laporan tahun i penelitian hibah bersaingrepository.unp.ac.id/1740/1/yulkifli_24_11.pdfbidang ilmu...

$: LAPORAN TAHUN I PENELITIAN HIBAH BERSAINGrepository.unp.ac.id/1740/1/YULKIFLI_24_11.pdfBidang Ilmu Teknologi LAPORAN TAHUN I PENELITIAN HIBAH BERSAING DlTERi7.9 TC?. :.,. NU. iN\rE!\iTA?:S$
Bidang Ilmu Teknologi

LAPORAN TAHUN I

PENELITIAN HIBAH BERSAING

DlTERi7.9 TC?. :.,.

NU. iN\rE!\iTA?:S ;

LAS,F/KA!J : h . 3 8 1 . 5(u1 p ?I . . . v- .,

PEMBUATAN SENSOR FLUXCATE BERBASIS TEKNOLOGI

PRINTED CIRCIUT BOARDS (PCBs) DAN APLIKASINYA

Peneliti : Dr. Yulkifli, S.Pd., MSi (Ketua)

Drs. Asrizal, MSi (Anggota) Prof. Dr. Mitra Djamal (Anggota)

Dibiayai oleh Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat,

Ditjen Dikti Depdiknas RI Melalui Proyek Peninggkatan Perguruan

Tinggi Universitas Negeri Padang dengan Surat Perjanjian Kerja

Nomor : 243H/UN.35.2/PG/20 1 1

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG

201 1

JP,GA DAN PERGUNAKANLAH KOLEKOI IN1 DENOAI.4 BAlK . m.Jy -; - - < ~ . . . v ~ w ' ~ . ~ i ~ ~ ;. PEjJGANTAR , .. :::.::,-,.: ' , f j ~ : ~ : . ~ . ~ , ~ ~ . ~ ~ ; ~ ~ ~ ~ : , ~ ~ ~ . '::-.

: , ;-:.;:;::: I . . , . . / P , < , ... ....-. :.:.- .-.. ' . . 3 - . .~~ -~

"&\ -l-i, s.5 :,. 1- A;,&,?, [;i:'i.:d cL;.*;; ; , ,.-;A $;P>o,l.!GAT MEMBUi UKP,Kiu'r'A

Kegiatan penelitian dapat mendukung pengembangan ilmu pengetahuan serta terapannya. Dalam ha1 ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang berusaha mendorhg dosen untuk melakukan penelitian sebagai bagian integral dari kegiatan mengajamya, baik yang secara langsung dibiayai oleh dana Universitas Negeri Padang maupun dana dari sumber lain yang relevan atau bekerja sama dengan instansi terkait.

Sehubungan dingan itu, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang bekerjasama dengan Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Ditjen Dikti Kemendiknas R1 dengan surat perjanj ian kerja Nomor: 028/SP2H/PL/E5.2/DITLITABMAS/IV/20 1 1 Tanggal 14 April 201 1 telah membiayai pelaksanaan penelitian dengan judul Pembuatan Sensorfluxgate Berbasis Teknologi Printed Circiut Boards (PCBs) dun Apliknsinya.

Kami menyambut gembira usaha yang dilakukan peneliti untuk menjawab berbagai permasalahan pembangunan, khususnya yang berkaitan dengan permasalahan penelitian tersebut di atas. Dengan selesainya penelitian ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang telah dapat memberikan informasi yang dapat dipakai sebagai bagian upaya penting dalam peningkatan mutu pendidikan pada umumnya. Di samping itu, hasil penelitian ini juga diharapkan memberikan masukan bagi instansi terkait dalam rangka penyusunan kebijakan pembangunan.

Hasil penelitian ini telah ditelaah oleh tim pembahas usul dan laporan penelitian, serta telah diseminarkan ditingkat nasional. Mudah-tnudahan penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pada umurnnya, dan peningkatan mu t i staf akademik Universitas Negeri Padang.

Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang membantu pelaksanaan penelitian ini. Secara khusus, kami menyampaikan terima kasih kepada Direktur Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Ditjen Dikti Kemendiknas yang telah memberikan dana untuk pelaksanaan penelitian tahun 201 1 . Kami yakin tanpa dedikasi dan kerjasama yang baik dari DP2M, penelitian ini tidak dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan. Semoga ha1 yang demikian akan lebih baik lagi di masa yang akan datang.

Terima kasih.

--.: .- > .

A?, ~Psdang , Desember 201 1 //';i,'\:~etua ,Lemhapa Penelitian " I,! $-.:?- , ; ' ~ ~ i i . e & i b s \ ~ e ~ e r i Padang, $!&- ' . ..- . - ,.

A. LAPORAN HASII, PENELITIAN

XNGAK4SAN DA4N SUMX4RY

Pembuatan Sensor Fluxgale Berbasis Teknologi Printed Circuit Boards dan Aplikasinya.

~ulifli"), Asrizal 'I, Mitra ~ j a m a l ~ ) a) T......"p

3 U I ~~~n Fisilb FEITPA U n k e r s i t a s Xegeri Padang b)~urusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Bandung

Teknologi pembuatan sensor maka J u g a t e saat ini terus mengalami

perkembangan, antara lain, teknologi mikro, teknolog PCBs, teknologi hybrid.

Peningkatkan daya ke j a sensor fluxgate (seperti: sensitivitas, akurasi dll.) telah

dilakukan oleh para peneliti seperti perbaikan pada desain elemen sensor,

rangkaian pengolah sinyal dan meminiatur ukuran sensor dalam orde yang lebih

kecil dengan berbagai pendekatan. Beberapa pendekatan teknologi yang

digunakan oleh para peneliti dalam mengoptimasi sensor fluxgate, antara lain:

teknologi konvensional, teknologi PCB, teknologi mikro dan teknologi hybride

(Kombinasi). Setiap teknologi yang di gunakan berbeda pada bentuk sensor,

material inti, teknologi penanaman inti, dan data ferforma sensor

Melalui penelitian ini kami bennaksud membuat sensor magnetik digital

resolusi tinggi menggunakan teknologi PCB. Untuk mencapai tujuan ini akan

dikembangkan sensor magnetik dengan metoda fluxgate berdasarkan teknik

harrnonisa ke dua. Prinsip dasar metoda ini adalah dengan membandingkan

medan magnet yang diukur dengan medan magnet referensi yang dihasilkan oleh

sensor itu sendiri. Dalam pembuatan elemen sensor dengan teknik PCBs memililu

tiga tahapan proses, yaitu (1). Desain enjiniring, (2). Desain fisik PCBs, (3),

Pencetakan ke PCBs. Setiap tahap memerlukan perangkat lunak tertentu. Ketiga

perangkat lunak tersebut adalah Computer Aided Engineering (CAE), Computer

Aided Design (CAD) dan Computer Aided Manufacturing (CAM). Agar

A. LAPORAN FIASlL PENELITIAN

RIXGK4SAN D,4N SUMN4RY

Pembuatan Sensor Fluxgate Berbasis Teknologi Printed Circuit Boards dan Aplikasinya.

~ulif l i") , Asrizal "), Mitra ~ j a r n a l ~ ' a) JU, w.. ... h a i l -.. Fiji'ki F%lCPA Universitas Negeri Babaiig b)~urusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Bandung

Teknologi pembuatan sensor maka flugate saat ini terus mengalami

perkembangan, antara lain, teknologi mikro, teknologi PCBs, teknologi hybrid.

Peningkatkan daya kerja sensor fluxgate (seperti: sensitivitas, akurasi dl]. ) telah




digunakan oleh para peneliti dalam mengoptimasi sensor fluxgare, antara lain:



material inti, teknologi penanaman inti, dan data ferforma sensor

Melalui penelitian ini kami bennaksud rnembuat sensor magnetik digital



hannonisa ke dua. Pnnsip dasar metoda ini adalah dengan membandingkan


sensor itu sendiri. Dalarn pembuatan elemen sensor dengan teknik PCBs memiliki





mendapatkan hasil yang diharapkan semua proses mempunyai keterkaitan yang

sangat erat dan tidak dapat dipisahkan. Untuk pembuatan elemen sensor fluxgate

dengan teknik PCBs yang sangat menentukan adalah: footprint dan track (jalur)

yang mengantikan sistim gulungan kawat yang dilakukan selarna ini.

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada tahap I dapat disimpulkan

teknologi PCBs dapat di gunakan dalam menggantikan peranan lilitan pada

kumparan flwcgate karakterisasi sensor memberikan gambaran daerah

pengukuran medan magnet yang dapat terukur -6uT dengan sensitivitas : 192,28

mV/uT. Kesalahan Relatif dan absolut dari karakterisasi di peroleh: 0,03% dan

0,35 uT. Pada tahun ke I1 dititik beratkan pembuatan prototip sensor-sensor yang

berbasis pads sensorfluxgate, antara lain sensor untuk mengukur medan magnetik

lemah, sensor jarak dalam orde yang sangat kecil (proxymeter sensor) dan sensor

pengukuran magnetik pasir besi, sensor pengukuran medan magnet batuan

magentik dan sensor arus dc.

A. LAPORAN HASIL PENELITTAN

IUNGK4SAN D,4N SUMM4RY

Pembuatan Sensor Fluxgate Berbasis Teknologi Printed Circuit Boards dan Aplikasinya.

yuliflia), Asrizal '), Mitra ~ j a r n a l ~ ) a) 4 U l T..,..,, u ~ a i l Fisi'b FSIEA Unfversitas N3gei.i Padcdng

b)~urusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Bandung

Teknologi pembuatan sensor maka j lugate saat ini terus mengalami

perkembangan, antara lain, teknologi mikro, teknologi PCBs, teknologi hybrid.

Peningkatkan daya ke j a sensor fluxgate (seperti: sensitivitas, akurasi dll.) telah




digunakan oleh para peneliti dalam mengoptimasi sensor Jmgare, antara lain:



material inti, teknologi penanaman inti, dan data ferfonna sensor

Melalui penelitian ini kami bennaksud membuat sensor magnetik digital



harmonisa ke dua. Prinsip dasar metoda ini adalah dengan membandingkan


sensor itu sendiri. Dalarn pembuatan elemen sensor dengan teknik PCBs memiliki





mendapatkan hasil yang diharapkan semua proses mempunyai keterkaitan yang

sangat erat dan tidak dapat dipisahkan. Untuk pembuatan elemen sensor fluxgate

dengan teknik PCBs yang sangat menentukan adalah: footprint dan track (jalur)

yang mengantikan sistim gulungan kawat yang dilakukan selarna ini.

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada tahap I dapat disimpulkan

teknologi PCBs dapat di gunakan dalam menggantikan peranan lilitan pada

kurnparan fluxgate karakterisasi sensor memberikan gambaran daerah

pengukuran medan magnet yang dapat terukur -6uT dengan sensitivitas : 192,28

mV/uT. Kesalahan Relatif dan absolut dari karakterisasi di peroleh: 0,03% dan

0,35 uT. Pada tahun ke Il dititik beratkan pembuatan prototip sensor-sensor yang

berbasis pada sensorfluxgate, antara lain sensor untuk mengukur medan magnetik

lemah, sensor jarak dalam orde yang sangat kecil (proxymefer sensor) dan sensor

pengukuran magnetik pasir besi, sensor pengukuran medan magnet batuan

magentik dan sensor arus dc.

Halaman Pengesahan Laporan Penelitian Hibah Bersaing Tahap I

1. Judul Penelitian Hibah : Pembuatan Sensor jh.qpte Berbasis Teknologi Printed Circiut Boards (PCBs) dan Aplikasinya

2. KctuaPenditi

a NmiLcngkap : Dr. Yulkifli, S.Pd, M.Si

b. Jenis Kelamin : Laki-I&

c. NIP : 19730702 200013 1 OM

d. Jabatan Struktural

e. Jabatan Fungsional : Lektor

f FakuiWJurusan : FMIPA / Fisiica

g. Pusat Penelitian : Universitas Negeri Padang

h. Alamat : Jl. Prof. DR. Harnka , Air Tawar Padang, 25 13 1.

i . TsleponEaks : 0751-7053302 / 0751-7055628

j. Alamat Rumah : Komplek Perurnahan Pratama IT Blok D No 2 Lubuk Buaya Padang.

k. Telepon/Faks/E-mail : 08136341 3004-1 [email protected]

3. Jangka Waktu Penelitian : 2 Tahun (Tahun XI)

4. Pembiayaan

Biaya tahun I : yang diusulkan yang disetujui Rp. 49.957.000,- RP. 42.500.000,-

Biaya tahun II : yang diusulkan yang disetujui Rp. 49.957.000,- -

, -.

-.,-

I ' Menyetujui, Cetua Lembaga Penelitian Jniveraitas P h g

BAB I. PENDAHULUAN

Besarnya kompetisi di pasar bebas mengharuskan pengembangan instrumen yang terus

rnenerus baik dari sisi kualitas, harga maupun keandalannya (Traenkler, 200 1). Meningkatnya

kebutuhan untuk otomatisasi, keamanan dan kenyamanan menggiring orang untuk

meagembangkan sensor dan sistern sensor baru dengan prins.jp dan metoda yang berbeda-

beda. Jurnlah sensor dan sistem sensor yang diperlukan juga meningkat. Saat ini teknologi

sensor telah mernasuki bidang aplikasi baru d m pasar yang semakin meluas seperti otomatif,

Riset and development, m a h cerdas (smut? home) dan teknologi pengolahan (Meijer 2008

dan Intechno, 2008).

Berdasarkan data mengenai pasar sensor dunia diketahui bahwa perkembangan

rata-rata produksi sensor dalam sepuluh tahun terakhu meningkat 4.5% setiap tahunnya,

dengan prediksi komposisi kebutuhan pada tahun 2010 ditunjukkan Gambar 1. Terlihat

bahwa pasar otomotif menempati segrnen terbesar yakni 26% dari pasar dunia, disusul

dengan teknologi pengolahan 19%, bangunan 1 1 % dan kesehatan 10%.

R&D

otomotif 26%

batigurian / ;,'

11% i - - 7 t e k n o l o g i lainnya pengolahan

12% 19%

Gambar 1. Ekstrapolasi data kebutuhan sensor tahun 2010 (Intechno, 2008)

Salah satu sensor yang banyak dikembangkan saat ini adalah sensor-sensor yang

dalarn pengukuran berbasiskan pada konsep perubahan medan disekitar objek yang

diamatildiukur, sensor-sensor yang menggunakan konsep ini disebut sensor magnetik

(Fraden, 1996). Beberapa metoda yang dapat dilakukan untuk mengukur kuat medan

magnet. Pemilihan metode ini bergantung pada beberapa faktor, antara lain: resolusi, kwat

medan, homogenitas, variasi dalarn waktu, sensitivitas dan keakuratan.

Sensor magnetik adalah alat ukur medan magnet yang banyak digunakan orang

untuk berbagai keperluan, antara lain untuk penelitian bahan-bahan magnetik, keamanan

penerbangan (mendeteksi barang bawaan), pemetaan medan magnet bumi, penentuan

posisi benda, pengetesan kebocoran medan magnet dari suatu alat penghasil medan

magnet seperti pengeras suara, magnetron dan peralatan magnetik lainnya. Sensorfluxgate

sebagai salah satu sensor mangetik yang akan dikembangkan ini memenuhi kriteria di atas

dimana prosesnya tidak terlalu komplek, sinyal keluaran mudah didigitalisasi, linieritas tinggi,

ukuran relatif kecil, dan sensitivitas tinggi (Goepel, dkk., 1989).

Peningkatkan daya keja sensor fluxgate (seperti: sensitivitas, akurasi dll.) telah

dilakukan oleh para peneliti seperti perbaikan pada desain elemen sensor, rangkaian pengolah

sinyal dan meminiatur ukuran sensor dalam orde yang leblh kecil dengan berbagai

pendekatan. Beberapa pendekatan teknologi yang digunakan oleh para peneliti dalarn

mengoptirnasi sensorfluxgate, antara lain: teknologi konvensional, tehologi PCB, teknologi

rnikro dan teknologi hybride (Kombinasi). Setiap teknologi yang di gunakan berbeda pada

bentuk sensor, material inti, teknologi penanaman inti, dan data ferforma sensor

Melalui penelitian ini kami bermaksud membuat sensor magnetik digital resolusi

tinggi menggunakan teknologi PCB. Untuk mencapai tujuan ini akan dikembangkan

sensor magnetik dengan metoda fluxgate berdasarkan tekmk harmonisa ke dua. Prinsip

dasar metoda ini adalah dengan membandingkan medan magnet yang diukur dengan

medan magnet referensi yang dihasilkan oleh sensor itu sendiri. Dalam pembuatan elemen

sensor dengan teknik PCBs memiliki tiga tahapan proses, yaitu ( 1 ). Desain enjiniring, (2).

Desain fisik PCBs, (3), Pencetakan ke PCBs. Setiap tahap memerlukan perangkat lunak

tertentu. Ketiga perangkat lunak tersebut adalah Computer Aided Engineering (CAE),

Computer Aided Design (CAD) dan Computer h d e d Manufacturing (CAM). Agar

mendapatkan hasil yang diharapkan semua proses mempunyai keterkaitan yang sangat

erat dan tidak dapat dipisahkan. Untuk pembuatan elemen sensor fluxgate dengan teknik

PCBs yang sangat menentukan adalah: footprint dan track Cjalur) yang mengantikan sistirn .

gulungan kawat yang dilakukan selama ini.

BAB. II U J M 'TEORI

Sensor jluxgate adalah sensor magnetik yang bekeja berdasar perubahan flux

. . magnetik disekitar elemen sensor (Gopel, dkk., 1989). Elemen sensor fluxgate terdiri

dari kumparan primer (excitation coil), kurnparan sekunder (pick-up coil) dan inti

ferromagnetik (core), seperti ditunjukkan Gambar 2.a). Berdasarkan arah medan eskitasi

yang dihasikan oleh kumparan eksitasi, maka elemen sensor fluxgate terdiri dari dua,

yaitu: sensor jIuxgate orthogonal: arah rnedan eksitasi tegak lurus arah medan eksternal

yang di ukur, sedangkan parallel sensor fluxgate : arah medan medan eksitasi sejajar

dengcz~ medm eekstemg! y ~ g d i zbx , seperti d i ~ ~ ~ ; ? ~ ! ! ~ ~ Cimbzr 2.b dcz? 3.c.

Inti Kumparan plck-up . .-

ferromagnet~ k Inti

Kurnparan @

ronlagnetlk eksitas~ s

H ext

Konfigurasi paralel sensor fluxgate (b)

I Arus eksitas~

Konfigurasi dasar elemen sensor flwgate (a) Konf~gurasi ortogonal sensor fluxgate (c)

Gambar 2. Konfigurasi dasar kumparan elemen sensorfluxgare (Zorlu, 2008)

Pengukuran h a t medan magnet dengan metode fluxgate didasarkan pada

hubungan antara kuat medan magnet H yang diberikan dengan fluks medan magnet

induksi B. Jika B yang dihasilkan berasal dari masukan H berupa gelombang pulsa bolak-

baiik, m i a daiam keadaan saturasi pacia keiuaran B &an timiiui geiombang barmonik

genap, gelombang harmonik ke dua, yang besarnya sebanding dengan medan magnet luar

yang mempengaruhi inti (core) dan arahnya sebanding dengan arah medan magnet luar.

