5.2 Saran
Agar sistem ini dapat lebih sempurna dan bermanfaat, maka penulis memberikan saran-saran sebagai berikut ini:
1. Untuk mendapatkan hasil deteksi yang lebih baik, sebaiknya dipilih
sensor yang memiliki kualitas yang sudah teruji atau setidaknya sensor yang memiliki datasheet yang jelas sehingga karakteristik sensor dapat
diketahui.
2. Untuk menjangkau ruangan yang lebih besar, sebaiknya digunakan
speaker atau pengeras suara yang sesuai sehingga tanda peringatan dapat terdengar lebih jelas.
3. Sistem ini memberikan informasi kebisingan dalam tampilan layar LCD
dan PC serta memberikan peringatan berupa bunyi buzzer dan suara operator, namun peneliti berikutnya dapat memvariasikan cara pemberian
informasi tersebut.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunyi
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair atau padat.Gelombang itu
dihasilkan ketika sebuah benda, seperti garpu tala atau senar biola, yang digetarkan dan menyebabkan gangguan kerapatan medium.Gangguan dijalarkan
di dalam medium melalui interaksi molekul-molekulnya.Getaran molekul tersebut berlangsung sepanjang penjalaran gelombang Tipler, 1998.
Defenisi yang paling umum dari bunyi sound adalah bahwa bunyi merupakan sebuah gelombang longitudinal dalam suatu medium. Gelombang
bunyi yang paling sederhana adalah gelombang sinusoidal, yang mempunyai frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang tertentu.
Telinga manusia adalah sebuah instrumen yang kepekaannya luar biasa, mampu mendeteksi bunyi yang begitu halus di mana bunyi itu menggerakkan
gendang telinga hanya dalam jarak yang mikroskopik.Tetapi kepekaan ini dapat dirusak oleh bunyi yang terlalu keras.Paparan yang berlebihan dari kebisingan
atau derau yang nyaring dapat menghancurkan sel-sel rambut di dalam telinga bagian dalam, yang menghalangi lewatnya sinyal sepanjang saraf pendengar dari
telinga ke otak.Pelindung pendengaran sangat penting bagi setiap orang yang bekerja dalam lingkungan yang kebisingannya tinggi Young, 2003.
Menurut Halliday Resnick 1984 ada suatu jangkauan frekuensi yang dapat merangsang telinga dan otak manusia kepada sensasi pendengaran.
Jangkauan ini adalah kira-kira sekitar 20 Hz sampai 20.000 Hz, yang dinamakan jangkauan yang dapat didengar audible range.Sebuah gelombang mekanis
longitudinal yang
frekuensinya berada
di bawah
jangkauan yang
Universitas Sumatera Utara
kedengarantersebut dinamakan gelombang infrasonik infrasonic wave, dan gelombang yang frekuensinya berada di atas jangkauan yang kedengaran
dinamakan gelombang ultrasonik ultrasonic wave. Gelombang yang kedengaran berasal mula di dalam tali-tali yang bergetar
biola atau pita suara manusia, kolom udara yang bergetar klarinet, dan pelat serta selaput yang bergetar gambang, pengeras suara, dan tambur.Suara elemen
yang bergetar ini secara bergantian menempatkan udara di sekitarnya sewaktu bergerak ke belakang.Udara tersebut mentransmisikan gangguan-gangguan ini
keluar dari sumber sebagai gelombang.Sewaktu memasuki telinga, maka gelombang-gelombang ini menghasilkan sensasi bunyi.
Bentuk gelombang yang kira-kira periodik atau terdiri dari sejumlah kecil komponen yang kira-kira periodik akan menimbulkan suatu sensasi yang
menyenangkan jika intensitasnya tidak terlalu tinggi, seperti, misalnya,bunyi musik. Bunyi yang mempunyai bentuk gelombang yang tidak periodik akan
terdengar seperti derau atau noise. Gelombang bunyi menurut Young 2003 dapat juga dijelaskan sebagai
perubahan tekanan di berbagai titik. Dalam sebuah gelombang bunyi sinusoidal di udara, tekanan berfluktuasi di atas dan di bawah tekanan atmosfer
p dalam suatu perubahan sinusoidal dengan frekuensi yang sama seperti gerak partikel udara itu.
