PERANCANGAN ALAT DETEKSI POLA PERAMBATAN SUARA DENGAN METODE MULTI TITIK MENGGUNAKAN KOMUNIKASI PROTOKOL TCP/IP WIZ110SR STUDI KASUS: RUANGAN IBADAH MASJID ALWASI'I UNIVERSITAS LAMPUNG

ii ABSTRACT

DESIGN OF SOUND PROPAGATION PATTERN DETECTION DEVICES WITH MULTI-POINT METHOD USING A

COMMUNICATION PROTOCOL TCP/IP WIZ110SR CASE STUDIES OF WORSHIP ROOM OF AL WASI’I MOSQUE

UNIVERSITY OF LAMPUNG

By

FAT’HUL BARI

It has been realized the instrument to detecting and measuring patterns of sound propagation with multi point method using the communication protocol TCP/IP at Al Wasi’i Mosque of Lampung University. The testing is done by SLM SL4011 under the same conditions in basic electronic and instrumentation laboratory. The ability measurement of this instrument is from ±50 dB to ±115 dB. Measurement of sound propagation is done in the worship room of Al Wasi’i Mosque, University of Lampung by eight sensors. The average of sound pressure level measurement in all point measurement have sound pressure level as 56,36 dB. The difference of value sound pressure level at point measurement with the largest sound pressure level and sound pressure level average at all point of measurement is 5,66 dB. Another that the difference of value sound pressure level at point measurement with the lowest sound pressure level average at all point of measurement is 2,69 dB. According to the measurement result of this research, the difference of value sound pressure level is less than 6 dB, then the deployment of sound propagation have been spreaded evenly.

i ABSTRAK

PERANCANGAN ALAT DETEKSI POLA PERAMBATAN SUARA DENGAN METODE MULTI TITIK MENGGUNAKAN

KOMUNIKASI PROTOKOL TCP/IP WIZ110SR STUDI KASUS: RUANG IBADAH MASJID AL WASI’I

UNIVERSITAS LAMPUNG

Oleh FAT’HUL BARI

Telah direalisasikan alat deteksi dan pengukur pola perambatan suara dengan metode multi titik meggunakan komunikasi protokol TCP/IP WIZ110SR pada Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung. Pengujian dilakukan menggunakan SLM SL4011 dalam kondisi yang sama di Laboratorium Elektronika Dasar dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Unila. Alat yang dibuat memiliki kemampuan pengukuran dari ±50 dB sampai dengan ±115 dB. Pengukuran perambatan suara dilakukan pada ruangan ibadah Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung dengan menggunakan 8 sensor yang telah dibuat. Rata-rata pengukuran tingkat tekanan suara pada semua titik memiliki tingkat tekanan suara sebesar 56,36 dB. Perbedaan nilai tingkat tekanan suara pada titik dengan nilai tingkat tekanan suara terbesar dan nilai tingkat tekanan suara rata-rata semua titik ialah sebesar 5,66 dB. Sementara, perbedaan nilai tingkat tekanan suara pada titik dengan nilai tingkat tekanan suara terendah dan nilai tingkat tekanan suara rata-rata semua titik adalah sebesar 2,69 dB. Berdasarkan hasil pengukuran pada penelitian ini, nilai perbedaan tingkat tekanan bunyi tidak lebih dari 6 dB, artinya penyebaran pola perambatan suara di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung telah menyebar secara merata.

iii

PERANCANGAN ALAT DETEKSI POLA PERAMBATAN SUARA DENGAN METODE MULTI TITIK MENGGUNAKAN

KOMUNIKASI PROTOKOL TCP/IP WIZ110SR

STUDI KASUS: RUANGAN IBADAH MASJID AL WASI’I

UNIVERSITAS LAMPUNG

Oleh

FAT’HUL BARI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA SAINS

Pada Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR lAMPUNG 2015

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Grafik tingkat tekanan bunyi pada Auditorium Universitas Kristen

Petra Surabaya ... 9

2.2. Partikel-partikel udara yang bergerak memadat dan merenggang (berosilasi) kekiri dan kekanan untuk merambatkan gelombang bunyi. Gelombang bunyi merambat dari kiri ke kanan pembaca ...12

2.3. Gelombang bunyi dari dua pengeras suara berinterferensi ...15

2.4. Gelombang bunyi dengan satu frekuensi dari pengeras suara A dan B berinterferensi konstruktif di C dan destruktif di D ...16

2.5. Blok fungsional sensor/transduser ...21

2.6. Kapasitor plat sejajar ...22

2.7. Bagian-bagian mikrofon kondenser ...24

2.8. Perbandingan model OSI dengan implementasi TCP/IP ...26

2.9. WIZ110SR ...27

2.10. Konfigurasi kaki (Pin) ATmega16...30

2.11.Sound level meter model SL-4011 ...33

2.12. Tampilan perangkat lunak surfer dan bagian-bagiannya ...35

2.13. Bentuk base map ...36

2.14. Bentuk counter map ...37

2.15. Bentuk post map dan classed map ...37

2.16. Bentuk shaded realief map ...38

2.17. Bentuk watershed map ...38

2.18. Bentuk 3D surface ...38

3.1. Diagram alir penelitian ...41

xvi

3.3. Rangkaian catu daya ...43

3.4. Rangkaian preamplifier mikrofon ...44

3.5. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ...44

3.6. Rangkaian antarmuka dengan komunikasi RS232 ...45

3.7. Layar editor konfigurasi WIZ110SR ...46

3.8. Denah lokasi penempatan sensor ...50

4.1. Perangkat keras penelitian...52

4.2. Keseluruhan alat deteksi pola perambatan suara ...53

4.3. Rangkaian catu daya ...54

4.4. a.Rangkaian sistem minimum dan b. komunikasi serial RS232 ...55

4.5. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ...56

4.6. Rangkaian komunikasi serial ...58

4.7. Rangkaian pengkondisi sinyal...60

4.8. Rangkaian peak detektor ...62

4.9. Rangkaian peak detektor ...62

4.10. Grafik hubungan nilai ADC sensor 1 dengan tingkat tekanan bunyi...65

4.11. Grafik hubungan nilai ADC sensor 2 dengan tingkat tekanan bunyi...67

4.12. Grafik hubungan nilai ADC sensor 3 dengan tingkat tekanan bunyi...68

4.13. Grafik hubungan nilai ADC sensor 4 dengan tingkat tekanan bunyi...70

4.14. Grafik hubungan nilai ADC sensor 5 dengan tingkat tekanan bunyi...71

4.15. Grafik hubungan nilai ADC sensor 6 dengan tingkat tekanan bunyi...72

4.16. Grafik hubungan nilai ADC sensor 7 dengan tingkat tekanan bunyi...74

4.17. Grafik hubungan nilai ADC sensor 8 dengan tingkat tekanan bunyi...75

4.18. Grafik 8 sensor ...76

4.19. Grafik akurasi sensor 1...79

4.20. Grafik akurasi sensor 2...81

4.21. Grafik akurasi sensor 3...82

4.22. Grafik akurasi sensor 4...83

4.23. Grafik akurasi sensor 5...85

4.24. Grafik akurasi sensor 6...86

xvii

4.26. Grafik akurasi sensor 8...89

4.27. Tampilan awal membuat program CVAVR ...91

4.28. Code wizard CVAVR ...91

4.29. Konfigurasi IP address pada PC yang digunakan ...93

4.30. Layar pengaturan WIZ110SR configuration tool pada tab network ...93

4.31. Pengaturan tab serial pada WIZ110SR configuration tool ...94

4.32. Proses pengaktifan hyperterminal ...95

4.33. Tampilan hasil data yang dikirim oleh mikrokontroler ...96

4.34. Pemetaan pola perambatan suara 2 dimensi...99

4.35. Pemetaan pola perambatan suara secara 3 dimensi...100

4.36. Keunikan pola perambatan suara ...102

4.37. Rekomendasi perubahan arah speaker ...105

4.38. Rekomendasi perubahan lokasi speaker...106

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Data pengukuran tingkat tekanan bunyi pada Masjid Al Markaz Al Islami

Makasar ...7

2.2. Kelajuan bunyi diberbagai materi pada suhu 270 C ...11

2.3. Intensitas berbagai macam bunyi ...13

2.4. Fungsi khusus port B ...31

2.5. Fungsi khusus port C ...31

2.6. Fungsi khusus port D ...32

2.7. Spesifikasi sound level meter SL-4011 ...34

3.1. Rencana data hasil penelitian ...50

4.1. Data kalibrasi sensor 1 dengan SLM SL-4011 ...65

4.2. Data kalibrasi sensor 2 dengan SLM SL-4011 ...66

4.3. Data kalibrasi sensor 3 dengan SLM SL-4011 ...67

4.4. Data kalibrasi sensor 4 dengan SLM SL-4011 ...69

4.5. Data kalibrasi sensor 5 dengan SLM SL-4011 ...70

4.6. Data kalibrasi sensor 6 dengan SLM SL-4011 ...72

4.7. Data kalibrasi sensor 7 dengan SLM SL-4011 ...73

4.8. Data kalibrasi sensor 8 dengan SLM SL-4011 ...74

4.9. Data pengujian sensor 1 ...78

4.10. Data pengujian sensor 2 ...80

4.11. Data pengujian sensor 3 ...81

4.12. Data pengujian sensor 4 ...82

4.13. Data pengujian sensor 5 ...84

xix

4.15. Data pengujian sensor 7 ...86

4.16. Data pengujian sensor 8 ...88

4.17. Pengujian modul WIZ110SR ...90

x

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan segala kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan kuliah serta skripsi ini dengan baik. Judul skripsi ini adalah “ Perancangan Alat Deteksi Pola Perambatan Suara dengan Metode Multi Titik Menggunakan Komunikasi Protokol TCP/IP WIZ110SR Studi Kasus: Ruangan Ibadah Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung”.

Skripsi ini dilaksanakan pada bulan Maret 2015 sampai dengan bulan Juni 2015 bertempat di Laboratorium Elektronika Dasar dan Instrumentasi Fisika FMIPA Universitas Lampung dan Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung.

Penekanan skripsi ini adalah untuk mengetahui pola perambatan suara pada Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung agar dapat memberikan saran penempatan loudspeaker yang baik, sehingga dapat mengoptimalkan penggunaan daya suara. Penulis menyadari bahwa penyajian skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak demi perbaikan dan penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat menjadi rujukan untuk penelitian berikutnya agar lebih sempurna dan dapat memperkaya khasanah ilmu pengetahuan.

Bandar Lampung, Agustus 2015

ix MOTTO

Bertaqwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu,

sesungguhnya Allah maha mengetahui segala sesuatu

(Al-Baqarah : 282)

Barang siapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya

kesungguhannya itu adalah untuk dirinya sendiri

(Al-Ankabut : 6)

Kemenangan adalah tidak pernah berhenti untuk mencoba,

dan tidak pernah mencoba untuk berhenti

Education Is Not Received, It Is Achieved

Fighting Poverty Through Education

viii

PERSEMBAHAN

Dari hati yang terdalam, skripsi ini sepenuhnya aku persembahkan untuk kedua orang tuaku: Kusirin dan Masnoni Orangtua terbaik sepanjang masa yang senantiasa mendoakan dan memotivasi untuk kesuksesanku.

vii

Penulis yang bernama lengkap Fat’hul Bari, dilahirkan di Bandar Lampung. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD N 1 Pelita Bandar Lampung pada tahun 2005, Sekolah Menengah Pertama di SMP N 14 Bandar Lampung pada tahun 2008, Sekolah Menengah Atas di MAN 2 Bandar Lampung pada tahun 2011.

