BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1 PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai hasil percobaan berdasarkan perencanaan dari sistem yang telah dibuat dengan referensi yang ada. Dalam percobaan ini diharapkan dapat diketahui karakteristik dari sensor dan dapat mengolah data terbaik dari sensor tersebut.
4.2 ANALISIS PENGUKURAN DENGAN PARAMETER GAIN
Sebelum melakukan percobaan langsung dengan mengukur tingkat kebisingan menggunakan arduino, terlebih dahulu dilakukan beberapa percobaan pengukuran dengan variasi parameter gain yang berbeda. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan sinyal terbaik yang bisa dihasilkan oleh sensor.
Untuk percobaan ini, software PLX-DAQ digunakan untuk mengakuisisi data dari arduino menggunakan kabel usb serial. Data yang dibaca akan ditampilkan dalam Ms Excel. Kemudian dibuat diagram plot dari data tersebut. Berikut adalah gambar skema dari percobaan pengukuran dengan variasi gain.
Dari skema di atas, dilakukan pengukuran tingkat tekanan suara menggunakan arduino dengan variasi gain. Aplikasi “Decibel 10th” digunakan sebagai pembanding hasil percobaan. Percobaan dilakukan di MCR Blower Plant dengan tingkat tekanan suara yang terukur pada saat itu sekitar 65-72 dB. .
Percobaan pertama dilakukan dengan gain 27.96, dengan mengambil 50 data digital yang terukur oleh arduino pada rentang 1 detik. Kemudian dari data tersebut, dicari nilai rms-nya untuk dihitung menggunakan rumus konversi tegangan sehingga mendapatkan nilai tegangan level suara (Vrms). Nilai Vrms yang didapat kemudian dihitung kembali mengunakan rumus konversi tingkat tekanan suara. Gambar 4.2 adalah hasil pengukuran 69.2 dB dengan gain 27.96.
Gambar 4.2 Hasil pengukuran 69.20 dB dengan gain 27.96
Dari gambar plot diagram di atas, hasil keluaran sensor berupa rail to rail dengan nilai digital 512 sebagai titik nol. Sebelum data diolah, setiap data diubah menjadi nilai absolute dengan dikurangi 512 dan dicari nilai rms-nya. Setelah nilai dikonversi, dapat dilihat bahwa hasil perhitungan tingkat tekanan suara menggunakan arduino sebesar 69.07 dB, sedangkan hasil pengukuran menggunakan aplikasi decibel 10th sebesar 69.2 dB. Dengan data tersebut, hasil percobaan memiliki selisih 0.13 dB atau error sebesar 0.18%.
Kemudian dipercobaan selanjutnya digunakan gain sebesar 77.45. Dengan melakukan langkah percobaan yang sama seperti sebelumnya, didapatkan hasil sebagai berikut pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Hasil pengukuran 70.30 dB dengan gain 78.15
Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa nilai rms dan fluktuasi sinyal menjadi lebih besar. Hal ini dikarenakan nilai gain yang digunakan juga lebih besar dari sebelumnya. Hasil perhitungan tingkat tekanan suara menggunakan arduino sebesar 70.42 dB, sedangkan hasil pengukuran menggunakan aplikasi decibel 10th sebesar 70.3 dB. Dan hasil percobaan memiliki selisih 0.12 dB atau error sebesar 0.17%.
Setelah itu dilakukan beberapa percobaan lain dengan variasi gain yang lebih beragam dengan range gain 27.96 – 116.79. Ini dilakukan untuk mengetahui respon keluaran data yang dihasilkan sensor terhadap perubahan nilai gain. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah tabel hasil pengukuran dan perhitungan.