Prinsip pengukuran ini dapat ditunjukkan Gambar 3.

Gambar 3. Prinsip kerja sensorj7mgate (Grueger, dkk., 2002., Djamal, 2010).

Prinsip ke j a sensor fluxgate ketika mengukur perubahan medan magnet luar

ditunjukkan pada Gambar 3. Prinsip ke j a sensor magnetik ji'uxgare. a) Medan eksitasi

tanpa medan magnet luar R,,=O; b) Medan eksitasi dengan medan magnet luar B,#; c)

kurva magnetisasi dalam keadaan saturasi pada Be,,+; d) kurva magnetisasi dalam

keadaan saturasi pada B,#; e) perubahan fluks terhadap waktu pada B a d ; f ) perubahan

fluks terhadap waktu pada B&; g) tegangan keluaran sensor pada B,=O; h) tegangan

keluaran sensor pada Be& .

Osilator 4,096

2KHz dan Pernbagi Teganagan

1 n o r x , 1 I pengoonf0l j Sinkronisasi

I DeteMor Fasa P e n g G Awal

- - - -

Gambar 4. Skema Diagram Pengolahan Sinyal Sensor

Tegangan keluaran V,,,, dari elemen sensor diolah dengan menggunakan rangkaian

pengolah sinyal. Pengolah sinyal sensor terdiri dari beberapa bagian, yaitu diBensiator,

detektor, sinkronisasi fasa, integtrator, dan penguat akhir. Secara skematik terlihat pada

Gambar .

Karakteristik tegangan keluaran sensor fluxgate dipengaruhl oleh banyak faktor

antara lain: jurnlah lilitan eksitasi dan pick-up, jurnlah lapisan inti (Yullufli, dkk.,

2007,2009,2010) , dimensi geometri elemen sensor (Hinnrics, dkk., 2001; Liu 2006, sifat

d m jenis material inti ferromagnetik (Gopel, 1998 dan hpka , dkk., 2008), fiekuensi dan

arus eksitasi (Ripka 2001a, Kubik, 2006 dan Janosek, 2009). Pemilihan bahan inti sangat

penting karena menentukan sensitivitas dan akurasi dari sensor (Ripka, P., 2000b).

Disarnping itu inti hams bersifat robus terhadap pengamh luar seperti vibrasi akustik dan

deformasi mekanik. Bahan yang memenuhi persyaratan tersebut Vitrovac dan Metglass.

Vitrovac atau kaca logam C06~.~Fe~.sSi~~R186025 mempunyai permeabilitas relatif yang

tinggi, yaitu sekitar 100000. Penggunaan pita Vibrovac memunglunkan desain sensor

dengan ukuran yang cukup kecil dan robus (Moldovanu, dkk., 2000).

Untuk mengevaluasi tegangan keluaran sensor fluxgate digunakan b g s i transfer.

Fungsi transfer suatu sensor magnet~k . f l~ga te menggambarkan hubungan antara tegangan

keluaran Vo dengan medan magnet yang diukur. Fungsi transfer dapat dihitung

menggunakan pendekatan polinomial kemudian mencari komponen 6ekuensi yang ada di

dalam kerapatan fluks magnetik inti sensor. Penggunaan pendekatan polinomial tekhnik

harmonisa kedua akan memudahkan untuk menyederhanakan h g s i transfer ke dalarn

komponen fiekuensi (Gopel, W, el al., 1989). Perubahan flux magnetik yang berasal dari

kumparan eksitasi ditangkap oleh kumparan pick-up dalam bentuk tegangan (ggl).

Komponen tegangan keluaran harrnonisa kedua vourZh dari kumparan pick-up adalah

V o u l , , = - 3 B ~ N ~ o a , h a r h ~ ~ ~ m, sin 2wt ,Ro adz!& &zp!ipG.;de mcd~? ;?vksi:zi, ?/;127;Ik9 !i!it;t"l picl<.kp, A lugs pen&T.,p&qt?g

inti, o kecepatan sudut, h,, medan eksternal dan hrem adalah medan referensi dan'

eksitasi, Dan persamaan di atas terlihat bahwa tegangan keluaran harmonisa ke dua

adaiah befbandbg lurus dengan kuat medan yang d i u h (D~amai, didc., 2005, Bashrotto,

dkk., 2006a).

Keamanan & militer Geomagneti k

Geophysics

I Monitor I I alan raya

Ruang angkasa

Gambar 5. Aplikasi sensor fluxgate dalarn kehidupan

Pengg~qm senscr rnegetik !?LY.~B!C ddan! duzia tehi!!, te!-m%a dd&! tehi!!

pengukuran dan kontrol semakm berkembang sejalan dengan kemajuan teknologi, antara

lain : untuk penelitian bahan-bahan magnetik, geophysics, ruang angkasa, sistem navigasi

jmendeteksi barang bawaan transportasij, pemetaan medan magnet bumi, sebagai kompas

pada pesawat, kapd laut atau kapal selam, geofisika, monitoring medan magnet

permukaan bumi, pengukuran sudut inklinasi dan deklinasi medan magnet bumi, pengukur

ketinggian satelit, bio-sensor, non destructive testing (hpka, dkk., 2001a;2003, Kaluza,

dkk., 2003, Hwang, dkk., 2003; Carr, dkk., 2006; Vcelak, dkk 2006, Ando, dkk., 2008,

dan Djamal, dkk., 2009,2010). Garnbar 6. menunjukkan aplikasi sensor sensor fluxgate

dalam kehidupan.

2. Teknologi Sensor

Tantangan utama teknologi sensor masa luni adalah mengukur besaran-besaran

yang selama ini sulit atau tidak bisa diukur dan meningkatkan nilai informasi sensor

dengan menggunakan metoda-metoda pengukuran yang sudah dikenal (Traenkler, 2007).

Dalam pengembangan sensor dan sistem sensor perlu dipillh prinsip-prinsip pengukuran

yang cocok, pengukuran-pengukuran khusus perlu dikembangkan untuk meningkatkan

k=&!pll~n SEEC?~ (T~enk!cr, !5)5)8). Dz!~m hz! h i per!u diknmpmmL!a z t : hizyz

dan permintaan.

Peningkatan kemampuan sensor secara urnurn dapat dicapai dengan melakukan

pemilihan yang tepat terhadap teknologi manufaktur, s t r u h ~ r sensor dan pengolah

sinyalnya. Kemampuan suatu sensor atau sistem sensor ditentukan oleh interaksi yang kuat

dari tiga komponen utama pembentuknya, seperti struktur sensor, teknologi manufaktur

dan algoritma pengolah sinyalnya (Traenkler, 2001).

Gambar 6. Tiga komponen utarna teknologi sensor (Traenkler, 2001)

Perkembangan teknologi sensor juga dipengaruhi oleh perkembangan dari ketiga

bidang im, ketlga komponen terse'but di tunluid<an pada Gambar 6. Bagan inti dari

struktur suatu sistem sensor adalah elemen sensor. Bagian ini mengubah besaran fisika

atau kimia yang diukur menjadi sinyal analog elektronik. Adanya fluktuasi beberapa

parameter yang terjadi selarna proses fabrikasi, menyebabkan te jadinya variasi

manufaktur. Faktor-faktor pengaruh seperti temperatur, tekanan, dan kelembaban dapat

mempengaruhi karakteristik sensor. Efek penuaan dalarn beberapa ha1 dapat

mempengaruhi karakteristlk sensor, seperti perubahan sensitivitas atau pergeseran titik nol.

Pengolahan sinyal sensor ditujukan untuk mengatasi efek-efek pengaruh (mnjluence

factors) sehingga didapat nilai yang terbaik dari hasil pengukuran. Dengan telcnik

pengolahan sinyal yang sesuai maka karakteristlk sistem sensor dan ketelitianrlya dapat

ditingkatkan secara signifikan.

Penggunaan ie'moiogi 'om uniuk mengbasii~an sensor-sensor ierieniu uciak

langsung berkaitan dengan peningkatan kemampuan sensor secara menyeluruh. Semakin

banyak langkah-langkah teknologi proses yang dilakukan dalam membuat sensor atau

sistem sensor maka akan semakin rumit teknik-teknik yang diperlukan untuk mengatasi

efek-efek sensor yang tidak diingmkan. Untuk mendapatkan kemampuan sensor atau

sistem sensor yang optimal perlu dipilib kombinasi yang tepat antara teknolog dengan

sistem pengolah sinyal yang digunakan. Dengan dernikian pembuatan sensor dan sistem

sensor lebih mudah dan biaya murah tentunya dengan kualitas yang dapat bersaing dengan

produk luar negeri.

3. Pemanfaatan Teknologi Printed Circuit Boards dalam Sensor Fluxgate -,- 1 ~emoiogi pembuatan sensor maka ~7uxgaie saai ini ierus mengaiarni

perkembangan, antara lain, teknologi mikro, teknologi PCBs, teknologi hybrid. Teknologi

hybrid merupakan kombinasi antara teknologi konvensioan dengan ketiga tehologi di

atas. Kempat teknologi ini berserta contoh elemen sensor yang telah berhasil di

kembangkan ditunjukkan Gambar 7

Gambar 7. Perkembangan teknologi pembuatan elemen sensorfluxgate

a. Teknolog~ konvensional - I eknoiogi konvensionai adaiah teicnoiog manuai dimana kawat emaii icumparan

eksitasi dan pick-up dililitkan secara manual sedangkan core sebagai inti ferromagnetik

masih menggunakan material buatan industri seperti Vitrovac dan Metglas.

b. Teknologi printed circiut board (PCB)

Teknologi ini hanya digunakan untuk mengantikan peranan kawat email yang sering

di!i!iMk~ s e c ~ ~ m~&m$ nada ..-.. k ~ m p ~ a q ehizsi Cl,-hq p i ~ ' ~ k - ~ p . T~.h.kn!~)$ ,PcE

dikembangkan semenjak tahun 1999 oleh Dezuari, dkk., dari Swiss Federal Institute of

Technology in Lausanne (Switzerland), kemudian menyusul Perez, dkk., 2004 dari Uinv.

Complutense de Madrid and Madnd Polytechnical University (Spain), Choi, dkk., 2004

dari Kangnung National University and Samsung Advanced Institute of Technology in

Suwon (Korea), Baschirotto, d!!., 2004 dan 2006 dari University of Lecce and

University of Pavia in Italy, AndB, dkk., 2004., dari University of Catania (Italy) and

Space and Naval Warfare Systems Center, San Diego (USA), Tipek, dkk., 2005 dan

Kubik, dkk., 2006 dari Cezch Tekhnical University, Prague. Pembuatan elemen sensor

dengan teknologi PCB mernliki proses yang sederhana dan murah sehingga biayanya

murah. Kekuranganya adalah ukurannya lebih besar dibandingkan konvensional apalagi

jlka dibandingkan dengan teknologi mikro.

c. Teknologi - mikro (microfabrication)

Peranan kawat email dan inti ferromagnetik sebagai inti dibuat menggunakan

berbagai proses teknologi m~kro, antrara lain electroplated/elec~roplating, chemical

nt~himn f l n v /nil nhntnlithnnmml nhn+nmcic+ Anm n..nnnrnci hnhnrono n n n n l i i - ; n r e n n C I L I I I I I ~ , J I C A - J V I L , / / I I V I V b I I I I V & I U ~ Y , t / l l V I W I G J I J I U U I I C V U ~ W I U I ) I , U L U L I U ~ U ~ L 1 1 C . l l l l J L U I t j

mengembankan telcnologi ini adalah: (Kawaluto, dkk., 1994; 1996; fipka, dkk., 2001 b,

2001c: Park, dkk., 2004; Wang, dkk., 2006; Fan., dkk., 2006 dan Zorlu, dkk., 2008)

Pendekatan dengan teknoiog rnikro mempunyai proses yang sangat komplek

sehingga mengakibatkan harga proses pembuatan mahal, sensitivitasnya yang dihasilkan

rendah karena luas penampang (cross-sectional) menjadi kecil sehingga untuk

memperoleh sensitivtias yang tinggi diperlukan fiekuensi yang tingjg, dan keterbatsan

dalam jumlah lilitan dalarn solenoide (Ripka, dkk., 2001c, dan Liu, dkk., 2006). Menurut

Ripka, (2008) penggunaan inti ferromagnetrk dalam bentuk padatan (hulk soJ magnetlk)

lebih baik dari pada core berbentuk film tipis, ha1 ini dlkarenakan besar manget yang

t e n h r berbagantung pada luas penampang core. Sensor dengan proses teknologi mikro

memiliki noise yang besar dibandingkan dengan teknolog PCB (Kublk, 2006).

Ketiga pendekatan di atas masih digunakan dan proses pembuatan sensorfluxgate

dan fabrikasi divais masih sering dilaporkan (Zorlu, 2008).

d. Teknologi - Hybrid - Kombinasi dari teknologi di atas disebut hybrid technology (Dezuari, dkk., 1999).

Teknologi ini mengkombinasikan proses pembuatan elemen sensor diantara teknologi

beberapa peneliti yang mengkombinasikan ini adalah: Belloy, dkk., 2000, Tipek, dkk.,

2005 dan Perez, dkk., 2004.

Berbagai usaha telah dilakukan peneliti untuk meningkatkan daya kerja sensor

*gate (sensitivitas, akurasi dll.) seperti perbalkan pada desain struktur sensor, rangkaian

pengolah sinyal dan merniniatur ukuran sensor dalam orde yang lebih kecil

(microfabrication technology), seperti terlihat pada TabeP 1. . .

Tabel 1. Perkembangan telcnologi pernbuatan sensorjluxgate V7uxgatefabrication technology)

r No. I Metode/teknologi - dan Spesifikasi Peneliti

Dual Core , double pick-up ,Untuk Dual Core, satu kumpran pick-up oleh Djamal, M , . el nl., 2006 diperoleh sensitivitas 346,47 rnV/pT.

Djamal, dkk., 2006a

2

3

4

5

Sensor tiga dirnensi, melode thin film (CMOS) dengan core : NislFelp rentang pengukuran * 100pT sensitivitas : 5 - 30 mV/ p T

Metode: photolithography dan chemical etching (CMOS tecnology), core berbentuk diagonal d i m single kumparan exsitasi. Sensitivitas: 3760 V/T pada 125 kHz konsumsi daya 12.5 mw pada 17 mApp.

6

7

8

9

' A ~u

11

12

13

Grueger, dkk. ., 2000

Chiesy, dkk , 2000

Metode kombinasi antara teknolog elelitrodeposition dengan PCB dengan core amorphous Co-P ( C O ~ P ~ ~ / C O ~ ~ P ~ ) , sensitivitas 160V/T, daerah linier kerja 0 sld 250 LIT.

Metode kombinasi electroplated dan sputtering, Core: Ni0.8 1Fe0.19, jumlah lilitan eksitasi 49 lilitan dan pick-up 46 lilitan, sensitivtias 210 V/T

Perez, dkk., 2004

Park, dkk., 2004

Single Core efips, (permalloy : 80% Ni, 5% molybdenum, 15% Fe), singel pick-up, dengan ratio cros section -1 to 0.2, kebutuhan daya menurun dari 4!mw me?@! ! ,2mw, SP":!!!~!E !!P!Y.

Single core, SensorfTuxgafe ortogonal dengan electroplated kawat NiBoFedCu. Sensitivits 20 rnM/pT: konsumsi daya 100mW.

Core ferrornagnetik dengan ring persegi dengan resist, SU-8 2025, 12 coil . . I;l;enn 4;"- L..mnnrnn 2 0 nnn;nr.n F . ~ . rnr., Cmm Ann rarrt;r.n A A --

t ~ ~ r i a r r ilap A W I I ~ L Y ~ U I J U , p ( ~ n j ~ 1 1 1 t j 3 1 3 1 ~ ~ 1 0 - 1 1 1 ~ 1 1 UQLI C.IUS.S .SG~C.~IVII w . 1 111111

dan tebal 20 Frn. Proses pernbuatan: t e h i k UV. Lithography

Core sirnetris (Vitrovac 6025), single pick-up. Sensitivitas 346,47 mV/pT, rentang pengukuran -40 p T sampru 40 pT.

Ivieiode:dc m ~ r i e u o n spuienrig, d ~ g m core 'v'iirov* 66023X j i u ~ ioiai 450 prn x 450 prn), sensistivitas: 0.45 pV/mT, keslahan linieritas: 1.15%, rank pengukuran: *50 pT.

Metode: electrodeposition dengan core nickel iron alloy. dan lilitan dari copper. Sensitivitas: 28V/A pada 60 lcHz meng-unakan arus 2 A??. . penuruan komsumsi daya : dari 2.6W . rnenjadi . . 0.7 W

Metode: electroplating dan etching dengan 4 lapisan Ketebalan core Vitrovac 60256025 25pm. Single core dan double core Sensitivitas: 241VR pada lo&.

Metode: deposisi sputering dan dry etching dan evaporasi. Sensitivitas:

dan rank pengukuran - I00 sld I00 uT I Liu, dkk , 2006

Fan, dkk., 2006

Wang., dkk., 2006

Djarnal, dkk., 2006

n..,: . . . aasmroro,. c i ' i , 2006

Tipek, dkk., 2006

Kubik, dkk., 2006

Zorlu, dkk., 2007

Berdasarkan Tabel 1. terlihat bahwa teknologi mikro-sensor menghasilkan sensitivitas

sensor yang rendah karena luas penampang (cross-sectional) menjadi kecil (Liu, dkk.,

2006), metode pembuatan yang digunakau mempunyai proses yang komplek sehingga

biaya pada saat proses pembuatan sangat tinggi (Ripka, dkk., 2001a, Kubik, dkk, 2006).

Oleh karena itu sensor dengan resolusi tinggi yang beredar dipasaran harganya sangat

mahal. Hal ini berlawanan dengan kebutuhan dilapangan dirnana untuk pengukuran dan

pengontrolan yang menggunakan konsep perubahan medan magnet dibutuhkan sensor

magnetik dengan sensitivitas yang tinggi tentunya dengan harga yang terjangkau (Yulkifli,

dkk.,2007a).

Dalam pembuatan elemen sensor dengan teknik PCBs memiliki tiga tahapan

proses, yaitu (1). Desain enjiniring, (2). Desain fisik PCBs, (3), Pencetakan ke PCBs.

Setiap tahap memerlukan perangkat lunak tertentu. Ketiga perangkat lunak tersebut adalah

Computer Aided Engineering (CAE), Computer Aided Design (CAD) dan Computer

Aided Manufacturing (CAM). (SELC,2008). Agar mendapatkan hasil yang diharapkan

semua proses mempunyai keterkaitan yang sangat erat dan tidak dapat dipisahkan. Untuk

pernbuatan elemen sensor Jluxgate dengan teknik PCBs yang sangat menentukan adalah:

foolprint dan track Cjalur) yang mengautikan sistim gulungan kawat yang dilakukan selama

ini .

