commit to user
INTEGRASI SISTEM PENGUKURAN BOBOT DAN
KECEPATAN KENDARAAN BERJALAN PADA
PAD
FIBER
SENSOR
Disusun oleh :
HALIMAH PRIMERIA YANUAR M0212038
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
ii SKRIPSI
Integrasi Sistem Pengukuran Bobot dan Kecepatan Kendaraan Berjalan
pada Pad Fiber Sensor
Oleh
Halimah Primeria Yanuar M0212038
Telah disetujui oleh
Pembimbing I
Ahmad Marzuki S.Si., Ph.D. Tanggal : 26 Agustus 2016 NIP. 19680508 199702 1 001
Pembimbing II
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripi dengan judul : Integrasi Sistem Pengukuran Bobot dan Kecepatan Kendaraan Berjalan pada Pad Fiber Sensor
Yang ditulis oleh :
Nama : Halimah Primeria Yanuar NIM : M0212038
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Rabu
Tanggal : 21 September 2016
Dewan Penguji :
1. Ketua Penguji
Agus Supriyanto, S.Si., M.Si. ... NIP. 19690826 199903 1 001
2. Sekretaris Penguji
Budi Legowo, S.Si., M.Si. ... NIP. 19730510 199903 1 002
3. Anggota Penguji I
Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. ... NIP. 19680508 199702 1 001
4. Anggota Penguji II
Ir. Ary Setiawan, M.Sc., Ph.D. ... NIP. 19661204 199512 1 001
Disahkan pada tanggal ………
Oleh
Kepala Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
commit to user
iv
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya berjudul
“INTEGRASI SISTEM PENGUKURAN BOBOT DAN KECEPATAN KENDARAAN BERJALAN PADA PAD FIBER SENSOR” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skrispi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, 1 September 2016
commit to user
v MOTTO
Ing ngarsa sun tuladha
Ing madya mangun karsa
Tut wuri handayani
-Ki Hajar Dewantara-
Pahami diri sendiri, berbakti pada ibu dan bapak, sayangi dan peduli terhadap
keluarga, serta bergunalah untuk orang lain.
-Primeria Halimah-
Jika keinginan kau jadikan mimpi dalam tujuan hidupmu, maka wujudkanlah.
Seluruh pencapaian yang telah kau lewati adalah bagian dari mimpimu yang tak
kau sadari.
-Primeria Halimah-
Menjadi diri sendiri bukankah hal yang paling menyenangkan, lalu kenapa kau
harus takut dengan koreksi yang mereka berikan, bukankah hal itu yang akan
menguatkanmu.
-Primeria Halimah-
Waktu bagiku bukan hanya sekedar hitungan angka yang tidak berguna,
melainkan banyaknya cerita pengalaman yang sudah dilalui.
-Mas Prass-
Penderitaan ada karena keinginan ada.
commit to user
vi
PERSEMBAHAN
Teruntuk
-Rahayu Setyaningrum dan Priyo Baskoro
Terimakasih untuk semangat dan doa terbaiknya -
Dan untuk semua yang menyayangiku
Serta
commit to user
vii
Integrasi Sistem Pengukuran Bobot dan Kecepatan Kendaraan Berjalan
pada Pad Fiber Sensor
HALIMAH PRIMERIA YANUAR
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang integrasi sistem pengukuran bobot dan kecepatan kendaraan berjalan pada pad fiber sensor. Latar belakang penelitian ini adalah kondisi jalan yang rusak akibat kelebihan beban kendaraan. Permasalahan tersebut diatasi dengan menggunakan sistem pemilah beban berupa jembatan timbang. Desain jembatan timbang dibuat dengan sistem Weigh In Motion (WIM). Sistem WIM memiliki kemampuan mengukur beban kendaraan berjalan ketika melewati sensor yang diletakkan dipermukaan jalan. Sensor WIM berbasis serat optik memanfaatkan rugi-rugi kelengkungan serat optik dan transmitansi yang dihasilkan. Perubahan nilai transmitansi berupa puncak-puncak transmisi yang dihasilkan dari variasi beban dan kelajuan kendaraan. Pengukuran beban kendaraan berjalan dilakukan ketika kendaraan melewati sensor WIM sehingga membentuk nilai kedalaman lembah terukur sebagai fungsi kecepatan dan didapatkan nilai kelajuan dari sensor kecepatan maka beban kendaraan yang melewati sensor WIM dapat diketahui.