Tabel 4.1 Perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan dengan variasi gain
No Gain Ukur (dB) Hitung (dB) Error (%) Rata (%) No Gain Ukur (dB) Hitung (dB) Error (%) Rata (%) 1 27.96 69.2 69.07 0.19 0.13 6 78.15 69.4 69.71 0.45 0.34 27.96 69.5 69.47 0.04 78.15 70.3 70.42 0.17 27.96 70.2 70.28 0.11 78.15 70.7 70.74 0.06
27.96 70.7 70.57 0.18 78.15 70.8 71 0.28 27.96 71.3 71.23 0.10 78.15 72.5 73.05 0.76 2 38.09 67.3 67.61 0.46 0.16 7 87.69 69.7 70.03 0.47 0.24 38.09 68.7 68.79 0.13 87.69 70 69.93 0.10 38.09 69 69.08 0.12 87.69 70.1 70.17 0.10 38.09 69.2 69.22 0.03 87.69 70.5 70.73 0.33 38.09 70.7 70.76 0.08 87.69 70.8 70.94 0.20 3 47.76 69.3 69.28 0.03 0.17 8 97.69 69.1 69.41 0.45 0.25 47.76 70.4 70.32 0.11 97.69 69.7 69.92 0.32 47.76 70.7 70.8 0.14 97.69 70.5 70.51 0.01 47.76 70.8 70.99 0.27 97.69 70.8 70.89 0.13 47.76 71.3 71.1 0.28 97.69 71.3 71.53 0.32 4 57.83 66.6 66.56 0.06 0.14 9 107.89 69.8 69.96 0.23 0.17 57.83 67.6 67.83 0.34 107.89 70.1 69.98 0.17 57.83 67.7 67.61 0.13 107.89 70.2 70.13 0.10 57.83 68.8 68.69 0.16 107.89 70.4 70.25 0.21 57.83 70.8 70.8 0.00 107.89 70.8 70.7 0.14 5 68.29 65.8 66 0.30 0.09 10 116.79 69.5 69.81 0.45 0.27 68.29 67.5 67.54 0.06 116.79 69.7 69.94 0.34 68.29 68.2 68.15 0.07 116.79 70.5 70.76 0.37 68.29 68.5 68.5 0.00 116.79 70.8 70.84 0.06 68.29 70.5 70.51 0.01 116.79 71 70.92 0.11
Dari tabel hasil percobaan di atas, dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dan perhitungan memiliki rata-rata error sebesar 0.19%. Hal ini menunjukan bahwa keluaran sensor yang dihasilkan tidak berpengaruh terhadap perubahan nilai gain. Akan tetapi perubahan nilai gain berpengaruh terhadap sensitivitas sensor dalam menangkap suara. Dimana semakin besar nilai gain yang digunakan, maka semakin besar pula fluktuasi sinyal yang dihasilkan.
4.3 ANALISIS PENGUKURAN TINGKAT KEBISINGAN (dB)
Setelah melakukan pengukuran dengan variasi gain, kemudian dilanjutkan percobaan pengukuran dengan variasi tingkat kebisingan. Adapun nilai gain sensor yang digunakan adalah 25, 50, 75, dan 100. Rentang nilai perubahan gain diperlebar dari sebelumnya, mengingat pada percobaan sebelumnya tidak terdapat perubahan berarti pada nilai SPL yang dihasilkan. Pengujian dilakukan di beberapa titik area Blower
Plant yang mana area-area tersebut adalah area dimana para pekerja banyak
(MCR), area Blower Plant, dan cover Blower. Gambar 4.4 berikut adalah denah
Blower Plant.
Gambar 4.4 Denah Blower Plant
Percobaan pertama dilakukan di MCR yang mana ruangan ini diberi tambahan penyekat kedap suara untuk meredam kebisingan saat Blower sedang beroperasi. Di ruangan ini pekerja mengontrol dan memonitor kondisi Blower dan fasilitas lainnya sehingga area ini menjadi salah satu tempat bagi pekerja untuk beraktivitas dalam jangka waktu yang lama. Berikut adalah salah satu gambar hasil pengukuran tingkat tekanan suara di MCR.
Gambar 4.5 Hasil Pengukuran di MCR MCR
Dari salah satu hasil pengujian di atas, nilai gain yang digunakan adalah 99.78 dan dapat dilihat bahwa hasil perhitungan tingkat tekanan suara sebesar 65.95 dB, sedangkan hasil pengukuran menggunakan aplikasi decibel 10th sebesar 66.0 dB. Dan hasil percobaan tersebut memiliki selisih 0.05 dB atau error sebesar 0.07%. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah tabel hasil pengukuran dan perhitungan tingkat tekanan suara di MCR..
