Untuk dapat mengukur kejadian gempa, diperlukan alat ukur seismik yang dapat menganalisa kejadian gempa. Berdasarkan hal tersebut, penulis membuat seismometer dari alat pengukur getaran dengan sensor fluxgate.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
11 dapat digunakan sebagai alat ukur dan menjadi dasar pembuatan alat ukur getaran gempa (Djamal, dkk. 2010). Hal ini dapat dilakukan dengan mengintegrasikan data alat ukur getaran yang diperoleh dari sensor fluxgate ke dalam Personal Computer (PC).
Perumusan Masalah
Pembuatan alat ukur getaran gempa tidak hanya mencakup nilai besaran getaran gempa yang didapat, pembuatan juga meliputi pengolahan data yang dapat diproses dengan cepat. Atas dasar itulah maka penelitian ini diberi judul โPerancangan dan Pembuatan Sistem Deteksi Gempa Berbasis Sensor Fluxgateโ.
Pertanyaan Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan Tentang Getaran
Tinjauan Tentang Getaran Gempabumi
Modulus elastisitas lempeng tektonik bumi dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang bekerja pada lempeng tektonik bumi. Sementara itu, Akkar (2011:9) menggambarkan bahwa persamaan perpindahan getaran gempa dengan redaman dengan faktor redaman (0<๏ธ<1) menggunakan persamaan orde satu yang ditunjukkan pada persamaan:. 19) Perbandingan di atas dapat digambarkan seperti Gambar 6.
Tinjauan Gelombang Gempabumi
- Gelombang Badan (Body wave)
- Gelombang Primer
- Gelombang permukaan
- Intensitas Gelombang Gempabumi Makro (Makroseismik)
- Energi dan Magnitudo Gelombang Gempabumi
Intensitas dapat menjelaskan kekuatan gelombang gempa berkaitan dengan persepsi manusia terhadap kerusakan bangunan dan perubahan lingkungan sekitarnya. Untuk dapat menghitung besar gelombang gempa, parameter yang meliputi gelombang primer (gelombang P), gelombang sekunder (gelombang S), waktu terjadinya gelombang primer (Tp), waktu terjadinya gelombang sekunder (Ts) dan waktu osilasi akhir (Tc).
Tinjauan Tentang Sensor Fluxgate
Fungsi transfer sensor magnetik fluxgate menggambarkan hubungan antara tegangan output Vo dan medan magnet yang diukur. Untuk mengukur kerapatan fluks dalam inti, lebih baik menormalkan kekuatan medan magnet internal ke H , dalam bentuk: 0*.
Pengolahan Sinyal Sensor Fluxgate
- Rangkaian Eksitasi Sensor Fluxgate
- Osilator dan Pembagi Frekuensi
- Rangkaian Penyangga (Buffer)
- Pembangkit Sinyal Eksitasi
- Rangkaian Pengolah Sinyal
- Penguat Awal
- Detektor Sinkronisasi
- Integrator
- Penguat Akhir
Rangkaian ini diperlukan untuk mengkalibrasi keluaran sensor magnetik agar sesuai dengan medan magnet yang terdeteksi oleh sensor. Keluaran yang diperoleh dari rangkaian ini berupa tegangan analog yang mewakili besarnya medan magnet yang terdeteksi.
Tinjauan Sensor Fluxgate yang digunakan
Rangkaian ini adalah konverter arus ke tegangan yang digerakkan oleh sumber tegangan daripada sumber arus (Malvino, 1985). Jika probe sensor bergerak menjauhi atau mendekati material magnetik ke x, maka medan magnet yang bekerja pada titik sensor probe akan berubah, perubahan ini disebut fluks magnet (ษธ).
Power Supply
Output dari penyearah dihubungkan ke kapasitor sebagai filter, menciptakan tegangan output DC yang tidak diatur, kemudian digunakan dua IC regulator 12 Volt dan 5 Volt. Dua IC pengatur tegangan akan digunakan dalam sistem pengukuran getaran gempa, misalnya tegangan +5 Volt untuk mengoperasikan mikrokontroler dan tegangan 12 Volt digunakan untuk memproses modul pada sensor fluxgate.