Fat’hul Bari, terdaftar sebagai mahasiswa di Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung melalui SNMPTN UNDANGAN tahun 2011. Selama menempuh pendidikan, pernah menjadi asisten Praktikum Fisika Dasar I dan II, Pemrograman Komputer, Elektronika Dasar I dan II, Eksperimen Fisika, Pemrograman Berbasis Objek, Optika, Sensor dan Pengkondisi Sinyal, Teknik Antarmuka, Mikrokontroler, dan Sistem Akuisisi Data. Penulis pernah aktif dalam kegiatan organisasi seperti menjadi Ketua Biro Dana dan Usaha Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) Jurusan Fisika FMIPA Unila periode 2012-2013, Ketua Bidang Sosial Masyarakat HIMAFI periode 2013-2014, dan Ketua Umum Physics Instrument Club (PIC) Jurusan Fisika FMIPA Unila periode 2014-2015.

Prestasi yang pernah penulis raih adalah mendapatkan hibah penelitian dalam Program Kreatifitas Mahasiswa Penelitian dengan judul “Optimasi dan Simulasi Durasi Lampu Lalulintas Berdasarkan Lebar Jalan, Jumlah Kendaraan dan Panjang Kemacetan Studi Kasus: Penempatan Lampu Lalulintas di Jalan Sultan Agung Way Halim Bandar Lampung” pada tahun 2014.

xi

SANWACANA

Puji syukur kehadirat Allah SWT Yang Maha Mendengar lagi Maha Melihat dan atas segala limpahan rahmat, taufik serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah direncanakan. Shalawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada baginda Nabi Besar Muhammad SAW beserta seluruh keluarga dan sahabatnya yang tanpa perjuangan beliau penulis mungkin masih terjerat tali kebodohan.

Dengan selesainya penelitian dan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah memberikan masukan-masukan kepada penulis. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T. yang telah memberikan ilmu, motivasi, saran, dan membimbing penulis dalam menyelesaikan kuliah serta penelitian, Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si. selaku pembimbing 2, dan Bapak Prof. Dr. Warsito, S.Si., D.E.A. Selaku penguji.

2. Bapak Drs. Ediman Ginting Suka, M.Si. selaku pembimbing akademik beserta seluruh dosen dan karyawan Fisika FMIPA Unila yang telah membantu penulis dalam menjalani proses perkuliahan.

3. Ibu Dr. Yanti Yulianti, S.Si., M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Unila 4. Bapak Prof. Suharso, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

xii

5. Ayahanda Bapak Kusirin dan Ibunda Ibu Masnoni yang telah memberikan do’a, dukungan, dan kasih sayangnya sehingga penulis dapat kuat dan tegar untuk menjalani kehidupan dan menyelesaikan penelitian serta skripsi ini.

6. Kakanda dan adinda tersayang Kak Yadi, Mbak Iin, Kak Iis, Mbak Utri, Resti Riski, Wahyu, Kamal, dan Hakim yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam penyelesaian skripsi ini.

7. Teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Yuri, Rizal, Gana, Dewi, Anisa, Yuni, Puji, Dani, Encep, Edo, Sammy, Ali, Dita, Putri, Exsa, Nawira, Ratna, Paul, Vivi, Umi L, Naila, Rini, Shinta, Ayu, Desti, Ulil, Laras, Umi R, Heri, Fahad, Abdan, Hendri, Diwan, Luluk, Nur, Marlina, Shella, Bawani, Nindy, Nika, Sunarsih, dan Nesya yang telah berbagi keceriaan, kebersamaan, kebahagiaan, dan kisah hidup yang penulis dapatkan selama kuliah.

8. Kakak-kakak dan adik-adik Agung, Zai, Iqbal, Duwi, Randha, Reza, Apri, Rio, Tanto, Mardi, Fauza, Neta, Ami, Kak Muji, Kak Juli, Mbak Meta, Mbak Enjo, Giri, Jovi, Ma’sum, Kuswanto, Irsan, adik-adik HIMAFI, dan PIC Fisika FMIPA Unila tercinta yang memberikan kepercayaan diri kepada penulis serta telah sangat membantu dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini.

9. Teman-teman dan para sahabat sepermainan Agung Devin, Zainuri, Ahmad, Dian, Handi, Rio, Amirrudin, Riski, Made, Agus, Vendi, Windi, Amir, Vina, Tiara, Dini, Deni, PMR MAN 2 Bandar Lampung, dan KSR Kota Bandar Lampung yang senantiasa memberikan kehidupan lain untuk mengurangi penatnya perkuliahan.

Semoga Allah SWT senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, serta mencatat kebaikan kita menjadi suatu nilai ibadah, Amin.

xiii DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ...i

ABSTRACT ...ii

HALAMAN JUDUL ...iii

HALAMAN PENGESAHAN ...iv

HALAMAN MENGESAHKAN ...v

PERNYATAAN ...vi

RIWAYAT HIDUP ...vii

PERSEMBAHAN ...viii

MOTTO ...ix

KATA PENGANTAR ...x

SANWACANA ...xi

DAFTAR ISI ...xiii

DAFTAR GAMBAR ...xv

DAFTAR TABEL ...xviii

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...1

B. Tujuan Penelitian ...4

C. Manfaat Penelitian ...4

D. Rumusan Masalah ...5

xiv II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Terkait ...6

B. Gelombang Suara ...10

C. Suara ...18

D. Sensor dan Transduser ...20

E. Transduser Mikrofon ...21

F. Ethernet ...24

G. Protokol TCP/IP ...26

H. WIZ110SR ...26

I. Mikrokontroler ATmega16 ...28

J. Sound Level Meter Leutron SL-4011 ...32

K. Surfer Golden Software ...35

III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ...39

B. Alat dan Bahan ...39

C. Prosedur Penelitian ...40

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ...52

B. Perangkat Lunak ...90

C. Data Pengamatan ...96

D. Analisis Sistem Akustik ...101

E. Rekomendasi ...104

V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ...108

B. Saran ...109 DAFTAR PUSTAKA

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Masjid adalah tempat melakukan segala aktivitas yang berkaitan dengan kepatuhan kepada Allah SWT semata. Masjid bukan hanya sekedar tempat bersujud, pensucian dan tempat shalat, namun juga sebagai tempat melaksanakan segala aktivitas kaum muslim. Aktivitas yang sering dilakukan di dalam masjid selalu membutuhkan kejelasan mendengar suara, seperti melaksanakan shalat berjamaah, khutbah dan ceramah keagamaan.

Suara di dalam ruang masjid yang dapat didengarkan dengan jelas dan estetis merupakan salah satu faktor kenyamanan dan kekhusukan beribadah, yang salah satunya dipengaruhi oleh kondisi akustik di dalam ruang masjid. Kondisi nyaman akustik ini menjadi salah satu kriteria penting dalam perancangan ruang dengar dalam halnya masjid, dimana kondisi ini akan berpengaruh terhadap terlaksananya dengan sempurna aktivitas ibadah yang meliputi ibadah shalat, ceramah atau khutbah, dan pembacaan ayat-ayat suci Al-Quran.

Kenyamanan menurut Weismen (1981) adalah suatu keadaan lingkungan yang dapat menimbulkan rasa yang sesuai dengan panca indera dan antropemetry disertai fasilitas-fasilitas yang sesuai pula dengan kegiatannya. Faktor yang mengganggu kenyamanan lingkungan secara umum dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu

2

berupa faktor sosial dan faktor fisik. Faktor sosial meliputi banyak hal, diantaranya adalah hubungan antar rekan kerja yang tidak baik, tidak berjalan baiknya komunikasi, kesalah pahaman, dan lain-lain. Sedangkan faktor fisik yang mengganggu kenyamanan lingkungan juga sangatlah banyak, diantaranya ialah kebisingan, suhu, radiasi, tekanan udara dan lain-lain, dari sekian banyak faktor fisik tersebut kebisingan merupakan salah satu faktor pengganggu kenyaman yang paling sering terjadi (Notoatmodjo, 2003).

Kebisingan adalah bunyi atau suara yang tidak dikehendaki (Satwiko, 2005). Kebisingan didefinisikan sebagai “suara yang tak dikehendaki, misalnya yang merintangi terdengarnya suara-suara, musik, atau yang menyebabkan rasa sakit atau yang menghalangi gaya hidup, dan dapat menggangu kesehatan, kenyamanan serta dapat menimbulkan ketulian”. Kebisingan berdasarkan pengaruhnya kepada manusia dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu bising yang mengganggu (irritating noise), bising yang menutupi (masking noise), dan bising yang merusak (damaging/injurious noise) (Buchari, 2007). Pengaruh kebisingan terhadap manusia secara fisik tidak saja menggangu organ pendengaran, tetapi juga dapat menimbulkan gangguan pada organ tubuh yang lain, seperti penyempitan pembuluh darah dan sistem jantung (Sasongko dkk., 2000).

Ruangan yang besar seperti masjid seringkali mengalami masalah dalam hal kualitas bunyi. Faktor utama penyebab dari penurunan kualitas bunyi adalah desain akustik ruangan. Suatu desain akustik ruangan yang salah akan mengalami distorsi dan juga dapat mengalami kebisingan bunyi. Setiap pendengar dalam suatu ruangan besar pada semua posisi seharusnya menerima tingkat tekanan bunyi yang sama,

3

suara yang dipancarkan oleh pembicara diupayakan dapat menyebar merata, agar pendengar dengan posisi yang berbeda-beda memiliki penangkapan dan pemahaman yang sama akan informasi yang disampaikan.

Setiap ruangan yang besar seperti masjid, pastinya memiliki cara agar setiap bagian posisi mendapatkan tekanan suara yang sama, yaitu dengan menempatkan loudspeaker pada sisi ruangan. Namun penempatan loudspeaker yang salah dapat mengurangi optimal penggunaan daya suara. Loudspeaker yang diletakkan tidak sesuai dengan tekanan bunyi yang dibutuhkan dalam posisi ruangan dapat menyebabkan kebisingan dan distorsi. Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu cara agar dapat mendeteksi suara dari penurunan kejelasan bunyi, sehingga dapat dilakukan pengurangan kebisingan ataupun distorsi dalam ruangan tersebut.

Salah satu cara yang dilakukan untuk mendeteksi suara dari penurunan kejelasan bunyi atau distorsi, ialah dengan mendeteksi pola suara menggunakan instrumen suara yang berguna untuk mengetahui tingkat tekanan bunyi yang menyebar pada setiap posisi ruangan. Instrumen yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran perambatan suara, harus dapat melakukan pengukuran secara multi titik, agar suara yang berada pada setiap titik dapat diketahui tingkat tekanannya pada waktu yang sama, sehingga dapat diketahui perbedaan suara yang merambat pada setiap titik ruang. Pengukuran multi titik ini adalah pengukuran yang dilakukan secara bersamaan pada waktu yang sama atau hampir sama pada setiap titik. Instrumen ini dapat dirancang menggunakan transduser mikrofon yang dapat mengubah sinyal akustik menjadi sinyal listrik.