Tabel 4.2 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan di MCR
No Gain Ukur (dB) Hitung (dB) Error (%) Error Rata (%) 1 25.05 66.3 66.48 0.27 0.21 25.05 66.7 66.81 0.16 25.05 66.8 66.99 0.28 25.05 67 67.15 0.22 25.05 67.5 67.58 0.12 2 50.08 65.2 65.43 0.35 0.20 50.08 65.4 65.55 0.23 50.08 65.5 65.48 0.03 50.08 65.5 65.32 0.27 50.08 66 66.06 0.09 3 74.99 66.3 66.14 0.24 0.18 74.99 65.2 65.13 0.11 74.99 66.6 66.59 0.02 74.99 67.2 67.02 0.27 74.99 66.8 66.63 0.25 4 99.78 64.7 64.92 0.34 0.23 99.78 64 64.06 0.09 99.78 63.5 63.67 0.27 99.78 65.3 65.53 0.35 99.78 66 65.95 0.08
Dari tabel di atas, nilai perhitungan dan pengukuran memiliki selisih rata-rata 0.13 dB atau error rata-rata sebesar 0.20%. Tidak ada perubahan yang signifikan dengan percobaan sebelumnya. Hal ini karena nilai tingkat tekanan suara di MCR berada pada range 63-67 dB, dan range tersebut masih tercakup pada percobaan sebelumnya.
Kemudian percobaan selanjutnya dilakukan di area lapangan Blower Plant. Di area ini pekerja melakukan inspeksi rutin tiap jam dan melakukan perbaikan langsung bila terdapat masalah. Dan berikut adalah salah satu gambar hasil pengukuran tingkat tekanan suara di area Blower Plant.
Gambar 4.6 Hasil Pengukuran di Lapangan
Dari salah satu pengujian di atas, nilai gain yang digunakan adalah 24.85 dan dapat dilihat bahwa hasil perhitungan tingkat tekanan suara sebesar 86.22 dB, sedangkan hasil pengukuran menggunakan aplikasi decibel 10th sebesar 86.20 dB. Dan hasil percobaan tersebut memiliki selisih 0.02 dB atau error sebesar 0.03%. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah tabel hasil pengukuran dan perhitungan tingkat tekanan suara di lapangan.
Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan di Lapangan
No Gain Ukur (dB) Hitung (dB) Error (%) Error Rata (%) 1 24.85 85.8 85.79 0.01 0.05 24.85 86.6 86.7 0.12 24.85 86.1 86.04 0.07 24.85 85.2 85.23 0.04 24.85 86.2 86.22 0.02 2 50.22 86.2 86.08 0.14 0.09 50.22 85.9 85.92 0.02
50.22 85.9 86.04 0.16 50.22 86.3 86.21 0.10 50.22 86 86 0.00 3 75.08 86.3 86.43 0.15 0.12 75.08 87 87.08 0.09 75.08 86.2 86.31 0.13 75.08 86.1 86.13 0.03 75.08 86.7 86.87 0.20 4 99.78 86 86.14 0.16 0.19 99.78 86 86.2 0.23 99.78 86.3 86.59 0.34 99.78 85.5 85.48 0.02 99.78 85.9 85.75 0.17
Dari tabel di atas, nilai perhitungan dan pengukuran memiliki selisih rata-rata 0.09 dB atau error rata-rata sebesar 0.11%. Range pengukuran tingkat tekanan suara di area lapangan berada pada 85-87 dB. Dengan tingkat tekanan suara tersebut, masih tidak ada perubahan yang signifikan dari hasil perhitungan dan pengukuran terhadap perubahan nilai gain.
Kemudian percobaan terakhir dilakukan di fasilitas Blower itu sendiri. Pengukuran tingkat tekanan suara dilakukan sekitar 2 meter dari Blower itu sendiri. Dan berikut adalah salah satu gambar hasil percobaan pengukuran tingkat tekanan suara di fasilitas Blower.