Ripka, dkk, 2009

Janosek dkk; 2009.

Lei, dkk, 2009

14

15

Sensitivitas sensor Jluxgate dapat ditingkatkan dengan memaksimumkan tegangan

induksi (penguat) dengan cara meningkatkan fiekuensi eksitasi (fecx), Jumlah lilitan

sensing (pick-up coil) dan luas penampang inti (core) ferromangetik (A. Baschirotto,

2006).

5 10 pV/mT, rata-rta daya disipasi 8.1 mW pada 100 kHz

Teknik: mikro wire-core, sensitivitas 30 mV/ pT dengan level noise 0.34 nT untuk double-wire bipolar

Metode: teknologi PCBs: dengan, kontrol rangkaian eksitasi dengan pulsa 10 kHz, sensitivitas 615 VIT pada 650 rnA

l6 1 Metode: teknik MEMS, 3D micro-solenoid, daerah ke j a 0-80pT, sensitivitas 6,7 V/T pada fiekuensi eksitasi 40 kHz, 430 nA.

A. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan umum penelitian ini adalah pembuatan elemen sensor fluxgate dengan

memanfaatkan teknologi Printed Circuit Boards (PCBs) dan aplikasi pada sensor-sensor

yang berbasis padanya. Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah :

a. Mendesain elemen sensor menggunakan teknologi PCBs

b. Optirnasi rangkaian pengolah sinyal terutama rangkaian eksitasi

c. Karaterisasi dan kalibrasi sensorfluxgate

d. Aplikasi pada pengukuran medan magnet lemah, pengukuran jarak orde kecil

(proksimiti), pengukuran magnetik pasir besi dan pengukuran magnet batuan magnetik

e. .Pengujian kehandalan sensor seperti uji reliabilitas, uji kestabilan dll.

B. MANFAAT PENELITIAN

Hasil penelitian ini sangat bermanfaat bagi industri-indistri dan pembangunan di

indonesia. Pembangunan sarana dan prasarana di masa modem seperti sarana uansporiasi

baik darat maupun udara yang cenderung serba otomatis akan mendorong pemanfaatan

dari hasil penelitian ini. Dengan luasnya aplikasi dari sensor fluxgate, terbuka peluang

untuk penerapan teknologi ke arah komersial untuk diproduksi secara massal di dalam

negeri. Penggunaan produksi negeri sendiri dapat memajukan industri dan perekonomian

di dalam negeri. Selain itu akan dapat menghemat devisa negara karena kebutuhan akan

sensor selama ini di irnpor dari luar negeri. Disamping memiliki arti ekonomis yang sangat

besar, hasil penelitian ini juga memiliki arti kebanggaan nasional karena riset ini sangat

rnemberi peluang kepada Indonesia untuk ikut berbicara dalam tingkat dunia.

BAB IV. METODE PENELITIAN

Riset ini dilakukan dalam 2 tahun.

1. Tahun I

Pada tahun I dilakukan studi literatur tentang perkembangan terkmi sensorfluxgate,

kemudian dilanjutkan dengan desain elemen sensor fluxgate dengan tenologi PCBs,

kemudian dilanjutkan pada desain elemen sensor, perbaikan rangkaian pengolah sinyal

untuk memperbaiki resolusi sensor, kalibrasi dan karakterisasi keluaran sensor. ra-&r2;lasi dz2 pp,l;giiumO1"l ;d $i&-&%q &i l2bGiat0kJIii Elek%G&2 dz7 ~iiS~h7'1cn+GSi

jurusan Fisika UNP dan ITB, sehingga diakhir tahun pertarna diharapkan sudah diperoleh

elemen sensor fluxgate model PCBs dengan ukuran kecil daerah kerja lebih lebar,

sensitivitas dan resolusi tinggi dan dipublikasikan pada prosidingljurnal nasional. Tahapan

pelaksanaan penelitian tahun 1 diperlihatkan pada skema berikut:

I Desain elemen sensor dengan Teknologi PCBs

I Optimasi parameter geometri sensor I P

I Kalibrasi dan karakterisasi I;

I Peningkatan resolusi sensor 18

r - - - - F Analisi data

Laporan Tahun I

Gambar 8. Alur Penelitian Tahun I

2. Tahun I1

Pada tahun ke I1 dititk beratkan pembuatan prototip sensor-sensor yang berbasis

pada sensor fluxgate, antara lain sensor untuk mengukur medan magnetik lernah, sensor

jarak dalarn orde yang sangat kecil (proxymeter sensor) dan sensor pengukuran magnetik

pasir besi, sensor pengukuran medan magnet batuan magentik dan sensor arus dc. Secara

garis besar tahapan-tahapan penelitian yang akan dilakukan pada tahun I1 ditampikan - U

dalam skema berikut:

I

r sensor-sensor berbasis

I Desain sistem mekanik sensor

1 Kalibrasi dan karakterisasi

I Pengukuran 1

I Analisi data

1 ~ublikasi dan laporan Akhir

Gambar 9. Alur Penelitian Tahun I1

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Tahap Persiapan

Pada tahap ini karni mencoba meninjau ulang kembali proposal yang sudah dibuat

untuk melihat skala priorotas bagian-bagian yang mungkin dikerjakan terlebih dahulu. Hal

ini dilakukan untuk mensiasati waktu dan dana penelitian yang tersedia. Selain itu juga

untuk melihat kemungkinan melibatkan mahasiswa dalam penelitian ini dalam bentuk

skripsi/tugas akhir.

Agar penelitian ini memberi manfaat bagi instansi khususnya mahasiswa maka

kami melibatkan mahasiswa dalam bentuk tugas akhir. Berdasarkan diskusi dengan tim

penelitian disepakati untuk melibatkan mahasiswa. Kami mecoba menawarkan kepada

mahasiswa yang ingin terlibat dalam penelitian dengan cara membuat pengumuman

melalui jurusan Fisika. Pada hari akhir pengumuman terkumpul 10 orang mahasiswa dan

kami lakukan seleksi berdasarkan pada kelompok keahlian, kemampuan akademik dan

bakat. Berdasarkan pertimbangan ini TIM memutuskan untuk memilih 4 orang mahasiswa

dengan judul proposal sebagai berikut:

Saat laporan akhir ini kami buat, dua dari empat mahasiswa ini telah selesai

seminar proposal yaitu Melany Febrina dan Rezy Prima sedangkan yang lainnya masih

dalarn proses penyempurnaan proposal. Proposal yang mereka buat merujuk ke proposal

induk penelitian.

No

1

2

3

4

NamalNIM

Melany Febrina, 8414212007

Rezy Prima, 8417812007

Airin Ahad Dini, 8417512007

Febri Nanda Parsito, 8417812007

Judul Proposal

Pembuatan Sensor Fluxgate Dengan Metode

Printed Circiut Boards (PCBs).

Desain dan Pembuatan Alat Ukur Medan

Magnetik Pasir Besi berbasis

Perancangan Sensor Batuan Magnetik Berbasis

Elemen Fluxgate

Desain dan Pembuatan Alat Ukur Medan

Magnetik Pasir Besi berbasis

B. Tahap Pelaksanaan

Pembuatan Sensor fluxgate dengan PCB diawali dengan pendesaian enjinering

struktur sensor. Desain enjinering ini dibuat dengan menggunakan program protel.

Untukrnelihat pengaruh jumlah lilitan maka dibuat variasi terhadap masing-masing jumlah

lilitanya. Desaian enjinering ini dicetak dalam bentuk film foto seperti ditunjukkan

Gambar 10

Gambar 10. Film Foto desain enjinering struktur sensor fluxgate PCB

Tahap berikutnya adalah mencatak desain enjinering kedalan bentuk film foto. Film foto

dikirimkan ke Pabrik percetakan Multykarya dibandung. PCB cetak ini akan dirakit untuk

dijadikan sebuah elemen sensorf2uxgate dengan proses sebagai berikut:

a. Melakukan pernotongan PCBs untuk menentukan lapisan bawah dan lapisan atas

(fop dun boltom layers)

b. Memasukkan bahan vitrovac diantara kedua lapisan sebagai material ferromagnetik

c. Proses penyatuan lapisan atas dan lapisan bawah

d. Pemberian kabel lilitan eksitasi dan pick-up untuk konektor ke rangkaian

Keseluruhan proses di atas dapat diperjelas melalui Garnbar 1 1.

Gambar 1 1. Foto sensor fluxgate PCBs: (a) PCBs selesasi dipotong, (b) proses mamasukan

inti ferromagnetik, (c) proses penyatuan lapisan atas dan bawah dan (d) pemberian kabel

lilitan eksitasi dan pick-up

Untuk melrhat karakteristik keluaran sensor dibutuhkan rangkaian elektronik pengolah

sinyal. Desain Rangkaian pengolah sinyal terdiri dari rangkaian pick-up, rangkaian eksitasi

dan rangkaian pendukung. Skema rangkaian ini terlihat pada Gambar 12. Sebelum

rangkaian utuh di pasang pada PCB , maka semua bagian rangkaian ini di uji coba dulu

pada projectboard, seperti ditunjukkan foto pada Gambar 1 3.

Osilator 4,096

2KHz dan Pembagi Teganagan

Pengontrol Sinkonisasi

r-v&-- I / Integrator Output Buffer

Detektor Fasa ~engu'at Awal - - Penguaf Akhir

Gambar 12. Skema Diagram Pengolahan Sinyal Sensor

Gambar 13. Foto perakitan kompoten rangkaian pengolah sinyal pada project board.

Pengujian ini diperlukan untuk mengoptimasi komponen dan keluaran dari rangkaian

pengolah sinyal (RPS). Rangkaian PCB dibuat dengan Program protel, dan hasilnya

terlihat pada Gambar 14.

Garnbar 14. Foto PCB Rangkaian Pengolah Sinyal Sensor Fluxgate

C. Persiapan dan Pelaksanaan Karakterisasi Sensor

Seperti yang sudah dijelaskan diatas, elemen PCBJuxgate dirakit menjadi beberapa sensor

fluxgate dan dilakukan karaterisasi untuk melihat karakteristik dari keluaran sensor. Untuk

kalibrasi sensor terhadap arus dan medan magnetlk maka dirancang sebuah sistem yang

terdiri dari surnber arus dan kalibrator medan magnet.

Pengontrol arus ini dapat memberikan arus mulai dari 0 sampai 2A, dengan step

1mA. Pengaturan dilakukan dengan memutar potensio PI. Rangkaian ini menjaga arus

yang keluar agar selalu tetap, sehingga arus tidak bergantung pada beban yagn diberikan.

Sebuah sensor arus digunakan sebagai masukan untuk mengontrol arus tersebut. Dengan

demikian terbentuk suatu r a n m a n yang tertutup (close-loop) untuk menjaga arus yang

keluar dari rangkaian. Fitur lain yang sangat penting dari sirkuit, adalah kemungkinan

untuk mereset arus keluaran maksimum yang dapat ditarik dari PSU, menghasikan

sumber tegangan konstan untuk satu arus konstan. Untuk membuat ini rangkaian

mendeteksi penurunan tegangan resistor (R7) yang dihubungkan secara sen dengan beban.

IC yang bertanggung jawab untuk fimgsi dari rangkaian tersebut adalah U3.

Arus maksimum dapat dialirkan dengan adanya transistor daya Q4, yang marnpu

memberikan arus maksirnum hingga 3A. Skematk rangkain sumber arus dan foto sumber

arus dapat terlihat pada gambar 15. .

Gambar 6. Skematik Rangkaian dan Foto Surnber Arus untuk Karakterisasi Sensor PCB

E & x e n & a ke ter !mbat~ d z l m proses penye!esz's, pembuztm SLZI~CX m s d m

belum tersedianya ruang yang memadai untuk melakukan karakterisasi (Faraday room),

maka proses karakterisasifluxgate PCBs masih dilakukan di Laboratorium Elektronika dan

instrumentasi Fiska FMiPA iiE3. Proses karakterisasi sensor fluxgate PCBs dilakukan

dengan langkah-langkah sebagai berukut.

1. Menyusun (Set-up) Rangkaian Pengolah Sinyal (RPS), elernenJluxgafe PCBs dan

surnber arus seperti ditunjukkan Gambar 16.

I L K .J

surnber aru:

Gambar 16. Set-up karakterisasi respon sensor terhadap medan eksternal

2. Mengalirkan arus dc kedalarn solenoide untuk memberikan pengaruh medan

ekternal terhadap sensor fluxgate PCBs.

3. Mencatat perubahan tegangan keluaran sensor dengan multirneter digital terhadap

perubahan arus dc yang dialirkan

4 . Mencari hubungan arus masukan terhadap tegangan keluaran melalui pa!% I-V

D. Hasil dan Analisis Karakterisasi

Karakterisasi menggunakan kurnparan solenoida dengan mengalirkan arus *20 pT. Hasil

karakterisasi terhadap ketiga sensor ditunjukkan Garnbar 17 Untuk memudahkan analisis

data maka dilakukan pengolahan secara terpisah antarafluxgate PCBs1 dan PCBs2

Medan magndlk (pT)

Gambar 17. Karakterisasi keluaran sensor terhadap medan eksternal.

1. Analisi D a t a m a t e PCBsl

Berdasarkan Gambar , terlihat tegangan keluaran untuk fluxgate PCBsl mangalami

saturasi pada daerah sekitar -6 pT<B<6 pT. Untuk mencari daerah pengukuran dilakukan

pernotongan pada daerah tersebut. Daerah pengukuran ditunjukkan Gambar 18.

Gambar 18. Daerah pengukuran medan magnet i6 pT untukflfluxgate PCBsl .

Untuk mendapat nilai sensitivitas pengukuran maka data pengukuran dirnodelkan dengan

persamaan matematika orde tiga seperti ditunjukkan persamaan (1).

dirnana V dalam Volt dan B dalam pT. Berdasarkan persamaan ( I ) diperoleh rata-rata

sensitivitas 0,04797 V/ pT atau 48,97 mV/ pT.

Medan magnetik (vT)

Gambar 20. Kesalahan relatif untukfrmgare PCBsl.

Untuk mengetahui kesesuaian pendekatan matematika yang digunakan dilakukan analisis

kesalahan absolut dan kesalahan relatif. Hasil analisis kesalahan ini ditunjukkan Gambar

19 dan Gambar 20, kesalahan absolut dan relatif maksimum masing-masing sebesar 0,69

pT dan 5,90%. Kesalahan ini te rjadi pada daerah pengukuran -3,95 pT.

2. ~ n a i i s i Data j'iiugate PCBs2

Berdasarkan Gambar 17, daerah pengukuran juga berada pada daerah sekitar -6 pT<B<6

pT, sehhirgga jiiga dilakaan pernotongan data pada daeraii tersebut. tiasii pernotongan

data ditunjukkan Gambar 21. Seperti data fIuxgate PCBsl, maka ha1 yang sama juga

dilakukan untuk flwcgate PCBs2. Persarnaan yang yang dipilih adalah polinomial orde 3

(2). V = -0.001 B~ + 0 . 0 0 5 ~ ~ + 0.646B + 0.02 ( 1 )

dirnana V dalam Volt dan B dalam pT. Berdasarkan persamaan (2) diperoleh rata-rata

sensitivitas 0,19298 mV/pT atau 192,98 mV/pT.

-1

Medan magnetik (pT)

Garnbar 21. Daerah pengukuran medan magnet *6 pT untukjluxgate PCBs2.

0.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -

. . . . . .......... . . . ..... . . . . . . .

. . . . . . . . . .

-...--.. -.

. . . . . . . . . . ...... ... .... . . . . . . . . . ...

Medan magnetik (pT)

Gambar 22. Kesalahan absolut untukJIuxgate PCBs2.

Kesalahan absolut d m relatif ditunjukkan Gambar 21 dan Gambar 22, terlihat kesalahan

maksimum absolut dan relatif berturut-turut adalah 0,35 pT dan 0,03%. Berdasarkan

analisis terhadap sensitivitas dan kesalahan dapat terlihat bahwa dari ketiga sensor PCB

yang dibuat Jluxgate PCBs2 memberikan hasil yang lebih baik. Sedangkan berdasarkan

ukuran,Jwtgate PCBs2 juga memiliki ukuran lebih kecil dari yang lainnya.

I I I

Medan magneti k (pT)

Gambar 23. Kesalahan relatif unhlkfluxgate PCBs2

FOTO-FOTO KEGIATAN PENELITIAN

k0 ";g Garnbar L1. Foto bahan-bahan'pembuatan elemen sensor fluxgate

sensor fluxgate

Garnbar L3. Foto Kegatan pengujian rangkaian

Personaiia Tenaga Peneliti

DAFTAR PUSTAKA

Instansi

Ando, B., S. Baglio, V. Caruso, V. Sacco, A. Bulsara: 2006: Multilayer Based Technology

to Bulid RTD Fluxgate Magnetometer, J. Sensor & Transduser Magazine, (S&T

e-Digest), 65 pp. 509-514.

B. Ando, salvatore B., Senoir Member, IEEE, Adi R. Bulsara, Vincenzo Sacco, 2004:

Residence Times Defference Fluxgate magnetometers, IEEE Sensor Journal. 5.

pp. 895-904.

Baschirotto, A., E. Dallago, P. Malcovati, M. Marchesi, G. Venchi, 2004: Fluxgate

Magnetic Sensor in PCB Technology. IMTC 2004, Como, Italy.

Baschirotto, A., Dallago, E., Malcovati, P., Marchesi, M. dan Venchi, G. (2006):

Development and Comparative Analysis of Fluxgate Magnetic Sensor Structure

in PCB Tecnology, IEEE Transaction on Mangetics, 42No. 6 pp. 1670- 1680.

Belloy, E., Gilbert, S.E., Dezuari, O., Sancho, M. dan Gijs, M.A.M. (2000): A Hybrid

Technology for Miniaturised Inductive Device Applications, J. Sensor and

Actuator, 85, pp 304-309.

Caruso, M.J, dan B, Tamara (1998) : A New Perspective on Magnetic Field Sensing,

Sensor Magnazine, Magnetic Sensor, Tersedia di www.ssec.honeywell.com.

2007.

Chiesy,L., Kejik., P., Janosossy, B. dan Popovic, R.S. (2000): CMOS Planar 2D Micro-

Fluxgate Sensor, Sensor and Actuator, 82, pp, 174-180.

Choi, W.Y., Hwang, J.S. dan Choi, S.O. (2004): The Microfluxgate Magnetic Sensor

Having Closed Magnetic Path. IEEE Sensors Journal, vol. 4, no. 6, pp. 768-

771.

Bidang Keahlian No

UNP

UNP

ITB

Nama dan Gelar

Fisika Instrumentasi & Elektronika



1

2

3

Akademik

Dr. Yulkifli, S.Pd., M.Si

Drs. Asrizal, M.Si

Dr.-Ing. Mitra Djarnal

Dezuari, O., Belloy, E., E, Scott , Gilbert and Gijs, M.A.M. (1999): New Hybrid

Technology for Planar Fluxgate Sensor Fabrication, IEEE Transaction on

Magnetics, 35, pp. 21 11-21 17.

