IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kristal Fotonik dan Transduser Optik
Pemilihan komponen sensor optik disesuaikan dengan karakteristik absorbansi gas NO
2
dalam larutan reagen Griess-Saltzman. Absorbansi maksimum terjadi pada rentang panjang gelombang 500 nm - 600 nm, dengan
puncak tertinggi pada nilai 550 nm Budiarti 2011. Hal ini berarti, interaksi terbesar antara energi cahaya dan gas NO
2
yang terjerap dalam reagen terjadi pada rentang panjang gelombang 500 nm sampai dengan 600 nm. Pendeteksian pada
panjang gelombang absorbansi maksimum dapat memberikan informasi paling tepat tentang karakteristik gas NO
2
di dalam larutan reagen. Untuk meningkatkan sensitivitas maka PPB kristal fotonik didesain
beroperasi pada panjang gelombang 550 nm. Tetapi pengaruh dari tooling factor pada proses produksi menyebabkan PPB beroperasi pada nilai 533.16 nm. Nilai
ini masih berada dalam rentang absorbansi maksimum larutan reagen Griess- Saltzman. Sumber cahaya berupa LED dan fotodioda menggunakan produk
EPIGAP optronic. Panjang gelombang operasi LED dari 480 sampai 606 nm dengan puncak pada 525 nm. Sedangkan fotodioda beroperasi pada antara panjang
gelombang 490 sampai 560 nm. Gambar 2 menunjukkan spektra komponen optik penyusun sensor berbasis kristal fotonik.
Gangguan pengukuran akibat adanya interaksi dari luar yang terukur dapat dikurangi dengan penggunaan komponen optik yang memiliki panjang gelombang
operasi bersesuaian. Kemungkinan terukurnya cahaya selain dari LED dapat dikurangi dengan desain lebar celah cacat yang sangat sempit, sekitar 1 mm.
Selain itu, fotodioda yang digunakan memiliki sudut penerimaan yang kecil yaitu 20 derajat. Kombinasi kedua karakteristik tersebut menyebabkan intensitas PPB
yang diterima fotodioda hanya bersumber dari interaksi kristal fotonik dengan reagen. Perubahan intensitas PPB hanya dipengaruhi oleh perubahan indeks bias
larutan.
Gambar 11 Karakteristik spektra komponen optik.
4.2 Kinerja Transimpedance Amplifier TIA
Rangkaian TIA dibangun menggunakan IC LMC660 buatan National Semiconductor sebagai inti pengubah arus ke tegangan dan penguatan. Pemilihan
komponen ini didasarkan pada nilai input bias current yang sangat kecil, yaitu sekitar 2 fA. Semakin kecil nilai input bias current, semakin kecil juga derau yang
dihasilkan. IC LMC660 mampu beroperasi secara single supply, sehingga tidak membutuhkan catu daya negatif.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa derau akibat C
s
dapat dikurangi dengan menambahkan capasitor feedback C
F
yang dipasang paralel dengan R
F
. Kombinasi R
F
dan C
s
menghasilkan low pass filter yang memiliki fase negatif. Fase loop pada jalur feeedback mengalami pengurangan dan sinyal menjadi tidak
stabil. Penambahan C
F
pada jalur feedback dan R
s
dari fotodioda menjadi rangkaian high pass filter yang memiliki fase positif dan menambah fase loop
pada jalur feedback. Kehadiran high pass filter menjadi kompensasi atas low pass filter yang disebabkan oleh C
s
, sehingga sinyal keluaran menjadi lebih stabil. Gambar 12 menunjukkan rangkaian ekuivalen fotodioda yang digabungkan
dengan rangkaian TIA, sedangkan hasil simulasi ditunjukkan oleh Gambar 13.
Kategori