Mikrokontroler PIC 18F4550
35 Mikrokontroler PIC 18F4550 adalah mikrokontroler yang diproduksi oleh Microchip dengan sistem mikrokontroler 8-bit yang dikemas dalam 40 pin dan dirancang dengan teknologi nanoWatt, artinya chip 18F4550 beroperasi dengan konsumsi daya yang sangat rendah. Mikrokontroler PIC 18F4550 juga dilengkapi dengan fungsi ADC 10/8 bit, 8 input channel yang terletak pada PortA dan PortB, input tegangan 0 hingga 5 volt dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroler ini melalui satu buah port ADC.
Interfacing kontrol
Sensor interface
- Sensor dan transduser
- Pengkondisian sinyal
- A/D Converter
- Pengolahan data
- Interface โManusia-Machineโ
- Komunikasi interfacing
Jumlah energi listrik pada keluaran sensor yang digunakan untuk pemrosesan lebih lanjut dalam blok sinyal A/D dapat dibagi menjadi beberapa kelompok terlepas dari besaran fisik asli yang diukur. Blok sinyal A/D terutama digunakan untuk mengekstraksi informasi tentang kuantitas yang diukur dari sinyal output sensor dan mencocokkannya dengan input blok.
Bahasa C# (Dibaca โSee-Sharpโ)
- Feature dalam C#
- Key word C#
- Penulisan Kode C#
Kode program diawali dengan deklarasi nama class atau namespace aplikasi, yang dibuka dengan karakter โ{โ, dan di akhir kode ditutup dengan karakter tersebut. Menulis komentar (non-executable posts) dapat dilakukan dengan cara berikut: Komentar satu baris menggunakan flag.
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
TUJUAN PENELITIAN
MANFAAT PENELITIAN
METODE PENELITIAN
- Tempat dan waktu penelitian
- Jenis Penelitian
- Variabel Penelitian
- Model Penelitian
- Alat dan bahan
- Desain Penelitian
- Perancangan Sistem Mekanik
- Desain rangkaian elektronika pembangun pembuatan alat ukur getaran berbasis
- Desain cashing prototipe alat
- Desain perangkat lunak
- Prosedur Penelitian
- Penentuan spesifikasi performansi sistem alat ukur
- Penentuan spesifikasi desain pengukuran sistem
- Teknik Pengumpulan Data
- Analisis data
Komponen yang digunakan dalam pembuatan alat ukur getaran gempa antara lain kapasitor, resistor, IC mikrokontroler, sensor flux gate dan komponen pendukung lainnya. Sistem mekanik pada rancangan prototipe alat ukur ini menggunakan beberapa komponen yaitu pegas, rocker arm, magnet, sensor, sambungan flux gate. Pada diagram blok di atas dapat dijelaskan bahwa pada sistem prototipe alat ukur getaran gempa ini, sumber listrik digunakan sebagai sumber listrik komponen-komponen alat ukur getaran, sinyal input yang diberikan berasal dari gerbang fluks. sensor.
Penentuan spesifikasi desain pengukuran pada prototipe sistem alat ukur dilakukan dengan menganalisis sistem kerja alat, mulai dari antarmuka antar perangkat keras, pemeriksaan sensitivitas sensor gerbang fluks terhadap jarak dan material magnetik pada mekanik sensor. Kepekaan sensor fluxgate terhadap jarak material magnetik diperlukan untuk menyelidiki besarnya simpangan yang nantinya dapat direkam oleh alat ukur. Setting dan aktivasi alat ukur getaran gempa real time komputer dengan menggunakan sensor fluxgate bekerja dengan baik dan normal kemudian data hasil pengukuran tersimpan.
Teknik pengumpulan data dalam penelitian ini dilakukan dengan cara mengukur besaran fisis pada sistem alat ukur getaran, kemudian diolah dan diinterpretasikan menggunakan personal computer (PC).