Dezuari, O., E. Belloy, S.E. Gilbert, M.A.M. Gijs, 2000: Printed circuit board integrated

fluxgate sensor. Sens. Act., vol. 81, pp. 200-203.

Djamal, M., dan Setiadi, R.N. (2006a): Pengukuran Medan Magnet Lemah Menggunakan

Sensor Magnetik Fluxgate dengan Satu Kumparan Pick-Up, Jurnal Proceedings

ITB.

Djamal, M. dan Barmawi, M. (2006b) : Design and development of magnetic sensors

based on giant magnetoresistance (GMR) materials, J. Materials Science Forum

Vols. 517, pp. 207-21 1

Djamal, M., Rahmonandia, N.S., Yulkifli,: Preliminary Study of Vibration Sensor Based

on Fluxgate Magnetic Sensor, Proc. ICMNS, Bandung, Indonesia. 2008

Djamal, M., Yulkifli: Fluxgate Sensor and Its Application, Proc. ICICI-BME, November,

23-25,2009, Bandung.(IEEE Xplore, 18 Februari 20 10).

Djamal, M. (2010): Pidato Olmiah Guru Besar Prof. Mitra Djamal, Institut Teknologi

Bandung, Bandung

Fan, J., Li, X.P dan Ripka, P. (2006): Low Power Ortogonal Sensor with Electroplated

Ni80Fe201Cu Wire. J. of Apllied Physics, 99, pp. 08B3 1 1 1 -08B3 1 13

Fraden, J. (1996) : Handbook of Modern Sensor. New York, Springer-Verlag New York,

Inc.

Grueger, H., Gottfried-Gottfried, R. (2000): CMOS Integrated Two Axes Magnetic Field

Sensors - Miniaturized Low Cost System With Large Temperature Range",

Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS ,

Preparation, Propoerties, and Applications of Thin Ferromagnetic Films, pp.

35-38.

Gopel, W., Hesse, J. dan Zemel, J.N. (1989) : Sensors, A Comprehensive Survey,

Magnetic Sensors, VCH Publishers Inc., Suite.

Hinnricsh, C., Stahl, J., Kuchenbrandt, K. dan and Shiling, M. (2001): Dependence of

Senitivity and noise if Fluxgate Sensors on Racetrack Geometry, IEEE Trans.

Magn., 37 No. 4,2001, pp. 1983-1985.

Hu£ri, Yullufli, 2009: Sensor Magnetik Fluxgate Menggunakan Kumparan Pick-up

Ganda, diterbitkan di Jumal Invotek , FT Univ. Negeri Padang .

Hwang, J.S., Park, H.S., Shim, D.S., Na, K.W., Choi, W.Y. dan Choi, S.O. (2003):

Electronic Compas Using Two-axis Micro Fluxgate Sensing Element, The 1 2 ~ ~

International Conference on Solid State Sensors, Actuactor dan Microsystem,

Juni 8-1 2, Boston

Intechno. (2009): Sensor Market 2008, Lntechno Consulting, Basle, Switzerland, 05.

Janosek, M. dan Ripka, P. (2009): PCB sensors in fluxgate magnetometer with controlled

excitation, Sensor andAchractor A, 151, pp 14 1-144

Kubik, J. (2006a): PCB Fluxgate sensors, Doctoral Thesis, Czech Technical University,

Prague.

Kubik, J., L. Pavel, P. Ripka, 2006: PCB recetrack Fluxgate Sensor with Improved

Temperatur Stability, J. Sensor and Actuator, 130, pp 184-188.

Kaluza, F., Gruger, A. dan Gruger, H. (2003): New and Future Applications pf Flxgate

Sensors, Sensor and Actuator, 106, pp. 48-5 1.

Kawahito, S., Sasah, Y ., Sato, H., Nakamura, T. dan Tadokoro, Y. (1 994): A fluxgate

magnetic sensor with micro-solenoids and electroplated permalloy cores. Sensor

and Actuactor A, vol. A43 1994), pp. 128-134.

Kawahito, S., Satoh, H., Sutoh, M. dan Tadokoro, Y. (1996): High-resolution

microfluxgate sensing elements using closely coupled coil structures. Sensor

and Actuactor. A, vol. 54, pp. 61 2-61 7.

Kawahito, S., Y. Tadakoro, 19%: High-Performance Micro Fluxgate Magnetics Sensors,

International Conference on Microelectronics ICME, H.R , P. 85-89., 16-17

Januari Bandung, Indonesia

Kawahito, S., Cerman, A., Aramaki, K. dan Tadokoro, Y. (2003): A Weak Magnetic Field

Measurement System Using Micro-Fluxgate Sensors and Delta-Sigma

Interface, IEEE Trans. On Inst. And Meas., Vol52, No. 1, pp. 103-1 10

Lei, C., Wang, R, Zhou, Y., dan Zhou, Z. (2009): MEMs micro fluxgate sensors with

mutual vertical excitation coils and detection coils, Microsyst Tecnol, Technical

Paper, pp. 969-972.

Liu, S. (2006): Studi on the low power consumption racetrack fluxgate, Sensor and

Actuator, 130, pp. 124-128.

Meijer, G.C.M., (ed.), (2008): Smart Sensor System, John Willey & Sons, 2008.

Moldovanu, A., Diaconu, E.D., Moldovanu, E., Macovei, C., Moldovanu, B.O. dan

Bayreuther, G.. (2000): The applicability of Vitrovac 6025 X ribbons for

parallelgated configuration sensors, Sensors and Actuactor A, vol. 81, pp. 193-

196.

Park, H.S., Hwang,J.S., Choi, W.Y. dan Shim, D.K. (2004): Development of

MicroFluxgate Sensors with Electroplated Magnetic Cores for Electronic

Compas, Sensor and Actuator, 114, pp 224-229.

Perez, L., Aroca, C., Shchez, P., Lbpez, E dan Shchez, M.C. (2004): Planar fluxgate

sensor with an electrodeposited amorphous core. Sensor and Actuactor A, vol.

109, pp. 208-2 1 1.

Ripka, P. (2001 a) : Mangetic Sensor and Magnetometers, Artec House.

Ripka, P., Kawahito, S., Choi, S.O., Tipek, A. dan Ishida, M. (2001 b): Micro-fluxgate

Sensor with Close Core, Sensor andActuator, A 9. pp. 65-69

Ripka, P., Choi, S., Tipek, A, Kawahito, S. dan Ishida, M. (2001~): Pulse Excitation of

Micro-Fluxgate, Sensors. IEEE Trans. Mag., vol. 37, no. 4, pp. 1998-2000.

Ripka, P., 2003: Advances in fluxgate Sensor, J. Sens. and Actuators A, Vol. 106, pp. 8-

14.

Ripka, P., 2008: Sensors based on bulk soft magnetic materials: Advances and challenges

Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 , pp. 2466-2473.

Ripka, P., Li, X.P. dan Fan, J. (2009): Multiwire core fluxgate, Sensor and Actuactor A..,

Saragi, T. ( 2005) : Pengembangan Reaktor Opposed-Target Magnetron Sputtering

(OTMS) untuk Penurnbuhan Lapisan Tipis Giant Magnetoresistance (GMR),

Disertasi Program Doktor Departemen Fisika, Institut Teknologi Bandung.

SELC, 2008: Penuntun Layanan PCB Purwarupa, SELC Surnber elektronic, Bandung.

Smith, C.H, dan Scheneider, R. (1998): A New Perspective on Magnetic Field Sensing,

Sensor Magnazine, Magnetic Sensor, Tersedia di www.nve.com. 2007.

Tipek, A., O'Donnell, T dan Kubik, J. (2005): Excitation and Temperature Stability of

PCB Fluxgate Sensor, IEEE Sensors Journal, Vol5, No. 6, pp. 1264-1270.

Tipek, A., Ripka, P., O'Donnell, T. dan Kubik, J. (2004): PCB Technology Used

Fluxgate Sensor Construction, Sensor andActuator, 115, pp. 286-292.

Yulkifli, Rahrnondia N. S., Zul Azhar, Mitra Djamal, Khairurrijal, 2008: Desain Elemen

Sensor Fluxgate Menggunakan Kumparan Sekunder Ganda Untuk Meningkatkan

Resolusi Sensor , Prosiding SNF HFI, Bandung Indonesia

Yulkifli, Anwar, Z., Djamal, M. 2009a: Desain Alat Hitung Kecepatan Sudut Berbasis

Sensor Mangetik Fluxgate. J Sainstek Vol 1 No 2, pp. 79-90, Indonesia.

Yulkifli,, Mitra Djarnal, Khairurrijal, Deddy Kurniadi, Pavel Ripka: Demagnetization

Factor of a Fluxgate Sensor Using Double Pick-up Coils Configurations. Proc. of

The 3rd Asian Physics Symposium (APS) July 22 - 23,2009, Bandung, Indonesia.

Yulkifli, Mitra Djamal, Khairurrijal, Deddy Kurniadi, Pavel Ripka: The Influence of the

Tape-core Layer Number of Fluxgate Sensor Using the Double Pick-up Coils to

the Demagnetization Factor, Proc. ICICI-BME, November, 23-25, 2009,

Bandung.(lEEE Xplore, 18 Februari 20 10).

Zorlu, 0 . (2008): Orthogonal Fluxgate Type Magnetic Micro sensors with Wide Linier

Operation Range, Dissertation Thesis, EPFL in Ankara, Turquie.

Zorlu, 0, Kejik, P. dan Popovic, R.S. (2007): An orthogonal fluxgate-type magnetic

microsensor with electroplated Perrnalloy core, Sensorr and Actuactor A, 135, pp

43-49. htlp: measure feld. cvut.cz. 2007.

B. DRAFT ARTIKEL ILMIAH ATAU ARTIKEL YANG SUDAH TERBIT

1. Yulkifli (2011): Sensor dan Perekembangannya untuk Mendukung Era

Otomatisasi dalarn Rangka Menuju Internasionalisasi Pengajaran Fisika, Prosiding

Seminar HFI 201 1. ISBN : 978-602-19069-0-3

2. Yulkifli (2011) Asrizal, Mitra Djamal (201 1): Teknik Pembuatan elemen Sensor

Fluxgate Menggunakan Teknologi Printed Circuit Boards (PCBs), Jurnal Esakta

Vol2. Juli 201 1.

3. Yulkifli, Asrizal, Mitra Djamal (201 l ) , Pengembangan Sensor Fluxgate Berbasis

Teknologi Printed Circuit Boards (PCBs), Disampaikan pada Seminar MIPA UNP,

19-20 November 201 1 di FMIPA UNP Padang

C. SINOPSIS PENELITIAN TAHUN I1

Berdasarkan hasil-hasil yang telah diperoleh pada tahun pertama maka kami akan

mengembangkan penlitian ini dalam bentuk aplikasi antara lain sensor untuk mengukur

medan magnetik lemah, sensor jarak dalam orde yang sangat kecil (proxymeter sensor),

sensor medan magnet pasir besi dan batuan magnetik. Secara garis besar tahapan-tahapan

penelitian pada tahun I1 ditampilkan dalam skema berikut:

.., ,.* . , -). s .m.m.m...m. Desain dan pengembangan sensor- \ ~abunII ) 1 I c~nsnr h~rhncis flnrunt~

Sensor medan lemah ..

I Desain sistem mekanik sensor

Kalibrasi dan karakterisasi I

! Publikasi dan laporan Akhir

Gambar 9. Alur Penelitian Tahun I1

Untuk pengembangan ke berbagai aplikasi pengukuran maka pada tahap I1 di buat

desain mekanik pengukurannya, seperti terlihat pada berikut:

I -- 1 . Desain mekanik penguruan Jarak berbasis fluxgate PCBs

Gambar 10. Desain Mekanik Pengkuran Jarak Orde Kecil

Desain rnekanik p e n p ~ m Magneti! Pasir Besi

Sumber Linrik

I

Gambar 1 1 . Rancangan mekanik alat ukur batuan magnetik

3 . Desain mekanik penguruan Magnet Batuan Magnetik

Gambar 12. Perangkat Keras Sistem Pengukuran MagnetikPasir Besi

ISBN : 978-602-19069-0-3

Editor : Ardian Putra

Meqorry Yusfi

Cabang Sumbar H F I

Prosiding Seminar Nasional Himpunan Fisika Indonesia (HFI) Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 2011 ISBN 978-602-19069-0-3

Cetakan Pertama, September 201 1

Editor : Ardian Putra, Meqorry Yusfi Perancang Sampul : Afdhal Muttaqin

Diterbitkan oleh: Himpunan Fisika Indonesia (HFI) Cabang Sumatera Barat Sekretariat : Jurusan Fisika Universitas Negeri Padang, Air Tawar, Padang Ernail : [email protected] http://hfisumbar.do.am/

KATA PENGANTAR

Sehubungan dengan telah selesainya dilaksanakan Seminar Nasional Himpunan Fisika Indonesia (HFI) Cabang Sumatera Barat pada 28-29 Juli 201 1, maka diterbitkanlah prosiding yang terdiri dari 36 makalah dari berbagai keilmuan fisika, meliputi fisika bumi, fisika instmmentasi, fisika material, fisika nuklir dan radiasi, dan fisika pendidikan.

Ucapan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu hingga selesainya prosiding seminar ini.

September 201 1

Editor

KATA SAMBUTAN

Puji Syukur Alhamdulillah marilah senantiasa kita tuturkan ke hadiret Allah SWT, karena berkat rahrnat dan hidayahnya, kita dapat hadir di tempat ini, Gedung Serba Guna FT- UNP dalam rangka kegiatan seminar HFI cabang Sumatera Barat dan Rapat Pembentukan Pengurus HFI Cab. Surnatera Barat. Kami mengucapkan SELAMAT DATANG di KAMPUS UNP PADANG KOTA TERCINTA kepada seluruh peserta seminar dan anggota HFI. Harapan kami, semoga kegiatan ini memberikan kesan yang berbeda dan dampak positif bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam rangka untuk menyukseskan pendidikan berkarakter dan Internasionalisasi pengajaran Fisika.

Selain itu, kegiatan yang dilaksanakan adalah seminar HFI dan pembentukan pengurus baru HFI Cabang Sumbar dengan tema" Peranan Ilmu Fisika Dalam Menyukseskan Pendidikan Berkarakter dan Bertaraf Internasional" dengan keynote speaker yang hadir adalah; Dra. Elwinetri, M.Pd. (Kabid Umum Dikpora Sumbar), Dr. Supriyadi, M.Pd, (UNJ), Dr. Yulkifli, M.Si (HFI PusatIUNP). Peserta seminar adalah dosen, peneliti, guru fisika SMP dan SMA serta mahasiswa dari berbagai universitas, dengan total peserta rt 100 peserta pendengar dan 38 peserta pemakalah.

Seminar ini terselenggara berkat bantuan berbagai pihak. Pada kesempatan ini kami haturkan terimakasih kepada Rektor UNP, Rektor UNAND, ketua STAIN Batu Sangkar, Rektor IAIN, Dekan, Ketua jurusanfProdi dari ke empat Perguruan Tinggi, para pembicara utama, serta sponsor lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu dan semua pihak yang turut membantu terlaksananya acara ini. Terakhir kami menghnturkan terima kasih secara khusus kepada seluruh panitia seminar yang telah bekerja keras dalam mempersiapkan dan mengatur acara ini.

Akhir kata dengan memohon ridho Allah SWT, semoga apa yang kita inginkan pada kegiatan seminar dan rapat tahunan ini dapat terwujud dan kami ucapkan selamat melaksanakan seminar dan rapat pembentukan pengurus HFI cabang Surnatera Barat.

Ketua Pelaksana

Dr. Yulkifli, S.Pd., M.Si

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602-19069-0-3

DAFTAR IS1

Kata Pengantar . I

Kata Sambutan I I ...

Daftar Isi 1 1 1

Sensor clan Perkembangannya Untuk Mendukung Era Otornatisasi Dalarn rangka Menuju Internasionalisasi Pengajaran Fisika 1 Yulkij7i ................................... ............................................................................................. I

Hasil Bimbingan Teknis Pengembangan Pembelajaran Pada SMP-RSBI Se-Sumatera Barat Tahun 2010 14 ~ lw ine t r i ' , ~ s r i z a l'.... .............. .,.. ....... ................................................................................... 14

Pemodelan Tinggi dan Waktu Tempuh Penjalaran Gelombang Tsunami Dengan Metode Tunami N3 di Kabupaten Pesisir Selatan Sumatera Barat 25 Dwi Pujiastuti ........ ... ........... ............................................................ .................. ............... .... 25

Efek Seismo-ionosfer Sebelum Gempa Solok 6 Maret 2007 37 Edwards ~ a u j ~ u r r a h n ~ a n ' , Dwi ~ujiastut i ' , ~dnofri ' ............................................................ 37

Pengaruh Penambahan Resin Terhadap Permeabilitas Tanah 46 Ardian Putra, Agus Rinnto .................................................................................................... 46

Analisis Perubahan VpIVs Untuk Memprediksi Kejadian Gempabumi Daerah Sumatera Barat dan Sekitarnya 50 ~ r i f ~ u d i m a n ' , Mita ldrioni'. Moh. Taufik cunawan2 ............................................................ SO

Pernetaan Nilai Suseptibilitas Magnetik Tanah Lapisan Atas di Sisi Jalan Kota Padang sebagai Indikator Pencemaran Logarn Berat 57 Afdal, Norma Yunita ..... .. . .... ... . ... .. . .. .. .. .. .. . .. .. ........... .... ...... .... ... .... ........... ..................... ........ 57

Penyelidikan Penyebaran Vorrni dengan Metoda Geolistrik Sebagai Alternatif Penanggulangan Krisis Energi di Kabupaten Solok 65 Rahmi Hidayati, Sesri Santurirnn, Akmam. .................. .......................................................... 6.5

Bacaplas Sebagai Alternatif Pemanfaatan Sampah Kaca dan Plastik Untuk Paving Block 73 Elsi Ariani, Yoza Monaliso, Akmmn ... .... . .. . ... ... .... ... ... . .............. .... ,.. .... .. ..... ... . ... .... . .. .... .. . . ... .73

Timbangan Digital Berbasis Sensor Flexiforce dan Mikrokontroller Atmega16 8 1 ~wi l ' , ~ s r i za l* , ~u lk i f l i 2........................................................................................................., 81

Sensor Magnetik Fluxgate Sebagai AIat Ukur Muai Panjang 85 Ismu wahyudil, ~ulkif2i 2. . . .... .......... .... ............. ... ......... .............. .................. .... ... ........ ........... 85

Pembuatan dan Penentuan Karakteristik Statik Sensor Getaran Berbasis Pegas dan Light Dependent Resistor 95 ~ a i r i z w a n ' , ~ u f r i ' , Zuihendri am us '.......... ... .... ....... .... ... .... ... ........ .......... .... ... ............... .... 95

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Surnatera Barat Padang, 28-29 Juli 20 1 1 ISBN 978-602-19069-0-3

-

SENSOR DAN PERKEMBANGANNYA UNTUK MENDUKUNG ERA OTOMATISASI DALAM RANGKA MENUJU INTERNASIONALISASI PENGA JARAN FISIKA

Yul kifli

KK-Elektronika dan Instrumentasi Jurusan Fisika UNP/ Pengurus HFI Pusat

E-mail: [email protected]

ABSTRAK Meningkatnya kebutuhan otomatisasi, keamanan dan kenyamanan, rurnah cerdas (smart home), penelitian, dan teknologi pengolahan menggiring orang untuk mengembangkan sensor dan sistem sensor. Berdasarkan data pasar sensor dunia diketahui rata-rata produksi sensor dalam sepuluh tahun terakhir rneningkat 4.5% setiap tahunnya Salah satu sensor yang banyak dikembangkan saat ini adalah sensor-sensor yang berbasiskan magnetik. Dalam pengembangan sensor dan sistern sensor perlu dikompromikan antara biaya dan permintaan. Peningkatan kemampuan sensor secara urnum dapat dicapai dengan rnelakukan pemilihan yang tepat terhadap teknologi rnanufaktur, struktur sensor dan pengolah sinyalnya. Sehingga pembuatan sensor dan sistim sensor lebih sederhana dan biaya rnurah tentunya dengan kualitas yang dapat bersaing dalam pasar nasional maupun internasional. F l q a t e Sebagai salah satu sensor magnetik memerluhi kriteria di atas dimana prosesnya tidak terlalu komplek. Sinyal keluaran mudah didigitalisasi, linieritas tinggi, ukuran relatif kecil, dan sensitivitas tinggi. Dengan potensi yang dimiliki oleh flugate, aplikasinya yang luas, proses pembuatan sederhana dan murah, maka sangat terbuka peluang untuk mengembangkannya lebih lanjur baik dari segi pembuatan elemen fluxgate rnaupun untuk mengaplikasikannya menjadi sensor-sensor yang berbasis padanya. Sensor yang dikembangkan antara lain: sensor medan magnet lemah, jarak, getaran, kecepatan sudut, arus listik dc, dan muai panjang. Sensor dengan otomatisasi untuk pengukuran dapat mendukung kegiatan pembelajaran dalam rangka menuju interna~ionalisasi pengajaran khususnya kegiatan di Laboratorium.