4

Berdasarkan permasalahan di atas maka dilakukan penelitian perancangan alat deteksi pola perambatan suara dengan metode multi titik menggunakan komunikasi protokol TCP/IP WIZ110SR pada Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung. Instrumen ini menggunakan sistem Ethernet yaitu dengan komunikasi protokol TCP/IP WIZ110SR sebagai protokol pengubah data serial dari piranti ke dalam protokol TCP/IP dan sebaliknya. Diharapkan penelitian ini dapat mengoptimalkan penggunaan daya suara dan dapat mengetahui perambatan suara dalam suatu ruangan khususnya masjid.

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang akan dilakukan ini adalah sebagai berikut.

1. Mengetahui pola perambatan suara di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung. 2. Merealisasikan alat deteksi pola perambatan suara dengan komunikasi protokol

TCP/IP WIZ110SR di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung.

C. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut.

1. Alat yang dirancang dapat digunakan untuk mengoptimalkan penggunaan daya suara dan dapat mengetahui perambatan suara dalam suatu ruangan.

2. Dapat direalisasikan untuk mengetahui pola perambatan suara di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung.

3. Memberikan saran penempatan loudspeaker yang tepat di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung.

5

D. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana mengetahui pola perambatan suara yang merambat pada suatu ruangan?

2. Bagaimana membuat alat deteksi pola perambatan suara dengan komunikasi protokol TCP/IP WIZ110SR?

E. Batasan Penelitian

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah transduser mikrofon kondenser.

2. Sistem yang akan dibuat berbasis mikrokontroler ATMega16 yang berfungsi mengatur seluruh kegiatan sistem.

3. Sistem pengukuran dilakukan dengan metode multi titik.

4. Komunikasi protokol TCP/IP yang digunakan pada sistem ini ialah WIZ110SR. 5. Parameter perambatan suara yang diukur dalam penelitian ini adalah berupa

tekanan bunyi / Sound pressure Level (SPL).

1

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Terkait

Penelitian tentang perambatan suara atau akustik telah banyak dilakukan salah satunya yang dilakukan Mariani dan Nurlaela Rauf (2008) yaitu deskripsi kondisi akustik ruang masjid Al Markaz Al Islami Makassar. Tingkat tekanan suara (SPL) aktivitas speech (ceramah/khotbah) dalam ruang masjid diukur pada waktu shalat Dzuhur dan shalat Jumat, masing-masing sebanyak 3 hari. Shalat Dzuhur mewakili kondisi ruangan terisi sedikit jamaah, dimana pengisian ruang rata-rata 2 shaf pria penuh (@ sepanjang 30 m) dan 3 shaf wanita penuh (@ sepanjang 12 m). Sementara, shalat Jumat mewakili kondisi ruangan terisi banyak jamaah, dimana pengisian ruang diestimasi rata-rata 70% penuh. Kondisi saat pengukuran adalah semua loudspeaker dalam ruang masjid dihidupkan, kecuali di balkon pada shalat Dzuhur. Setting volume loudspeaker menyesuaikan dengan kebutuhan penggunaan ruang masjid, lebih keras pada shalat Jumat (level maksimum dengan nilai indikator 3). Suara yang diukur adalah suara pembicaraan langsung oleh penceramah dari loudspeaker, dengan karakteristik suara yang diukur tinggi-moderat-rendah dari sebuah deretan nada pembicaraan yang fluktuatif, seragam pada setiap titik ukur. Hasil pengukuran tingkat tekanan suara speech pada 13 titik ukur yang ditentukan dalam ruang masjid tercantum pada Tabel 2.1 dibawah ini.

7

Tabel 2.1. Data pengukuran tingkat tekanan bunyi pada Masjid Al Markaz Al Islami Makassar.

Lokasi Titik Ukur

Titik Ukur Sedikit Jamaah Banyak Jamaah

Average Average

Tengah Ruang Utama

TR1 68,1

68,1

77,1

76,2

TR2 69,9 77,5

TR3 67,4 76,2

TR4 67,0 74,7

TR5 68,3 75,5

Bawah Balkon

BB1 64,9

66,3

73,7

73,6

BB2 66,5 74,0

BB3 66,3 72,5

BB4 66,8 74,4

BB5 66,9 73,2

Balkon

BL1 64,2

65,3

73,4

73,8

BL2 64,9 73,5

BL3 66,7 74,5

Minimum 64,2 72,5

Maksimum 69,9 77,5

Average 66,8 74,6

Max-Ave 3,1 2,9

Ave-Min 2,6 2,1

Pada tabel di atas, SPL rata-rata speech ruang masjid pada kondisi sedikit jamaah adalah 66,8 dBA, sementara pada kondisi banyak jamaah adalah 74,6 dBA. Dengan demikian, kriteria kekerasan suara dalam ruang masjid Al Markaz Al Islami (yang diwakili oleh ke 13 titik ukur) sudah terpenuhi, meskipun secara subjektif terdapat area di luar dari titik ukur di mana suara terdengar lemah pada kondisi sedikit jamaah. Selanjutnya, penilaian terhadap distribusi SPL speech dalam ruang masjid didasarkan pada besar selisih nilai rata-rata SPL pada semua titik ukur terhadap nilai maksimum dan minimum. Angka yang menjadi batas penilaian kemerataan distribusi SPL adalah 3 dB. Secara teoritis, perubahan tingkat bunyi sebesar 3 dB efeknya mulai dapat dirasakan. Berdasarkan hasil pengukuran tingkat tekanan suara pada Tabel 2.1 selisih nilai rata-rata SPL terhadap nilai maksimum pada kondisi sedikit jamaah adalah 3,1 dBA, sementara pada kondisi banyak jamaah

8

adalah 2,9 dBA. Dengan demikian, distribusi suara speech dalam ruang masjid Al Markaz Al Islami belum merata pada kondisi sedikit jamaah.

Penelitian sejenis juga dilakukan oleh Indrani (2007) yaitu analisis kinerja akustik pada ruang auditorium multifungsi dengan studi kasus Auditorium Universitas Kristen Petra, Surabaya. Penelitian dilakukan dengan tiga pengukuran, yaitu pengukuran bising latar belakang (background noise level) menggunakan perangkat Sound Level Meter merek Rion tipe NL-31 yang terhubung dengan mikrofon sebagai sensor. Pengukuran distribusi tingkat tekanan bunyi (TTB) menggunakan alat pembangkit suara buatan (pink noise), yaitu Sound Power Source B&K tipe 4205 dan Sound Source HP 1001. Pengukuran respon impuls ruang dilakukan untuk mengetahui parameter akustik berupa waktu dengung atau reverberation time (RT, detik), waktu peluruhan (EDT, detik), Definition (D50, %), Clarity (C50, dB), Clarity (C80, dB), dan Center Time (TS, detik). Berdasarkan hasil pengukuran dan analisis kinerja akustik ruang auditorium multifungsi di Universitas Kristen Petra menunjukkan bahwa kriteria kebisingan auditorium Universitas Kristen Petra (NC>45) belum dapat memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai ruang pertunjukan (NC<35) karena adanya suara bising yang masuk ke dalam ruang berasal dari 12 unit outdoor (condensing) AC di sisi dinding timur dan barat lantai 3 (balkon). Kriteria kebisingan (noise criteria) pada ruang auditorium masih bisa diturunkan ke batas yang direkomendasikan dengan menutup semua celah pada pintu dan jendela (bukaan), menggunakan barrier, dan bahan-bahan yang dapat meredam suara bising serta menanam lebih banyak pepohonan guna mereduksi kebisingan dari lalulintas jalan raya.

9

Gambar 2.1 Grafik tingkat tekanan bunyi pada Auditorium Universitas Kristen Petra Surabaya.

Distribusi tingkat tekanan bunyi (TTB) sudah merata karena kondisi bentuk dan dimensi ruang (2h/w) sudah memenuhi persyaratan bagi akustik ruang auditorium. Hal ini terlihat dari perbedaan tingkat tekanan bunyi pada satu titik ukur dengan titik ukur yang terjauh tidak lebih dari 6 dB, sehingga tidak perlu menambahkan reflektor dalam ruang. Hasil rekapitulasi respon impuls ruang menunjukkan auditorium belum dapat memenuhi persyaratan sebagai auditorium multifungsi karena lebih memenuhi persyaratan untuk kegiatan yang berkarakter musik daripada speech. Walaupun sebenarnya belum bisa dikatakan ideal untuk suatu ruang konser dengan RT sebesar 2,2 detik.

Penelitian tentang penggunaan WIZ110SR juga telah banyak dilakukan seperti yang dilakukan Munarso (2014), yaitu sistem telemetri pemantauan suhu lingkungan menggunakan mikrokontroler dan jaringan wifi, penelitian ini menggunakan WIZ110SR untuk sistem telemetri yang digunakan sebagai perangkat pengubah protokol. Dalam penelitian ini dilakukan pengujian sistem

10

transmisi dengan cara mengirimkan data angka tertentu dari mikrokontroler menuju komputer dengan menggunakan WIZ110SR dan dikirimkan melalui jaringan Wi-Fi oleh radio Wi-Wi-Fi. Berdasarkan hasil pengujian dan akuisisi data sistem telemetri data telah berhasil mengirimkan data suhu dari sensor LM35 dengan koefisien korelasi linear 0,9988 terhadap termometer standar. Sistem telemetri ini juga dapat menampilkan dan menyimpan data suhu dalam database komputer serta menampilkan grafik pembacaan pada kecepatan pengiriman 9600 bps.

B. Gelombang Suara 1. Definisi Gelombang Suara

Gelombang bunyi atau suara merupakan gelombang longitudinal yang dapat merambat di dalam benda padat, benda cair dan gas (Halliday, 1998). Gelombang bunyi adalah gelombang tekanan dalam medium seperti udara, air, atau baja. Apabila mampatan dan renggangan gelombang mengenai selaput pendengaran, kita mendengar bunyi itu dengan catatan bahwa frekuensi gelombang harus di antara 20 Hz dan 20000 Hz. Gelombang yang berfrekuensi di atas 20 kHz dikenal sebagai gelombang ultrasonik, sedangkan yang mempunyai frekuensi di bawah 20 Hz disebut gelombang infrasonik (Bueche, 1989). Gelombang suara terjadi karena energi membuat partikel udara merapat dan merenggang secara bergantian (Ishaq, 2007). Kecepatan bunyi di udara berbeda tergantung jenis medium dan suhu medium. Kecepatan bunyi pada berbagai materi terlihat pada Tabel 2.2.

11

Tabel 2.2. Kelajuan bunyi di berbagai materi pada suhu 27o _C No Jenis Medium Kelajuan Bunyi (m/s)

1 Udara 343

2 Udara 0o _{C 331}

3 Helium 1005

4 Hidrogen 1300

5 Air 1440

6 Air Laut 1560

7 Besi dan Baja 5000

8 Kaca 4500

9 Almunium 5100

10 Kayu Keras 4000

Terlihat pada Tabel 2.2 kelajuan bunyi pada saat kita berbicara adalah sekitar 343 m/s (Giancoli, 1999). Kecepatan rambat gelombang suara di udara dirumuskan sebagai berikut:

υ = √� (2.1) Dimana K adalah modulus Bulk dan � adalah massa jenis udara (Tipler, 1998). Gelombang bunyi akan merambat ke segala arah di dalam medium (media). Jika seseorang berteriak, gelombang bunyi yang dihasilkan akan merambat ke segala arah di medium udara, sehingga semua orang yang ada disekitarnya mendengar bunyi yang dirambatkan itu. Partikel-partikel penyusun udara bergerak berosilasi (bolak-balik) untuk merambatkan gelombang bunyi itu.

