Simulasi Pengukuran Pengaruh Perisaian Konduktor Terhadap Kesesuaian Elektromagnetik

TUGAS AKHIR

SIMULASI PENGUKURAN PENGARUH PERISAIAN KONDUKTOR TERHADAP

KESESUAIAN ELEKTROMAGNETIK

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

O

L

E

H

060402065

SUKESIH

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Kesesuaian elektromagnetik adalah suatu keadaan lingkungan elektromagnetik yang tidak saling mempengaruhi antara satu sistem dengan sistem yang lain. Ketidaksesuaian elektromagnetik dapat menimbulkan tegangan gangguan yang dapat mempengaruhi kinerja sistem. Apabila hal ini berlangsung lama dapat menimbulkan kerusakan pada sistem tersebut. Oleh sebab itu untuk menghasilkan kesesuaian elektromagnetik diperlukan desain peralatan yang baik. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan membuat perisai pada peralatan.

Perisaian adalah teknik pencegahan dan pengurangan interferensi elektromagnetik dengan cara melapisi alat atau sistem agar tidak terpengaruh atau mempengaruhi lingkungan disekitarnya. Salah satu contoh sederhana yang dapat dilakukan untuk melihat adanya tegangan gangguan ( noise ) yang mempengaruhi peralatan adalah dengan membuat simulasi pengukuran tegangan gangguan pada konduktor yang diperisai.

Dua konduktor yang membentuk gandengan kapasitif, dimana pada salah satu konduktor dipasang perisai. Pada saat konduktor yang lain diberi tegangan, maka dapat diukur besar tegangan gangguan pada konduktor yang diperisai.

Dalam tugas akhir ini, saya akan membahas tentang teori dasar kesesuaian elektromagnetik yang dapat menimbulkan noise dan interferensi, teori dasar perisaian sebagai antisipasi timbulnya noise, dan simulasi perisaian konduktor untuk mengukur tegangan noise.

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah dan segala puji bagi Allah Yang Maha Kuasa, karena dengan

ijin-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Studi Pendahuluan Percobaan Kesesuaian Elektromagnetik Di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara”.

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penulis juga menyadari betapa berartinya bantuan material, moral dan spiritual dari berbagai pihak yang selama ini di terima penulis selama menjalani kuliah dan selama penulisan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sangat dalam kepada :

1. Yang tersayang orang tua penulis, ayahanda Suparjo dan ibunda Siti Naimah,

saudara-saudara penulis Suparti, Spdi dan Sugiarto, ST.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku ketua Departemen Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen pembimbing. Terimakasih atas segala

bimbingan bapak, arahan dan motivasi yang bapak berikan kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

5. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain, selaku dosen wali yang selalu membantu dan

membimbing penulis selama kuliah.

6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah mendidik penulis menuju jenjang Sarjana.

7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang selalu membantu penulis dalam urusan administrasi.

8. Teman istimewa penulis ( Fahmi Hidayat, ST), terimakasih karena sabar memberi

semangat dan membantu penulis.

9. Seluruh teman-teman asisten dan pegawai Laboratorium Pengukuran Listrik,

Fakultas Teknik USU (Supenson, mudin, B’Megi, B’Cuib dan B’Dian), terimakasih atas bantuan dan semangat yang diberikan.

10.Sahabat – sahabat sejati stambuk 2006 ( Ina Koenenk, Liza Kocik, Sanita Canted, Muti, Pingkan, Teguh, Bale, Folda, Taufik, Nasir, Randi, Frans, Jaitun, Jhon C, Martua, Denny, Ibenk, Helmi, Roji, Salman, Topan, Royen, Roiden, Reinhat, Budiman, Angga, Iqbal, Fauji, Alfi, Jemi, azhari, Agung dan yang lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu oleh penulis) terimakasih untuk semua persahabatan yang kita buat, dukungan, semangat dan semua yang telah kalian berikan sangat berarti bagi penulis.

11.Para senior dan junior yang turut ambil andil membantu penulis, dan semua pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu, penulis mengucapkan banyak terimakasih.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, dan akhir kata penulis ucapkan terimakasih.

Medan, 15 Oktober 2010 Penulis

DAFTAR ISI

Hal.

