Pengukuran Refleksi Akustik Bola Sphere Menggunakan Quantified Fish Finder
Proceeding
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi
(SNIKO) 2015
Bandung, 10-11 Desember 2015
Prosiding
Diselenggarakan Oleh:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Center for Instrumentation Technology and Automation (CITA)
ITB
Didukung Oleh:
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
Editor:
Tim Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Penyunting:
Abdullah Nur Aziz, Dr.
Adhitya Sumardi Sunarya, M.Si
Agus Muhammad Hatta, Ph.D
Ahmad Qurthobi, ST., MT.
Ajat Sudrajat, Ir., MT
Anton Irawan, ST., MT,. Dr.-Ing
Awang Noor Indra Wardana, Dr.-Ing
Bambang Riyanto T, Ir., Dr., Prof
Deddy Kurniadi, Dr., Prof.
Emir Mauludi Husni, Ir., M.Sc., Ph.D
Endarko, Ph.D
Endra Joellianto, Ph.D
Fitria Hidayanti, S.Si., M.Si.
Khairurrijal, Dr. Eng., Prof
Mitra Djamal, Dr. Ing., Prof
Ni Njoman Manik Susantini, ST, MT
Nuryanti, ST, M.Sc
Ruminto Subekti, SST, MT
Siti Nurmaini, Ir., MT., Dr., Prof
Suprijadi Harjono, M.Eng., Dr
Suprijanto, Dr
Sutanto Hadisupadmo, Dr.
Tua Tamba A, Ph.D
Penerbit:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Redaksi:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Alamat : Litbang (ex.PAU) Lt.8 Jl. Ganesa 10 Bandung 40132, Indonesia
Tel. +62-22-2514452 Tel / Fax. +62-22-2534285.
Email : jurnal_oki@instrument.itb.ac
Buku ini berisi mengenai makalah yang dipresentasikan pada Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan
Otomasi (SNIKO) 2015, tanggal 10-11 Desember 2015, Aula Timur – Institut Teknologi Bandung.
Hak Cipta dilindungi Undang-UndangDilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi
buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau
dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin dari panitia.
© Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Panitia SNIKO 2015
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
KATA PENGANTAR
Sungguh merupakan kehormatan bagi kami, Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi,
Institut Teknologi Bandung untuk dapat berkumpul bersama Bapak dan Ibu sekalian pada
Seminar Nasional Instrumentasi dan Kontrol (SNIKO) 2015. Seminar nasional ini adalah
kesempatan kita bersama untuk bertemu dan menjalin kerjasama antara para akademisi,
praktisi di industri, serta pimpinan birokrasi dalam mengembangkan penguasaan ilmu
pengetahuan dan teknologi pada bidang instrumentasi, kontrol dan otomasi di Indonesia.
Urgensi kebersamaan dan kerjasama ini makin tinggi, khususnya dalam menghadapi Pasar
Bebas ASEAN 2016. Pasar bebas ini menuntut masyarakat Indonesia untuk mampu
mengembangkan produk yang kompetitif dari segi mutu, harga dan kemudahan produksi, serta
keandalan operasionalnya. Kriteria-kriteria tersebut dapat dicapai dengan pendayagunaan
sistem instrumentasi, kontrol dan otomasi yang tepat, handal serta efisien. Kualitas ini hanya
dapat tercapai melalui kolaborasi, antara pengembangan teknologi instrumentasi, kontrol dan
otomasi terkini yang dikembangkan di Perguruan Tinggi, kesempatan dan dukungan untuk
mengimplementasikannya di dunia Industri, serta dukungan dan perlindungan dalam bentuk
regulasi yang ditetapkan oleh Pemerintah sebagai pemegang kebijakan pengembangan
Industri.
Karena itulah, SNIKO mengusung tema “Tantangan Masyarakat Otomasi, Kontrol dan Industri
(MOKI) dalam Menghadapi Pasar Bebas ASEAN”. Besar harapan kami, bahwa tema ini dapat
menyatukan kita semua, baik dari Perguruan Tinggi, Industri dan Pemerintah untuk bekerjasama menghadapi tantangan tersebut.
Kami sungguh berbahagia, bahwa tema tersebut tercerminkan dengan baik melalui para
Pembicara Utama, yang masing-masing membawakan isu pengembangan instrumentasi,
kontrol dan otomasi terkini dan terdepan. Dimulai dari pembahasan tentang data dan informasi
meteorologi, klimatologi dan geofisika yang sangat penting perannya dalam menyusun strategi
perekonomian Indonesia. Hal ini juga didukung olehberbagai terobosan bidang mekatronika dan
robotika sebagai penggerak industri dalam berbagai skala. Industri-industri ini membutuhkan
dukungan energi. Karena itu pulalah, strategi dan implementasi bauran energi disampaikan
dalam seminar ini. Berbagai perkembangan tersebut akan tinggal landas dengan cepat bila
mendapatkan dukungan teknologi optika terkini dalam menghasilkan sistem akuisisi data yang
komprehensif dan berkecepatan tinggi.
SNIKO juga tidak akan terlaksana tanpa dukungan panitia yang telah mencurahkan pikiran dan
tenaganya untuk mensukseskan acara ini. Untuk itu, kami menyampaikan terima kasih dan
penghargaan setinggi-tingginya pada seluruh jajaran panitian SNIKO 2015. Semoga SNIKO
membuka berbagai kerjasama baru, serta memberi kenangan indah dan tidak terlupakan bagi
kita semua.