Dari salah satu pengujian di atas, nilai gain yang digunakan adalah 25.05 dan dapat dilihat bahwa hasil perhitungan tingkat tekanan suara sebesar 102.33 dB, sedangkan hasil pengukuran menggunakan aplikasi decibel 10th sebesar 102.30 dB. Dan hasil percobaan tersebut memiliki selisih 0.03 dB atau error sebesar 0.03%. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah tabel hasil pengukuran dan perhitungan tingkat tekanan suara di fasiltas Blower .
Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan di Blower
No Gain Ukur (dB) Hitung (dB) Error (%) Error Rata (%) 1 25.05 102.3 102.64 0.33 0.16 25.05 102.3 102.33 0.03 25.05 102.3 102 0.29 25.05 102.3 102.17 0.13 25.05 102.3 102.32 0.02 2 50.08 102.3 99.57 2.67 2.67 50.08 102.3 99.49 2.75 50.08 102.4 99.13 3.10 50.08 102.3 99.96 2.29 50.08 102.3 99.67 2.57 3 74.99 102.3 94.89 7.24 7.29 74.99 102.3 94.47 7.65 74.99 102.3 94.76 7.37 74.99 102.4 94.79 7.34 74.99 102.3 95.29 6.85 4 99.78 102.3 94.48 7.64 8.12 99.78 102.3 93.76 8.35 99.78 102.3 94.04 8.07 99.78 102.3 94.35 7.77 99.78 102.3 93.35 8.75
Dari tabel di atas, nilai perhitungan dan pengukuran memiliki selisih rata-rata total 4.66 dB atau error rata-rata sebesar 4.56%. Pengukuran tingkat tekanan suara di fasilitas Blower adalah 102.3 dB. Dengan tingkat tekanan suara tersebut, terdapat perbedaan hasil pengukuran dan perhitungan pada gain 50, 75, dan 100. Sedangkan untuk nilai gain 25, tidak ada perubahan yang siginifikan dari hasil pengukuran dan perhitungan dengan selisih rata-rata 0.164 dB atau rata-rata error sebesar 0.16%.
berikut adalah plot diagram error hasil pengukuran dan perhitungan tingkat tekanan suara di fasilitas Blower .
Gambar 4.8 Plot Diagram Error Tingkat Tekanan Suara di Fasilitas Blower Pada gambar tersebut terlihat bahwa semakin besar nilai gain yang digunakan, maka semakin besar juga nilai error atau perbedaan hasil pengukuran menggunakan aplikasi Decibel10th dan perhitungan nilai keluaran sensor. Dan dapat dikatakan bahwa nilai gain 25, memiliki nilai error terbaik dari keseluruhan variasi tingkat kebisingan di Blower Plant .
4.4 PENGUJIAN SISTEM SECARA KESELURUHAN
Pengujian terakhir adalah pengujian keseluruhan sistem bekerja. Nilai tingkat tekanan suara yang terukur oleh arduino akan ditampilkan di LCD. Dan nilai tersebut, nantinya akan dijadikan syarat bekerjanya aktuator-aktuator dalam sistem ini. Aktuator tersebut adalah LED dan buzzer. LED dan buzzer digunakan sebagai peringatan, dan akan bekerja saat nilai tingkat tekanan suara mencapai titik tertentu.
Pada pengujian pertama, tingkat tekanan suara yang diukur adalah suara di ruang MCR. Dimana tingkat tekanan suara di area ini tergolong aman dengan nilai desibel yang terukur sebesar 64.9 dB. sedangkan nilai yang terukur oleh arduino sebesar 65.59 dB. Dengan nilai tersebut, aktuator yang bekerja hanya LED hijau, yang
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 25 .0 5 25 .0 5 25 .0 5 25 .0 5 25 .0 5 50 .0 8 50 .0 8 50 .0 8 50 .0 8 50 .0 8 74 .9 9 74 .9 9 74 .9 9 74 .9 9 74 .9 9 99 .7 8 99 .7 8 99 .7 8 99 .7 8 99 .7 8
Error (%)
Error (%)menandakan area tersebut aman bagi pekerja untuk beraktivitas dengan jangka waktu yang lama. Pada tampilan LCD, paparan kebisingan yang dianjurkan adalah 24 jam. Gambar 4.9 menunjukan keseluruhan sistem bekerja.