12

Gambar 2.2. Partikel-partikel udara yang bergerak memadat dan merenggang (berosilasi) kekiri dan kekanan untuk merambatkan gelombang bunyi. Gelombang bunyi merambat dari kiri ke kanan pembaca. Jarak yang dihasilkan oleh sepasang bagian udara yang renggang dan padat dinyatakan sebagai satu panjang gelombang, yaitu: satu panjang gelombang bunyi. Panjang gelombang disimbolkan dengan � (lamda). Waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai jarak sejauh λ disebut sebagai periode T. Sementara 1/T didefinisikan

sebagai frekuensi (f). Jadi, frekuensi adalah banyaknya gelombang bunyi yang terjadi dalam selang waktu satu detik. Mengacu pada besaran-besaran tersebut di atas, maka kecepatan rambat gelombang bunyi pada suatu medium dapat dirumuskan.

v = λ f (2.2)

dan persamaan gelombangnya dinyatakan sebagai: y (t) = A cos ��

λ

atau

13

dengan y(t) adalah besar pergeseran bolak-balik (kekiri dan kekanan)

partikel-partikel udara setelah waktu t, A adalah amplitudo dan 2πft adalah fase gelombangnya (Saragih, 2015).

2. Tingkat Intensitas Suara

Karena hubungan antara sensasi subyektif dari kenyaringan dan besaran fisika terukur “intensitas” ini, sehingga tingkat intensitas bunyi dinyatakan dengan skala logaritmik. Satuan skala ini adalah bel, dari Alexander Graham Bell (1847-1922), penemu telepon, atau jauh lebih umum, desibel (dB), yang merupakan bel (10 dB = 1 bel). Tingkat intensitas, �, dari bunyi didefinisikan dalam intensitasnya, I, sebagai berikut:

� (dalam dB) = 10 log �

�0 (2.4)

dengan :

� = Tingkat intensitas bunyi (dB); I = Intensitas suara/bunyi (Watt/m2);

I0 = Intensitas bunyi referensi (10-12Watt/m2). Tabel 2.3. Intensitas Berbagai Macam Bunyi

Sumber Bunyi Tingkat

Intensitas Bunyi (dB)

Intensitas (W/m2)

Pesawat jet pada jarak 30 m 140 100

Ambang rasa sakit 120 1

Konser rock yang keras dalam ruangan 120 1

Sirine pada jarak 30 m 100 1 x 10-2

Interior mobil, yang melaju pada 90 km/jam 75 3 x 10-5 Lalu lintas jalan raya yang sibuk 70 1 x 10-5 Percakapan biasa, dengan jarak 50 cm 65 3 x 10-6

Radio yang pelan 40 1 x 10-8

Bisikan 20 1 x 10-10

Gemerisik daun 10 1 x 10-11

Batas pendengaran 0 1 x 10-12

14

3. Interferensi Gelombang Suara

Paduan atau interferensi gelombang adalah superposisi 2 gelombang atau lebih yang berfrekuensi senilai sehingga terbentuk gelombang baru yang berbeda dengan masing gelombang penyusunnya. Ditinjau 2 buah gelombang yang masing-masing berfrekuensi sudut (�), dan amplitudo dari kedua gelombang itu juga senilai (А), serta salah satu gelombang itu merambat ke kanan pada simpangan y1 dan yang lain ke kiri, pada simpangan y2. Persamaan simpangan gelombang berturut-turut yang merambat ke kanan dan ke kiri dinyatakan:

y1 = A sin (�� − ��

� ); y2 = A sin (�� + ��

� ) (2.5)

hasil paduan (y) dari kedua simpangan gelombang (y1 dan y2) pada kawasan x yang sama merupakan gelombang stasioner, yaitu:

y = y1 + y2 = A [sin (�� − ��

� ) + sin (�� + ��

� )]

atau y = [2A cos (��

� )] sin �� (2.6)

dimana �_� = 2A cos (��

� ) disebut amplitudo gelombang paduan dari y1 dan y2

paduan (interferensi ) dari kedua gelombang itu bersifat konstruktif (penguatan) bila �_� > A, dan destruktif (pelemahan) bila �_� < A. Hasil paduan bersifat konstruktif maksimum bila �_� = |2�|, saat itu cos (��

� ) = ± 1 yang terjadi saat ��

� = nπ; n = 0,1,2,.... atau berada di posisi xn = n �

�; n =0,1,2,... selain itu, ��

memberikan paduan destruktif maksimum bila �_� bernilai nol, saat itu cos (��

� ) =

0 dan terjadi bila ��

� = (2m-1) ; m = 1,2,3,.... serta terjadi di posisi xm =

�− �

� ;

15

Sebagai salah satu contoh interferensi yang terjadi dengan gelombang bunyi, perhatikan dua pengeras suara yang besar, A dan B, yang berjarak d satu sama lain di atas panggung auditorium seperti Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Gelombang bunyi dari dua pengeras suara berinterferensi Anggap bahwa kedua pengeras suara memancarkan gelombang bunyi dengan satu frekuensi yang sama dan berfase sama, yaitu ketika satu pengeras suara melakukan penekanan, yang lainnya juga. (abaikan pantulan dari dinding, lantai, dan sebagainya). Garis kurva pada diagram menyatakan puncak gelombang bunyi dari setiap pengeras suara. Gelombang bunyi puncak merupakan penekanan di udara sementara lembah yang berada diantara dua puncak merupakan penipisan. Seseorang atau detektor di titik, misalnya C, yang berjarak sama dari setiap pengeras suara, akan mendengar suara yang keras karena interferensi akan bersifat konstruktif. Di pihak lain misalnya, di titik D pada diagram, hanya sedikit suara yang terdengar karena terjadi interferensi destruktif.

16

(a)

(b)

Gambar 2.4. Gelombang bunyi dengan satu frekuensi dari pengeras suara A dan B berinterferensi konstruktif di C dan destruktif di D.

Pada Gambar 2.4a, dapat terlihat bahwa di titik C, terjadi interferensi konstruktif karena kedua gelombang pada saat yang bersamaan memiliki puncak atau secara bersamaan mempunyai lembah. Di Gambar 2.4b, gelombang dari pengeras suara B harus menempuh jarak yang lebih jauh dari gelombang yang berasal dari A. Dengan demikian gelombang dari B tertinggal dibelakang A. Pada diagram ini, dipilih titik E sehingga jarak ED sama dengan AD. Dengan demikian BE persis sama dengan setengah panjang gelombang bunyi tersebut, kedua gelombang akan tepat berbeda fase ketika mencapai D, dan terjadilah interferensi destruktif. Interferensi destruktif terjadi pada titik mana saja di mana jarak dari satu pengeras suara lebih jauh dari jaraknya dari pengeras suara yang lain dengan perbedaan tepat setengah panjang gelombang. Dapat disimpulkan seseorang yang duduk di titik D tidak mendengar apa-apa (atau hampir demikian), walaupun bunyi keluar dari kedua pengeras suara

17

tersebut. Jika satu pengeras dimatikan, bunyi dari pengeras suara yang lainnya akan terdengar jelas (Giancoli, 1999).

4. Standar Suara/Kebisingan

Berdasarkan peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesi nomor 718/Men/Kes/Per/XI/1987 tentang kebisingan yang berhubungan dengan kesehatan, menyebutkan pembagian tingkat kebisingan menurut empat zona yaitu. 1) Zona A, adalah zona yang diperuntukan bagi tempat penelitian, rumah sakit, tempat perawatan kesehatan/sosial dan sejenisnya, tingkat kebisingan maksimal yang dianjurkan adalah 35 dB dan tingkat kebisingan maksimal yang diperbolehkan adalah 45 dB.

2) Zona B, adalah zona yang diperuntukan bagi perumahan, tempat pendidikan, rekreasi dan sejenisnya, tingkat kebisingan maksimal yang dianjurkan adalah 45 dB dan tingkat kebisingan maksimal yang diperbolehkan adalah 55 dB.

3) Zona C, adalah zona yang diperuntukan bagi perkantoran, perdagangan, pasar dan sejenisnya, tingkat kebisingan maksimal yang dianjurkan adalah 50 dB dan tingkat kebisingan maksimal yang diperbolehkan adalah 60 dB.

4) Zona D, adalah zona yang diperuntukan bagi industri, pabrik, stasiun KA, terminal bis dan sejenisnya, tingkat kebisingan maksimal yang dianjurkan adalah 60 dB dan tingkat kebisingan maksimal yang diperbolehkan adalah 70 dB (Permenkes, 1987).

18

C. Suara

1. Definisi Suara

Beberapa definisi dari suara atau bunyi menurut beberapa ahli adalah sebagai berikut.

a. Suara berarti gangguan mekanik dalam medium gas, cair atau padat dikarenakan getaran molekul (Bell A, 1996).

b. Bunyi adalah rangsangan yang diterima oleh telinga karena getaran pada media

elastis (Suma’mur, 1984).

c. Suara atau bunyi adalah variasi tekanan yang merambat melalui udara dan dapat dideteksi oleh telinga manusia (Confer, 1994).

d. Menurut teori fisika, bunyi adalah rangsangan yang diterima oleh syaraf

pendengaran yang berasal dari suatu sumber bunyi (Suma’mur, 1994).

2. Karakteristik Suara

Karakteristik dasar suara secara garis besar dibagi menjadi dua bagian. a. Karakteristik fisik gelombang suara

1. Frekuensi

Sifat dari bunyi ditentukan oleh frekuensi dan intesitasnya. Frekuensi merupakan jumlah perubahan tekanan dalam setiap detiknya atau frekuensi setiap detiknya dalam satuan cycles per second (cls) atau Hertz (Hz). Setiap orang relatif sedikit berbeda, tetapi respon pendengaran orang muda terletak pada frekuensi 16 - 2.000 Hz. Kecepatan rambatan suara bervariasi tergantung pada medium dan suhu, tetapi untuk kecepatan perambatan suara pada medium udara pada suhu 20 0C berkisar 344 m/s, pada kondisi tersebut maka panjang gelombang suara berkisar 0,344 m pada frekuensi 1000 Hz. Frekuensi bunyi yang terpenting adalah 250 Hz, 1.000 Hz,

19

2.000 Hz, 8.000 Hz (naik 1 oktaf). Frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia adalah 16 - 20.000 Hz. Bunyi yang kurang dari 16 Hz dinamakan bunyi infrasonik dan bunyi yang lebih dari 20.000 Hz dinamakan bunyi ultrasonik. Frekuensi bunyi antara 250 - 3000 Hz pada tekanan suara 1x10-3 dyne/cm2 sampai kurang dari 1,2 x 10-2 dyne/cm2 merupakan frekuensi dimana manusia dapat melakukan percakapan dengan baik, sehingga pada tekanan 1x10-3 dyne/cm2 merupakan suara yang sudah tidak nyaman. Frekuensi 4000 Hz merupakan frekuensi yang paling peka ditangkap oleh pendengaran kita, biasanya ketulian pemaparan bising atau adanya gangguan pendengaran terjadi pada frekuensi ini (Wardhana, 2001).