Ketua Seminar Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi 2015
Estiyanti Ekawati, Ph.D
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
DAFTAR ISI
INSTRUMENTASI
RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN SUHU PENGEREMAN BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 16 ............................................................................................................................................ 1
DESAIN SEPATU BERPIEZOELEKTRIK SEBAGAI SISTEM PEMANEN ENERGI DARI AKTIVITAS
BERJALAN MANUSIA .............................................................................................................................. 8
IDENTIFIKASI SISTEM TEMPERATUR AIR UMPAN DEAERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
UAP....................................................................................................................................................... 14
KONSEP SATUAN HILANG ENERGI DALAM ALIRAN FLUIDA ................................................................. 19
RETROFIT SISTEM PENCAMPURAN 2 FLUIDA BEDA WARNA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ... 30
PERANCANGAN EARLY WARNING SYSTEM KONDISI CUACA VARIABEL KELEMBABAN LINGKUNGAN
PENCEGAHAN KECELAKAAN TRANSPORTASI KERETA API AKIBAT BANJIR SKALA LABORATORIUM .. 39
STUDI REKONSTRUKSI PERMUKAAN WAJAH SECARA 3-DIMENSI MENGGUNAKAN METODE
PROFILOMETRI FRINJI DIGITAL ............................................................................................................ 45
CMOS OSILATOR CINCIN DENGAN KELUARAN QUADRATUR DENGAN PENGENDALIAN FREKUENSI . 53
PENGUKURAN REFLEKSI AKUSTIK BOLA SPHERE MENGGUNAKAN INSTRUMEN QUANTIFIED FISH
FINDER ................................................................................................................................................. 57
RANCANG BANGUN INSTRUMEN AUTONOMOUS PENGUKUR PARAMETER FISIK LAUT ..................... 61
PERANCANGAN KALKULATOR BALANCING BERBASIS ANTARMUKA GRAFIS ..................................... 65
PENGGUNAAN MOTOR BLDC PADA MESIN CNC DENGAN TEKNOLOGI INSTASPIN- MOTION DARI
TEXAS INSTRUMENT ............................................................................................................................ 72
KAJIAN INJECTION LOCKING UNTUK PENGURANGAN PENGARUH DERAU FASA PADA OSILATOR CMOS
............................................................................................................................................................. 78
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
KONTROL
RANCANG BANGUN MODUL KONTROL SIMULATOR REFRIGERASI ADSORPSI BERBASIS ARDUINO
DAN LABVIEW....................................................................................................................................... 83
IMPLEMENTASI METODE KORELASI SILANG UNTUK DETEKSI FRIKSI STATIS KATUP DI KALANG
KONTROL ............................................................................................................................................. 91
KONTROL NAVIGASI ROBOT BERODA PADA KONTES ROBOT PEMADAM API INDONESIA (KRPAI)
MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC .......................................................................................................... 100
RANCANG BANGUN PROTOTIPE WAHANA BAWAH AIR TIPE WORKING CLASS ROV (REMOTE
OPERATING VEHICLE) ........................................................................................................................ 107
PEMODELAN DAN RANCANG BANGUN AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE DENGAN ENAM
PROPELLER ........................................................................................................................................ 115
PERANCANGAN DAN KONTROL MODE OPERASI TATA UDARA RUANG BEDAH .................................. 121
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL OTOMASI FERTIGASI PARAMETER SUHU SISTEM AEROPONIK
PADA CAISIM ...................................................................................................................................... 129
IMPLEMENTASI ADAPTIVE NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM UNTUK PREDIKSI PRODUKSI ENERGI
LISTRIK DI PLTA WONOGIRI ............................................................................................................... 133
IMPLEMENTASI NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC) DAN KARTU RFID SEBAGAI PERANGKAT
MOBILE PRESENSI MAHASISWA ........................................................................................................ 140
IDENTIFIKASI SISTEM TURBIN GAS MENGGUNAKAN METODE ANALISIS KORELASI DAN ALGORITMA
REALISASI .......................................................................................................................................... 150
PEMODELAN SISTEM TERDISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE HIRARKI PADA POWER PLANT
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) ....................................................................................... 155
ESTIMASI WAKTU INJEKSI BAHAN BAKAR PADA MESIN 4 LANGKAH DENGAN MENGGUNAKAN ANFIS
........................................................................................................................................................... 163
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS SOUNDCARD ....................... 167
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
OTOMASI
PERANCANGAN OPERATOR TRAINING SIMULATOR (OTS) DAN PENGONTROL PID MINI PLANT FLOW
MENGGUNAKAN DCS ......................................................................................................................... 174
‘PHANTOM VIRTUAL’ TOMOGRAFI ELEKTRIK BERBASIS KONSEP RANGKAIAN RESISTOR - II .......... 180
OPTIMASI MODEL IDENTIFIKASI BAHAN BAKAR MINYAK MELALUI PEMILIHAN FITUR ..................... 184
EVALUASI KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI INDUSTRI PUPUK ......................... 190
PROSES AUTO VISUAL INSPEKSI PADA ENGINE PISTON DENGAN APLIKASI KAMERA DAN ROBOT
YANG TERINTEGRASI ......................................................................................................................... 195
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI HIGH AVAILABILITY CLUSTER WEB SERVER BERBASIS DBRD
DAN HEARTBEAT ................................................................................................................................ 205
OPERASI VALAS: IDENTIFIKASI NOMINAL DENGAN METODE CANNY EDGE DETECTION DAN
TEMPLATE MATCHING ....................................................................................................................... 212
SISTEM PAKAR PENCEGAHAN EPIDEMI DEMAM BERDARAH DENGUE............................................. 222
APLIKASI MOBILE MENGGUNAKAN FRAMEWORK PHONEGAP UNTUK MONITORING PERSEDIAAN
BARANG PADA PERUSAHAAN DISTRIBUSI SECARA REAL-TIME......................................................... 229
PENGGUNAAN SCADA DALAM SISTIM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI KILANG UNIT II DUMAI ....... 237
SISTEM KENDALI PID PADA PENGENDALIAN SUHU UNTUK KESTABILAN PROSES PEMANASAN
MINUMAN SARI JAGUNG ................................................................................................................... 242
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
Pengukuran Refleksi Akustik Bola Sphere Menggunakan Instrumen Quantified
Fish Finder
1Steven
1Program
2Departemen
Solikin, 2Henry M. Manik*)
Studi Teknologi Kelautan Program Pascasarjana IPB
Ilmu dan Teknologi Kelautan FPIK IPB Kampus IPB Dramaga Bogor
Coresponding author: henrymanik@ipb.ac.id*)
Metode kalibrasi tersebut dicoba untuk diujikan
pada fish finder CruzPro PcFF88 yang memiliki
spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Gelombang suara yang ditransmit dari transducer
CruzPro menjalar pada kolom air lalu mengenai
target (bola sphere) dan kemudian gelombang
suara akan kembali diterima oleh receiver
transducer. Gelombang suara yang kembali
tersebut dinamakan echo.