Gambar 4.9 Pengukuran saat tingkat tekanan suara 64.9 dB
Kemudian pengujian kedua dilakukan di area Blower Plant. Di area ini pernah dilakukan pengukuran sebelumnya menggunakan alat pengukur SPL meter oleh tim
safety. Hasil pengukuran tingkat tekanan suara menggunakan SPL meter di area
tersebut adalah 92 dB. Dengan tingkat tekanan suara sebesar itu, pekerja diharuskan menggunakan perlengkapan perlindungan diri berupa ear plug dan ear muff untuk memasuki area tersebut. Berikut adalah poster imbauan dan hasil pengukuran oleh tim
Gambar 4.10 Poster Imbauan Keselamatan dan Hasil Pengukuran
Sedangkan tingkat tekanan suara yang terukur oleh aplikasi adalah 93.5 dB, dan yang terukur oleh arduino sebesar 92.04 dB. Dengan nilai tersebut, aktuator yang bekerja adalah LED kuning. Yang menandakan pekerja harus berhati-hati bila beraktivitas, dengan anjuran paparan kebisingan yang ditampilkan di LCD sebesar 2 jam.
Dan pengujian terakhir dilakukan di bagian dalam cover Blower . Tingkat tekanan suara yang terukur adalah 102.3 dB, sedangkan yang terukur oleh arduino sebesar 103.3 dB. Dengan nilai tersebut, aktuator LED merah akan menyala dan buzzer akan berbunyi ang menandakan area tersebut berbahaya bagi pekerja untuk beraktivitas dalam jangka waktu yang lama. Pada LCD, lama paparan kebisingan yang dianjurkan adalah selama 15 menit. Berikut adalah gambar sistem saat bekerja.
Gambar 4.12 Pengukuran saat tingkat tekanan suara 102.3 dB
Dengan menggunakan data hasil percobaan sebelumnya di setiap titik area
Blower Plant dan dengan menggunakan nilai gain 25, didapat data paparan
Tabel 4.5 Anjuran Paparan Kebisingan Harian di Area Blower Plant Percobaan Ke MCR Lapangan Blower Hitung (dB) Ukur (dB) Paparan Harian (jam) Hitung (dB) Ukur (dB) Paparan Harian (jam) Hitung (dB) Ukur (dB) Paparan Harian (jam) 1 67.58 67.5 24 85.78 85.8 8 102.33 102.3 0.25 2 66.9 66.8 86.7 86.6 102 102.3 3 66.81 66.7 86.04 86.1 102.17 102.3 4 67.15 67 85.23 85.2 102.32 102.3 5 66.48 66.3 86.22 86.2 102.64 102.3 Rata 66.98 66.86 85.99 85.98 102.29 102.3
Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa area MCR sangat aman bagi pekerja untuk berkativitas dalam jangka waktu yang lama. Hal ini karena, MCR telah dilengkapi dinding peredam suara, sehingga pekerja dapat dengan nyaman bekerja tanpa terganggu suara bising dari Blower yang sedang beroperasi.
Kemudian untuk area lapangan, pekerja dianjurkan untuk beraktivitas paling lama 8 jam di area tersebut. Akan tetapi lama paparan dapat berubah bila di sekitar area lapangan terdapat pekerjaan lain seperti proses pengelasan atau gerinda yang dapat menambah kebisingan di area tersebut. Untuk menambah kenyamanan saat bekerja, dianjurkan pula menggunakan earmuff dan earplug untuk meredam kebisingan pada telinga.
Dan yang terakhir di area Blower, tingkat tekanan suara yang terukur lebih dari 100 dB. Dengan nilai tingkat tekanan suara yang tinggi, pekerja disarankan untuk tidak berlama-lama di area tersebut atau paling lama 15 menit per harinya. Jika lebih dari itu, pekerja berpotensi mengalami gangguan pendengaran ringan dan lebih parahnya menyebabkan ketulian permanen.
