TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SENSOR TEMPERATUR MENGGUNAKAN

SERAT OPTIK PLASTIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI DATA PADA

PLANT BOILER

LaboratoriumRekayasa Fotonika – Jurusan Teknik FisikaSurabaya, Januari 2011

Oleh:Dimas Yoga Mahendra 2407 100 015

Pembimbing:AgusM. Hatta ST. M.Si. PhD.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Latar Belakang

�Monitoring temperatur merupakan hal yang sangat penting pada plant boiler.

�Sebagian besar transmisi data temperatur menuju ke control room masihmenggunakan kabel konvensional.

�kabel tersebut memiliki beberapa kelemahan diantaranya: lebih mudah terkenakorosi, dan dapat terpengaruh gelombang EM.

�Serat optik plastik dapat mengatasi kelemahan yang ditimbulkan oleh kabelkonvensional.

�Merancang dan membangun sistem monitoring temperatur yang transmisi datanyamenggunakan serat optik plastik.

SEMINAR TUGAS AKHIR – DIMAS Y. M.

Boiler Plant

Plastic Optical Fiber

Control Room

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Permasalahan

• Bagaimana merancang dan membangun

sistem transmisi data monitoring temperatur

berbasis serat optik plastik sebagai pengganti

kabel tembaga untuk plant boiler?

• Bagaimanakah pengaruh bending dan

temperatur lingkungan pada serat optik plastik

terhadap transmisi data temperatur?

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Tujuan

• Merancang dan membangun sistem transmisidata monitoring temperatur berbasis seratoptik plastik sebagai pengganti kabel tembagauntuk plant boiler.

• Menganalisa pengaruh bending dantemperatur lingkungan pada serat optik plastikterhadap transmisi data temperatur.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Batasan Masalah

• Dibuat prototype mini plant boiler dengan

range kerja temperatur 27 0C-1000 c.

• Serat optik yang dipilih adalah serat optik

plastik dengan diameter core 980 mikro

meter.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Tinjauan Pustaka

Pengukuran temperatur. Pengukuran temperatur dapat dilakukan dengan berbagai cara,

berdasarkan efek yang ditimbulkan oleh perubahan temperatur pada

suatu zat [1]. Efek/perubahan tersebut adalah :

a) Perubahan volume suatu cairan (air raksa, alkohol, dsb) yang dipakai

pada termometer gelas

b) Perubahan tekanan gas atau tekanan uap atau tekanan cairan, seperti

pada termometer

tekanan relatif (pressure gage thermometer).

c) Perubahan dimensi suatu zat padat (pemuaian), seperti pada

termometer bimetal.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Lanjutan…

d) Pembangkitan tenaga listrik yang disebabkanoleh perbedaan temperatur antara dua buahsambungan pada lup yang dibentuk oleh duabuah metal yang berbeda (prinsip termokopel).

e) Perubahan harga tahanan listrik suatu zat, yangditerapkan pada termometer tahanan listrik(platina atau termistor) [1].

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Thermistor

• Thermistor adalah resistor yang nilai

tahanannya dapat berubah-ubah karena

pengaruh temperatur [1].

• Tipe Thermistor:

1. Tipe NTC

2. Tipe PTC

Gambar Thermistor

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Sumber Cahaya

Laser dioda

• Dioda laser adalah sejenis dioda di mana

media aktifnya menggunakan sebuah

semikonduktor persimpangan p-n yang mirip

dengan yang terdapat pada LED [4].

Gambar dioda Laser

TUGAS AKHIR (TF 091381)

LED

• Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan

sebutan LED (light-emitting diode) adalah

suatu semikonduktor yang memancarkan

cahaya monokromatik yang tidak koheren

ketika diberi tegangan maju. Warna yang

dihasilkan bergantung pada bahan

semikonduktor yang dipakai [2].

Gambar LED TUGAS AKHIR (TF 091381)

Lampu pijar

• Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan

yang dihasilkan melalui penyaluran arus

listrik melalui filamen yang kemudian

memanas dan menghasilkan cahaya [3].

Gambar Lampu Pijar TUGAS AKHIR (TF 091381)

Serat Optik Plastik

• Serat Optik Plastik (Plastic Optical Fiber, POF)

merupakan serat optik yang berbahan plastik

polimer, dimana lapisan inti (core) dibuat dari

Poly(methyl methacrylate) (PMMA) sedangkan

lapisan (coating) dibuat daripada

Perfluropolimer. Dalam penggunaannya serat

optik untuk media transmisi cahaya [4].