Abstrak
Pengukuran nilai echo akustik dari ikan merupakan
metode yang penting dalam pendugaan stok ikan. Data
estimasi stok ikan yang tepat atau presisi dapat
diperoleh dari akurasi instrumen akustik yang sudah
dikalibrasi. Salah satu metode untuk mengkalibrasi
instrumen akustik adalah dengan mengukur nilai echo
dari sebuah target standar, yaitu bola sphere. Tingkat
akurasi dari instrumen sonar yang dikalibrasi sangat
tergantung pada karakteristik akustik dari target (bola
sphere). Pengkalibrasian menggunakan objek bola
sphere ini dilakukan pada instrumen akustik CruzPro
PcFF88. Bola sphere yang terbuat dari material tungsten
carbide dengan ukuran diameter 3 cm diletakkan pada
jarak 1 m di bawah transducer CruzPro menggunakan
frekuensi 200 kHz. Hasil yang didapatkan berdasarkan
pengukuran langsung menunjukkan bahwa nilai target
strength dari bola sphere tersebut adalah sebesar -42.5
dB, sedangkan secara empiris nilai target strength bola
sphere tersebut adalah sebesar -46 dB.
Kata Kunci: akustik; bola sphere; CruzPro PcFF88
1
Gambar1 blok diagram pengukuran refleksi bola sphere
Pendahuluan
Quantified Echo Sounder (QES) sangat banyak
digunakan
dalam
survei
akustik
untuk
mengestimasi stok ikan. Untuk mendapatkan hasil
estimasi yang baik, diperlukan kalibrasi terhadap
instrumen yang digunakan.
Tabel 1 Spesifikasi CruzPro Fish Finder PCF8850
Pada sekitar tahun 1980-an, Foote[1] bersama
peneliti lain mengembangkan metode kalibrasi
menggunakan bola sphere standar (metode
kalibrasi sphere). Pada metode ini dilakukan
pengamatan pada nilai echo dari sphere tersebut,
pengukuran amplitudo, dan mengubahnya menjadi
nillai target strength (TS) dari sphere tersebut.
Menurut Foote et. al[2], untuk mengkalibrasi suatu
instrumen dengan menggunakan bola sphere ada
tiga metode perhitungan yang dapat digunakan,
yaitu: (1) sensitivitas on-axis dari keseluruhan
echo-sounding dan sistem yang terintegrasi, (2)
fungsi time-varied-gain (TVG) dari penerima
(receiver), dan (3) sudut bim dari transducer.
Perhitungan komponen elektrik dari komponen
sistem juga dapat termasuk dalam faktor kalibrasi.
Parameter
Nilai
Frekuensi (kHz)
200
Transmitted Power (Watt)
320
Near Field (m)
0.38
Kecepatan Suara (m/s)
1516
Durasi Pulsa (ms)
0.4
Ping Rate (s)
0.334
Amplifier Gain (dB)
-20.83
Menurut Sawada dan Furusawa[3], metode
integrasi echo dari bola sphere memiliki
keunggulan dalam tingkat presisi dan seharusnya
metode ini lebih banyak digunakan dalam teknik
pengkalibrasian. Perhitungan kalibrasi dengan
cara eksperimen nantinya akan dibandingkan
dengan perhitungan teoritis. Kami membandingkan hasil kami dengan penelitian yang
dilakukan oleh MacLennan[4]. Menurutnya, nilai TS
57
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
dari sebuah bola sphere sangat tergantung pada
frekuensi instrumen, diameter, dan massa jenis
dari bola sphere tersebut. Namun, nilai TS juga
sangat tergantung pada kecepatan suara yang
merambat di air dan pada bola sphere tersebut,
dimana faktor kecepatan suara tersebut sangatlah
sulit untuk dihitung.