Telinga manusia bekerja dengan mengindera perubahan tekanan seperti itu. Gelombang bunyi yang memasuki saluran telinga mengerahkan tekanan yang
berfluktuasi pada satu sisi gendang telinga; udara pada posisi lain gendang telinga, yang dilepas keluar oleh tabung Eustachio, berada dalam tekanan atmosfer.
Perbedaan tekanan pada kedua sisi gendang telinga menyebabkan gendang telinga itu bergerak.Mikrofon dan alat-alat serupa biasanya mengindera perbedaan
tekanan, bukan pergeseran.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Persepsi Gelombang Bunyi
Karakteristik fisis gelombang bunyi secara langsung dikaitkan dengan persepsi bunyi itu oleh seorang pendengar.Untuk frekuensi tertentu, semakin besar
amplitudo tekanan sebuah gelombang bunyi sinusoidal, maka semakin besar pula kenyaringan loudness yang dirasakan.
Hubungan antara amplitudo tekanan dan kenyaringan bukanlah sebuah hubungan yang sederhana, dan hubungan itu bervariasi dari satu orang dengan
orang lain. Satu faktor penting adalah bahwa telinga tidak sama kepekaannya untuk semua frekuensi dalam jangkauan yang dapat didengar. Bunyi pada suatu
frekuensi dapat terlihat lebih nyaring daripada bunyi beramplitudo tekanan sama pada frekuensi yang berbeda. Pada 1000 Hz amplitudo tekanan minimum yang
dapat dirasakan dengan pendengaran normal adalah kira-kira 3 x 10 Pa; untuk
menghasilkan kenyaringan yang sama pada 200 Hz atau 15.000 Hz diperlukan kira-kira 3
x 10 Pa. Kenyaringan
yang dirasakan
juga bergantung
pada kesehatan
telinga.Kehilangan kepekaan pada ujung frekuensi tinggi biasanya terjadi secara alami dengan bertambahnya umur tetapi dapat lebih diperburuk lagi oleh tingkat
kebisingan yang berlebihan.Pengkajian telah memperlihatkan bahwa banyak musisi rock muda telah menderita kerusakan telinga permanen dan mempunyai
pendengaran orang yang berusia 65 tahun. Perangkat yang dipakaikan di kepala untuk mendengarkan stereo yang
mudah dibawa portable stereo headset yang digunakan pada volume tinggi akan merupakan ancaman yang serupa bagi pendengaran.
Frekuensi sebuah gelombang bunyi adalah faktor utama dalam menentukan titi nada pitch bunyi, yakni kualitas yang membuat kita dapat
menggolongkan bunyi itu sebagai “tinggi” atau “rendah”. Semakin tinggi frekuensi sebuah bunyi di dalam jangkauan yang dapat didengar, maka semakin
tinggi pula titi nada yang dapat dirasakan oleh seorang pendengar.
Universitas Sumatera Utara
Amplitudo tekanan juga memainkan peranan dalam menentukan titi nada. Bila seorang pendengar membandingkan dua gelombang bunyi sinusoidal dengan
frekuensi yang sama tetapi amplitudo tekanan yang berbeda, maka gelombang bunyi dengan amplitudo tekanan yang lebih besar biasanya dirasakan lebih
nyaring tetapi titi nadanya sedikit lebih rendah.
2.1.2 Skala Desibel
Kekerasan bunyi menurut Bueche 2006 adalah ukuran persepsi manusia akan bunyi. Meskipun gelombang bunyi dengan intensitas yang tinggi dianggap lebih
keras daripada gelombang dengan intensitas lebih rendah, hubungannya jauh dari linear.Sensasi bunyi kira-kira proporsional dengan logaritma intensitas bunyi.