commit to user
viii
System Integration of Vehicle Weight and Velocity Motion Measurement at Fiber Sensor Pad
HALIMAH PRIMERIA YANUAR
Physiscs Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT
This research provides a system integration of vehicle weight and velocity motion measurement at fiber sensor pad. Research conducted by the condition of road damaged by overloaded vehicles. The problems solved by using the sorting system of the burden of the weighbridge. Weighbridge design created by the system Weigh In Motion (WIM). WIM systems have the ability to measure the wieght when the vehicle runs through a sensor that is placed on the surface of the road. Fiber optic sensor based WIM utilize loss fiber optic and transmittance produced. Changes transmittance values that formed is transmission peaks measured from the variation of weight and velocity of the vehicle. Vehicle weight in motion measurement carried out when a vehicle passes over the sensor WIM with valley depth value measured as a function of speed and velocity. The result is the value of the speed of the velocity sensor so that the weight of vehicles that pass through WIM sensors can be known.
commit to user
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat,
hidayah, inayah dan segala kenikmatan luar biasa banyak sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat serta salam selalu tercurahkan kepada
Nabi Muhammad SAW, keluarganya, para sahabatnya dan umatnya yang selalu
istiqomah dijalan kebenaran.
Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Sains ini penulis beri judul ”Integrasi Sistem Pengukuran Bobot dan
Kecepatan Kendaraan Berjalan pada Pad Fiber Sensor”. Terselesaikannya Skripsi
ini adalah suatu kebahagiaan bagi saya. Setelah sekitar satu semester penulis harus
berjuang untuk menyelesaikan Skripsi ini tepat waktu. Dengan segala suka dan
dukanya, pada akhirnya Skripsi ini terselesaikan juga. Kepada berbagaai pihak
yang telah membantu penulis menyelesaikan Skripsi ini penulis ucapkan terima
kasih. Atas bantuannya yang sangat besar selama proses pengerjaan Skripsi ini,
ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada :
1. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku pembimbing pertama yang
telah mencurahkan segala ide, gagasan, ilmu, tenaga dan waktunya.
2. Bapak Ir. Ary Setiawan M.Sc., Ph.D. selaku pembimbing kedua yang
telah memberikan dukungan dan sarannya.
3. Bapak Khairuddin, S.Si., M.Phill., Ph.D. selaku pembimbing akademik
yang telah membimbing dan menasehati dalam hal akademik.
4. Mama yayuk, papa bas, dek didin, dek isal, eyang ndari, eyang sarsini
dan keluarga besar yang telah memberikan kasih sayang, cinta,
semangat dan doanya di setiap waktu.
5. Bapak dan Ibu dosen serta Staff di Program Studi Fisika FMIPA UNS
yang telah banyak memberikan ilmu dan bimbingan.
6. Saudaraku di Laboratorium Optics & Photonics Research Group
(OPRG), martia, arum, mas prass, lita, anin, carol, ecipay, depe, ega
commit to user
x
siska, nadya, harul, archi dan hasan yang telah memberikan warna warni
persahabatan dan arti persaudaraan.
8. Sahabatku Creativity oF physiCians (CFC) 2012 yang telah memberikan
motivasi dan pengalaman.
9. Member Asogy di Kos Asogy, merri, arum, lita, cece, dita, hisan, mbak
indri, mbak rere, mbak fitri dan mbak tika yang telah menjadi keluarga
baru selama di Solo.
Semoga ALLAH SWT membalas segala kebaikan yang telah diberikan.
Penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, sehingga masukan dan
kritikan yang membangun sangat penulis harapkan demi kedepan yang lebih baik
dan semoga karya indah ini bermanfaat.
Surakarta, 1 September 2016
commit to user
xi PUBLIKASI
commit to user rugi Kelengkungan Serat Optik ... 13
commit to user
xiii
2.8. ... Kece
patan Sesaat ... 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 18
3.1. ... Temp ware Penunjang yang Digunakan ... 19
3.3. ... Diagr uatan Sistem ADC & Perangkat Lunak ... 22
3.3.6. ... Peng
4.2.Hasil dan Pembahasan Pengujian ... 39
commit to user
xiv
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Bidang batas pemantulan (Reflection) dan pembiasan
(Refraction)... 10
Gambar 2.2. Struktur serat optik ... 11
Gambar 2.3. Pemantulan sempurna pada serat optik ... 11
Gambar 2.4. Macrobending... 14
Gambar 2.5. Proses operasi sistem WIM menggunakan serat optik ... 16
Gambar 2.6. Kurva jarak (x) terhadap waktu (t) ... 17