2
Metode
Kami mencoba melakukan metode kalibrasi bola
sphere dan integrasi echo pada fish finder CruzPro
PcFF88 di sebuah water tank yang berisi air tawar
dengan kedalaman maksimal 2.5 m. Frekuensi
yang digunakan sebesar 200 kHz dengan
pengukuran TS.
Bola sphere yang terbuat dari material tungsten
carbide dengan diameter 35 mm diletakkan
sejauh 1 m dari permukaan transducer,
sedangkan permukaan transducer diletakkan
sejauh 70 cm dari permukaan air.
Transmitter
Pulse
Generator
Color
Display
Transducer
Gambar 3 target strength dari sphere tungsten carbide
Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh
Forbes et. al tersebut, semakin besar ukuran bola
sphere maka nilai TS akan semakin besar juga,
namun hubungan keduanya tidak linear,
melainkan pada ukuran-ukuran tertentu nilai TS
akan kembali mengecil baru kemudian membesar
lagi. Hasil yang didapatkan dari percobaan
tersebut menunjukkan bahwa bola sphere dengan
ukuran diameter 35 mm memiliki nilai TS di antara
-40 dB sampai -45 dB. Hasil yang kami dapatkan,
yaitu TS dari bola sphere yang diukur dengan
instrumen CruzPro PcFF88 memiliki nilai -42.5 dB
berada di dalam rentang nilai dari percobaan
Forbes et. al.
40 log r
Echo
Integration
Gambar2 sistem diagram blok QES
3
3.1
Diskusi
Percobaan Forbes et. al
Kami membandingkan nilai TS yang kami
dapatkan dengan percobaan yang telah dilakukan
sebelumnya oleh Forbes, Simmonds, dan Edward[5]
yang mengukur nilai TS dari bola sphere dengan
diameter yang berbeda-beda.
58
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
power dari transducer diradiasikan ke semua arah
sama besarnya. Karena P = intensitas × area,
=4
=4
=⋯=4
dan jika r1 = 1 m, fungsi PL menjadi
= 10
= 10
(3)
atau dalam bentuk logaritmik,
= 20 log
(4)
dimana r dalam meter. Jarak antara transducer
dan bola sphere adalah 1 m, maka nilai PL adalah
0 dB.
Gambar 4 echogram TS hasil rekaman CruzPro PcFF88
Gambar 4 menunjukkan hasil echogram atau nilai
echo bola sphere pada kedalaman 1 m yang
diukur menggunakan instrumen CruzPro PcFF88.
Dari echogram tersebut dapat diketahui bahwa
nilai TS dari bola sphere adalah -42.5 dB.
3.2
Parameter SONAR
Source Level
Source level (SL) dari proyektor ke segala arah
selalu direferensikan pada jarak standar 1 m atau
1 yard dari pusat akustiknya (dalam hal ini adalah
bola sphere). Menurut Waite[6], pada jarak 1 m dari
pusat akustik bola sphere dengan luas area 4
= 12.6 m2. Jika daya luaran yang digunakan
adalah P watt, SL didefinisikan dengan persamaan
(1)
= 10 log
=10
.
/
×
.
Gambar 5 spreading loss
=10 log P + 10 log (1.1846 × 1017)
SL =10 log P + 170.8 dB
4
(2)
Kesimpulan
Frekuensi 200 kHz merupakan frekuensi yang
biasanya digunakan untuk survei ikan di laut
dangkal. Untuk kalibrasi instrumen dengan
menggunakan target bola sphere dengan diameter
sekitar 40 mm, nilai TS yang harus dikeluarkan
oleh instrumen tersebut haruslah berkisar -42 dB
atau lebih besar. Instrumen CruzPro PcFF88 sudah
terkalibrasi dengan baik.
(jika jarak standar adalah 1 yard, SL = 10 log P +
171.5 dB). Karena P yang digunakan saat
pengambilan data adalah 320 Watt, maka SL =
195.85 dB.
Transmission Loss
Transmission loss (TL) atau yang biasa sering
disebut juga sebagai propagation loss (PL) adalah
perhitungan kuantitatif dari hasil reduksi intensitas
suara antara sumber dan target. PL dapat
disebabkan oleh spreading loss maupun absorpsi
dari kolom perairan. Pada kasus bola sphere,
5
Daftar Pustaka
[1] K.G. Foote, “Optimizing copper spheres for
precision
calibration
of
hydroacoustic
59
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
equipment,” J. Acoust. Soc. Am. 71, 742-747
(1982).
[2] K.G. Foote, H.P. Knudsen, G. Vestnes, D.N.
MacLennan, and E.J. Simmonds, “Calibration
of Acoustic Instruments for Fish Density
Estimation: A Practical Guide,” International
Council for the Exploration of the Sea (1987).
[3] K. Sawada and M. Furusawa, “Precision
calibration of echo sounder by integration of
standard sphere echoes,” J. Acoust. Soc. Jpn.
(E)14, 4 (1993).
[4] D. N. MacLennan, “The Theory of Solid
Spheres as Sonar Calibratlcm Targets,”
Scottish Fisheries Research Report (1981).
[5] S.T. Forbes, E.J. Simmonds, and J.I. Edwards,
“Progress in target strength measurements on
live gadoids. Marine Laboratory Working Paper
No. 80/15, 40 pp. (mimeo) (1980).
[6] A.D. Waite, “SONAR for Practising Engineers.
UD, England: John Wiley & Sons, Ltd (2002).