2. Periode

Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus amplitudo, satuan periode adalah detik.

3. Amplitudo

Amplitudo sebuah gelombang suara adalah tingkat gerakan molekul-molekul udara dalam gelombang, yang sesuai terhadap perubahan dalam tekanan udara yang sesuai gelombang. Lebih besar amplitudo gelombang maka lebih keras molekul-molekul udara untuk menabrak gendang telinga dan lebih keras suara yang terdengar (Tambunan, 2005). Amplitudo gelombang suara dapat diekspresikan dalam istilah satuan absolut dengan pengukuran jarak sebenarnya perubahan letak molekul-molekul udara, perubahan tekanan atau energi yang terkandung dalam gelombang (Wardhana, 2001).

20

4. Panjang Gelombang

Salah satu satuan yang erat dengan frekuensi adalah panjang gelombang. Panjang gelombang merupakan jarak antara dua gelombang yang dekat dengan perpindahan dan kecepatan partikel yang sama dalam satu bidang medan bunyi datar. Sehingga dengan mengetahui kecepatan dan frekuensi bunyi dapat ditentukan panjang gelombangnya. Panjang gelombang suara yang dapat didengar telinga manusia mulai dari beberapa sentimeter sampai kurang lebih 20 meter (Wahyu, 2003). b. Karakteristik mekanik gelombang suara adalah sebagai berikut.

1) Pemantulan gelombang suara. 2) Penggabungan gelombang suara. 3) Kualitas suara.

Untuk menyatakan kualitas bunyi/suara digunakan pengertian sebagai berikut. a) Frekuensi bunyi, yaitu jumlah getaran per detik. Satuan bunyi dinyatakan

dalam Herzt (Hz).

b) Intensitas bunyi, yaitu perbandingan tegangan suara yang datang dan tegangan suara standar yang dapat didengar oleh manusia normal pada frekuensi 1000 Hz dinyatakan dalam desibel (dB) (Wardhana, 2001).

D. Sensor dan Tranduser

Dalam kaitannya dengan sistem elektronis, Sensor dan transduser pada dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah perangkat atau device yang berfungsi mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik, sehingga keluarannya dapat diolah dengan rangkaian listrik atau sistem digital (lihat Gambar 2.5). Dewasa ini, hampir seluruh peralatan modern memiliki sensor di dalamnya.

21

Gambar 2.5. Blok fungsional Sensor/Transduser

Terkait dengan perkembangan teknologi yang begitu luar biasa, pada saat ini, banyak sensor telah dipabrikasi dengan ukuran sangat kecil hingga orde nanometer sehingga menjadikan sensor sangat mudah digunakan dan dihemat energinya. Berdasarkan variabel yang diindranya, sensor dikatagorikan kedalam dua jenis, yaitu sensor Fisika dan sensor Kimia. Sensor Fisika merupakan jenis sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukum-hukum fisika, yaitu seperti sensor cahaya, suara, gaya, kecepatan, percepatan, maupun sensor suhu. Sedangkan jenis sensor kimia merupakan sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan jalan mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik dimana di dalamnya dilibatkan beberapa reaksi kimia, seperti misal-nya pada sensor pH, sensor oksigen, sensor ledakan, serta sensor gas. Sensor digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dimana aplikasinya mencakup berbagai bidang, yaitu seperti: automobile, mesin, kedokteran, indistri, robot, maupun aerospace. Dalam lingkungan sistem kontrol dan robotika, sensor memberi fungsi seperti layaknya mata, pendengaran, hidung, maupun lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroller sebagai otaknya (Setiawan, 2009).

E. Transduser Mikrofon

Mikrofon adalah suatu jenis transduser yang mengubah energi-energi akustik (gelombang suara) menjadi sinyal listrik. Salah satu jenis mikrofon yang sering digunakan untuk merekam suara adalah mikrofon jenis kondensor. Mikrofon ini

22

memiliki sensitivitas (kepekaan) yang baik terhadap gelombang suara. Mikrofon jenis kondensor ini bekerja berdasarkan prinsip kapasitansi kapasitor plat sejajar seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6. Kapasitor plat sejajar

Berdasarkan Gambar 2.6 di atas terdapat dua buah plat kapasitor yang terpisah sejauh d dengan muatan yang berbeda-beda yaitu muatan positif (+) dan muatan negatif (-). Perbedaan muatan ini pada suatu titik tertentu menyebabkan terjadinya medan listrik yang sebanding dengan perubahan jarak pemisah kedua plat. Secara matematis medan listrik yang terjadi dapat dirumuskan pada Persamaan 2.7 berikut.

�= �

4 �0�2 (2.7)

Selanjutnya dari perubahan medan listrik tersebut akan menghasilkan beda potensial yang sebanding dengan perubahan jarak antara kedua plat. Dalam prinsip sebuah kapasitor nilai kapasitansi berubah terhadap jarak antara dua plat. Persamaan matematis yang menunjukan hubungan antara dua plat kapasitor ditunjukan pada Persamaan 2.8 berikut.

�=�0 �

� (2.8)

Dari persamaan diatas besar kapasitansi kapasitor ditentukan oleh luas plat, jenis dielektrik, dan jarak antar plat. Selanjutnya hubungan antara kapasitansi kapasitor

23

dengan tegangan keluaran dari perubahan kapasitansi dapat dirumuskan dengan Persamaan 2.9 sebagai berikut.

�= �

� (2.9)

Dengan mensubtitusikan Persamaan 2.8 ke Persamaan 2.9 diperoleh Persaman 2.10, yaitu tegangan mikrofon.

�= �

�∈0 d (2.10)

Dengan.

C = Kapasitansi kapasitor (F).

�0 = Permitivitas ruang hampa (udara) (F/m). A = Luas penampang plat (m2).

D = Jarak antara dua plat kapasitor (m). Q = Jumlah muatan (C).

V = Beda potensial (volt).

Saat kapasitansi kapasitor dinaikkan akan menyebabkan kapasitor terisi muatan dan arus listrik akan mengalir melalui rangkaian sementara proses pengisian muatan berlangsung. Jika dikurangi kapasitansnya, kapasitor tidak lagi mampu menjaga muatannya dan ini akan menyebabkan kapasitor terlucuti (discharge). Sementara kapasitor terlucuti, arus akan mengalir lagi ke rangkaian.

Pada mikrofon kapasitor, peristiwa pengisian dan pelucutan kapasitor memang terjadi. Satu plat kapasitor terbuat dari bahan yang sangat mengkilap yang merupakan diafragma mikrofon. Salah satu platnya difungsikan sebagai membran, dan plat satunya dibuat tetap. Prinsip kerja dari mikrofon condenser menggunakan prinsip pelucutan muatan dalam sebuah kapasitor. Dua lempeng konduktor yang

24

dipakai diberi polaritas yang berbeda sehingga berfungsi sebagai kapasitor dengan bahan dielektrik berupa udara yang nilainya 1.00059. Secara prinsip dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.7. Bagian-bagian Mikrofon kondensor

Pada Gambar 2.7 diatas gelombang suara mengenai diafragma (satu plat) dan mengakibatkan terjadi getaran yang tergantung pada gelombang suara. Gerakan diafragma menyebabkan perubahan kapasitansi. Saat diafragma bergerak masuk, kapasitansi akan naik dan terjadi pengisisan muatan. Saat diafragma bergerak keluar, kapasitansi turun dan terjadi pelucutan muatan. Karena gerakan diafragma dan kapasitansi tergantung pada gelombang suara, pengisian dan pelucutan muatan ini merepresentasikan gelombang suara (Cahyono, 2008).

F. Ethernet

Ethernet merupakan jenis perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang dikembangkan oleh Robert Metcalfe dan David Boggs di Xerox Palo Alto Research Center (PARC) pada tahun 1972. Ethernet merupakan sebuah teknologi yang sudah dikenal oleh masyarakat luas sebagai interface yang digunakan untuk konektivitas perangkat komputer maupun laptop, hampir di setiap jaringan LAN (Local Area Network) di seluruh dunia.

25

Selain karena harganya terjangkau, teknologi Ethernet sangat mudah diadaptasi oleh perangkat seperti modem, printer, scanner, faksimile, VoIP phone, serta perangkat teknologi informasi lainnya. Sejalan dengan perkembangan teknologi dan semakin meningkatnya kebutuhan masyarakat akan layanan komunikasi data, teknologi Ethernet juga digunakan sebagai interface dari layanan broadband data comunication, yang lebih dikenal dengan nama Metro Ethernet.

Arsitektur Ethernet diperkenalkan pada tahun 1970 oleh Xerox, dimana terdapat tiga jenis Ethernet yang dibedakan berdasarkan kecepatan daya akses datanya, yaitu.

1. Ethernet

Memiliki kecepatan akses data 10 Mbit/detik. Standar yang digunakan adalah 10BaseT, 10BaseF, 10Base2, dan 10Base5.

2. Fast Ethernet

Memiliki kecepatan akses data 100 Mbit/detik. Standar yang digunakan adalah 100BaseFX, 100BaseT, 100BaseT4, dan 100BaseTX. Protokol ini cepat menjadi populer, karena memberikan kecepatan 10 kali lebih tinggi dibandingkan 10BaseT dengan harga yang relatif murah.

3. Gigabit Ethernet

Memiliki kecepatan akses data 1000 Mbit/detik atau 1 Gbit/detik. Standar yang digunakan adalah 1000BaseCX, 1000BaseLX, 1000BaseSX, dan 1000BaseT. Gigabit Ethernet merupakan protokol jenis Ethernet terbaru yang mendukung kecepatan 1000 Mbps (Umam, 2012).

26

G. Protokol TCP/IP

Protokol TCP/IP merupakan protokol standar yang digunakan dalam jaringan komputer global yang dikenal dengan internet. Protokol TCP/IP terdiri dari 4 layer, yaitu aplikasi, transport, internet dan network interface physical. Protokol TCP/IP dibangun mengikuti model referensi OSI (open system interconnect), adapun perbandingan model referensi OSI dengan implementasi TCP/IP digambarkan dalam bagan berikut.

Gambar 2.8. Perbandingan model OSI dengan implementasi TCP/IP

Protokol TCP pada layer transport dan protokol IP pada layer network menjadi tulang punggung komunikasi data pada protokol TCP/IP (Hartono, 2014).

H. WIZ110SR

WIZ110SR merupakan modul gateway yang mengubah protokol RS-232 ke dalam TCP/IP protokol. Sehingga dimungkinkan melakukan pengukuran, pengelolaan, dan pengendalian perangkat melalui jaringan berbasis Ethernet dan TCP/IP dengan menghubungkan peralatan yang ada dengan serial RS-232. Dengan kata lain,

27

WIZ110SR merupakan sebuah protokol pengubah data serial dari piranti ke dalam protokol TCP/IP dan sebaliknya.