Keywords: sensor, otomatisasi,fluxgate

PENDAHULUAN

Besarnya kompetisi di pasar bebas rnengharuskan pengembangan instrumen yang terus menerus baik dari sisi kual i ta~, harga rnaupun keandalannya(Tranek1er 2001). Jurnlah sensor dan sistern sensor yang diperlukan juga rneningkat. Saat ini teknologi sensor telah memasuki bidang aplikasi baru dan pasar yang semakin meluas seperti otornatif (Marek, 1999) dan rumah cerdas (smart home) (Traenkler 1998). Berdasarkan data kebutuhan sensor dunia sensor dunia diketahui bahwa perkembangan rata-rata produksi sensor dalam sepuluh tahun terakhir rneningkat 4.5% setiap tahunnya (Intechno 2009) dengan pasar otomotif rnenempati urutan pertarna yakni 26% dari pasar dunia, rnenyusul kemudian teknologi pengolahan 19%, bangunan 1 1% clan kesehatan 10%.

Meningkatnya kebutuhan untuk otomatisasi, kearnanan dan kenyamanan menggiring orang untuk mengembangkan sensor dan sistem sensor baru dengan prinsip dan rnetoda yang berbeda-beda. Menurut Johan H. Huijsing (Gerald, 2008) perkembangan teknologi otornatisasi mengalami tiga tahap, yaitu tahap mekanisasi, tahap inforrnatisasi, dan tahap sensorisasi. Penemuan sensor-sensor baru yang ukurannya semakin kecil, harganya semakin murah, beratnya semakin ringan, kernampuannya sernakin besar, rnernungkinkan rnanusia mengernbangkan penginderaan secara buatan. Fluxgate sebagai salah satu sensor rnagnetik rnernenuhi kriteria tersebut, dirnana prosesnya tidak terlalu komplek kecuali teknologi rnikro,

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Surnatera Barat Padang, 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

sinyal keluaran mudah didigitalisasi, linieritas tinggi, ukuran relatif kecil, dan sensitivitas tinggi (Ripka, 2001, dan Djamal, 2002). Dengan potensi yang dimiliki oleh j7uxgare. aplikasinya yang luas, proses pernbuatan sederhana, murah biaya maka sangat terbuka peluang untuk mengembangkannya lebih lanjut baik dari segi pembuatan elernen fluxgate maupun untuk mengaplikasikannya rnenjadi sensor-sensor yang berbasis padanya (Yulkifli, 2010).

Sensorisasi bersama-sarna dengan rnekanisasi dan informatisasi akan melahirkan revolusi industri tahap ke tiga yang ditandai dengan rnulainya era otomatisasi penuh dan robotisasi. Kemudahan dan keunggulan yang dimiliki sensor dapat dimanfaatkan untuk pengajaran sains khususnya Fisika. Mata pelajaran Fisika mendapatkan prioritas utama setelah pelajaran bahasa inggris dalam pengajaran program Sekolah Bertaraf Internasional (SBI) sangat membutuhkan sensor-sensor dalam rnelakukan pengukuran secara atomatik. Pengukuran secara otornatiasi akan rnendukung proses belajar mengajar (PBM) baik dikelas apalagi di laboratorium. Pernbelajaran Fisika yang berbasiskan komptensi dengan menggunakan teknologi information Technology (IT) akan mernberikan kecakapan belajar, kecerdasan, kecakapan berpikir (thingking skillls) sebagai fondasi luas bagi siswa/mahasiswa untuk mencapai kecakapan akadernik dan kompetensi dalam berbagai bidang keilrnuan ataupun profesi. Selain itu pengukuan-pengukuran dengan cara atomatisasi mempunyai kelebihan antara lain dapat mempercepat proses kegiatan dilaboratoriurn seperti praktikum dan teori atau konsep-konsep yang diajarkan akan cepat dibuktikan dengan hasil pengukuranleksperiemen.

Makalah ini disusun untuk rnemberikan suatu ide dan pemikiran bagaimana sensor dengan segala kelebihannya seperti otomatisasi dapat dirnanfaatkan untuk rnembantu proses pengajaran sains khususnya mata pelajaran Fisika dalam rangka rnendukung program RSBVSBI.

SENSOR DAN TEKNOLOGINYA

Secara umum sensor didefinisikan sebagai piranti yang mengubah besaran-besaran fisis (seperti: magnetik, radiasi, rnekanik, dan termal) atau kimia menjadi besaran listrik, seperti terlihat pada Gambar 1.

Garnbar I . Definisi sensor (Meijer, 2008).

Kemampuan suatu sensor atau sistern sensor ditentukan oleh interaksi yang kuat dari tiga komponen utarna pembentuknya, seperti struktur sensor, teknologi rnanufaktur dan algoritma pengolah sinyalnya. Perkernbangan teknologi sensor juga dipengaruhi oleh perkembangan dari ketiga bidang ini (Gambar 2).

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Sumatera Barat Padang. 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602-1 9069-0-3

Gambar 2. Tiga kornponen utalna pernbentuk teknologi sensor (Traenlker, 2001)

Bagian inti suatu sistem sensor adalah elemen sensor. Bagiari ini mengubah besaran fisika atau kimia yang diukur menjadi sinyal analog elektronik Sinyal analog ini oleh unit pra pengolah sinyal diubah menjadi sinyal digital. Dengan semakin murahnya piranti pengubah sinyal analog ke digital, sistern pengolah sinyal sernakin bergeser dari sistem level tinggi ke level sensor. Adanya fasilitas pengolahan sinyal digital pada sensor berkontribusi pada peningkatan kemampuan sensor, rnisalnya untuk mengatasi variasi keluaran sensor akibat proses fabrikasi yang dapat dilakukan dengan rnudah saat konfigurasi sensor. Untuk mernudahkan integrasi antara sistem sensor dengan sistem level yang lebih tinggi diperlukan suatu sistern antarmuka yang tepat. Sistem ini dipenuhi oleh bus sensor.

Dalam perkembangan belakangan ini, sistern sensor dilengkapi dengan sistern tes rnandiri (selft rest) dan sistem kalibrasi mandiri (self calibration) yang terintegrasi dalarn proses desain. Desain sensor semacarn ini memberikan banyak keuntungan, antara lain peningkatan kehandalan dan mereduhi biaya instalasi dan biaya pemeliharaan. Struktur sensor dengan sistem tes mandiri dan kalibrasi mandiri berbeda dengan struktur sistern sensor standar, karena disini diperlukan informasi tambahan tentang perilaku sensor (Garnbar 3). Secara umum. diperlukan informasi khusus tentang perilaku sensor dan batasan kemampuan sensor (Traenl ker. 200 1 ).

,Besaran hasil Pengukuran

". Gambar 3. Struktur sensor dengan tes mandiri dan kalibrasi mandiri (Traenlker,

200 1).

Keadaan sensor dapat dimonitor dengan rnernbandingkan keluaran sensor dengan nilai keluaran yang diprediksi berdasarkan hubungan yang telah diketahui sebelurnnya. Sebagai contoh sensor percepatan dengan struktur lingkar tertutup (closed loop) (Gambar 4). Gaya

Prosiding Seminar Nasional HFl Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

inersia yang bekerja pada massa dikornpensasi oleh gaya pemulih yang dihasilkan secara elektronik. D d a m ha} ini, test rnandiri dapat dilakukan dengan menggunakan gaya pemulih yang sudah diketahui (Traenlker, 1998).

Gaya F~ Incrsi:~ I Defleksi

I cays ~~~1 Pemulih

Gambar 4. Sensor percepatan dengan struktur lingkar tertutup (Traenlker, 1998)

Adanya fluktuasi beberapa parameter yang terjadi selama proses fabrikasi, menyebabkan terjadinya variasi manufaktur. Faktor-faktor pengaruh seperti ternperatur, tekanan, dan kelernbaban dapat rnempengaruhi karakteristik sensor. Efek penuaan dalarn beberapa ha1 dapat rnernpengaruhi karakteristik sensor, seperti perubahan sensitivitas atau pergeseran titik not. Pengolahan sinyal sensor ditujukan untuk rnengatasi efek-efek pengaruh (influence factors) sehingga didapat nilai yang terbaik dari hasil pengukuran (Gambar 5). Dengan teknik pengolahan sinyal yang sesuai rnaka karakteristik sistem sensor dan ketelitiannya dapat ditingkatkan secara signifikan.

- Gambar 5. Pengolahan sinyal sensor (Traenkler, ZOO!),

Perkembangan yang sangat pesat pada teknologi sensor saat ini dimungkinkan karena adanya teknologi mikro. Teknologi ini rnenawarkan biaya produksi yang murah, ukuran yang lebih kecil, konsumsi daya yang lebih rendah, dan kehandalan yang lebih tinggi dibandingkan teknologi yang sebelumnya. Menurut Gesner, 2000 diantara teknologi-teknologi mikro yang ada, silicon micromachining adalah teknologi mikro yang paling banyak dikembangkan orang (Gambar 6). Hal ini disebabkan karena bahan silisiurn mempunyai sifat-sifat yang baik, seperti bebas dari kesalahan histeresis dan mempunyai sifat mekanik yang baik.


substrate with release by sacrifical release layer layer etching . &a

I SU-B processing 2

Gambar 6. Teknologi Mihro Sensor (silicon micromchining)

TEKNOLOGI SENSOR MENUJU ERA AUTOMATISASI

Sensor dan dan teknologinya selalu mengalami perkembangan baik dari proses fakbrikasinya maupun aplikasinya. Aplikasi sensor saat ini cendrung menuju ke era otomatisasi. Menurut Johan H. Huijsing (Gerald, 2008) perkembangan teknologi otornatisasi mengalami tiga tahap, yaitu tahap mekanis~$i, tahap informatisasi, dan tahnp sensorisasi seperti ditunjukkan Gambar 7. Pertama tahap mkanisasi yaitu saat manusia mulai mengernbangkan mesin-mesin untuk industri, seperti mesin uap, mesin bakar, motor listrik, dan mesin jet. Tahap pertama ini melahirkan revolusi industri yang pertama. Tahap ke dua yakni era ketika manusia mulai mengembangkan logika artifisial dan komunikasi seperti komputer dan internet yang melahirkan revolusi informasi. Penemuan sensor-sensor baru yang ukurannya semakin kecil, harganya semakin murah, beratnya sernakin ringan, kemampuannya semakin besar, memungkinkan manusia rnengembangkan penginderaan secara buatan. Sensorisasi bersama- sama dengan mekanisasi dan informatisasi akan melahirkan revolusi industri tahap ke tiga yang ditandai dengan mulainya era otomatisasi penuh dan robotisasi.

Mekanisasi Inforrnasi Scnsorisiisi -

1900 I950 2000 2050

Gambar 7. Sensorisasi: revolusi industri tahap ke tiga (Gerald, 2008).

Tanda-tanda ke arah ini sudah mulai tampak, rnisalnya dengan diciptakannya sistem kontrol otomatis penuh pesawat terbang modern seperti diperlihatkan Gambar 8. Dalam sistem ini terdapat banyak sensor untuk memonilor banyak parameter di pesawat, seperti tekanan, temperatur, posisi dan parameter lainnya. Komputer untuk memproses sinyal, melakukan komunikasi, melakukan kontrol gerak aktuator, gerak mesin, gerak rudder. Dalam sistem ini terlihat jelas bagaimana mekanisasi, informatisasi dan sensorisasi saling bekerjasama yang memungkinkan pesawat terbang secara autopilot.

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 20 1 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

nnn D

Gambar 8. Sistem pesawat otomatis penuh, contoh integrasi dari mekanisasi, informatisasi, dan sensorisasi (Gerald, 2008).

Perkernbangan yang sangat rnaju pada otornatisasi teknologi pesawat terbang, sayangnya belurn banyak diikuti oleh perkernbangan otornatisasi di bidang lainnya, rnisalnya sarnpai saat ini belum ada rnobil yang dapat berjalan secara otornatis penuh. Masalah utamanya adalah bahwa untuk otornatisasi kendaraan bermotor (rnobil) diperlukan banyak sekali sensor seperti ditunjukkan Garnbar 9. Dengan teknologi sensor yang ada sekarang ha1 ini belurn mernungkinkan, karena untuk itu rnobil rnenjadi terlalu berat, terlalu banyak kabel, terlalu rnahal untuk diproduksi.

Gambar 9. Perbandingan rnobil lama dengan rnobil yang dilengkapi dengan multi sensor

Untuk mengatasi masalah ini rnaka teknologi sensor yang akan datang harus dapat rnereduksi biaya, berat, dan ukuran suatu sistern sensor dan mudah diintegrasikan. Persyaratan ini dapat dipenuhi oleh suatu sistem sensor smart yang terintegrasi (integrated smart sensor system). Beberapa tahun belakangan ini banyak usaha dilakukan orang untuk rneningkatkan kehandalan sensor dan sistern sensor dan sekaligus rnenurunkan biaya fabrikasi. Terutama akan


dikernbangkan sensor dan sistern sensor pada bidang-bidang yang banyak pemakainya, seperti kendaraan bermotor, perurnahan (misalnya untuk keamanan, pengaturan sirkulasi udara, pengaturan ternperatur, pengaturan kelernbaban), transport makanan atau gudang ternpat penyimpanan makanan (misalnya ternperatur, kelernbaban, konsentrasi gas) sehingga harga perbuah sensor atau sistern sensor bisa ditekan pada harga yang rendah.

Generasi sensor akan datang adalah sensor atau sistern sensor yang smart, terintegrasi, punya sistem bus, dan dapat direalisasikan dalam teknologi chip yang rnurah sebagai MCM (Multi- Chip-Module). Garnbar 10 rnenunjukkan suatu sistern sensor smart terintegrasi yang dilengkapi dengan elernen sensor, pengolah sinyal, mikrokontroler dengan pengubah analog ke digital, dan sistern bus. Mikrokontroler rnernungkinkan pengolahan sinyal secara digital, sistern bus digital menawarkan kernudahan kontakfkomunikasi dan kernudahan konfigurasi &lam suatu sistem instrurnentasi.

I / pengotalian / I

/rnikrokontrolcrl sistirn bus I Gambar 10. Sistem smart sensor dalam teknologi multichip (Traenkler, 2007)

PEMANFAATAN TEKNOLOGI SENSOR UNTUK MENDUKUNG PROSES PBM

Pendidikan di Indonesia yang cendrung verbalitistis belum mencerdaskan dan berkarakter, sehingga mendapat rangking terendah secara akademik daya saing (contpetitiveness) dan kewiraswastaan (enterpreneurship). Hal ini dapat terlihat dari proses pembelajaran yang teoritis clan padat dengan penyampaian informasi, tidak dapat dapat rnencapai komptensi akademik maupun kernpetensi kejuruan. Pendidikan sains khususnya Fisika dengan pernbelajaran berbasis kornpetensi rnenggunakan itlfornzarion technology (IT) dan otornatisasi dengan sensorisasi akan dapat memberikan kecakapan belajar, kecerdasan, kecapakan berpikir (thingking skills). Penggunaan teknology dalam pernbelajaran akan dapat rnernbangkitkan kecakapan hidup (life skills) siswa/rnahasiswa sebagai fondasi yang luas bagi siswa untuk mencapai kecakapan akadernik dan kprnpetensi kejuruan dalam bidang keilmuan sains.

Keunggulan dan kelebihan yang dimiliki sensor dapat digunakan dalam PBM khususnya kegiatan pengukuranleksperiernen di labor. Berikut di jelaskan beberapa sensor yang dapat dikembangkan untuk otornastisasi pengukuran di laboratoriurn dalam rangka internasionalisasi pengajaran fisika Senso-sensor yang penulis kernbangkan buat ini rnenggunakan sensor fluxgare dengan berbasiskan konsep magnetik dan proksimiti Cjarak).

1. Sensor pengukuran jarak. Pengembangan fluxgate sebagai sensor jarak berdasarkan pada kamarnpuannya dalam rnendeteksi perubahan rnedan magnet. Perubahan rnedan magnet terjadi karena berubahnya jarak antara probe fluxgate dengan objek yang diukur jaraknya. Fluxgare hanya dapat rnendeteksi material atau bahan yang rnernpunyai sifat magnetik. Material magnetik dapat berasal dari magnet permanen atau material feromagnetik. Untuk mengaplikasikan j7uxgate sebagai sensor jarak maka objek ditempatkan pada jarak tertentu dari fluxgare seperti di tunjukkan Garnbar 1 1.