60
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi
(SNIKO) 2015
Bandung, 10-11 Desember 2015
Prosiding
Diselenggarakan Oleh:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Center for Instrumentation Technology and Automation (CITA)
ITB
Didukung Oleh:
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
Editor:
Tim Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Penyunting:
Abdullah Nur Aziz, Dr.
Adhitya Sumardi Sunarya, M.Si
Agus Muhammad Hatta, Ph.D
Ahmad Qurthobi, ST., MT.
Ajat Sudrajat, Ir., MT
Anton Irawan, ST., MT,. Dr.-Ing
Awang Noor Indra Wardana, Dr.-Ing
Bambang Riyanto T, Ir., Dr., Prof
Deddy Kurniadi, Dr., Prof.
Emir Mauludi Husni, Ir., M.Sc., Ph.D
Endarko, Ph.D
Endra Joellianto, Ph.D
Fitria Hidayanti, S.Si., M.Si.
Khairurrijal, Dr. Eng., Prof
Mitra Djamal, Dr. Ing., Prof
Ni Njoman Manik Susantini, ST, MT
Nuryanti, ST, M.Sc
Ruminto Subekti, SST, MT
Siti Nurmaini, Ir., MT., Dr., Prof
Suprijadi Harjono, M.Eng., Dr
Suprijanto, Dr
Sutanto Hadisupadmo, Dr.
Tua Tamba A, Ph.D
Penerbit:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Redaksi:
Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi ITB
Alamat : Litbang (ex.PAU) Lt.8 Jl. Ganesa 10 Bandung 40132, Indonesia
Tel. +62-22-2514452 Tel / Fax. +62-22-2534285.
Email : jurnal_oki@instrument.itb.ac
Buku ini berisi mengenai makalah yang dipresentasikan pada Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan
Otomasi (SNIKO) 2015, tanggal 10-11 Desember 2015, Aula Timur – Institut Teknologi Bandung.
Hak Cipta dilindungi Undang-UndangDilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi
buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau
dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin dari panitia.
© Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Panitia SNIKO 2015
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
KATA PENGANTAR
Sungguh merupakan kehormatan bagi kami, Pusat Teknologi Instrumentasi dan Otomasi,
Institut Teknologi Bandung untuk dapat berkumpul bersama Bapak dan Ibu sekalian pada
Seminar Nasional Instrumentasi dan Kontrol (SNIKO) 2015. Seminar nasional ini adalah
kesempatan kita bersama untuk bertemu dan menjalin kerjasama antara para akademisi,
praktisi di industri, serta pimpinan birokrasi dalam mengembangkan penguasaan ilmu
pengetahuan dan teknologi pada bidang instrumentasi, kontrol dan otomasi di Indonesia.
Urgensi kebersamaan dan kerjasama ini makin tinggi, khususnya dalam menghadapi Pasar
Bebas ASEAN 2016. Pasar bebas ini menuntut masyarakat Indonesia untuk mampu
mengembangkan produk yang kompetitif dari segi mutu, harga dan kemudahan produksi, serta
keandalan operasionalnya. Kriteria-kriteria tersebut dapat dicapai dengan pendayagunaan
sistem instrumentasi, kontrol dan otomasi yang tepat, handal serta efisien. Kualitas ini hanya
dapat tercapai melalui kolaborasi, antara pengembangan teknologi instrumentasi, kontrol dan
otomasi terkini yang dikembangkan di Perguruan Tinggi, kesempatan dan dukungan untuk
mengimplementasikannya di dunia Industri, serta dukungan dan perlindungan dalam bentuk
regulasi yang ditetapkan oleh Pemerintah sebagai pemegang kebijakan pengembangan
Industri.
Karena itulah, SNIKO mengusung tema “Tantangan Masyarakat Otomasi, Kontrol dan Industri
(MOKI) dalam Menghadapi Pasar Bebas ASEAN”. Besar harapan kami, bahwa tema ini dapat
menyatukan kita semua, baik dari Perguruan Tinggi, Industri dan Pemerintah untuk bekerjasama menghadapi tantangan tersebut.
Kami sungguh berbahagia, bahwa tema tersebut tercerminkan dengan baik melalui para
Pembicara Utama, yang masing-masing membawakan isu pengembangan instrumentasi,
kontrol dan otomasi terkini dan terdepan. Dimulai dari pembahasan tentang data dan informasi
meteorologi, klimatologi dan geofisika yang sangat penting perannya dalam menyusun strategi
perekonomian Indonesia. Hal ini juga didukung olehberbagai terobosan bidang mekatronika dan
robotika sebagai penggerak industri dalam berbagai skala. Industri-industri ini membutuhkan
dukungan energi. Karena itu pulalah, strategi dan implementasi bauran energi disampaikan
dalam seminar ini. Berbagai perkembangan tersebut akan tinggal landas dengan cepat bila
mendapatkan dukungan teknologi optika terkini dalam menghasilkan sistem akuisisi data yang
komprehensif dan berkecepatan tinggi.
SNIKO juga tidak akan terlaksana tanpa dukungan panitia yang telah mencurahkan pikiran dan
tenaganya untuk mensukseskan acara ini. Untuk itu, kami menyampaikan terima kasih dan
penghargaan setinggi-tingginya pada seluruh jajaran panitian SNIKO 2015. Semoga SNIKO
membuka berbagai kerjasama baru, serta memberi kenangan indah dan tidak terlupakan bagi
kita semua.