Gambar 2.9. WIZ110SR Fitur utama yang dimiliki Wiz110Sr adalah sebagai berikut.

a. Koneksi langsung ke serial.

b. Menyediakan Firmware yang terbaharui.

c. Sistem stabil dan handal dengan menggunakan chip W5100. d. Mendukung PPPoE Connection.

e. Mendukung konfigurasi serial.

f. Mendukung password untuk keamanan.

g. 10/100 Ethernet dan max 230 Kbps Serial Interface.

Ketika data diterima dari port serial, itu dikirim ke W5100 oleh MCU. Dan jika data dikirim dari port Ethernet, maka data diterima oleh penyangga internal W5100, dan dikirim ke port serial oleh MCU. MCU dapat dikonfigurasi oleh pengguna menggunakan software WIZ110SR configurasi tools (Wiznet Co, 2008).

28

I. Mikrokontroler ATMEGA 16

AVR merupakan seri mikrokontroler Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) 8-bit buatan Atmelberbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer ). Hampir semua instruksi pada program dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, power savingmode, ADC danPWM. AVR punmempunyai In-System Programmable (ISP) Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang (read/write) dengan koneksi secara serial yang disebut Serial Peripheral Interface (SPI). AVR memilki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu memiliki kecepatan dalam mengeksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock (lebih cepat dibandingkan mikrokontroler keluarga MCS 51 yang memiliki arsitektur Complex Intrukstion Set Compute). Atmega16 mempunyai throughput mendekati 1 Millions Instruction Persecond (MIPS) perMHZ, sehingga membuat konsumsi daya menjadi rendah terhadap kecepatan proses eksekusi perintah. Beberapa keistimewaan dari AVR ATmega16 adalah sebagai berikut.

1. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi dengan konsumsi daya rendah.

2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi16 MHZ. 3. Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1

Kbyte.

29

5. CPU yang terdiri dari 32 buah register. 6. Unit interupsi dan eksternal.

7. Port USART untuk komunikasi serial. 8. Fitur peripheral.

a. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan (compare). 1) Dua buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah dan Mode

Compare;

2) Satu buah Timer/Counter 16 bit dengan Prescaler terpisah, Mode Compare dan Mode Capture.

b. Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri. c. Empat kanal PWM.

d. 8 kanal ADC.

1) 8 Single-ended Channel dengan keluaran hasil konversi 8 dan 10 resolusi (register ADCH dan ADCL);

2) 7 Diferrential Channel hanya pada kemasan Thin Quad Flat Pack (TQFP);

3) 2 Differential Channel dengan Programmable Gain. e. Antarmuka Serial Peripheral Interface (SPI) Bus.

f. Watchdog Timer dengan Oscillator Internal. g. On-chip Analog Comparator

30

Konfigurasi Pin AVR ATmega16 dapat dilihat seperti pada Gambar 2.10 dibawah ini.

Gambar 2.10. Konfigurasi kaki (Pin) ATmega16

Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin Dual In-Line Package (DIP) dapat dilihat pada Gambar 8. Dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega16 sebagai berikut.

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2. GND merupakan pin Ground.

3. Port A (PA0-PA7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0-PB7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel berikut.

31

Tabel 2.4. Fungsi Khusus Port B

Pin Fungsi Khusus

PB0 XCK (USART External Clock Input/Output) T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) PB2 INT2 (External Interupt 2 Input)

AIN0 (Analog Comparator Negative Input)

PB3 OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Macth Output) AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4 SPI (Slave Select Input)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

5. Port C (PC0-PC7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2.5. Fungsi Khusus Port C

Pin Fungsi Khusus

PC0 SCL (Two-Wire Serial Bus Clock Line)

PC1 SDA (Two-Wire Serial BusData Input/Output Line) PC2 TCK (Joint Test Action Group Test Clock)

PC3 TMS (JTAG Test Mode Select) PC4 TDO (JTAG Data Out)

PC5 TDI (JTAG Data In)

PC6 TOSC1 (Timer Oscillator pin 1) PC7 TOSC2 (Timer Oscillator pin 2)

6. Port D (PD0-PD7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel berikut.

32

Tabel 2.6. Fungsi Khusus Port D

Pin Fungsi Khusus

PD0 RXD (USART Input Pin) PD1 TXD (USART Output Pin) PD2 INT0 (External Interupt 0 Input) PD3 INT1 (External Interupt 1 Input)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Macth Output) PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Macth Output) PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Macth Output)

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler 8. XTAL1 dan XTAL2, merupakan pin masukan external clock

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

10. REF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.

(Rani, 2015).

J. Sound Level Meter Leutron SL-4011

Sound level meter merupakan alat ukur untuk menghitung timgkat kebisingan suara. Dalam pengukuran menggunakan sound level meter, ada beberapa faktor yang membuat gelombang suara yang terukur dapat bernilai tidak sama dengan nilai intensitas gelombang suara sebenarnya. Faktor tersebut adalah adanya angin yang bertiup dari berbagai arah, pengaruh kecepatan angin dan posisi tempat pengukuran yang terbuka menyebabkan nilai yang terukur oleh sound level meter tidak akurat.

33

Gambar 2.11. Sound level meter model SL-4011 Sound level meter SL-4011 mempunyai karakteristik sebagai berikut. 1. Fitur-fitur

beberapa fitur dasar yang dimiliki oleh alat ini antara lain: a. LCD yang besar mempermudah untuk pembacaan.

b. Jaringan pembobotan frekuensi dirancang untuk memenuhi standar IEC 61672 tipe 2.

c. Mode pembobotan waktu dinamis karakteristik (cepat/lambat). d. AC/DC keluaran untuk fungsi masukkan perangkat lain.

e. Dibangun dengan adj (adjust) VR yang memungkinkan proses kalibrasi dengan mudah.

f. Menggunakan mikrofon kondenser untuk akurasi yang tinggi dan stabilitas jangka panjang.

g. Fungsi penahan maksimum untuk menyimpan nilai maksimum pengukuran. h. Indikator pengingat ketika kelebihan dan kekurangan masukkan.

i. LCD menggunakan konsumsi daya rendah dan memiliki tampilan cerah dalam kondisi cahaya terang ambient (rata-rata).

j. Dapat digunakan tahan lama, umur komponen lama dan berat ringan dengan menggunakan casing plastik ABS.

34

2. Spesifikasi

Spesifikasi dasar sound level meter leutron SL-4011 terlihat pada tabel berikut. Tabel 2.7. Spesifikasi sound level meter leutron SL-4011

Layar 18 mm (0.7”) LCD (Liquid Crystal Display), 3½ digits Fungsi dB (A & C pemilih frekuensi), pemilih waktu (cepat/lambat)

penahan maksimum, AC & DCkeluaran

Range pengukuran 3 range, 30-130 dB,masukkan hanya berupa sinyal

Resolusi 0.1 Db

Akurasi Pemilih frekuensi memenuhi IEC 61672 tipe 2, kalibrasi sinyal masukkan pada 94 dB (31.5 Hz-8kHz) dan akurasi untuk pemilih A mengikuti spesifikasi

31.5 Hz - ±3 Db, 63 Hz ±2 dB, 125 Hz - ±1.5 dB, 250 Hz - ±1.5 dB, 500 Hz - ±1.5 dB, 1 kHz - ±1.5 dB, 2 kHz - ±2 dB, 4 kHz - ±3 dB, 8 kHz - ± 5 Db

Frekuensi kalibrasi 31.5 Hz – 8000 Hz

B & K (Bruel & Kjaer), multi fungsi kalibrator model 4226 Mikrophon Microphone kondensator elektris

Ukuran mikrophon ½ inch ukuran standar

Range penyeleksi 30 – 80 dB, 50 – 100 dB, 80 – 130 dB, 50 dB pada setiap langkah, dengan lebih dari & di bawah range indikasi Pemilih waktu Cepat t=200 ms, lambat t=500 ms

Range cepat disimulasikan untuk daya respon pemilihan waktu pendengaran manusia.

Range lambat sangat mudah digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata dari vibration sound level.

Kalibrasi Dibangun dengan kalibrasi uar VR, mudah untuk dikalibrasi dengan obeng luar

Sinyal keluaran Keluaran AC – AC 0.5 Vrms berkorespondensi dengan step pendengaran.

Keluaran DC – DC 0.3-1.3 VDC, 10 mV per dB. Impedansi keluaran – 600 ohm.

Terminal keluaran 3.5 terminal keluaran phone yang disediakan untuk koneksi dengan analyzer, perekam level, dan tape recorder.

Temperatur operasi 0o hingga 320 C (32o F hingga 122o F) Kelembapan operasi Kurang dari 80 % RH

Power supply Battery 006P DC 9V (heavy duty type) Konsumsi daya Approx. DC 6 Ma

Ukuran 255 x 70 x 28 mm (10.0 x 2.8 x 1.1 inch) Berat

Aksesoris standar Instruksi manual 1 buah

Aksesoris tambahan 94 dB sound calibrator model SC-941

94 dB/114 dB sound calibrator model SC-942 Kotak pembawa model CA-06

35

K. Surfer Golden Software

Surfer merupakan sebuah perangkat lunak yang banyak digunakan dalam pembuatan kontur, pembuatan grid, pemetaan wilayah oleh orang saintis dan peneliti guna menghasilkan peta dengan cepat dan mudah. Dalam pemakaiannya, perangkat lunak ini memiliki beberapa bagian dasar yang dipaparkan pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Tampilan perangkat lunak surfer dan bagian-bagiannnya Kegunaan dari bagian-bagian perangkat lunak dapat dijelaskan sebagai berikut.

a. Title Bar merupakan bagian yang menunjukkan halaman yang aktif. Penamaan halaman yang aktif ditambahkan dengan ekstensi .SRF.

b. Menu Bar berisikan baris perintah yang digunakan untuk menjalankan surfer.

c. Tabbed Document merupakan bagian dimana surfer dapat mendukung untuk jenis tabbed document, plot dokumen, lembar kerja, dan editor node dokumen.

36

d. Toolbar merupakan bagian yang berisikan tombol icon proses dalam surfer. Pengguna hanya perlu memilih icon yang akan digunakan. Icon ini dapat diatur melalui menu tool-customize.

e. Status Bar merupakan bagian yang akan menunujukkan status kemajuan, presentasi penyelesaian dan waktu tersisa.

f. Object Manager berisikan hierarki dari semua objek dalam dokumen yang ditampilkan dalam tree-view.

g. Desktop merupakan bagian belakang dari worksheet dan grid editor. h. Border merupakan bagian tepi dari lembar kerja atau worksheet. Surfer dapat digunakan untuk pembuatan beberapa peta diantaranya.

1. Base map

Base map merupakan peta yang akan menampilkan batas-batas pada peta dan berisi kurva, poin, teks, atau gambar. Base map dapat dilapisi dengan peta lain untuk memberikan rincian seperti jalan, sungai, lokasi kota dan kontur suatu daerah. Penggambaran base map terlihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Bentuk base map 2. Countour Map

Countour map merupakan representasi dua dimensi dari tiga buah data. Dalam peta kontur, untuk nilai z yang sama akan ditarik garis kontur. Garis kontur ini dapat ditampilkan dalam warna atau pola. Countour map

37

merupakan peta yang digunakan untuk menggambarkan ketinggian dari suatu peta yang digambarkan kedalam pola warna sebagai petunjuk tingkat ketinggiannya. Bentuk dari peta kontur terlihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14. Bentuk Countour map 3. Post map dan classed post map

Post map digunakan untuk menunjukkan lokasi data berada yang dipresentasikkan dengan simbol-simbol. Classed post map digunakan untuk menandai suatu lokasi penting yang menjadi titik acuan pada suatu peta. Bentuk post map dan classed post map dpat terlihat pada Gambar 2.15.

