(1)4 Universitas Muhammadiyah Riau BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1

(1)

4 Universitas Muhammadiyah Riau

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Laser Speckle Imaging (LSI)

Menurut Apsari tahun 2009 LSI merupakan teknik pencitraan non invasive dan non destructive yang mendeteksi sinyal optik pada material. Analisis kontras yang digunakan adalah analisis gray level (tingkat keabu-abuan) dari hasil citra.

Citra yang didapat dengan metode LSI dianalisis menggunakan histogram untuk klasifikasi dan pencocokan pola yang terbentuk.

Laser Speckle Imaging (LSI) adalah salah satu teknik pencitraan optik-laser yang mendeteksi dan menganalisis perubahan intensitas dari objek yang terhambur.

LSI memiliki kesederhanaan dalam sistem perancangannya yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu laser sebagai sumber cahaya, sampel, dan sensor gambar (Kawahashi dan Hirara 2007).

1.1.1 Pola Spekel

Spekel adalah bintik-bintik terang dan gelap yang terjadi sebagai hasil interferensi diantara sinar-sinar yang dipantukan oleh suatu permukaan difus, apabila permukaan tersebut diterangi dengan berkas cahaya monokhromatis (Gambar 2.1) (Muchiar, 2015). Pola spekel adalah random intensitass pola yang dihasilkan oleh saling interferensi dari satu muka gelombang. Efek yang ditimbulkan pada spekel merupakan hasil dari interferensi gelombang yang memiliki fasa yang berbeda dan ampliudonya besar sehingga bersifat interferensi konstruktif yang kemudian memberikan gelomban resultan. Kekerasan objek merupakan penyebab utama terjadi spekel. Cahaya pada tiap titk pada gelombang telah tersebar pada setiap titik permukaan yang diterangi cahaya. Jika permukaan kasar maka cukup untuk membuat suatu celah dengan perbedaan panjang melebihi satu panjang gelombang (Pertiwi, 2015).

Gambar 2.1. Skematik Pembentukan Spekel dan Pola Spekel.

(2)

Universitas Muhammadiyah Riau

Ketika sinar laser yang terhambur dari permukaan yang kasar jatuh di permukaan lain, maka sinar tersebut akan membentuk pola spekel yang obyektif.

Jika pelat fotografi atau sensor optik 2-D lainnya seperti charge-coupled device (CCD) dan complementary metel-oxide-semicnductor (CMOS) tanpa lensa berada di dalam area cahaya yang tersebar, maka akan terbentuk pola spekel yang karakteristiknya bergantung pada geometri sistem dan panjang gelombang laser.

Spekel objektif biasanya diperoleh pada area jauh (daerah fraunofer) dan disebut far field speckl. Pola spekel juga dapat diamati dekat dengan objek hamburan di area dekat (daerah fresnel) yaitu daerah dimana terjadi difraksi fresnel. Spekel jenis ini disebut near field speckel (Fontenelle, 2009).

2.2. Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya (Gambar 2.2). Cara kerja sensor ultrasonik untuk mengukur jarak adalah sinya dipancarkan oelh pemancar ultrasonik. Sinar yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan 340 m/s. Menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut. Setelah gelombang sampai di alat penerima maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitug jarak benda tersebut.

Lamanya waktu ini sebanding dua kali jarak sensor objek, sehingga jarak sensor dengan objek dapat ditentukan persamaan (Santoso, 2016):

= ^× ...(2.1) Keterangan:

S = Jarak (meter)

v = Kecepatan Suara (340 m/detik) t = waktu tempuh (detik)

Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04

(3)

Fungsi pin sensor ultrasonik HC-SR04 terdapat pada Tabel 2.1 dan modul sensor ultrasonik pada Gambar 2.2.

Tabel 2.1 Fungsi Pin Modul Sensor Ultrasonik

PIN Fungsi

VCC Sumber Tegangan

TRIGGER Pemicu Sinyal Sinar dari Sensor ECHO Penangkap Pantulan Sinyal Sinar

GND Graund

2.3. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah motor DC degan sistem umpan balik tertutup dimana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke aarangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor (Gambar 2.3).

Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah:

1. Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.

2. Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.

3. Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan.

4. Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.

5. Tidak berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi.

Selain itu, motor servo juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu:

a) Memerlukan pengaturan yang tepat untuk menstabilkan umpan balik.

b) Motor menjadi tidak terkendali jika encoder tidak memberikan umpan balik.

c) Beban berlebih dalam waktu yang lama dapat merusak motor. (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2017)

(4)

Gambar 2.3 Motor Servo

Secara umum terdapat 2 jenis motor servo, yaitu motor servo standart dan motor servo continius. Servo motor tipe standa hanya mampu berputar 180 derajat.

Motor servo standart sering dipakai pada sistem rabotika. Sedangkan servo motor continius dapat berputar sebesar 360 derajat. Motoe servo continius sering dipakai mobile robot. Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan sistem lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor. Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar 2.4 dengan pulsa 1.5 ms pada periode selebar 2 ms, maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai delay yang kita berikan. Membuat servo pada posisi center, berikan pulsa 1.5ms. Untuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms untuk berputar ke kiri dengan delay 20ms, seperti ilustrasi berikut:

Gambar 2.4 Pesinyalan Motor Servo

(5)

2.4. Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC atau sering disebut motor arus searah lebih sering digunakan untuk keperluan yang membutuhkan pengaturan kecepatan dibandingkan dengan motor ac. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya (Khumaedi, 2014). Keterangan dan bentuk dari motor DC sederhana ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Motor DC Sederhana 2.4.1 Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC

Arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor.

Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Arah medan magnet dan arus yang dilalui melalui konduktor ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Prinsip Dasar Kerja Motor DC Sederhana

Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun

(6)

sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi. Agar proses perubahan energi mekanik dapar berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan.

2.4.2 Prinsip Arah Putaran Motor DC

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah flamming tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan Prinsip motor aliran arus didalam penghantar yang berada didalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.

2.5. Software Matlab

Matlab adalah bahasa high-performance untuk komputasi teknis. Matlab merupakan singkatan dari Matrix Laboratory yang dikembangkan oleh The Mathwork. Pemograman matlab hadir dengan fungsi dan karakteristik yang berbeda dengan bahasa pemograman lain yang sudah ada lebih dahulu seperti Delphi, Basic maupun C++. Matlab merupakan bahasa pemograman level tinggi yang dikhususkan untuk kebutuhan komputasi teknis, visualisasi dan pemograman seperti komputasi matematik, analisis data, pengembangan algoritma, simulasi dan pemodelan dan grafik-grafik perhitungan. Bahasa pemograman ini banyak digunakan diberbagai bidang sains, diantaranya matematika dan komputasi, grafik untuk sains dan teknik, serta pengembangan aplikasi, termasuk pembuatan antar muka grafis penaguna Grapichal User Interface (Sugiharto, 2006)

GUI (Grapichal User Interface) merupakan salah satu fitur yang ada pada matlab. Fitur ini memungkinkan pengguna untuk mendesain sendiri tampilan interface dalam sebuah pengamatan ataupun pengontrol data. Tampilan matlab dan contoh GUI dapat dilihat pada Gambar 2.7.

(7)

(a) (b)

Gambar 2.7 Tampilan Matlab2015a : (a) Tampilan Menu Utama Matlab, (b) Contoh Tampilan GUI Matlab

2.6. Arduino Uno

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Uno mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 1 osilator Kristal 16 MHz, satu port koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan satu buah pushbutton reset. Arduino Uno memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adapter AC ke DC, contoh arduino dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Arduino Uno