Gambar 3.1. Diagram alur penelitian ... 20
Gambar 3.2. Rangkaian sumber cahaya ... 21
Gambar 3.3. Rangkaian detektor cahaya menggunakan LDR ... 22
Gambar 3.4. Tampilan program Weigh In Motion Data Acquicition ... 23
Gambar 3.5. Tampilan program velocity mete ... 24
Gambar 3.6. Pad fiber sensor bobot kendaraan yang terintegrasi dengan sensor kecepatan ... 25
Gambar 3.7. Pad fiber sensor bobot kendaraan yang terintegrasi dengan sensor kecepatan pada eksperimen ... 26
Gambar 4.1. Pad Fiber Sensor ... 27
Gambar 4.2. Ilustrasi perubahan bentuk serat optik ... 29
Gambar 4.3. Grafik nilai transmitansi sebagai fungsi pergeseran fiber sensor ... 29
Gambar 4.4. Penurunan pad fiber sensor terbuat dari rubber silicone yang dianalogikan sebagai deretan pegas ... 30
Gambar 4.5. Tampang melintang single fiber sensor dan pad fiber sensor ketika dilewati beban kendaraan ... 33
commit to user
commit to user
xvii
DAFTAR SIMBOL
= Indeks Bias
= Indeks Bias Medium Pertama
= Indeks Bias Medium Kedua
= Sudut Sinar Datang Dengan Garis Normal Radian Atau Derajat
= Sudut Sinar Bias Dengan Garis Normal Radian Atau Derajat
= Sudut Kritis Radian atau Derajt
= Sudut Maksimum Radian Atau Derajat
dB = Rugi-rugi Serat Optik dB km-1
= Daya Optik Masukan ke dalam Serat Optik Watt
= Daya Optik Keluaran dari Serat Optik Watt
L = Panjang Serat Optik km
= Transmitansi Cahaya a.u
= Perpindahan m
= Waktu Perpindahan sekon
= Selisih Waktu sekon
= Tegangan Keluaran Detektor Volt
= Tegangan Masukan Detektor Volt
= Hambatan Rangkaian Ohm
= Hambatan Komponen LDR Ohm
F = Gaya yang diberikan Beban Kendaaraan N
= Intensitas Modulasi Watt/m2
= Intensitas Referensi Watt/m2
= Intensitas Cahaya Masuk Watt/m2
= Intensitas Cahaya Keluar Setelah N Lilitan Watt/m2
commit to user
xviii
c = kecepatan cahaya m/s
v = kelajuan m/s
= Gaya Berat N
= Massa Real kg
= Jarak Tempuh m
= Momentum
= Konstanta Pegas
Ek = Energi Kinetik Joule
Ep = Energi Potensial Joule
I = Implus N.t
commit to user
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Data Pergeseran Fiber Sensor ... 61 Lampiran 2. Data kedalaman lembah pada variasi beban statis ... 62 Lampiran 3. Data kedalaman lembah pada variasi beban dinamis ... 63 Lampiran 4. Data kedalaman lembah beban total pada kendaraan dengan
variasi kelajuan ... 64 Lampiran 5. Data kedalaman lembah beban terukur variasi kelajuan
kendaraan ... 65 Lampiran 6. Data akurasi pengukuran pertama terhadap pengukuran kedua
beban statis ... 66 Lampiran 7. Data kedalaman lembah variasi penambahan dan
commit to user
1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Sistem transportasi merupakan kebutuhan penting yang mana berfungsi
untuk menunjang kemajuan ekonomi karena akan memudahkan mobilitas
penduduk dari satu daerah ke daerah lainnya (LEMHAMNAS, 2012). Penerapan
sarana transportasi memerlukan ketersedian kendaraan yang memadai dan
infrastruktur jalan yang baik. Di dalam UU No. 38 Tahun 2004 disebutkan bahwa
jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan,
termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu
lintas, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan air, kecuali jalan
kereta api, jalan lori, dan jalan kabel.
Fakta kondisi jalan di Indonesia masih sangat kurang memadai, hal ini
disebabkan karena adanya kerusakan pada jalan baik kerusakan ringan ataupun
kerusakan berat. Pada Semester 1 Tahun 2013, jalan nasional dalam kondisi baik
sepanjang 19.600,32 km atau 50,82%; dalam kondisi sedang 14.809,68 km atau
38,40%; kondisi jalan ringan 2.506,21 km atau 6,50%; dan kondisi rusak berat
sepanjang 1.653,61 km atau 4,29% (Buku Informasi Statistik Pekerjaan Umum,
2013). Salah satu penyebab kerusakan jalan tersebut diakibatkan karena muatan
berlebih pada kendaraan, seperti pada kendaraan bermuatan atau truk. Truk
merupakan alat transportasi dominan dimana jasanya digunakan untuk
mengantarkan barang seperti dari produsen kepada distributor atau industri kecil
(Karim, et al., 2014).
Selain mengakibatkan kerusakan pada jalan, kelebihan muatan pada truk
juga dapat mengakibatkan kerusakan infrastruktur dan dapat meningkatkan resiko
faktor keamanan seperti kecelakaan terhadap pengguna jalan lainnya
(Mahmoudabadi & Seyedhosseini, 2012). Oleh karena itu, perlu adanya upaya
pengecekan beban kendaraan ataupun truk yang melewati jalan. Pengecekan dapat
dilakukan dengan menggunakan sistem pemilah beban atau yang sering disebut