2.15. Bentuk post map dan classed post map 4. Shaded relief map

Shaded relief map merupakan peta arsiran batuan. Pewarnaan peta batuan didasarkan pada orientasi kemiringan relative terhadap sumber cahaya. Dalam hal ini orientasi surfer dihitung setiap sel grid dan pemantulan cahaya sumber pada permukaan grid. Peta shaded relief map menampilkan arsiran

38

batuan atau tanah dari suatu daerah kedalam bentuk dua dimensi. Bentuk shaded relief map terlihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16. Bentuk shaded relief map 5. Watershed map

Watershed map merupakan peta tampilan aliran air dalam sebuah daerah. Aplikasi watershed map adalah untuk menggambarkan arah aliran air sungai pada suatu daerah. Bentuk watershed map terlihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17. Bentuk watershed map 6. 3D Surface map

3D surface map merupakan sebuah peta dalam bentuk tiga dimensi. Dalam jenis peta ini akan tampak representasi dari suatu wilayah yang dipetakan.

1

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian yang akan dilakukan ini dilaksanankan di laboratorium Elektronika Dasar Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung dan di Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung dimulai pada bulan Maret 2015 sampai dengan Juni 2015.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Sensor Suara/Mikrophone

Sensor suara digunakan untuk merekam sinyal akustik/suara yang berasal dari dalam ruangan Masjid dan selanjutnya sinyal diubah menjadi besaran elektris agar dapat diolah. Sensor suara yang digunakan adalah transduser mikrofon kondenser.

2. Mikrokontroler

Mikrokontroler sebagai sistem kontrol dan pengendali alat pendeteksi pola perambatan suara.

40

3. WIZ110SR

WIZ110SR digunakan sebagai protokol konverter yang mentransmisikan data yang dikirim dengan serial Ethernet dan mikrokontroler untuk mengkonversi kembali TCP/IP data yang diterima melalui jaringan ke data serial untuk ke PC.

4. Personal Computer (PC)

Personal Komputer (PC) digunakan untuk memproses dan menampilkan hasil keluaran tingkat tekanan suara pada semua titik.

5. CVAVR

Software CVAVR digunakan sebagai pemrograman mikrokontroler. 6. WIZ110SR Configuration Tool Ver 2.1.0

WIZ110SR Configuration Tool sebagai software pengaturan pada WIZ110SR agar dapat digunakan.

7. Hyperterminal

Hyperterminal sebagai software interface penerima data dari mikrokontroler. 8. Surfer Golden Software

Surfer dalam penelitian ini digunakan sebagai perangkat lunak untuk membuat peta kontur dan pemodelan tiga dimensi berdasarkan data tingkat tekanan bunyi di Masjid Al Wasi’i.

C. Prosedur Penelitian

Bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi akan memberikan efek pada pendengar. Efek ini terjadi karena adanya rangsang yang diterima oleh sensor dalam hal ini adalah telinga manusia. Oleh telinga bunyi tersebut akan diteruskan ke otak oleh

41

syaraf yang kemudian akan muncul reaksi/respon dari pendengar. Besar kecil intesitas bunyi yang diterima tergantung pada tekanan udara yang mampu digetarkan oleh sumber bunyi. Semakin besar tekanan yang dihasilkan maka akan semakin besar pula bunyi yang mampu didengar. Didalam alat yang dirancang, fungsi telinga digantikan oleh sebuah sensor yang berupa mikrofon, untuk kemudian diubah menjadi besaran listrik yang selanjutnya akan dilakukan pengolahan sehingga dapat ditampilkan besarnya intensitasnya.

Dalam perancangan sistem deteksi pola perambatan suara ini dilakukan dengan beberapa langkah-langkah kerja sebagai berikut.

1. Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah penyelesaian penelitian ini secara umum dilakukan seperti Gambar 3.1 dibawah ini.

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Mulai

Merancang dan Membuat Rangkaian Pengujian Rangkaian

Berhasil

Pembuatan Program

Berhasil

Pengujian Rangkaian dan Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Selesai

Tidak

Tidak Ya

42

2. Perancangan Sistem

Perancangan sistem ini merupakan perancangan bagian elektronik pada sistem instrumen deteksi pola analisis perambatan suara. Sistem ini terdiri dari bagian elektris dengan keluaran PC melalui jaringan Wifi. Bagian elektris berupa sensor suara yaitu mikrofon yang dirangkai dengan rangkaian penguat mikrofon, rangkaian catu daya, dan sistem minimum mikrokontroler untuk mengontrol tingkat perambatan suara, serta rangkaian WIZ110SR sebagai sistem pentelemetri tingkat perambatan suara. Sistem telemetri ini memiliki keluaran berupa tegangan yang dikonversi dengan presentasi tingkat kebisingan atau intensitas suara yang ditampilkan pada PC setelah ditelemtrikan oleh WIZ110SR. Diagram blok sistem akuisisi data diperlihatkan pada Gambar 3.2.

43

a. Rangkaian Catu Daya

Rangkaian ini menggunakan sebuah catu daya yang digunakan untuk mencatu semua rangkaian. Rangkaian catu daya ini menggunakan LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator atau penstabil tegangan dengan kapasitas arus maksimal 1 A. Sehingga keluaran tegangan dari catu daya ini sebesar 5 V DC. Dimana tegangan 5 V ini digunakan untuk mencatu rangkaian mikrokontroler dan rangkaian modul WIZ110SR.

Gambar 3.3. Rangkaian catu daya b. Rangkaian Penguat (OP AMP) Mikrofon

Preamplifier sering disebut preamp atau kontrol amplifier adalah sebuah alat elektronik ampli yang mengolah atau memproses sinyal elektronik sebelum masuk kedalam ampli. Secara umumnya fungsi dari preamp atau preamplifier adalah mengampli atau menguatkan sinyal dari low level ke line level. Jadi sinyal yang keluar dari transduser masuk ke rangkaian preamp, dalam rangkaian tersebut memproses sinyal elektronik yang masuk, diolah ke level-level tertentu yang kemudian di teruskan kedalam rangkaian ampli induk.

Penguat mikrofon digunakan karena tegangan mikrofon sangat kecil (orde mikrovolt sampai milivolt), maka dibutuhkan rangkaian pengkondisi sinyal mikrofon dengan penguat operasi menggunakan IC TL072 yang merupakan IC low power dual operation amplifier seperti Gambar 3.4.

44

Gambar 3.4. Rangkaian preamplifier Mikrofon c. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler

Penelitian ini menggunakan mikrokontroler sebagai alat pengendali sistem. Mikrokontroler yang digunakan adalah AVR ATmega16. Untuk menjalankan mikrokontroler dibutuhkan suatu rangkaian sistem minimum yang merupakan rangkaian dasar yang dibutuhkan mikrokontroler agar dapat berfungsi.

Rangkaian ini terdiri dari rangkaian reset, rangkaian oscillator, dan rangkaian regulator. Tegangan inputnya 12 V akan diregulasi menjadi 5 V oleh regulator. Rangkain sistem minimum berfungsi untuk membaca data yang diterima oleh sensor mikrofon, melakukan konversi ADC, dan mengirim data tersebut melalui port serial menuju modul WIZ110SR.

45

d. Rangkaian Komunikasi Serial

Rangkaian antarmuka komunikasi serial adalah gerbang komunikasi antara mikrokontroler dan personal komputer. IC RS-232 digunakan sebagai antarmuka (interface) dari PC menuju perangkat eksternal atau sebaliknya. Rangkaian ini dibutuhkan untuk menyesuaikan level tegangan logika antara saluran komunikasi serial dengan komputer agar dapat terjadinya komunikasi.

Pada anatarmuka serial ini, diperlukan IC MAX232 untuk mengkonversi tegangan outputnya dari 5 V menjadi ±15 V agar kompatibel dengan standar port serial pada komputer.

Gambar 3.6. Rangkaian antarmuka dengan komunikasi RS-232

RXD adalah saluran untuk menerima data serial, sedangkan TXD berfungsi untuk mengirimkan data yang berasal dari mikrokontroler. Pin 7 (T2OUT) dihubungkan dengan pin 2 (RXD) dari DB9. Sedangkan pin 8 (R2IN) dihubungkan ke pin 3 (TXD) dari DB9.

e. Konfigurasi WIZ110SR

Mikrokontroler dapat berkomunikasi melalui jaringan berbasis internet protokol menggunakan modul WIZ110SR, untuk itu diperlukan beberapa pengaturan

46

pada modul WIZ110SR. Pengaturan tersebut dapat dilakukan melalui WIZ110SR Configuration Tool. Tampilan jendela pengaturan modul WIZ110SR dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Layar editor konfigurasi WIZ110SR

Gambar 3.7 menjelaskan bahwa pertama kali pada konfigurasi WIZ110SR untuk menjadi mode server, yaitu kita pilih tombol search agar kotak box pada konfigurasi keluar IP default dari modul beserta informasi lainya seperti versi firmware dari modul dan mac address.

Langkah-langkah keseluruan dari pengaturan modul ethernet WIZ110SR adalah sebagai berikut.

1. Modul WIZ110SR dikoneksikan dengan komputer yang akan digunakan untuk proses konfigurasi melalui network switch.

47

2. Konfigurasi modul dilakukan dengan menggunakan WIZ110SR configuration tool seperti pada Gambar 3.7.

3. Untuk memulai proses konfigurasi tekan tombol search pada tool untuk menampilkan daftar modul yang terkoneksi ke jaringan. Daftar modul akan tampil di sebelah kiri (Board List) pada gambar 3.7.

4. Pilih salah satu board yang akan dikonfigurasi. Ketika dipilih, pada bagian kanan akan muncul konfigurasi yang telah disimpan ke dalam modul sebelumnya.

5. Setelah board dipilih, masukkan IP address dan subnetmask pada kolom yang tersedia. Untuk IP diisi dengan 192.168.11.2 dengan subnet 255.255.255.0. 6. Pada bagian port diisi sesuai dengan port komunikasi yang digunakan. Untuk

port yang digunakan adalah port 5000.

7. Pada bagian operation mode pilih server, karena WIZ110SR akan difungsikan sebagai server.

8. Pada tool ini terdapat dua tab yang wajib dikonfigurasi. Masing-masing tab tersebut memiliki fungsi sebagai berikut.

a. Network

Mengkonfigurasi modul WIZ110SR terkait dengan bagaimana modul tersebut dapat berkomunikasi melalui jaringan, seperti IP Address, Subnet Mask, Gateway, dan Port. Pada tab ini, beberapa hal yang dapat dikonfigurasi adalah sebagai berikut.

1. IP Configuration Method, digunakan untuk menentukan pengaturan alamat IP. Pengaturan alamat IP yang digunakan yaitu menggunakan static IP.

48

2. Operation Mode, digunakan untuk menentukan mode operasi dari modul WIZ110SR. Mode yang digunakan adalah mode mixed.

b. Serial

Mengkonfigurasi modul terkait dengan bagaimana modul dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui Universal Asyncronus Receiver Transmitter (UART) seperti baud rate (speed), Jumlah bit data setiap paket (data bit), parity, stop bit, dan flow control. Setelah semua terkonfigurasi sesuai (Network & Serial) tekan tombol setting untuk mengirimkan konfigurasi ke modul WIZ110SR.