Gambar Struktur POF

Kelebihan dan Kelemahan Serat Optik

Plastik

Kelebihan

• Ringan

• Tidak sensitive terhadap interferensielektromagnetik

• Tdak mengalami korosi

• Mentransfer informasi dengan laju tinggi

Kelemahan

• Harganya yang masih mahal.

• Untuk instalasinya dibutuhkan tenaga yang benar-benar ahli di bidangnya.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Diagram Alir

Penelitian

Tahapan Penelitian

• 1. Pembuatan prototype miniplant boiler.

• 2. Pemilihan sumber cahaya (source).

• 3. Uji sumber cahaya terhadap trnsmisi data temperatur.

• 4. Uji bending & pengaruh temperatur lingkunganpada serat optik plastik terhadap transmisi data temperatur.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

1. Pembuatan prototype miniplant

boiler.

Sumber

Cahaya

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Multimeter photodetector

RangkaianPembagiTegangan

Serat optikplastik

SumberCahaya

PembagiTegangan

Water heater dan sensor temperatur

2. Pemilihan sumber cahaya (source).

TUGAS AKHIR (TF 091381)

3. Uji sumber cahaya terhadap

transmisi data temperatur.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Pengaruh Source Terhadap V- out LDR

TUGAS AKHIR (TF 091381)

4. Uji bending & pengaruh temperatur

lingkungan pada serat optik plastik

terhadap transmisi data temperatur.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Dari grafik pengaruh bending, maka….

• didapat nilai penurunan tegangan rata-rata

setiap lekukan diameter bending 4 dan 3 cm

sebesar 5 % sedangkan untuk 2.5 cm terjadi

penurunan tegangan sebesar 10 %, dan

diameter bending 2 cm terjadi penurunan

tegangan sebesar 12.4 %.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Dari grafik pengaruh temperatur

lingkungan, maka….

• Hanya suhu lingkungan sebesar 550C yang

menimbulkan penurunan tegangan, maka

untuk mengetahui besarnya penurunan

tegangan dapat dilihat data pada lampiran A,

akan didapat nilai penurunan tegangan rata-

rata untuk suhu lingkungan 55 0C adalah

sebesar 8 %.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Karakteristik Sensor

• Range pengukuran pada sensor serat optik sebagai pengukuran pergeseran obyek yaitu 300 C – 1000C, nilai ini merupakan range input yaitu antara Inputmin s/d Inputmax

• Span dapat diketahui dari nilai Imax – I min atauOmax – Omin, span dari sensor atau alat ukur iniyaitu 700C.

• Sensitivitas pada sensor ini yaitu 0,045 volt/0C.

• Resolusi yang diperoleh pada alat ukur ini yaitu0.222 0 C

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Kesimpulan

1. Semakin kecil diameter bending serat optik akanmengakibatkan semakin besar error pengukurantemperatur, untuk bending 4 cm dan 3 cm terjadierror pengukuran……

2. Tidak terjadi perubahan yang signifikan padapengukuran …..

2. Diameter bending yang diijinkan pada saatinstalasi/pemasangan serat optik paling kecilsebesar 3 cm. Temperatur kerja dari serat optikyang diijinkan paling tinggi sebesar 500 C

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Saran

• Perlu juga dikembangkan serat optik plastik

sebagai sensor temperatur, jadi tidak hanya

sebagai transmisi data saja.

TUGAS AKHIR (TF 091381)

Daftar Pustaka

[1] Pramudijanto, Jos. Sensor dan Transduser. Jurusan Teknikelektro.ITS.Surabaya.

[2] Mulia,Ahmad.2003, Serat Optik Plastik Untuk TransmisiData.

[3] Klipstein, Donald L. (2006). "The Great Internet Light Bulb Book, Part I"

[4] Palais, Joseph,2003, Pengenalan Sistem komunikasi SeratOptik.

[5] Tomi Budi Waluyo, et.al., 2000, Penggunaan Serat OptikPlastik Untuk Saluran Transmisi Data.

[6] Zubia, Joseba, 2001, Plastic Optical Fibers: An Introduction toTheir Technological Processes and Applications, Optical Fiber Technology 7, 101-140

TUGAS AKHIR (TF 091381)