Prosiding Seminar NasionaI HR Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

arah gerak objek - ~ o b q s ~ o

7 probe sensor magnet perrnanen

Garnbar 11. Prinsip pengukuran jarak denganJluxgate.(Djamal, 2005 dan Yulkifli, 2007)

Jika objek bergerak rnendekati atau rnenjauhi detektor, rnaka rnedan rnagnetik disekitar titik setimbang akan rnengalarni perubahan, perubahan ini disebut fluk rnagnetik (@). Perubahan fluks rnagnetik bergantung pada posisi sensor terhadap objek. Jika d j adalah elernen vektor luas dan B adalah elernen vektor rnedan magnet, rnaka fluks rnagnetik yang keluar dari perrnukaan rnedan ditunjukkan persarnaan (1):

Jika rnedan rnagnetik material adalah B, maka rnedan rnagnetik yang dideteksi oleh sensor pada jarak x ditunjukkan persarnaan (2):

Berdasarkan persarnaan (2), terlihat bahwa penurunan rnedan rnagnetik sebanding dengan l/x, sedangkan tegangan keluaran sensor sebanding dengan rnedan eksternal. Dengan dernikian dapat dinyatakan bahwa tegangan keluaran juga sesuai dengan hubungan antara rnedan eksternal dengan jarak. Untuk pengukuran jarak rnaka didesain peralatan seperti ditunjukkan Garnbar 12. Pengukuran jarak dilakukan menggunakan rnikrorneter digital dengan objek berrnuatan rnagnetik digerakkan menjauhi dan mendekati darifluxgare.

Garnbar 12. Desain mekanik pengukuran jarak rnenggunakanjluxgate (Yulkifli. 2007).

2. Sensor kecepatan sudut. Untuk rnendapatkan sinyal dari sensor, magnet perrnanen diternpatkan pada pinggir piringan dengan jumlah 2, 4, 8 clan 16 buah mernbentuk sudut 180' , 90" , 45' dan 22.5'. Sensor f l uga t e akan rnendeteksi putaran piringan ketika posisi benda bermuatan magnet menjauh dan rnendekat terhadap probe sensor. Sensor akan rnendeteksi sinyal rnedan magnet maksirnurn ketika magnet rnerniliki jarak terdekat dan minimum saat sebaliknya. Kondisi maksirnum di tandai dengan High dan lainnya ditandai dengan Low,.akibatnya akan tirnbul respon berupa pulsa-pulsa seperti ditunjukkan Garnbar 13.


Pulsa

000000000

Gambar 13. Diagram Pulsa-pulsa yang dihasilkan dari sensor (Djarnal, 2006)

Nilai High-Low akan dikirimkan ke mikrokontoler untuk di konversikan rnenjadi besaran kecepatan sudut. Agar memudahkan pencatan hasil pengukuran ditampilkan pada PC. Sistirn pengukuran pulsa-pulsa dari perputaran piringan yang sudah di tempelkan benda bersifat magnetik ditunjukkan Gambar 14.

Comparator

Gambar 14. Diagram blok sistirn pengukuran kecepatan sudut berbasis sensor j7uxgate (Yulkifli, 2009)

Untuk 2 magnet permanen ada dua gelombang sinusoidal yang terjadi dalam satu putaran, sehingga sensor menghasilkan dua periode gelombang dalam satu peredaran. Karena ada dua periode dari sinyal dalam satu putaran maka kecepatan sudut adalah setengah kali frekuensi signal, seperti ditunjukkan persarnaan (3). dimana o) , fSi,,, masing-masing adalah kecepatan

sudut (putlsekon) dan frekuensi sinyal (Hz).

#'

Nllal Frekueml

Gambar 15. Set-up pengukuran frekuensi: rnenggunakan osiloskop analog (a), osiloskop yang dilengkapi display PC (b) (Yulkifli, 2009)

Prosiding Seminar Nasional HFl Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 201 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

Untuk menerapkan sensorfluxgate menjadi sensor kecepatan sudut maka dirancang mekanik berupa piringan dengan menempatan bahan rnagnetik di pinggir piringan sebanyak 2 buah (sudut 180°), 4 buah (sudut 90°), 8 buah (sudut 45") dan 16 buah (sudut 22.5"). Set-up pengukuran terhadap frekuensi putaran ditunjukkan Gambar 15.

3. Sensor pengukuran muai panjang Pengukuran muai panjang dari pemuaian suatu bahan magnet dengan sensor muai berbasis fluxgate magnetometer cukup sederhana, yaitu dengan mendeteksi bahan magnetik yang semakin memanjang (berarti semakin rnendekat ke sensor) yang berada di depan sensor, atau sebaliknya. Pergerakan objek tersebut harus sejajar dengan sumbu sensor untuk menghindari ketidakseragaman (ketaksimetrisan) medan magnetik benda. Sistern sensor akan mernberikan nilai yang berbeda-beda untuk setiap perubahanpanjang atau perubahan jarak tertentu. Sistern sensor terdiri dari suatu bahan magnetik, detektor atau probe sensor, dan rangkaian elektronik sensor. Bahan magnetik dapat berupa magnet tetap atau suatu bahan feromagnetik. Dalam pengukurannya, bahan magnetik tersebut ditempelkan pada ujung logam yang akan diukur pemuaiannya. Ketika logarn di berikan kalor, logam akan memuai sehingga akan mendekati probe sensor, maka kuat medan magnet yang akan terdeteksi nilainya akan bervariasi, karena kuat rnedan magnet dipengaruhi pada jaraknya. Blok pengukuran muai panjang ditunjukkan Gambar 16.

. - -- - -- - - -- - - - . - )Diagram blok sederhana p~insip pcnguku?an pcnlualan dcngan sensor: i I

Gambar 16. Diagram blok pengukuran muai panjang (Yulkifli, 2010b)

Sensor akan menghasilkan nilai tertentu untuk setiap titik akibat pemuaian atau pertambahan panjang. Untuk rnenghindari asimetris atau ketidakseragaman medan magnet yang masuk ke sensor, dalarn pengukuran detektor atau probe sensor hams diletakkan sejajar dengan arah pemuaian bahan. Menurut eksperimen sebalurnnya, sensor fluxgate dapat mengukur medan magnet dalam orde 1 nT - 1 mT, orde pengukuran tersebut sangat lemah, oleh karena itu diperlukan probe sensor yang memiliki sensitifitas tinggi.

, .. . .- -- I

Apabila panjang dimensi linier bahan adalah 1; maka perubahan panjang akibat perubahan temperatur AT adalah sebesar A/. Untuk perubahan temperatur yang kecil, maka panjang bahan pada temperatur tertentu (1,) akan sebanding dengan perubahan temperatur dan panjang mula- mula (1;). Gambar 17, menunjukkkan sistem dan foto pengukuran panjang mengunakan sensor fluxgate dengan pengukuran otomatisasi.

f.06'..'-" / , jek \ - i Sensor j A X !, @enluai - - - .. - - .. . - .. 1 . Muai - isensor - . . - -. ..- L---

'I , i

I !


.................................................. Probe

. Sensor

Gambar 17. Mekanik dan Foto pengukuran muni pnrijang (Yulkifli, 2010b)

4. Sensor pengukuran arus Sensor arus sangat dibutuhkan dalam industri otomotif, kimia, penelitian (Research and development) untuk mengukur daya dan aplikasi yang lainnya. Secara umum pengukuran arus menggunakan sensor magnetik dapat dilakukan dengan cara melewatkannya pada sebuah kawat. Kawat yang dialiri arus akan menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Medan magnet ini berbentuk lingkaran yang terpusat pada kawat tersebut. Arah medan magnet yang timbul dapat disesuaikan dengan mengaplikasikan kaidah tangan kanan. Besar medan magnet di suatu titik yang ditimbulkan oleh sepotong kawat berarus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Biot-Savart.

Kita tinjau sepotong elemen kecil kawat dengan panjang dl. Arah dl sama dengan arah arus I, (Gambar 18). Menurut hukum Biot-Savart (4), medan magnet di titik P akibat arus I di dalam elemen panjang kawat dl adalah:

Gambar 18. Medan magnet akibat arus tetap yang rnengalir pada sepotong kawat lurus panjang.

Prosiding Seminar Nasional HFl Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 20 1 1 ISBN 978-602- 19069-0-3

Dengan i adalah arus listrik, z jarak titik P dari kawat, 1 panjang kawat, adalah permeabilitas ..

ruang vakum (4n x lo-' weber/A.m), r jarak dari pangkal ekrnen panjang kawat ke titik P; r adalah vektor satuan. Perhatikan bahwa arah vektor satuan ini adalah dari pangkal elemen kawat ke titik P. Untuk kasus kawat yang panjangnya tak hingga persamaan (4) dapat ditulis menjadi persamaan (5).

Dalam penelitian ini akan didesain pengukuran arus rnenggunakan elemen fluxgare yang lelah diperoleh sebelumnya. Prinsipfluxgate yang digunakan sebagai sensor arus adalah berdasarkan kemampuannya

dalam mengukur medan magnet dan jarak dalam orde kecil. Prinsipfluxgare sebagai sensor arus ditunjukkan

Garnbar 19.

Gambar 19. Prinsipfluxgate sebagai sensor arus (Djamal, 2007).

- -

c \ f 3

Untuk merealisasikan fluxgate sebagai sensor arus dibuat rnekanik pengukuran seperti ditunjukkan Garnbar 20.

/? ke rangkaian sensor

Peru bahan medan Tegangan keluaran F l ~ a t e sebagai fungsi arus magnet luar (B)

Kawat dialiri arus listrik (I)

Gambar 20. Desain dan foto mekanik sensor arus menggunaknn j7u.rgrrte. (Yulkifli, 20 10a)

L 1 \ 1 (V(1)) -

KESIMPULAN

Peningkatan kebutuhan untuk otomatisasi telah rnernotivasi para peneliti, produsen dan konsumen untuk selalu mengernbangkan sensor, sistern sensor dan aplikasinya. Saat ini perkembangan sensor sudah menuju era sensorisasi dengan teknologi otomatisasi. Penemuan sensor-sensor baru yang ukurannya semakin kecil, harganya sernakin murah, beratnya semakin ringan, kemampuannya sernakin besar, memungkinkan manusia mengembangkan penginderaan secara buatan. Fluxgate sebagai salah satu sensor rnagnetik memenuhi kriteria tersebut untuk dikembangkan rnenjadi alat ukur dengan otomatisasi. Kemudahan dan keunggulan yang dirniliki sensor dapat dimanfaatkan untuk pengajaran sains khususnya Fisika karena rnata pelajaran Fisika mendapatkan prioritas utama setelah pelajaran bahasa inggris dalam pengajaran program Sekolah Bertaraf Internasional (SBI) sangat rnernbutuhkan sensor- sensor dalarn melakukan pengukuran secara atomatik. Pengukuran secara otomatiasi akan mendukung proses belajar mengajar (PBM) baik di kelas apalagi di laboratoriurn. Pengukuan- pengukuran dengan cara atomatisasi mempunyai kelebihan antara lain dapat mempercepat proses kegiatan dilaboratorium seperti praktikurn dan teori atau konsep-konsep yang diajarkan

Prosiding Seminar Nasional HFI Cabang Sumatera Barat Padang, 28-29 Juli 20 1 1 ISBN 978-602-19069-0-3

akan cepat dibuktikan dengan hasil pengukuran atau eksperimen. Dengan konsep tersebut siswa/mahasiwa akan memiliki konsep keilmuan sebagai "pisau analisis" yang berguna dalam beradaptasi dengan pertumbuhan Iptek dan memiliki kemampuan menanggulangi masalah sehingga tujuan pemerintah untuk mengangkat mutu pendidikan anak didik dalam menghadapi persaingan global dan menjadi pusat keunggulan yang mendunia melalui program SBI dapat tercapai secara maksimal.

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih pada Departemen Pendidikan Tinggi Republik Indonesia yang telah mamberikan dana penelitian melalui Program Hibah Penelitian Doktor No. 551/KO1.12.2/KU/2010 dan Hibah Bersaing No. 243h/UN.35.UPGI2011

DAFTAR PUSTAKA

Djamal, M., (ed)., (2002): Pembuatan dan Pengembangan Sensor Medan Magnet Fluxgate, Laporan Penelitian Hibah Bersaing IX.

Djamal, M., dan Setiadi, R.N.,(2005): Displacement Sensor Based on Fluxgate Magnetometer, Proc. on Asian Physics Symposium (APS) 7-8 August. Bandung.

Djamal, M., (2006): Design and Development Fluxgate Magnetometer and Its Applications, Indonesian Journal of Physics, vol. 17 No. 1, pp.7- 14.

Djamal, M., (2007): Sensor Magnetik Fluxgate dan Aplkasinya untuk Pengukuran Kuat Arus , J. Sains dun Teknologi Nuklir Indonesia, IU, pp. 5 1-69

Gerard C.M. Meijer (ed.),(2008), Smart Sensor System, John Willey & Sons. Intechno. (2009): Sensor Market 2008, Intechno Consulting, Basle, Switzerland, 05. Marek, J., (1999): Microsystems for Automotive Applications, Proc. Eltrosensors XIII, The

Hague, Niederlande, 12-1 5 September, hal. 1-8. Meijer, G.C.M., (ed.), (2008): Smart Sensor System, John Willey & Sons, 2008. Ripka, P. (200 1) : Mangetic Sensor and Magnetometers, Artec House. Traenkler, H.-R. (1998): Zukunftsmark Intelligente Hausinstrumentierung", Laporan

penelitian:"Verteilte intelligente Mikrosysteme fuer den privaten Lebensbereich (VIMP)". Neubiberg, 4 December 1998, pp. 10-1 5

Traenkler, H.-R.(2001): Core Technologies for Sensor Systems, Proc. Indonesian German Conference, pp. 1-9.

Traenkler, H.-R., Kanoun, O., dan Pawelczak, D. (2007): Evolution of Sensor Elements towards Smart Sensor Systems, Proc. Internasional Conference on Itistrunzentation, Communication and Information Technology (ICICI) 8-9 Agustus, pp. 1-7.

Yulkifli, Setiadi, R.N., Suyatno and Djamal, M. (2007): Designing and Making of Fluxgate Sensor with Multi-Core Structure for Measuring of Proximity, Proc.Confference Solid State Ionic (CSSI), August 1-3. 2007, Serpong Tanggerang- Indonesia

Yulkifli, Anwar, Z., Djamal, M. (2009): Desain AIat Hitung Kecepatan Sudut Berbasis Sensor Mangetik Fluxgate. Jurnal Sainstek Vol 1 No 2, pp. 79-90.

Yulkifli, (2010a): Pengembangan Elemen Fluxgate dan Penggunaanya untuk Sensor-sensor Berbasis Magneti k dan Proksirniti, Laporan Disertasi, ITB.

Yulkifli, Wahyudi, I., and Djamal, M. (2010b): Development of Distance Measuring Instrument of a Metal Expansion Based on a Fluxgate Sensor, Proceedings IGCESH, November, 13-14, 2010, Skuday, Malaysia.


HASIL BIMBINGAN TEKNIS PENGEMBANGAN PEMBELAJARAN PADA SMP-RSBI SE-SUMATERA BARAT

TAHUN 2010

' Dinas Pendidikan Pemuda dan Olah Raga Provinsi Sumatera Barat 2 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Padang

ABSTRAK SBI adalah satuan pendidikan yang diselenggarakan dengan menggunakan Standar Nasional Pendidikan (SNP) dan diperkaya dengan standar salah satu negara anggota OECD atau negara maju lainnya. Mengingat pentingnya kompetensi sumber daya guru yang relevan dengan indikator kinerja SBI baik IKKM maupun IKKT, maka kegiatan untuk meningkatkan kompetensi guru perlu dilakukan. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah melalui kegiatan bimtek. Pada kegiatan bimtek instruktur datang ke sekolah untuk membina guru. Secara umum ada dua kegiatan utama yang dilakukan yaitu pengembangan perencanaan pembelajaran dan pelaksanaan pembelajaran. Hasil kegiatan bimtek adalah: I). Guru mampu menghasilkan perangkat pembelajaran dalam bentuk silabus, RPP, dan bahan ajar yang sesuai dengan srandar dan diperkaya dengan bahasa Inggris, ICT, dan sumber belajar dari negara maju, 2). Guru mampu merancang dan menyusun bahan ajar interaktif dengan memanfaatkan sumber belajar dari negara maju melalui internet dan rnengoptimalkan sumber belajar yang telah ada, 3). Guru mampu menerapkan sintak suatu model pembelajaran pada langkah pembelajaran dalam RPP yang diperkaya. 4). Guru mampu merancang dan menyusun instrumen penilaian yang diperkaya dengan bahasa lnggris dan model penilaian negara maju pada ranah kognitif, afektif, dan psikomotor, dan 5). Guru MIPA mulai menerapkan proses pembelajaran sesuai dengan standar proses dan diperkaya dengan beberapa indikator kinerja kunci tambahan yang sesuai dengan RSBI yaitu : menggunakan bahasa Inggris dalam pembelajaran, menggunakan sumber belajar berbasis ICT untuk mendukung proses pembelajaran, menggunakan sumber belajar dari negara maju, dan menerapkan model pembelajaran yang relevan dengan negara rnaju, namun masih ditemukan beberapa kendala.

Kata kunci: SBI, SNP, Pengayaan (X), OWD, IKKM. IKKT

Era globalisasi rnenuntut kemarnpuan daya saing yang kuat dalarn teknologi, rnanajemen d a n surnberdaya manusia. Keunggulan teknologi akan rnenurunkan biaya produksi, meningkatkan kandungan nilai tarnbah, rnernperluas keragarnan produk, dan meningkatkan mutu produk. Keunggulan manajernen dapat rnernpengaruhi dan menentukan baik tidaknya kinerja sekolah. Kenggulan surnber daya rnanusia (SDM) yang ~nerniliki daya saing tinggi pada tingkat internasional akan rnenjadi daya tawar tersendiri da lam era globalisasi ini (Edy, S: 2006).

Dalam upaya peningkatan mutu, efisiensi, relevansi, dan peningkatan daya saing secara nasional dan internasional pada jenjang pendidikan dasar dan menengah, rnaka telah ditetapkan pentingnya penyelenggaraan pendidikan bertaraf internasional, baik untuk sekolah negeri rnaupun swasta. Berkaitan dengan penyelenggaraan pendidikan yang bertaraf internasional ini, maka: (1) pendidikan bertaraf internasional yang berrnutu adalah pendidikan yang marnpu mencapai standar rnutu nasional dan internasional, (2) pendidikan bertaraf internasional yang efisien adalah pendidikan yang menghasilkan standar mutu lulusan optimal baik rnaupun internasional dengan pembiayaan yang minimal, (3) pendidikan bertaraf internasional juga hams relevan, yaitu bahwa penyelenggaraan pendidikan hams disesuaikan dengan kebutuhan peserta didik, orang tua, rnasyarakat, kondisi lingkungan, kondisi sekolah, dan kernampun

KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL RI

UNIVERSITAS NEGERI PADANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JI. Prof. Dr. Hamka, Kampus Air Tawar Padang 25 13 1 Telp. (075 1) 7057420, Fax. 7058772

SURAT KETERANGAN --

No. 005/H.35.1.5/EKSAKTA~2011

Dewan redaksi Jurnal Eksakta FMIPA UNP Tahun 201 1 menerangkan bahwa :

Nama : Dr. Yulkifli, M.Si NIP : 19730702 2003 12 1 002 PangkatfGolongan : IIUc Jurusan : Fisika Fakultas : FMIPAUNP Judul Artikel : Teknik Pembuatan Elemen Sensor Fluxgate

Menggunakan Teknologi Printed Circiut Board (Pcb)

Telah menyerahkan artikel untuk diterbitkan pada Jurnal Eksakta Vo1.2 Juli Tahun 201 1

FMIPA UNP.