Abstrak ... i

Kata Pengantar ... ii

Daftar Isi ... iv

Daftar Gambar ... vii

Daftar Tabel ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 1

I.3 Batasan Masalah ... 1

I.4 Metode Penulisan ... 2

I.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TEORI DASAR KESESUAIAN ELEKTROMAGNETIK II.1 Umum ……… 3

II.2 Gelombang Elektromagnetik... 4

II.3 Kesesuaian Elektromagnetik (Electromagnetic Compatibility / EMC)……… 8

II.4 Interferensi Elektromagnetik... 14

II.5 Ruangan Anechoic Untuk Pengukuran Interferensi Radiasi Elektromagnetik dan Radiasi Suseptibilitas Elektromagnetik... 19

II.5.1 Ruangan Anechoic………. 19

II.5.2 Pengukuran Menggunakan Ruangan Anechoic…….…. 21

a. Pengukuran Radiasi Elektromagnetik………. 21

b. Pengukuran Radiasi Suseptibilitas... 22

II.6.1 Teori Perisaian (shielding)……… 24

II.6.2 Perisaian Material... 32

II.6.3 Perisaian Kabel... 33

II.6.4 Perisaian Konduktor... 37

BAB III PERCOBAAN PENGUKURAN TEGANGAN GANGGUAN III.1 Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Pada Konduktor Dengan Perisai Tembaga Padat……….... 43

III.1.1 Pengukuran Pada Jarak Konduktor – Konduktor dan Jarak Konduktor Tanah = 30 cm ………. 43

III.1.1a. Panjang Perisai = 10 m...………..…….. 43

III.1.1b. Panjang Perisai = 9 m ... ... 45

III.1.1c. Panjang Perisai = 8 m………...… 47

III.1.1d. Panjang Perisai = 7 m…………..……… 49

III.1.1e. Panjang Perisai = 6 ………. 51

III.1.1f. Panjang Perisai = 5 ………. 54

III.1.2. Pengukuran Pada Jarak Konduktor – Konduktor dan Jarak Konduktor Tanah = 60 cm... 56

III.1.2a Panjang Perisai = 10 m ………... 56

III.1.2b. Panjang Perisai = 9 m ……….….. 58

III.2.2c. Panjang Perisai = 8 m ………... 60

III.2.2d. Panjang Perisai = 7 m ……….….. 62

III.2.2e. Panjang Perisai = 6 m ……… 64

III.2.2f. Panjang Perisai = 5 m ………. 66

III.2. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Pada Konduktor Dengan Perisai Kawat Mesh ……… 68

III.2.1 Pengukuran Pada Jarak Konduktor – Konduktor dan Jarak Konduktor

Tanah = 30 cm ………... . 68

III.2.1a. Panjang Perisai = 10 m ……….. 68

III.2.1b Panjang Perisai = 9 m ………. 70

III.2.1c Panjang Perisai = 8 m ……….. 72

III.2.1d Panjang Perisai = 7 m ………. 75

III.2.1e Panjang Perisai = 6 m ……….. 77

III.2.1f Panjang Perisai = 5 m ……….. 79

III.2.2 Pengukuran Pada Jarak Konduktor – Konduktor dan Jarak Konduktor Tanah = 60 cm ………... . 81

III.2.2a. Panjang Perisai = 10 m ……….. 81

III.2.2b Panjang Perisai = 9 m ………. 83

III.2.2c Panjang Perisai = 8 m ……….. 85

III.2.2d Panjang Perisai = 7 m ………. 88

III.2.2e Panjang Perisai = 6 m ……….. 90

III.2.2f Panjang Perisai = 5 m ……….. 92

III.3. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Pada Konduktor Dengan Perisai Kayu……… 94

III.2.1 Pengukuran Pada Jarak Konduktor – Konduktor dan Jarak Konduktor Tanah = 60 cm ………... . 94

BAB IV ANALISA, KESIMPULAN DAN SARAN IV.1. Data Hasil Pengukuran….………..…….. 97

IV.3. Kesimpulan……… 99

IV.4. Saran……….. 99

DAFTAR PUSTAKA ... … 100

DAFTAR GAMBAR

2.1.(a). Rangkaian Fisik Gandengan Kapasitif.

(b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif... 4

2.2.(a). Rangkaian Fisik Gandengan Induktif. (b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Induktif…... 5