Ketua Seminar Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi 2015
Estiyanti Ekawati, Ph.D
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
DAFTAR ISI
INSTRUMENTASI
RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN SUHU PENGEREMAN BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 16 ............................................................................................................................................ 1
DESAIN SEPATU BERPIEZOELEKTRIK SEBAGAI SISTEM PEMANEN ENERGI DARI AKTIVITAS
BERJALAN MANUSIA .............................................................................................................................. 8
IDENTIFIKASI SISTEM TEMPERATUR AIR UMPAN DEAERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
UAP....................................................................................................................................................... 14
KONSEP SATUAN HILANG ENERGI DALAM ALIRAN FLUIDA ................................................................. 19
RETROFIT SISTEM PENCAMPURAN 2 FLUIDA BEDA WARNA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ... 30
PERANCANGAN EARLY WARNING SYSTEM KONDISI CUACA VARIABEL KELEMBABAN LINGKUNGAN
PENCEGAHAN KECELAKAAN TRANSPORTASI KERETA API AKIBAT BANJIR SKALA LABORATORIUM .. 39
STUDI REKONSTRUKSI PERMUKAAN WAJAH SECARA 3-DIMENSI MENGGUNAKAN METODE
PROFILOMETRI FRINJI DIGITAL ............................................................................................................ 45
CMOS OSILATOR CINCIN DENGAN KELUARAN QUADRATUR DENGAN PENGENDALIAN FREKUENSI . 53
PENGUKURAN REFLEKSI AKUSTIK BOLA SPHERE MENGGUNAKAN INSTRUMEN QUANTIFIED FISH
FINDER ................................................................................................................................................. 57
RANCANG BANGUN INSTRUMEN AUTONOMOUS PENGUKUR PARAMETER FISIK LAUT ..................... 61
PERANCANGAN KALKULATOR BALANCING BERBASIS ANTARMUKA GRAFIS ..................................... 65
PENGGUNAAN MOTOR BLDC PADA MESIN CNC DENGAN TEKNOLOGI INSTASPIN- MOTION DARI
TEXAS INSTRUMENT ............................................................................................................................ 72
KAJIAN INJECTION LOCKING UNTUK PENGURANGAN PENGARUH DERAU FASA PADA OSILATOR CMOS
............................................................................................................................................................. 78
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
KONTROL
RANCANG BANGUN MODUL KONTROL SIMULATOR REFRIGERASI ADSORPSI BERBASIS ARDUINO
DAN LABVIEW....................................................................................................................................... 83
IMPLEMENTASI METODE KORELASI SILANG UNTUK DETEKSI FRIKSI STATIS KATUP DI KALANG
KONTROL ............................................................................................................................................. 91
KONTROL NAVIGASI ROBOT BERODA PADA KONTES ROBOT PEMADAM API INDONESIA (KRPAI)
MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC .......................................................................................................... 100
RANCANG BANGUN PROTOTIPE WAHANA BAWAH AIR TIPE WORKING CLASS ROV (REMOTE
OPERATING VEHICLE) ........................................................................................................................ 107
PEMODELAN DAN RANCANG BANGUN AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE DENGAN ENAM
PROPELLER ........................................................................................................................................ 115
PERANCANGAN DAN KONTROL MODE OPERASI TATA UDARA RUANG BEDAH .................................. 121
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL OTOMASI FERTIGASI PARAMETER SUHU SISTEM AEROPONIK
PADA CAISIM ...................................................................................................................................... 129
IMPLEMENTASI ADAPTIVE NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM UNTUK PREDIKSI PRODUKSI ENERGI
LISTRIK DI PLTA WONOGIRI ............................................................................................................... 133
IMPLEMENTASI NEAR FIELD COMMUNICATION (NFC) DAN KARTU RFID SEBAGAI PERANGKAT
MOBILE PRESENSI MAHASISWA ........................................................................................................ 140
IDENTIFIKASI SISTEM TURBIN GAS MENGGUNAKAN METODE ANALISIS KORELASI DAN ALGORITMA
REALISASI .......................................................................................................................................... 150
PEMODELAN SISTEM TERDISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE HIRARKI PADA POWER PLANT
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) ....................................................................................... 155
ESTIMASI WAKTU INJEKSI BAHAN BAKAR PADA MESIN 4 LANGKAH DENGAN MENGGUNAKAN ANFIS
........................................................................................................................................................... 163
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS SOUNDCARD ....................... 167
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
OTOMASI
PERANCANGAN OPERATOR TRAINING SIMULATOR (OTS) DAN PENGONTROL PID MINI PLANT FLOW
MENGGUNAKAN DCS ......................................................................................................................... 174
‘PHANTOM VIRTUAL’ TOMOGRAFI ELEKTRIK BERBASIS KONSEP RANGKAIAN RESISTOR - II .......... 180
OPTIMASI MODEL IDENTIFIKASI BAHAN BAKAR MINYAK MELALUI PEMILIHAN FITUR ..................... 184
EVALUASI KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI INDUSTRI PUPUK ......................... 190
PROSES AUTO VISUAL INSPEKSI PADA ENGINE PISTON DENGAN APLIKASI KAMERA DAN ROBOT
YANG TERINTEGRASI ......................................................................................................................... 195
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI HIGH AVAILABILITY CLUSTER WEB SERVER BERBASIS DBRD
DAN HEARTBEAT ................................................................................................................................ 205
OPERASI VALAS: IDENTIFIKASI NOMINAL DENGAN METODE CANNY EDGE DETECTION DAN
TEMPLATE MATCHING ....................................................................................................................... 212
SISTEM PAKAR PENCEGAHAN EPIDEMI DEMAM BERDARAH DENGUE............................................. 222
APLIKASI MOBILE MENGGUNAKAN FRAMEWORK PHONEGAP UNTUK MONITORING PERSEDIAAN
BARANG PADA PERUSAHAAN DISTRIBUSI SECARA REAL-TIME......................................................... 229
PENGGUNAAN SCADA DALAM SISTIM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI KILANG UNIT II DUMAI ....... 237
SISTEM KENDALI PID PADA PENGENDALIAN SUHU UNTUK KESTABILAN PROSES PEMANASAN
MINUMAN SARI JAGUNG ................................................................................................................... 242
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
Pengukuran Refleksi Akustik Bola Sphere Menggunakan Instrumen Quantified
Fish Finder
1Steven
1Program
2Departemen
Solikin, 2Henry M. Manik*)
Studi Teknologi Kelautan Program Pascasarjana IPB
Ilmu dan Teknologi Kelautan FPIK IPB Kampus IPB Dramaga Bogor
Coresponding author: henrymanik@ipb.ac.id*)
Metode kalibrasi tersebut dicoba untuk diujikan
pada fish finder CruzPro PcFF88 yang memiliki
spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Gelombang suara yang ditransmit dari transducer
CruzPro menjalar pada kolom air lalu mengenai
target (bola sphere) dan kemudian gelombang
suara akan kembali diterima oleh receiver
transducer. Gelombang suara yang kembali
tersebut dinamakan echo.