Tetapi hubungan yang pasti antara kekerasan dan intensitas adalah rumit sehingga tidak sama untuk setiap individu. Tingkat intensitas atau tingkat bunyi β
didefenisikan dengan suatu skala sembarang yang kurang lebih sesuai dengan sensasi kekerasan bunyi.Desibel adalah satuan tidak berdimensi.Telinga normal
dapat membedakan antara intensitas yang perbedaannya hingga 1 dB. Menurut Young 2003 karena telinga peka terhadap jangkauan intensitas
yang begitu lebar maka biasanya digunakan skala intensitas logaritmik. Tingkat intensitas bunyi sound intensity level β sebuah gelombang bunyi
didefenisikan oleh persamaan:
β = 10 dB log
2.1
Dalam persamaan ini, I adalah sebuah intensitas acuan yang dipilih
sebesar 10 Wm , mendekati ambang pendengaran manusia pada 1000 Hz.
Tingkat intensitas bunyi dinyatakan dalam desibel, yang disebut dB. Desibel adalah
bel, sebuah satuan yang dinamakan untuk menghormati Alexander Graham Bell, penemu telepon.Satuan bel terlalu besar untuk digunakan
Universitas Sumatera Utara
dalamkebanyakan keperluan, dan desibel adalah satuan tingkat intensitas bunyi yang bisa digunakan.
Jika intensitas sebuah gelombang bunyi sama dengan I atau 10 Wm ,
tingkat intensitas bunyinya adalah 0 dB. Sebuah intensitas sebesar 1 W m
bersesuaian dengan 120 dB.Tabel 2.1 mencantumkan tingkat intensitas bunyi dalam desibel dari beberapa bunyi yang cukup dikenal.Persamaan 2.1 dapat
digunakan untuk memeriksa nilai tingkat intensitas bunyi β yang diberikan untuk setiap intensitas dalam tabel tersebut.
Tabel 2.1 Tingkat intensitas bunyi dari berbagai sumber nilai perwakilan Sumber atau
Deskripsi Bunyi Tingkat Intensitas
Bunyi, β dB Intensitas, I W
m
Ambang rasa sakit 120
1 Pengeling
95 3,2 x 10
Kereta api yang ditinggikan
90 10
Lalu lintas yang ramai 70
10 Pembicaraan biasa
65 3,2 x 10
Mobil yang bunyinya tidak berisik
50 10
Radio rumah yang bunyinya tidak keras
40 10
Pembisik rata-rata 20
10 Desir dedaunan
10 10
Ambang pendengaran pada 1000 Hz
10
Karena telinga itu tidak sama kepekaannya untuk semua frekuensi dalam jangkauan yang dapat didengar, maka beberapa alat ukur tingkat bunyi memberi
bobot berbagai frekuensi secara berbeda. Salah satu skema seperti itu menghasilkan skala yang dinamakan dBA; skala ini agak mengabaikan frekuensi
rendah dan frekuensi yang sangat tinggi, dimana telinga menjadi kurang peka dibandingkan di frekuensi di tengah jangkauan.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3 Efek Doppler
Fenomena ini pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan Austria Christian Doppler pada abad ke-19, dan dinamakan efek Doppler Doppler Effect. Bila sebuah
sumber bunyi dan seorang pendengar bergerak relatif terhadap satu sama lain, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar itu tidak sama dengan
frekuensi sumber.