3. Rancangan Data Hasil Penelitian

Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung terletak di jalan Prof. Dr. Soemantri Brodjonegoro No 1 Bandar Lampung. Masjid ini memiliki ruang ibadah seluas ±1124 m2 dengan panjang ±34,93 m, lebar ±32,18 m dan tinggi (tanpa kubah) ±4,5 m. Ruang ibadah ini memiliki 12 tiang berbentuk balok yang disusun menyerupai persegi dengan 4 tiang berada didepan, 4 tiang berada di samping kanan sejauh 6,21 m dari pintu masuk sebelah kanan, 4 tiang berada di samping kiri sejauh 6,21 m dari pintu masuk sebelah kiri, dan 4 tiang berada di belakang sejauh 6,3 m dari dinding. Selain tiang berbentuk balok, ruangan ibadah ini juga memiliki 6 buah tiang berbentuk persegi enam yang disusun menyerupai segienam. Tiang ini tersususn dengan 2 tiang berada didepan sejauh 5,15 m dari dinding dan sejauh 12,07 m dari pintu masuk masing-masing tiang, 2 tiang yang berada sejauh 9,1 m dari tiang sebelumnya dan sejauh 7,12 m dari pintu masuk masing-masing tiang, dan 2 tiang lagi terletak sejauh 8,8 m dari dinding belakang dan sejauh 12,07 m dari pintu masuk masing-masing tiang. Ruangan masjid Al Wasi’i memiliki 15 buah

49

kipas angin yang tersusun didalam ruangan. Selain kipas angin, ruangan ini juga memiliki 6 buah loudspeaker yang digunakan untuk mengeraskan suara didalam ruangan ibadah, tujuannya agar suara dapat menyebar merata pada ruangan ibadah ini. Loudspeaker ini terletak didalam masjid dengan susunan 1 buah loudspeaker dipasang secara terpusat didepan ruang ibadah setinggi 4,5 m dari lantai dan 5 loudspeaker lainnya dipasang secara tersebar setinggi 2,25 m dari lantai dengan susunan 2 berada didepan, 2 ditengah, dan 1 dibelakang. Dinding pada ruangan ibadah ini berlubang-lubang (berventilasi) agar udara mudah masuk dan suara di dalam ruangan tidak memantul, sehingga suara tidak berdengung, dan dinding ini ditutup oleh sebuah pintu kaca yang dapat dibuka. Ruangan ini memiliki dua buah pintu yang bermaterial kaca.

Pada penelitian ini, data yang akan diambil ialah berupa tingkat tekanan suara pada tiap titik yang ada pada masjid. Pengujian diambil pada titik-titik terdekat dan terjauh dari sumber suara. Penelitian ini menggunakan delapan sensor yang diletakkan di dalam ruang ibadah masjid. Dalam melakukan penelitian ini delapan sensor diletakkan dengan jarak antar sensor sejauh 3,88 m dan pergeseran sensor sejauh 3,57 m serta dilakukan hingga delapan kali pergeseran, sehingga ruangan yang dideteksi merata. Pengukuran dilakukan agar mengetahui distribusi tingkat tekanan bunyi telah merata atau tidak. Angka yang menjadi batas penilaian kemerataan distribusi SPL mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Indrani (2007), yaitu selisih tingkat tekanan bunyi pada titik terjauh dan terdekat tidak lebih dari 6 dB. Secara teoritis, perubahan tingkat bunyi sebesar 6 dB efeknya mulai dapat dirasakan. Denah peletakan sensor dapat dilihat pada Gambar 3.8 dibawah ini.

50

Gambar 3.8 Denah lokasi penempatan sensor

Untuk mengetahui tingkat tekanan bunyi dan perambatan suara pada masjid maka diperlukan data informasi seperti Tabel 3.1 berikut ini.

Table 3.1. Rencana Data Hasil Penelitian

Titik Ukur Posisi Tingkat Tekanan Bunyi (dB) x Y Data 1 Data 2 Data 3 Data rata-rata

1 1 1

2 2 1

3 3 1

4 4 1

5 5 1

6 6 1

7 7 1

8 8 1

9 1 2

10 2 2

11 3 2

12 4 2

13 5 2

14 6 2

15 7 2

16 8 2

17 1 3

18 2 3

19 3 3

23 7 3

24 8 3

25 1 4

26 2 4

27 3 4

28 4 4

29 5 4

30 6 4

31 7 4

32 8 4

33 1 5

34 2 5

35 3 5

36 4 5

37 5 5

38 6 5

39 7 5

40 8 5

41 1 6

42 2 6

43 3 6

44 4 6

45 5 6

46 6 6

47 7 6

48 8 6

49 1 7

50 2 7

51 3 7

52 4 7

53 5 7

54 6 7

55 7 7

56 8 7

57 1 8

58 2 8

59 3 8

60 4 8

61 5 8

62 6 8

63 7 8

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Alat deteksi pola perambatan suara mampu mendeteksi tingkat tekanan bunyi hingga 110 dB.

2. Sensor mikrofon kondenser dalam penelitian ini memberikan karakteristik akurasi yang tinggi, yaitu sensor 1 sebesar 98,64%, sensor 2 sebesar 98,98%, sensor 3 sebesar 98,38%, sensor 4 sebesar 97,58%, sensor 5 sebesar 97,82%, sensor 6 sebesar 99%, sensor 7 sebesar 98,36%, dan sensor 8 sebesar 97,91%. 3. Distribusi perambatan suara di ruang Masjid Al Wasi’i Universitas Lampung

telah menyebar secara merata, dengan perbedaan tingkat tekanan bunyi sebesar 5,66 dB dan 2,69 dB. Tetapi masih terdapat keunikan pola perambatan suara, dimana titik-titik tertentu memiliki tingkat tekanan bunyi yang sedikit lebih besar dari titik yang lain dan titik-titik tertentu juga mengalami pelemahan suara bila dibandingkan dengan titik yang lain.

tentang pola perambatan suara, tetapi juga dapat dilakukan penelitian tentang waktu dengung optimum yang berpengaruh pada kejelasan pembicaraan dan tingkat kebisingan bunyi.

DAFTAR PUSTAKA

Bell A. 1996. Noise : An Occupational Hazard and Public Nuisanc. Switzerland : WHO, Genewa.

Buchari. 2007. Kebisingan Industri dan Hearing Concervation Program. Sumatra Utara: USU repository © 2007.

Bueche, Fredenrick J. 1989. Seri Buku Schaum Teori dan Soal-Soal Fisika Edisi Kedelapan. Jakarta : Erlangga.

Cahyono, Y., R.E. Susilo., dan Y. Novitaningtyas. 2008. Rekayasa Biomedik Terpadu untuk Mendeteksi Kelainan Jantung. Jurnal Fisika dan Aplikasinya. Volume 4. No. 2.

Confer, R.G and T.R. Confer. 1994. Occupational Health and safety : Term, Defenitions and Abbreviations. USA: Lewis Publisher.

Friston, N. 2011. Preamplifier. http://napitzfriston.blogspot.com/2011/04/ preamplifier-atau-preamp.html. diakses pada tanggal 5 Januari 2015. Giancoli, C. D..1999. Fisika Edisi Lima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Halliday, D dan R. Resnick. 1998. Fisika Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Hartono, Puji. 2014. Protokol-Komunikasi Data Ala TCP/IP. Bandung:

STMIK-AMIKBandung.

Indrani, Hedi C. 2007. Analisis Kinerja Akustik pada Ruang Auditorium Multifungsi Studi Kasus: Auditorium Universitas Kristen Petra, Surabaya. Jurnal Desain Interior, Vol 5 No 1.

Ishaq, Mohamad. 2007. Fisika Dasar Edisi Dua. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Leutron. 2015. IEC 61672, type 2 Sound Level Meter Model: SL-4011. www.leutron.com. Diakses pada tanggal 12/6/2015 pukul 10.42 WIB. Mariani dan Nurlaela Rauf. 2008. Deskripsi Kondisi Akustik Ruang Masjid Al

Markaz Al Islam Makassar. Jurnal SMARTek, Vol. 6, No 4, Nopember 2008: 246-260.

Sistem Komputer Unikom – Komputika – Volume 1, No.2.

Munarso dan Suryono. 2014. Sistem Telemetri Pemantauan Suhu Lingkungan Menggunakan Mikrokontroler dan Jaringan Wifi.Youngster Physics Journal. Vol.3, No.3, Hal 249-256.

Notoatmodjo, Soekidjo. 2003. Prinsip-Prinsip Dasar Ilmu Kesehatan Masyarakat Cet. Ke-2. Jakarta: Rineka Cipta.

Permenkes. 1987. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia nomer 718/Men/Kes/Per/XI/1987 tentang kebisingan yang berhubungan dengan kesehatan. Jakarta: Departemen Kesehatan RI.

Priyambodo, Tri Kuntoro. 2009. Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan informatika. Yogyakarta: Andi.

Rani, Suci. 2015. Teori Dasar Mikrokontroler ATMEGA 16. https://www.academia.edu/5225096/Atmega_16. diakses pada tanggal 27 Januari 2015.

Saragih, Horasdia. 2015. Applied Physics Science. horas@dosen.fisika.net.

Satwiko, Prasasto. 2005. Fisika Bangunan 1 edisi 2. Yogyakarta: Andi.

Sasongko, dkk. 2000. Kebisingan Lingkungan. Semarang : Badan Penerbit Universitas Diponegoro.

Sayood, K. 2003. Lossless Compression Handbook. New York: Academic Press. Setiawan, Iwan. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transduser. Semarang: Program Studi

Sistem Komputer Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.

Soegijanto, 2001. Penelitian Kinerja Akustik Mesjid di Indonesia, Laporan Hasil Penelitian Tahun I Hibah Bersaing Perguruan Tinggi IX. Bandung: Fakultas Teknologi ITB.

Suma’mur, P.K. 1984. Higiene Perusahan dan Kesehatan Kerja, Cetakan ke VII. Jakarta : PT. Gunung Agung.

... 1994. Higiene Perusahan dan Kesehatan Kerja,. Jakarta: Haji Masagung.

Suyatno dan Ahmad Hisam. 2010. Perancangan dan Pembuatan Alat Pendeteksi Tingkat Kebisingan Bunyi Berbasis. Jurnal Fisika dan Aplikasinya Volume 6. No. 1.

Tambunan S. 2005. Kebisingan di Tempat Kerja. Yogyakarta: Andi. Tipler, P. A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Umam, Moch. Khairul. 2012. http://www.ilalang.co.vu/2012/04/pengertian-

ethernet.html. diakses pada tanggal 23 November 2014.

User’s guide. 2012. Countouring and 3D Surface Mappin for Scientists and Enggineers. United States of America: Golden Software, Inc. Halaman1-35. Wahyu, A. 2003. Higiene Perusahan. Makasar: FKM Universitas Hasanuddin. Wardhana, W.A. 2001. Dampak Pencemaran Lingkungan. Yogyakarta: Andi. Wiznet Co. 2008. WIZ110SR User’s Manual (Version 2.1.0). Copyright 2008