Abstrak
Pengukuran nilai echo akustik dari ikan merupakan
metode yang penting dalam pendugaan stok ikan. Data
estimasi stok ikan yang tepat atau presisi dapat
diperoleh dari akurasi instrumen akustik yang sudah
dikalibrasi. Salah satu metode untuk mengkalibrasi
instrumen akustik adalah dengan mengukur nilai echo
dari sebuah target standar, yaitu bola sphere. Tingkat
akurasi dari instrumen sonar yang dikalibrasi sangat
tergantung pada karakteristik akustik dari target (bola
sphere). Pengkalibrasian menggunakan objek bola
sphere ini dilakukan pada instrumen akustik CruzPro
PcFF88. Bola sphere yang terbuat dari material tungsten
carbide dengan ukuran diameter 3 cm diletakkan pada
jarak 1 m di bawah transducer CruzPro menggunakan
frekuensi 200 kHz. Hasil yang didapatkan berdasarkan
pengukuran langsung menunjukkan bahwa nilai target
strength dari bola sphere tersebut adalah sebesar -42.5
dB, sedangkan secara empiris nilai target strength bola
sphere tersebut adalah sebesar -46 dB.
Kata Kunci: akustik; bola sphere; CruzPro PcFF88
1
Gambar1 blok diagram pengukuran refleksi bola sphere
Pendahuluan
Quantified Echo Sounder (QES) sangat banyak
digunakan
dalam
survei
akustik
untuk
mengestimasi stok ikan. Untuk mendapatkan hasil
estimasi yang baik, diperlukan kalibrasi terhadap
instrumen yang digunakan.
Tabel 1 Spesifikasi CruzPro Fish Finder PCF8850
Pada sekitar tahun 1980-an, Foote[1] bersama
peneliti lain mengembangkan metode kalibrasi
menggunakan bola sphere standar (metode
kalibrasi sphere). Pada metode ini dilakukan
pengamatan pada nilai echo dari sphere tersebut,
pengukuran amplitudo, dan mengubahnya menjadi
nillai target strength (TS) dari sphere tersebut.
Menurut Foote et. al[2], untuk mengkalibrasi suatu
instrumen dengan menggunakan bola sphere ada
tiga metode perhitungan yang dapat digunakan,
yaitu: (1) sensitivitas on-axis dari keseluruhan
echo-sounding dan sistem yang terintegrasi, (2)
fungsi time-varied-gain (TVG) dari penerima
(receiver), dan (3) sudut bim dari transducer.
Perhitungan komponen elektrik dari komponen
sistem juga dapat termasuk dalam faktor kalibrasi.
Parameter
Nilai
Frekuensi (kHz)
200
Transmitted Power (Watt)
320
Near Field (m)
0.38
Kecepatan Suara (m/s)
1516
Durasi Pulsa (ms)
0.4
Ping Rate (s)
0.334
Amplifier Gain (dB)
-20.83
Menurut Sawada dan Furusawa[3], metode
integrasi echo dari bola sphere memiliki
keunggulan dalam tingkat presisi dan seharusnya
metode ini lebih banyak digunakan dalam teknik
pengkalibrasian. Perhitungan kalibrasi dengan
cara eksperimen nantinya akan dibandingkan
dengan perhitungan teoritis. Kami membandingkan hasil kami dengan penelitian yang
dilakukan oleh MacLennan[4]. Menurutnya, nilai TS
57
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
dari sebuah bola sphere sangat tergantung pada
frekuensi instrumen, diameter, dan massa jenis
dari bola sphere tersebut. Namun, nilai TS juga
sangat tergantung pada kecepatan suara yang
merambat di air dan pada bola sphere tersebut,
dimana faktor kecepatan suara tersebut sangatlah
sulit untuk dihitung.