HASIL YANG DICAPAI
Spesifikasi performansi alat ukur getaran berbasis sensor fluxgate untuk aplikasi
Sensor flux akan merespon magnet dari jarak magnet ke sensor, respon yang ditangkap akan diproses oleh modul pengolah sinyal seperti pada gambar 30. Modul pengolah sinyal berbentuk kotak dengan dimensi 21x16x8 cm dan terdiri dari (1) pin konektor untuk sensor aliran dan pin Konektor ini juga dapat digunakan untuk memprogram mikrokontroler dalam modul. V dan ยฑ12 V. Sistem rangkaian catu daya digunakan untuk memberikan tegangan pada modul sensor aliran dan memberikan tegangan untuk memproses sinyal keluaran dari modul sensor, sedangkan catu daya mikrokontroler diperoleh dari tegangan serial USB bus ke komputer.
Pada sistem ini tegangan yang telah diproses akan diubah menjadi bentuk tegangan digital dan dari mikrokontroler data tegangan digital dikirim ke PC melalui bus serial USB ke mikrokontroler. Komputer yang digunakan dengan spesifikasi minimal menggunakan net framework 4.0, dalam pengerjaan alat ukur digunakan software pendukung yang dibuat dengan bahasa pemrograman visual basic C# yaitu Sizmograph Software Driver Tool 12755 dan logloader. Proses akuisisi data pada Software Seismograph 12755 Driver Tool termasuk dalam proses penyimpanan data, software ini diprogram untuk menyimpan data secara periodik setiap 15 menit, menyimpan data saat koneksi USB terputus dan saat program dihentikan.
Software logloader digunakan untuk membuka kembali data rekaman alat yang tersimpan, logloader ini sengaja dipisahkan dari Software Seismograph Driver Tool 12755 dalam hal fleksibilitas penggunaan dan kinerja siklus pengkodean untuk aplikasi yang dijalankan.
Spesifikasi Desain Alat Ukur
- Rancangan sistem antarmuka pada hardware
- Proses pengambilan data
- Penampilan data
- Sensitifitas sensor fluxgate terhadap jarak dan material magnet pada mekanik
- Penentuan pola gelombang sistem pengukuran alat ukur
- Pengukuran dalam waktu 15 menit tanpa diberi usikan dengan kondisi normal
- Pengukuran berulang dengan jarak yang sama terhadap usikan yang sama
- Pengukuran berulang dengan jarak yang berbeda terhadap usikan yang sama
- Perbandingan Pola gelombang dari stasiun pencatat gempabumi terhadap
Pada Gambar 36 dapat dilihat 4 pola grafik, masing-masing pola tersebut merupakan hasil dari mendorong sensor pada jarak yang sama yaitu 1 meter kemudian memberikan kejut dengan menggunakan beban yang besarnya kurang lebih sama untuk setiap grafik. Dari grafik dapat dihitung amplitudo maksimum, pada grafik A titik cacah maksimum adalah 14, amplitudo 0,3066 mm, pada grafik B titik cacah maksimum adalah 16, amplitudo 0,3504 mm, pada grafik C titik cacah maksimum adalah 17, adalah amplitudo 0,723 mm, pada grafik D titik hitung maksimum adalah 17, sehingga amplitudonya adalah 0,723 mm. 62 direspon oleh sensor mekanik, pola gelombang terlihat, hanya saja tidak terlihat bagian pemisahan gelombang tubuh dan gelombang permukaan.
Pada grafik C jarak yang diberikan adalah 1 meter, pada pola ini terlihat perubahan pola dari posisi normalnya. Pada grafik D jarak yang diberikan adalah 0,5 meter, pada pola ini terlihat perubahan pola dari posisi normalnya. Ini menunjukkan bahwa gelombang kejut dapat ditanggapi oleh mekanika sensor, Anda dapat melihat pola gelombang dan amplitudo lebih besar dari pola gelombang yang terjadi pada jarak 1 meter, Anda tidak dapat melihat pemisahan gelombang tubuh dan gelombang permukaan.
Tercatat 63 grafik pada salah satu stasiun pengamatan gempa bumi, yang merekam kejadian gempa yang berada di dekat stasiun pengamatan (grafik A), dari pola grafik A juga sulit untuk menentukan penampang gelombang P dan S dibandingkan dengan grafik B , C dan D terdapat kemiripan dengan pola gelombang.