2.1.3.1 Pendengar yang Bergerak
Sumber bunyi memancarkan sebuah gelombang bunyi dengan frekuensi f dan
panjang gelombang λ = v f . Puncak-puncak gelombang yang mendekati pendengar yang bergerak itu mempunyai laju perambatan relatif terhadap
pendengar sebesar v v . Maka frekuensi f dimana puncak-puncak itu tiba di
posisi pendengar yakni, frekuensi yang didengar oleh pendengar adalah: 2.2
atau:
+
,
1 +
,
2.3 Maka seorang pendengar yang bergerak menuju sebuah sumber
V 0, mendengar frekuensi yang lebih tinggi titi nada yang lebih tinggi daripada yang
didengar oleh seorang pendengar stasioner. Seorang pendengar yang bergerak menjauhi sumber itu
V 0 mendengar frekuensi yang lebih rendah titi nada yang lebih rendah.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3.2 Sumber yang Bergerak dan Pendengar yang Bergerak
Misalkan sumber bunyi juga bergerak, dengan kecepatan v , laju gelombang
relatif terhadap medium gelombang itu udara masih sama dengan v; laju
gelombang itu ditentukan oleh sifat-sifat medium dan tidak berubah oleh gerak sumber itu. Tetapi panjang gelombang tidak lagi sama dengan v f . Inilah
sebabnya mengapa waktu untuk pemancaran satu siklus gelombang adalah
periode T 1 f . Selama waktu ini, gelombang itu berjalan sejauh vT v f
dan sumber itu bergerak sejauh v T v f . Panjang gelombang adalah jarak
antara puncak-puncak gelombang yang berturutan, dan ini ditentukan oleh pergeseran relatif sumber dan gelombang. Panjang gelombang di depan sumber
yang bergerak adalah: 2.4
Panjang gelombang di belakang sumber yang bergerak adalah: 2.5
Gelombang-gelombang di depan sumber dan di belakang sumber berturut- turut dikompresikan dan diregangkan oleh gerak sumber itu. Untuk mencari
frekuensi yang didengar oleh pendengar di belakang sumber itu, maka disubstitusikan Persamaan 2.5 ke dalam bentuk pertama dari Persamaan 2.2.
1
,
,
2.6
Universitas Sumatera Utara
2.1.4 Kebisingan Bunyi
Bising adalah suara-suara yang tidak dikehendaki atau secara ilmiah diartikan sebagai sensasi yang diterima telinga sebagai akibat fluktuasi tekanan
udara ‘superimposing’ tekanan atmosfirudara yang steady, atau dengan kata lainbising merupakan sejenis vibrasienergi yang dikonduksikan dalam media
udara, cairan, padatan, dan dapat memasuki telinga serta menimbulkan sensasi pada alat dengar.
Berdasarkan pengaruhnya terhadap manusia, kebisingan dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: kebisingan yang mengganggu irritating noise,
kebisingan yang menutupi masking noise, dan kebisingan yang merusak damaginginjurious noise Buchari, 2007.
Menteri Negara Lingkungan Hidup sendiri telah mengeluarkan keputusan mengenai baku tingkat kebisingan di berbagai kawasanlingkungan kegiatan yang
dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No KEP-
48MENLH111996 mengenai baku tingkat kebisingan
Peruntukan kawasanlingkungan kegiatan Tingkat kebisingan
dBA A.
Peruntukan Kawasan 1.
Perumahan dan pemukiman 55
2. Perdangan dan jasa
70 3.
Perkantoran dan perdangangan 65
4. Ruang terbuka hijau
50 5.
Industri 70
6. Pemerintahan dan fasilitas umum
60 7.
Rekreasi 70
8. Khusus:
-Bandar udara -Stasiun kereta api
Universitas Sumatera Utara
-Pelabuhan laut 70
-Cagar budaya 60
B. Lingkungan Kegiatan
1. Rumah sakit atau sejenisnya
55 2.
Sekolah atau sejenisnya 55
3. Tempat ibadah atau sejenisnya
55
Keterangan: disesuaikan dengan ketentuan Menteri Perhubungan
Menurut komunitas audology bahwa percakapan normal dapat diukur pada tingkatan 50-70 dB. Keadaan bising terlalu lama dapat membuat pendengaran kita
terganggu, karena telinga memiliki daya yang terbatas untuk bisa menerima input suara. Batas aman untuk telinga kita untuk dapat bekerja dengan baik yaitu 80-85
desibel dB, pada level tersebut sudah disarankan untuk menggunakan pelindung telinga.
