data yang diakusisi dapat ditampilkan dalam bentuk chart atau plot diagram secara langsung selama melakukan percobaan dengan menggunakan fungsi chart atau plot diagram pada Ms Excel itu sendiri. Kelebihan lain yang didapat pada penggunaan Ms Excel adalah Ms Excel dapat menampung data lebih dari 1 juta per kolomnya. Jadi secara praktis tidak ada batasan dalam mengakusisi data.
2.12 APLIKASI DECIBEL 10TH
Decibel 10 adalah aplikasi IOS yang dapat mengukur desibel suara di sekitar. Selain menampilkan nilai desibel suara, aplikasi ini juga menampilkan trend untuk memonitoring data suara yang diukur. Ini memudahkan pengguna dalam melihat fluktuasi data suara yang diukur. Kelebihan lainnya dari aplikasi ini adalah data yang diukur dalam waktu tertentu dapat di-export via email. Berikut adalah tampilan dari aplikasi Decibel 10.
Gambar 2.10 Aplikasi Decibel 10th
Pada sebuah studi kasus, telah ditunjukkan bahwa aplikasi pengukuran suara tertentu untuk smartphone dan tablet Apple dapat dianggap akurat dan dapat diandalkan untuk digunakan dalam mengukur kebisingan di area kerja. Dan perkembangan baru-baru ini, teknik monitoring kebisingan lingkungan menunjukkan bahwa cara ini juga sesuai untuk digunakan di lingkungan kerja dalam meningkatkan kesadaran akan kebisingan di tempat kerja dan membantu memajukan kesehatan pendengaran pekerja [13].