2
Metode
Kami mencoba melakukan metode kalibrasi bola
sphere dan integrasi echo pada fish finder CruzPro
PcFF88 di sebuah water tank yang berisi air tawar
dengan kedalaman maksimal 2.5 m. Frekuensi
yang digunakan sebesar 200 kHz dengan
pengukuran TS.
Bola sphere yang terbuat dari material tungsten
carbide dengan diameter 35 mm diletakkan
sejauh 1 m dari permukaan transducer,
sedangkan permukaan transducer diletakkan
sejauh 70 cm dari permukaan air.
Transmitter
Pulse
Generator
Color
Display
Transducer
Gambar 3 target strength dari sphere tungsten carbide
Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh
Forbes et. al tersebut, semakin besar ukuran bola
sphere maka nilai TS akan semakin besar juga,
namun hubungan keduanya tidak linear,
melainkan pada ukuran-ukuran tertentu nilai TS
akan kembali mengecil baru kemudian membesar
lagi. Hasil yang didapatkan dari percobaan
tersebut menunjukkan bahwa bola sphere dengan
ukuran diameter 35 mm memiliki nilai TS di antara
-40 dB sampai -45 dB. Hasil yang kami dapatkan,
yaitu TS dari bola sphere yang diukur dengan
instrumen CruzPro PcFF88 memiliki nilai -42.5 dB
berada di dalam rentang nilai dari percobaan
Forbes et. al.
40 log r
Echo
Integration
Gambar2 sistem diagram blok QES
3
3.1
Diskusi
Percobaan Forbes et. al
Kami membandingkan nilai TS yang kami
dapatkan dengan percobaan yang telah dilakukan
sebelumnya oleh Forbes, Simmonds, dan Edward[5]
yang mengukur nilai TS dari bola sphere dengan
diameter yang berbeda-beda.
58
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
power dari transducer diradiasikan ke semua arah
sama besarnya. Karena P = intensitas × area,
=4
=4
=⋯=4
dan jika r1 = 1 m, fungsi PL menjadi
= 10
= 10
(3)
atau dalam bentuk logaritmik,
= 20 log
(4)
dimana r dalam meter. Jarak antara transducer
dan bola sphere adalah 1 m, maka nilai PL adalah
0 dB.
Gambar 4 echogram TS hasil rekaman CruzPro PcFF88
Gambar 4 menunjukkan hasil echogram atau nilai
echo bola sphere pada kedalaman 1 m yang
diukur menggunakan instrumen CruzPro PcFF88.
Dari echogram tersebut dapat diketahui bahwa
nilai TS dari bola sphere adalah -42.5 dB.
3.2
Parameter SONAR
Source Level
Source level (SL) dari proyektor ke segala arah
selalu direferensikan pada jarak standar 1 m atau
1 yard dari pusat akustiknya (dalam hal ini adalah
bola sphere). Menurut Waite[6], pada jarak 1 m dari
pusat akustik bola sphere dengan luas area 4
= 12.6 m2. Jika daya luaran yang digunakan
adalah P watt, SL didefinisikan dengan persamaan
(1)
= 10 log
=10
.
/
×
.
Gambar 5 spreading loss
=10 log P + 10 log (1.1846 × 1017)
SL =10 log P + 170.8 dB
4
(2)
Kesimpulan
Frekuensi 200 kHz merupakan frekuensi yang
biasanya digunakan untuk survei ikan di laut
dangkal. Untuk kalibrasi instrumen dengan
menggunakan target bola sphere dengan diameter
sekitar 40 mm, nilai TS yang harus dikeluarkan
oleh instrumen tersebut haruslah berkisar -42 dB
atau lebih besar. Instrumen CruzPro PcFF88 sudah
terkalibrasi dengan baik.
(jika jarak standar adalah 1 yard, SL = 10 log P +
171.5 dB). Karena P yang digunakan saat
pengambilan data adalah 320 Watt, maka SL =
195.85 dB.
Transmission Loss
Transmission loss (TL) atau yang biasa sering
disebut juga sebagai propagation loss (PL) adalah
perhitungan kuantitatif dari hasil reduksi intensitas
suara antara sumber dan target. PL dapat
disebabkan oleh spreading loss maupun absorpsi
dari kolom perairan. Pada kasus bola sphere,
5
Daftar Pustaka
[1] K.G. Foote, “Optimizing copper spheres for
precision
calibration
of
hydroacoustic
59
Seminar Nasional Instrumentasi, Kontrol dan Otomasi (SNIKO) 2015
Bandung, Indonesia, 10-11 Desember 2015
equipment,” J. Acoust. Soc. Am. 71, 742-747
(1982).
[2] K.G. Foote, H.P. Knudsen, G. Vestnes, D.N.
MacLennan, and E.J. Simmonds, “Calibration
of Acoustic Instruments for Fish Density
Estimation: A Practical Guide,” International
Council for the Exploration of the Sea (1987).
[3] K. Sawada and M. Furusawa, “Precision
calibration of echo sounder by integration of
standard sphere echoes,” J. Acoust. Soc. Jpn.
(E)14, 4 (1993).
[4] D. N. MacLennan, “The Theory of Solid
Spheres as Sonar Calibratlcm Targets,”
Scottish Fisheries Research Report (1981).
[5] S.T. Forbes, E.J. Simmonds, and J.I. Edwards,
“Progress in target strength measurements on
live gadoids. Marine Laboratory Working Paper
No. 80/15, 40 pp. (mimeo) (1980).
[6] A.D. Waite, “SONAR for Practising Engineers.
UD, England: John Wiley & Sons, Ltd (2002).
60