Bahaya yang ditimbulkan apabila melebihi batas aman cukup mengerikan, misalnya jika tingkat kebisingan mencapai 90 dB itu berpotensi merusak
pendengaran kita dalam waktu 8 jam, misalkan suara truk dalam kemacetan. Pada level 100 dB akan merusak pendengaran dalam waktu 2 jam, misalnya suara
gergaji mesin atau suara headset. Pada level 105 dB akan merusak pendengaran dalam waktu 1 jam, misalnya suara helikopter. Pada level di atas itu akan lebih
membahayakan lagi, bahkan pada level 140 db bisa membuat kita tuli dalam sekejap.Pencemaran suara secara terus-menerus dengan tingkat kebisingan di atas
80 dB dapat mengakibatkan efek atau dampak yang merugikan bagi kesehatan manusia. Keterangan serupa juga ditetapkan oleh Departmen Of Labor OSHA
yaitu peraturan mengenai berapa lama tingkat kebisingan tertentu yang boleh didengar per harinya oleh pekerja.
Beberapa efek samping negatif atau akibat yang ditimbulkan dari kebisingan bunyi ditunjukkan pada Tabel 2.3 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Jenis-jenis dari akibat kebisingan
Akibat-Akibat Badaniah Akibat-Akibat Fisiologis
Akibat-Akibat Psikologis Kehilangan pendengaran
Rasa tidak nyaman atau stress meningkat
Gangguan emosional Kejengkelan
Perubahan ambang batas sementara akibat kebisingan
Tekanan darah meningkat Kebingungan
Perubahan ambang batas permanen akibat kebisingan
Sakit kepala Gangguan gaya hidup
Gangguan tidur atau istirahat
2.1 5 Alat Pengukur Kebisingan Bunyi
Sound level meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur seberapa besar suara bising mempengaruhi pekerja dalam melaksanakan tugasnya. Alat ini
digunakan untuk mengukur intensitas kebisingan antara 30-130 dBA dan dari frekuensi 20Hz-20.000Hz. Gambar dari sound level meter ditunjukkan pada
gambar 2.1 berikut.
Gambar 2.1 Sound Level Meter Alat pengukur kebisingan bunyi ini juga terdapat pada aplikasi android
yang dikenal dengan sound meter.Besarnya tingkat kebisingan suara diukur melalui mikrofon yang terdapat pada ponsel dalam satuan dB.Perangkat pada
android telah dikalibrasi dengan menggunakan alat ukur yang sebenarnya dalam
Universitas Sumatera Utara
dB A yaitu sound level meter.Pada Gambar 2.2 ditunjukkan gambar aplikasi Sound Meter yang terdapat pada smart phone android.
Gambar 2.2 Aplikasi Sound Meter
2.2 Analog Sound Sensor
Analog sound sensor merupakan rangkaian sensor yang digunakan untuk mendeteksi kebisingan.Sensor yang dipakai adalah jenis mikrofon kondensor yang
berfungsi untuk mengubah gelombang sinusoidal suara menjadi gelombang sinus energi listrik.Atau dengan kata lain, mikrofon akan berfungsi mendeteksi
perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh bunyi dan mengubahnya menjadi tegangan analog.
Mikrofon kondensor mic condesor pada umumnya berbentuk bulat dengan ukuran kecil dimana didalam mikrofon tersebut terdapat dua buah plat
yang sangat tipis sebagai diafragmayang akan menerima setiap getaran-getaran yang bersumber dari luar atau yang disebabkan adanya perbedaan tekanan udara
pada setiap detiknya sehingga menghasilkan getaran. Getaran tersebut diterima plat, oleh sebab itu mikrofon kondensor dapat merespon suara yang jauh atau
frekuensi tinggi, prinsip kerjanya adalah tidak dapat bekerja jika tidak diberikan tegangan, karena itu mikrofon kondensor tidak bisa dipergunakan secara
langsung, harus ada tambahan rangkaian penguat. Bentuk fisik dari mikrofon kondensor ditunjukkan oleh Gambar 2.3.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Mikrokontroler A