Demikianlah swat keterangan ini dikeluarkan untuk dapat digunakan sesuai dengan

keperluan.

Padang, 20 September 201 1

Teknik Pembuatan Elemen Sensor Flugate Menggunakan Teknologi Printed Circiut Board (PCB)

~ulkf l i ' , ~srizal' , Mitra ~jama? 1 KK Fisika lnstrumentasi, FMPA, Univ. Negeri Padang

JI. Prof Dr. Hamka Kampus UNP Air fawar Padang 25 13 1, Telp. (075 1)5 1260 2 KK-FTETI, FMPA, Institut Teknologi Bandung

E-mail: yulkifliamir@,yalzoo. corn

Abstrak Teknologi mikro-sensor menghasilkun sensitivitas sensor yang rendah karena luas penampang (cross-sectional) menjadi kecil. Metode pembuatan yang digunakan mempunyai proses yang komplek sehingga biaya pada saat proses pembuatan sangat tinggi sehingga dipasaran harganya sangat mahal. Untuk mengatasi permasalahan ini beberapa peneliti mengembangkan teknologi Printed Circuit Board (PCB). Teknologi PCB memeliki keuntungan antara lain luas penampang lebih besar sehingga sensitivitasnya sensor lebih tinggi, proses pembuatan mudah, tentunya biaya pembuatan rendah, akibatnya harganya bisa lebih murah jika dibandingkan teknologi mikro- sensor. Langkah-langkah dalam pembuatan elemen sensor jluxgate dengan teknik PCB memiliki tiga tahapan, yaitu (I) desain enjinering, (2) desain jsik PCB, (3) pencetakan ke PCB, dan (4)penyatuan elemen PCB menjadi sensor fluxgate. Langkuh 1-3 memerlukan perangkat lunak tertentu antara lain Computer Aided Engineering (CAE), Computer-~ided Design (CAD) dun Computer Aided Manufacturing (CAM). Agar mendapatkan hasil yang diharapkan semua proses mempunyai keterkaitan yang sangat erat dan t idak dapat dipisahkun.

Kata kunci : Teknik, sensor, elemen jluxgate ,PCB

I. Pendahuluan Besarnya kompetisi di pasar bebas

mengharuskan pengembangan instrumen yang terus menerus baik dari sisi kualitas, harga maupun keandalannya (Traenkler, 200 1 ). Meningkatnya kebutuhan untuk otomatisasi, keamanan dan kenyamanan menggiring orang untuk mengembangkan sensor dan sistem sensor baru dengan prinsip dan metoda yang berbeda- beda. Jurnlah sensor dan sistem sensor yang diperlukan juga meningkat. Saat ini teknologi sensor telah memasuki bidang aplikasi baru dan pasar yang semalun meluas seperti otomatif, Riset and development, rumah cerdas (smart home) dan teknologi pengolahan (Meijer 2008 dan Intechno, 2008).

Sensor magnetik adalah alat ukur medan magnet yang banyak digunakan orang untuk berbagai keperluan, antara lain untuk penelitian bahan-bahan magnetik, kearnanan penerbangan

(mendeteksi barang bawaan), pemetaan medan magnet burni, penentuan posisi benda, pengetesan kebocoran medan magnet dari suatu alat penghasil medan magnet seperti pengeras suara, magnetron dan peralatan magnetik lainnya. Sensor jluxgate sebagai salah satu sensor mangetik yang akan dikembangkan ini memenuhi kriteria di atas dimana prosesnya tidak terlalu komplek, sinyal keluaran mudah didigitalisasi, linieritas tinggi, ukuran relatif kecil, dan sensitivitas tinggi (Goepel, dkk., 1989).

Peningkatkan daya kerja sensor fluxgate (seperti: sensitivitas, akurasi dll.) telah dilakukan oleh para peneliti seperti perbaikan pada desain elemen sensor, rangkaian pengolah sinyal dan meminiatur ukuran sensor dalam orde yang lebih kecil dengan berbagai pendekatan. Beberapa pendekatan teknologi yang digunakan oleh para peneliti dalarn

mengoptimasi sensor fluxgate, antara lain: pada hubungan antara kuat medan magnet H teknologi konvensional, teknologi PCB, yang diberikan dengan fluks medan magnet teknologi mikro dan teknologi hybride induksi B. Jika B yang dihasilkan berasal dari (Kombinasi). Setiap teknologi yang di gunakan masukan H berupa gelombang pulsa bolak- berbeda pada bentuk sensor, material inti, balik, maka dalam keadaan saturasi pada teknologi penanaman inti, dan data ferforrna keluaran B akan timbul gelombang harmonik

- -

sensor Paper ini akan membahas teknik

pembuatan elemen sensor fluxgate menggunakan teknologi printer circuit board (PCB).

11. Kajian Pustaka

a. Konsep Dasar Sensor Fluxgate Sensor fluxgate adalah sensor magnetik

yang bekerja berdasar perubahan flux magnetik disekitar elemen sensor (Gopel, dkk., 1989). Elemen sensor fluxgate terdiri dari kumparan primer (excitation coil), kurnparan sekunder (pick-up coil) dan inti ferromagnetik (core), ieperti ditunjukkan ~engukurai kuat medan magnet dengan metode fluxgate didasarkan

lntl

genap, gelombang hanrbnik ke -dua, yang besarnya sebanding dengan medan magnet luar yang mempengaruhi inti (core) dan arahnya sebanding dengan arah medan magnet luar. Prinsip pengukuran ini dapat ditunjukkan Gambar 2.

.a). Berdasarkan arah medan eskitasi yang dihasilkan oleh kurnparan eksitasi, maka elemen sensor fluxgate terdiri dari dua, yaitu: sensorfluxgate orthogonal: arah medan eksitasi tegak lurus arah medan eksternal yang di ukur, sedangkan parallel sensor fluxgate: arah medan medan eksitasi sejajar dengan medan eksternal yang diukur , seperti ditunjukkan Gambar 1.

Kumparan pick-up ., ...

ferromagnetik Inti

Kumparan romagnetik eksitasi

Konfigurasi paralel sensor fluxgate (b)

~ r u s eksitasi

Konfigurasi dasar elemen sensor fluxgate (a) Konfigurasi ortogonal sensor fluxgate (c)

Gambar 1. Konfigurasi dasar kumparan elemen sensorfluxgate (Zorlu, 2008)

Pengukuran kuat medan magnet dengan antara kuat medan magnet H yang diberikan metode fluxgate didasarkan pada hubungan dengan fluks medan magnet induksi B. Jika B

yang dihasilkan berasal dari masukan H berupa gelombang pulsa bolak-balik, maka dalam keadaan saturasi pada keluaran B akan timbul gelombang harmonik genap, gelombang harmonik ke dua, yang besarnya sebanding dengan medan magnet luar yang mempengaruhi inti (core) dan arahnya sebanding dengan arah medan magnet luar. Prinsip pengukuran ini dapat ditunjukkan Gambar 2.

Garnbar 2. Prinsip kerja sensor fluxgate (Grueger, dkk., 2002., Djamal, 201 0).

Prinsip kerja sensor fluxgate keti ka mengukur perubahan medan magnet luar ditunjukkan pada Gambar . Prinsip kerja sensor magnetik fluxgate. a) Medan eksitasi tanpa medan magnet luar Be,=O; b) Medan eksitasi dengan medan magnet luar Bex#O; c) kurva magnetisasi dalam keadaan saturasi pada B e ~ O ; d) kurva magnetisasi dalarn keadaan saturasi pada Bex#O; e) perubahan fluks terhadap waktu pada Bat=O; f ) perubahan fluks terhadap waktu pada BexlfO; g) tegangan keluaran sensor pada Bex,=O; h) tegangan keluaran sensor pada B,&O .

Tegangan keluaran Vou, dari elemen sensor diolah dengan menggunakan rangkaian pengolah sinyal. Pengolah sinyal sensor terdiri dari beberapa bagian, yaitu diffrensiator, detektor, sinkronisasi fasa, integtrator, dan penguat akhir. Secara skematik terlihat pada Tegangan keluaran Vout dari elemen sensor diolah dengan menggunakan rangkaian pengolah sinyal. Pengolah sinyal sensor terdiri dari beberapa bagian, yaitu diffrensiator, detektor, sinkronisasi fasa, integtrator, dan penguat akhlr. Secara skematik terlihat pada Gambar 3.

A Osilator 4,096 Buffer eksitasi

*,,-Hz dan Pembagi Teganagan

1 ;nsorx , I 1 Pengo,ntrol / Sinkronisasi

> + I + Buffer 1 > - , Integrator Output X

Detektor Fasa -+ Pengust Awal

- - Penguaf Akhir - - -

Garnbar 3. Skema Diagram Pengolahan Sinyal Sensor (Yulkifli, 2008)

lain: jumlah lilitan eksitasi dan pick-up, jumlah Karakteristik tegangan keluaran sensor lapisan inti (Yulkifli, dkk., 2007a,2007b,

flugate di~engaruh oleh banyak faktor antara 2007c, 2009,20 1 O), dimensi geometri elemen

sensor (Hinnrics, dkk., 200 1; Liu 2006, sifat dan jenis material inti ferromagnetik (Gopel, 1998 dan Ripka, dkk., 2008), frekuensi dan arus eksitasi (Ripka 2001a dan Janosek, 2009). Pemilihan bahan inti sangat penting karena menentukan sensitivitas dan akurasi dari sensor (Ripka, P., 2001b). Disamping itu inti hams bersifat robus terhadap pengaruh luar seperti vibrasi akustik dan deformasi mekanik. Bahan yang memenuhi persyaratan tersebut Vitrovac dan Metglass. Vitrovac atau kaca logam C066.5Fe3.sSi 12B1a6025 mempunyai permeabilitas relatif yang tinggi, yaitu sekitar 1 00000. Penggunaan pita Vitrovac memungkinkan desain sensor dengan ukuran yang cukup kecil dan robus (Moldovanu, dkk., 2000).

Untuk mengevaluasi tegangan keluaran sensor fluxgate digunakan fungsi transfer. Fungsi transfer suatu sensor magnetik fluxgate menggambarkan hubungan antara tegangan keluaran Vo dengan medan magnet yang diukur. Fungsi transfer dapat dihitung menggunakan pendekatan polinomial kemudian mencari komponen frekuensi yang ada di dalam kerapatan fluks magnetik inti sensor. Penggunaan pendekatan polinomial tekhnik harmonisa kedua akan memudahkan untuk menyederhanakan fungsi transfer ke dalam komponen frekuensi (Gapel, 1989). Perubahan flux magnetik yang berasal dari kurnparan eksitasi ditangkap oleh kurnparan pick-up dalam bentuk tegangan (ggl). Komponen tegangan keluaran harmoni sa kedua dari kumparan pick-up adalah

Vout,, = -3B0NAm,h,h$,, sin 2wt

dengan B, adalah amplitude medan exksitasi, N jumlah lilitan pick-up, A luas penampang inti, o kecepatan sudut, h e , medan eksternal dan hreh, adalah medan referensi dari eksitasi, Dari persamaan di atas terlihat bahwa tegangan keluaran harmonisa ke dua adalah berbanding lurus dengan kuat medan yang diukur (Djamal, dkk., 2005, Bashirotto, dkk., 2006).

b. Teknologi Sensor Tantangan utama teknologi sensor masa

kini adalah mengukur besaran-besaran yang selama ini sulit atau tidak bisa diukur dan meningkatkan nilai inforrnasi sensor dengan menggunakan metoda-metoda pengukuran yang sudah dikenal (Traenkler, 2007). Dalam pengembangan sensor dan sistem sensor perlu dipilih prinsip-prinsip pengukuran yang cocok, pengukuran-pengukuran khusus perlu dikembangkan untuk meningkatkan kemarnpuan sensor (Traenkler, 1998). Dalam ha1 ini perlu dikompromikan antara biaya dan permintaan.

Peningkatan kemarnpuan sensor secara umum dapat dicapai dengan melakukan pemilihan yang tepat terhadap teknologi manufaktur, struktur sensor dan pengolah sinyalnya. Kemampuan suatu sensor atau sistem sensor ditentukan oleh interaksi yang kuat dari tiga komponen utama pembentuknya, seperti struktur sensor, teknologi manufaktur dan algoritrna pengolah sinyalnya (Traenkler, 200 1). Perkembangan teknologi sensor juga dipengaruhi oleh perkembangan dari ketiga bidang ini, ketiga komponen tersebut di tunjukkan pada Gambar 4.

Sensor

Gambar 4. Tiga komponen utarna teknologi sensor (~raenkler, 2001).

-

Bagian inti dari struktur suatu sistem sensor adalah elemen sensor. Bagan ini mengubah besaran fisika atau kimia yang diukur menjadi sinyal analog elektronik. Adanya

fluktuasi beberapa parameter yang te jadi selama proses fabrikasi, menyebabkan terjadinya variasi manufaktw. Faktor-faktor pengaruh seperti temperatur, tekanan, dan kelembaban dapat mempengaruhi karakteristik sensor. Efek penuaan dalam beberapa ha1 dapat mempenganhi karaweristik sensor, seperti perubahan sensitivitas atau pergeseran titik nol. Pengolahan sinyal sensor ditujukan untuk mengatasi efek-efek pengaruh (influence factors) sehingga didapat nilai yang terbaik dari hasil pengukuran. Dengan teknik pengolahan sinyal yang sesuai maka karakteristik sistem sensor dan keteli tiannya dapat di tingkatkan secara signifikan.

Penggunaan teknologi baru untuk menghasilkan sensor-sensor tertentu tidak langsung berkaitan dengan peningkatan kemampuan sensor secara menyeluruh. Semakin banyak langkah-langkah teknologi proses yang dilakukan dalarn membuat sensor atau sistem sensor maka akan semakin rurnit teknik-teknik yang diperlukan untuk mengatasi efek-efek sensor yang tidak diinginkan. Untuk mendapatkan kemampuan sensor atau sistem

sensor yang optimal perlu dipilih kombinasi yang tepat antara teknologi dengan sistem pengolah sinyal yang digunakan. Dengan demikian pembuatan sensor dan sistem sensor lebih mudah dan biaya murah tentunya dengan kualitas yang dapat bersaing dengan produk luar negeri.

c. Teknologi Printed Circuit untuk Pembuatan Elemen Sensor Fluxgate

Teknologi pembuatan sensor maka fluxgate saat ini terus mengalami perkembangan, antara lain, teknologi mikro, teknologi PCB, teknologi hybrid. Teknologi hybrid merupakan kombinasi antara teknologi konvensioan dengan ketiga teknologi di atas. Kempat teknologi ini berserta contoh elemen sensor yang telah berhasil di kembangkan ditunjukkan Perkembangan teknologi sensor juga dipengaruhi oleh perkembangan dari ketiga bidang ini, ketiga komponen tersebut di tunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Perkembangan teknolog pembuatan elemen sensorfluxgate

5

a. Teknologi konvensional Teknologi konvensional adalah

teknologi manual lmana kawat email kumparan eksitasi dan pick-up dililitkan secara manual sedangkan core sebagai inti ferromagnetik masih menggunakan material buatan industri seperti Vitrovac dan Metglas.

b. Teknologi printed circiut board (PCB) Teknologi ini hanya digunakan untuk

mengantikan peranan kawat email yang sering dililitkan secara munual pada kumparan eksitasi dan pick-up. Teknologi PCB dikembangkan semenjak tahun 1999 oleh Dezuari, dkk., dari Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (Switzerland), kemudian menyusul Perez, dkk., 2004 dari Uinv. Complutense de Madrid and Madrid Polytechnical University (Spain), Choi, dkk., 2004 dari Kangnung National University and Samsung Advanced Institute of Technology in Suwon (Korea), Baschirotto, dkk., 2004 dan 2006 dari University of Lecce and University of Pavia in Italy, Andb, dkk., 2004., dari University of Catania (Italy) and Space and Naval Warfare Systems Center, San Diego (USA), Tipek, dkk., 2005 dan Kubik, dkk., 2006 dari Cezch Tekhnical University, Prague. Pembuatan elemen sensor dengan teknologi PCB memliki proses yang sederhana dan murah sehingga biayanya murah. Kekuranganya adalah ukurannya lebih besar dibandingkan konvensional apalagi jika dibandingkan dengan teknologi mikro.

c. Teknologi mikro (microfabrication) Peranan kawat email dan inti

ferromagneti k sebagai inti dibuat menggunakan berbagai proses teknologi mi kro, antrara lain electroplateaYelectroplating, chemical etching, flex-joil, photolithograpy, photoresist dan evaporasi, beberapa peneli ti yang mengembankan teknologi ini adalah: (Kawahito, dkk., 1994; 1996; Ripka, dkk., 2001b, 2001c: Park, dkk., 2004; Wang,

dkk., 2006; Fan., dkk., 2006 dan Zorlu, dkk., 2008)

Pendekatan dengan teknologi mikro mempunyai proses yang sangat komplek sehingga mengakibatkan harga proses pembuatan mahal, sensitivitasnya yang di hasi 1 kan rendah karena l uas penampang (cross-sectional) menjadi kecil sehingga untuk memperoleh sensitivtias yang tinggi diperlukan frekuensi yang tinggi, dan keterbatsan dalam jumlah lilitan dalam solenoide (Ripka, dkk., 2001c, dan Liu, dkk., 2006). Menurut Ripka, (2008) penggunaan inti ferromagnetik dalarn bentuk padatan (bulk sop magnetik) lebih baik dari pada core berbentuk film tipis, ha1 ini dikarenakan besar manget yang terukur berbagantung pada luas penampang core. Sensor dengan proses teknologi mikro memiliki noise yang besar dibandingkan dengan teknologi PCB (Kubik, 2006).

Ketiga pendekatan di atas masih digunakan dan proses pembuatan sensor fluxgate dan fabrikasi divais masih sering dilaporkan (Zorlu, 2008).

d. Teknologi Hybrid Kombinasi dari teknologi di atas

disebut hybrid technology (Dezuari, dkk., 1999). Teknologi ini mengkombinasikan proses pembuatan elemen sensor diantara teknologi beberapa peneliti yang mengkombinasikan ini adalah: Belloy, dkk., 2000, Tipek, dkk., 2005 dan Perez, dkk., 2004. Berbagai usaha telah dilakukan peneliti untuk meningkatkan daya kerja sensor jluxgate (sensitivitas, akurasi dll.) seperti perbaikan pada desain struktur sensor, rangkaian pengolah sinyal dan meminiatur ukuran sensor dalarn orde yang lebih kecil (microjirbrication technology)

III. Teknis Pembuatan Elemen PCB

Secara umum teknik pembuatan rangkaian elektronika dengan teknologi printed circiut board tiga tahapan proses, yaitu (1). Desain enjiniring, (2). Desain fisik

6

PCB, (3), Pencetakan ke PCB. Setiap tahap memerlukan perangkat lunak tertentu. Ketiga perangkat lunak tersebut adalah Computer Aided Engineering (CAE), Computer Aided Design (CAD) dan Computer Aided Manufacturing (CAM). (SELC,2008). Agar mendapatkan hasil yang diharapkan semua proses mempunyai keterkaitan yang sangat erat dan tidak dapat dipisahkan.