Pembahasan
Dalam pembuatan program alat ukur getaran ini memiliki kelebihan yaitu kita dapat memperbesar data eksekusi maupun data tersimpan yang kita load. Pengujian alat ukur ini dengan cara membandingkan pola getaran yang terekam alat ukur dengan pola getaran yang terekam oleh seismograf. Dari hasil pengujian dan perbandingan perlakuan yang berbeda terhadap alat ukur getaran ini, diperoleh bentuk gelombang berupa gelombang permukaan.
Kalibrasi perlu dilakukan agar alat ukur yang dibuat mencapai tingkat akurasi dan presisi yang tinggi sehingga alat ini dapat digunakan sebagai acuan pengukuran getaran untuk aplikasi gempa di masa yang akan datang. Dari Gambar 45 dapat dilihat bahwa tampilan mekanik alat ukur acuan dan alat ukur yang dirancang pada dasarnya adalah sistem kerja yang sama dari bagian mekanik, namun alat ukur yang dirancang difokuskan pada pengukuran getaran vertikal. Gambar 48, perbandingan output antara meteran yang dirancang dan meteran referensi (gelombang garis .3).
Dari tampilannya terlihat respon alat terhadap gangguan yang sama, namun pada bagian mekanik alat ukur yang dirancang mengalami tingkat sensitivitas yang rendah dibandingkan dengan alat ukur acuan, hal ini dikarenakan desain dan material yang digunakan. dalam pembuatan alat ukur vibrasi casing mekanik berdasarkan sensor fluxgate yang tidak terlalu sensitif untuk dicoba.
RENCANA TAHUN III
Perancangan dan pembuatan perangkat lunak terdiri dari dua jenis yaitu pertama, perangkat lunak untuk sistem sensor yang terintegrasi dengan mekanisme alat pengukur getaran pada sistem sensor, dan kedua, perangkat lunak terkait sistem pelaporan data online untuk BMKG pusat. Sistem perangkat lunak sensor terdiri dari rangkaian catu daya, sensor fluxgate, rangkaian pemrosesan sinyal, rangkaian mikrokontroler PIC 18F4550, dan PC. Sementara multi-hop adalah istilah yang mengacu pada komunikasi beberapa perangkat yang melibatkan perangkat perantara, multi-hop melibatkan perangkat perantara seperti router.
Penentuan spesifikasi kinerja sistem alat ukur ini dilakukan dengan cara mengidentifikasi fungsi-fungsi pada setiap bagian sistem alat ukur tersebut dengan cara mengambil gambar dari setiap bagian sistem alat ukur tersebut dan menjelaskan fungsi dari masing-masing bagian tersebut. Keakuratan sistem pengukuran ini ditentukan dengan cara membandingkan hasil pengukuran sistem dengan alat ukur standar berupa kalibrator getaran dan memeriksa keakuratan pengukurannya. Atur dan aktifkan pengukur getaran real-time PC menggunakan sensor fluxgate agar berfungsi dengan baik dan normal.
Ketelitian sistem ukur dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengukuran sistem dengan alat ukur standar, kemudian dilakukan pengukuran ulang dan pemasukan data ke dalam tabel serta pengecekan ketelitian sistem alat ukur.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
- Hasil spesifikasi performansi alat ukur
- Hasil Spesifikasi Desain Alat Ukur
Saran
The main work of the flux sensor is a change in the magnetic field in the core of the coil (excitation coil) that generates a current (excitation current). The Fluxgate sensor is detecting magnet position changes that affect the sensors magnetic field. Djamal, et al., measuring the weak magnetic field using a flux gate with a single lift gate.
The fundamental principle of functional flux gate system is the ratio of the external magnetic field (Bext) as measured and reference magnetic field (Bref) [4]. The change of the magnetic field strength in electrical signals can be done directly to measure Bext. Principle that occurs in the excitation coil is the same as in the solenoid, where the magnetic field arises from the presence of electric field (Faraday's law).
The secondary coil is a coil which serves to capture the changes in the magnetic field caused by the excitation coil. Changes in the external magnetic field received by the secondary coil will produce changes in the current generated. Changes in the deflection between the charges F (object) and the sensor will cause changes in the intensity of the magnetic field received by the sensor.