Pembuatan elemen sensor fluxgate dengan teknik PCB memerlukan kiat-kiat khsusus. Elemen sensor fluxgate dengan teknik PCB terdiri dari dua lapisan yaitu lapisan atas dan lapisa bawah. Untuk mendapatkan hasil yang bagus maka perlu diperhatikan hal-ha1 sebagai benkut: 1. footprint : adalah besar ukuran lubang-

lubang untuk menyatukan antar komponen

2. track (jalur) yang mengantikan sistim gulungan kawat yang dilakukan selama ini.

3. Jarak antara jalur-jalur lilitan, langkah 1 - 3 ini ada pada saat desain enjinering.

4. Pemasangan bahan ferromagnetik diantara kedua elemen sensor. Agar tidak ada rongga udara diantara kedua lapisan sebaiknva ~os is i bahan di beri lekukan.

d .

5. Pensolderan antara elemen sensor lapisan atas dan bawah

6. Pemasangan kabel konektor agar tidak cepat putus.

TV. Hasil dan Pembahasan

Pembuatan Sensor flwgare dengan PCB diawali dengan pendesaian enjinering struktur sensor. Desain enjinering ini dapat dibuat menggunakan program protel atau proteus. Pembuatan jalur antara lapisan atas dan lapisan bawah hams betul-betul simetris supaya saat disatukan nanti lobang bagian elemen atas tepat bertemu dengan lapisan bawah. Bentuk desain enjiniring elemen sensorfluxgate ditunjukkan Gambar 5.

(a> (b) Garnbar 5. Hasil desain enjinering struktur sensor fluxgare PCB: a) bagian atas (top layer), b) bagian bawah (bottom layer)

Proses berikutnya adalah memprint hasil desain enjinering agar dapat dicetak dalam bentuk film foto seperti ditunjukkan Garnbar 6.

Gambar 6 . Film Foto desain enjinering struktur sensorfluxgate PCB

Tahap berikutnya adalah mencetak film foto menjadi PCB. Film foto dikirimkan ke Pabrik percetakan Multykarya di Bandung, Hasil PCB cetak dapat terlihat pada Gambar 7.

- - - - - -~~

Gambar 7. Foto PCB cetak sensorfluxgate

PCB cetak ini akan dirakit untuk dijadikan sebuah elemen sensor fluxgate dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Memisahkan bagian atas dan bagian

Gambar 8. Foto elemen PCB Puxgate sebelum di satukan

2. Memasukkan bahan ferromagnetik diantara kedua elemen PCB

Garnbar 9. Foto elemen PCBJ~lwcgate ketika dimasukkan bahan ferromagntik

3. Menyatukan bagian atas dan bawah

Bagian atas dan bagian bawah masih disatukan menggunakan t e h k manual yaitu melalui cara penyolderan. Penyolderan ini memerlukan timah dan kawat halus. Hal ini dikarenakan kecilnya hole antara kedua lapisan. Bentuk PCB yang sudah disolder ditunjukkan Gambar 10

Gambar 10. Foto elemen PCB flwgute setelah cbsatukan dengan solder

4. Memasang kabel konektor pada masing- masing kumparan eksitasi dan pick-up.

V. Kesirnpulan

Berdasarkan hasil pembuatan elemen sensor fluxgate dengan teknik PCB, maka dapat disimpulkan:

1. Pembuatan elemen jluxgate dengan teknik PCB sangat ditentukan oleh desain enjiniringnya.

2. Perakitan elemen PCB menjadi sensor j7uxgate memerlukan kiat-kiat khusus.

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih pada

Departemen Pendidkan Tinggi Republik Indonesia yang telah mamberikan dana penelitian melalui Program Hibah Bersaing No. 243h/UN.35.2/PG/2011.

Daftar Pustaka

Ando, B., S. Baglio, V. Caruso, V. Sacco, A. Bulsara: 2006: Multilayer Based Technology to Bulid RTD Fluxgate Magnetometer, J. Sensor & Transduser Magazine, (S&T e-Digest), 65 pp. 509- 514.

8

Baschirotto, A., E. Dallago, P. Malcovati, M. Marchesi, G. Venchi, 2004: Fluxgate Magnetic Sensor in PCB Technology. IMTC 2004, Como, Italy.

Baschirotto, A., Dallago, E., Malcovati, P., Marchesi, M. dan Venchi, G. (2006): Development and Comparative Analysis of Fluxgate Magnetic Sensor Structure in PCB Tecnology, IEEE Transaction on Mangetics, 42No. 6 pp. 1670-1680.

Belloy, E., Gilbert, S.E., Dezuari, O., Sancho, M. dan Gijs, M.A.M. (2000): A Hybrid Technology for Miniaturised Inductive Device Applications, J. Sensor and Actuator, 85, pp 304-309.

Choi, W.Y., Hwang, J.S. dan Choi, S.O. (2004): The Microfluxgate Magnetic Sensor Having Closed Magnetic Path. IEEE Sensors Journal, vol. 4, no. 6, pp. 768- 771.

Dezuari, O., Belloy, E., E, Scott , Gilbert and Gijs, M.A.M. (1999): New Hybrid Technology for Planar Fluxgate Sensor Fabrication, IEEE Transaction on Magnetics, 35, pp. 2 1 1 1-2 1 17.

Dezuari, O., E. Belloy, S.E. Gilbert, M.A.M. Gijs, 2000: Printed circuit board integrated fluxgate sensor. Sens. Act., vol. 81, pp. 200-203.

Djarnal, M., dan Setiadi, R.N. (2006): Pengukuran Medan Magnet Lemah Menggunakan Sensor Magnetik Fluxgate dengan Satu Kurnparan Pick- Up, Jurnal Proceedings ITB.

Djamal, M., Yulkifli: Fluxgate Sensor and Its Application, Proc. ICICI-BME, November, 23-25,2009, Bandung.(IEEE Xplore, 18 Februari 2010).

Fan, J., Li, X.P dan Ripka, P. (2006): Low Power Ortogonal Sensor with Electroplated Ni80Fe201Cu Wire. J. of Apllied Physics, 99, pp. 08B3 11 1- 08B3113

Fraden, J. (1996) : Handbook of Modern Sensor. New York, Springer-Verlag New York, Inc.

Grueger, H., Gottfried-Gottfried, R. (2000): CMOS Integrated Two Axes Magnetic

Field Sensors - Miniaturized Low Cost System With Large Temperature Range", Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS , Preparation, Propoerties, and Applications of Thin Ferromagnetic Films, pp. 35-38.

Gopel, W., Hesse, J. dan Zemel, J.N. (1989) : Sensors, A Comprehensive Survey, Magnetic Sensors, VCH Publishers Inc., Suite.

Hinnricsh, C., Stahl, J., Kuchenbrandt, K. dan and Shiling, M. (2001): Dependence of Senitivity and noise if Fluxgate Sensors on Racetrack Geometry, IEEE Trans. Magn., 37 No. 4, 2001, pp. 1983-1985.

Hwang, J.S., Park, H.S., Shim, D.S., Na, K.W., Choi, W.Y. dan Choi, S.O. (2003): Electronic Compas Using Two- axis Micro Fluxgate Sensing Element, The 1 2 ~ ~ International Conference on Solid State Sensors, Actuactor dan Microsystem, Juni 8-12, Boston

Intechno. (2009): Sensor Market 2008, Intechno Consulting, Basle, Switzerland, 05.

Janosek, M. dan Ripka, P. (2009): PCB sensors in fluxgate magnetometer with controlled excitation, Sensor and Actuactor A, 151, pp 141-144

Kubik, J. (2006a): PCB Fluxgate Sensors, Doctoral Thesis, Czech Technical University, Prague.

Kubik, J., L. Pavel, P. Ripka, 2006: PCB recetrack Fluxgate Sensor with Improved Temperatur Stability, J. Sensor and Actuator, 130, pp 184-1 88.

Kaluza, F., Gruger, A. dan Gruger, H. (2003): New and Future Applications pf Flxgate Sensors, Sensor and Actuator, 106, pp. 48-51.

Kawahito, S., Sasaki, Y., Sato, H., Nakamura, T. clan Tadokoro, Y. (1994): A flwcgate magnetic sensor with micro- solenoids and electroplated permalloy cores. Sensor and Actuactor A, vol. A43 1994), pp. 128-1 34.

9

Kawahito, S., Satoh, H., Sutoh, M. dan Tadokoro, Y. (1 996): High-resolution microfluxgate sensing elements using closely coupled coil structures. Sensor and Actuactor. A, vol. 54, pp. 612-61 7.

Kawahito, S., Y. Tadakoro, 1996: High- Performance Micro Fluxgate Magnetics Sensors, International Conference on Microelectronics ICME, H.R , P. 85-89., 16- 17 Januari Bandung, Indonesia

Kawahito, S., Cerman, A., Aramaki, K. dan Tadokoro, Y. (2003): A Weak Magnetic Field Measurement System Using Micro-Fluxgate Sensors and Delta- Sigma Interface, IEEE Trans. On Inst. And Meas., Vol 52, No. 1, pp. 103-1 10

Lei, C., Wang, R., Zhou, Y., dan Zhou, Z. (2009): MEMs micro fluxgate sensors with mutual vertical excitation coils and detection coils, Microsyst Tecnol, Technical Paper, pp. 969-972.

Liu, S. (2006): Studi on the low power consumption racetrack fluxgate, Sensor and Actuator, 130, pp. 124-128.

Meijer, G.C.M., (ed.), (2008): Smart Sensor System, John Willey & Sons, 2008.

Moldovanu, A., Diaconu, E.D., Moldovanu, E., Macovei, C., Moldovanu, B.O. dan Bayreuther, G.. (2000): The applicability of Vitrovac 6025 X ribbons for parallelgated configuration sensors, Sensors and Actuactor A, vol. 81, pp. 193-196.

Park, H.S., Hwang,J.S., Choi, W.Y. dan Shim, D.K. (2004): Development of MicroFluxgate Sensors with Electroplated Magnetic Cores for Electronic Compas, Sensor and Actuator, 114, pp 224-229.

Perez, L., Aroca, C., Shnchez, P., Lopez, E dan Sanchez, M.C. (2004): Planar fluxgate sensor with an electrodeposited amorphous core. Sensor and Actuactor A, vol. 109, pp. 208-2 1 1.

Ripka, P. (2001a) : Mangetic Sensor and Magnetometers, Artec House.

Ripka, P., Kawahito, S., Choi, S.O., Tipek, A. dan Ishida, M. (2001b): Micro-

fluxgate Sensor with Close Core, Sensor and Actuator, A 9. pp. 65-69

Ripka, P., Choi, S., Tipek, A, Kawahito, S. dan Ishida, M. (200 1 c): Pulse Excitation of Micro-Fluxgate, Sensors. IEEE Trans. Mag., vol. 37, no. 4, pp. 1998-2000.

Ripka, P., 2003: Advances in fluxgate Sensor, J. Sens. and Actuators A, Vol. 106, pp. 8-14.

Ripka, P., 2008: Sensors based on bulk soft magnetic materials: Advances and challenges Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 , pp. 2466- 2473.

Ripka, P., Li, X.P. dan Fan, J. (2009): Multiwire core fluxgate, Sensor and Actuactor A,. ,

SELC, 2008: Penuntun Layanan PCB Purwarupa, SELC Sumber elektronic, Bandung.

Tipek, A., O'Donnell, T dan Kubik, J. (2005): Excitation and Temperature Stability of PCB Fluxgate Sensor, IEEE Sensors Journal, Vol 5, No. 6, pp. 1264- 1270.

Tipek, A., Ripka, P., O'Donnell, T. dm Kubik, J. (2004): PCB Technology Used Fluxgate Sensor Construction, Sensor and Actuator, 115, pp. 286-292.

Tipek, A., T. 07Donnell, A. Connel, P. McCloskey, S.C. O'Mathuna, 2006: PCB Fluxgate Current Sensor with Saturable, Inductor, J. Sensor and Actuator, 132, pp. 2 1-24.

Traenkler, H. -R. : "Zukunftsmark Intel ligente Haus~nstrumentierung", Laporan pene1itian:"Verteilte intelligente Mikrosysteme fuer den privaten Lebensbereich (VIMP)", Neubiberg, 4 Des. 1998, hal. 10-15

Traenkler, H.-R.:"Core Technologies for Sensor Systems", Proc. Indonesian German Conference, Juli 200 1, ha]. 1-9.

Traenkler, H.-R., Kanoun, O., Pawelczak, D. (2007): Evolution of Sensor Elements towards Smart Sensor Systems, Proc. Internasional Conference on Instrumentation, Communication and

10

Information Technology (ICICI) 8-9 Agustus, hal. 1-7.

Vcelak, J., Petrucha, V. dan Kaspar, P. (2006): Compact Digital Compass with PCB Fluxgate Sensors, lEEE Sensors, Oktober 22-25, EXCO Korea

Wang, Y., Liu, G., Xiong, Y., Yang J. dan Tian, Y. (2006): Fabrication ot the Three-dimensional Solenoid Type Micra Magnetic Sensor, J. of Physics: Conference Series, 34, pp 880-884.

Yulkifli, Suyatno , Rahmondia N. Setiadi Mitra Djamal, 2007a: Linieritas Tegangan Keluaran Sensor Magnetik Fluxgate Menggunakan Elemen Sensor Multi-core, SNBM V, 5 September, Solo-Indonesia. Diterbitkan di Jurnal Sains & Materi Indonesia, BATAN

Yulkifli, Rahmondia Nanda S., Suyatno, Mitra Djarnal, 2007b: Designing and Making of Fluxgate Sensor with Multi- Core Structure for Measuring of Proximity, Procd CSSI 2007, Serpong Tanggerang- Indonesia.

Yulkifli, Rahmondia N. S., Mitra Djamal, Khainurijal, Deddy Kurniadi, 2007c: The Influences of Ferromagnetic cores, Pick-up Coil Winding Numbers, and Environmental Temperature to the Output Signal of a Fluxgate Magnetic Sensor, APS 2007, diterbitkan di Jurnal IJP. Vol 18. No. 3.

Yulkifli, Rahmondia N. S., Zul Azhar, Mitra Djamal, Khairunijal, 2008: Desain Elemen Sensor Fluxgate Menggunakan Kumparan Sekunder Ganda Untuk Meningkatkan Resolusi Sensor , Prosiding SNF HFI, Bandung Indonesia

Yulkifli, Anwar, Z., Djamal, M. 2009a: Desain Alat Hitung Kecepatan Sudut Berbasis Sensor Mangetik Fluxgate. J. Sainstek Vol 1 No 2, pp. 79-90, Indonesia.

Yulkifli,, Mitra Djarnal, Khairurrijal, Deddy Kurniadi, Pavel Ripka: Demagnetization Factor of a Fluxgate Sensor Using Double Pick-up Coils Configurations. Proc. of The 3rd Asian Physics Symposium (APS) July 22 - 23, 2009, Bandung, Indonesia.

Yulkifli, Mitra Djamal, Khairurriljal, Deddy Kurniadi, Pavel Ripka: The Influence of the Tape-core Layer Number of Fluxgate Sensor Using the Double Pick-up Coils to the Demagnetization Factor, Proc. ICICI-BME, November, 23-25, 2009, Bandung.(IEEE Xplore, 18 Februari 20 10).

Zorlu, 0. (2008): Orthogonal Flwgate Type Magnetic Micro sensors with Wide Linier Operation Range, Dissertation Thesis, EPFL in Ankara, Turquie.

Seminar Nasional MIPA dan Pendidikan MIPA Padang, 19 - 20 November 201 1 Website : www.semnas.fmipa.unp.ac.id Email : [email protected]

No : .%..../sN-MIPA/~ 1 1

Hal : Pemberitahuan makalah diterima

Padang, 1 5 November 201 1 - .

Kepada

Yth. Bapak Dr. Yulkifli, M.Si.

Di tempat

Dengan Honnat,

Berkenaan dengan makalah Bapak yang berjudul: "PENGEMBANGAN SENSOR

FLUXGATE BERBASIS TEKNOLOGI PRINTED CIRCUIT BOARDS (PCBs)", telah kami

TERIMA untuk dipresentasikan pada Seminar Nasional MIPA Tahun 201 1.

Demikianlah surat tanda terima makalah ini kami sampaikan untuk dapat

dipergunakan sebagaimana mestinya. Atas partisipasi Bapak, kami ucapkan terima kasih.

Hormat kami,

Panitia Penyelenggara

Disampaikan pada Seminar Nasional MIPA UNP, 19-20 November 2011

PENGEMBANGAN SENSOR FLUXGATE BERBASIS TEKNOLOGI F&r~n4TED CIXCLYT BOAXDS FCBS j

I Yullafli, ' ~ s r i z a l , ' ~ i t r a Djamal

'KK Fisika Instnunentasi, FMIPA, Universitas Negeri Padang 'KK FisikaTeoritik Energi Tinggi dan Instrumentasi, FMIPA, Institut Teknologi Bandung

e-mail: yulklfliamir@yahoo. com

ABSTRAK

Teknologi Printed Circuit Boards (PCBs) merupakan teknologi yang digunakan dalam pembuatan rangkaian elektronik. Saat ini teknologi PCBs makin memiliki kemudahan dalam proses pembuatannya karena didukung oleh ketersediaan sofware yang mudah didapatkan baik dipasaran maupun melalui internet, selain itu juga ditunjang oleh kemudahan pengoperasian daiam perancangan jaiur-jaiur rangkaian eiektroniicnya. Kemudahan dan kelebihan ini memotivasi kami untuk memanfaatkan teknologi PCBs dalam pembuatan lilitan kumparan elemen sensor fluxgate dimana selama ini karni membuatnya dengan teknolog manual. Elemen dasar sensor jluxgate memillki kumparan eksitasi dan pick-up, kejelian dan ketelitian dalam membuat lilitan pada kumparan sangat menentukan hasil yang diperoleh. Berdasarkan karakterisasi yang telah dilakukan dalam ruang faraday diperoleh daerah kerja pengukuran *2 pT dengan sensitivitas 352,5 mV/pT. Dengan menggunakan pendekatan persamaan polinomial orde 3 didapatkan kesalahan absolut dan relatif maksimum xaskg-rnashg SCSCSX 0. ! 08247 pT dm 2.76 94.

Kata kunci: Pengembangan, teknologi, PCBs, lilitan, jluxgate,

laporan tahun i penelitian hibah bersaingrepository.unp.ac.id/1740/1/yulkifli_24_11.pdfbidang ilmu...

Documents