2.3. Diagram Blok Kesesuaian Elektromagnetik………. 9

2.4. Aspek Dasar Kesesuaian Elektromagnet……….. 9

2.5. Subsistem Dasar Kesesuaian Elektromagnetik………. 10

2.6. Transfer Energi Elektromagnet………. 12

2.7. Diagram Interferensi Elektromagnetik……….. 15

2.8. Sumber Interferensi Elektromagnetik……… 16

2.9. Interferensi Intra Peralatan………. 17

2.10. Interferensi Satu Alat dari Gangguan Beberapa Sumber Noise………… 17

2.11. Interferensi Beberapa Alat dari Gangguan Satu Sumber Noise………... 18

2.12. Ruangan Gelombang Mikro Anechoic... 19

2.13. Karbon Dilapisi Busa Piramid... 20

2.14. Ruangan Anechoic dengan Lantai Kayu Platform………... 21

2.15. Skema Pengukuran Radiasi Emisi ... 21

2.16. Skematik Pengukuran Radiasi Suseptibilitas... 22

2.17. Grafik Penyimpangan Karakteristik Daya dan Jarak... 24

2.18. Perisaian Untuk Mencegah Emisi Sistem Keluar Dari Batas Perisai... 26

2.19. Pencegahan Emisi Radiasi Dari Luar Sistem... 26

2.21. Variasi Gelombang Impedansi Pada Fungsi Jarak... 28

2.22. Perisai Laminasi Multimedia... 29

2.23. Perisai Isolasi Ganda... 31

2.24. Kabel Twinax... 34

2.25. Kabel Quadrax... 34

2.26. Kabel Triax... 34

2.27. Model Kopling Transfer Impedansi pada Kabel Koaksial... 35

2.28. Perisai Berbentuk Pipa... 36

2.29. (a) Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor. (b)Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor... 37

2.30. (a). Perisaian Kopling Kapasitif. (b). Rangkaian Ekivalen Perisaian Kopling Kapasitif……….. . 39

2.31. (a). Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Perisai Ditanahkan. (b). Rangkaian Ekivalen Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Perisai Ditanahkan... 40

2.32. (a). Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Resistansi Terbatas. (b). Rangkaian Ekivalen Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Resistansi Terbatas... 41

3.1. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai Tembaga 10 m Pada Jarak 30 cm………... 44

3.2. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai Tembaga 10 m Pada Jarak 30 cm.……… 44

3.3. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai Tembaga 9 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 46

3.4. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 9 m Pada Jarak 30 cm ………. 46

3.5. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 8 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 48

3.6. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 8 m Pada Jarak 30 cm ………. 49

3.7. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 7 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 50

3.8. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 7 m Pada Jarak 30 cm ………. 51

3.9. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 6 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 52

3.10. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 6 m Pada Jarak 30 cm ………. 53

3.11. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 5 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 55

3.12. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 5 m Pada Jarak 30 cm ………. 55

3.13. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 10 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 57

3.14. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 10 m Pada Jarak 60 cm ………. 57

3.15. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 9 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 59

3.16. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

3.17. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 8 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 61

3.18. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 8 m Pada Jarak 60 cm ………. 61

3.19. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 7 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 63

3.20. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 7 m Pada Jarak 60 cm ………. 63

3.21. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 6 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 65

3.22. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 6 m Pada Jarak 60 cm ………. 65

3.23. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 5 m Pada Jarak 60 cm ……….. . 67

3.24. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Tembaga 5 m Pada Jarak 30 cm ………. 67

3.25. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 30 cm ……….. . 69

3.26. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 30 cm ………. 70

3.27. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 30 cm ………..……….. . 71

3.28. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 30 cm ………. 72

3.29. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

3.30. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 30 cm ……… 74

3.31. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 30 cm ……… . 76

3.32. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 30 cm ……… 76

3.33. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 30 cm ……… . 78

3.34. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 30 cm ……… 78

3.35. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 30 cm ……… . 80

3.36. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 30 cm ……… 80

3.37. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 60 cm ……… . 82

3.38. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 60 cm ……… 83

3.39. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 60 cm ……… . 84

3.40. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 60 cm ……… 85

3.41. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 60 cm ……… . 86

3.42. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

3.43. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 60 cm ……… . 89

3.44. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 60 cm ……… 89

3.45. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 60 cm ……… . 91

3.46. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 60 cm ……… 91

3.47. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 60 cm ……… . 93

3.48. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 60 cm ……… 93

3.49. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

Kayu Pada Jarak 60 cm ……… . 95

3.50. Simulasi Percobaan Pengukuran Tegangan Gangguan (Noise Voltage) Untuk Perisai

DAFTAR TABEL

2.1. Spektrum Elektromagnetik……… 6

2.2. Material yang Dapat Menghasilkan Muatan Elektrostatis……… 13

2.3. Material Perisai... 33

3.1. Ukuran Kapasitor untuk perisai 10 m……… 43

3.2. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 10 m Pada Jarak 30 cm.……….……. 45

3.3. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 9 m Pada Jarak 30 cm……... 45

3.4. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 9 m Pada Jarak 30 cm ………... 47

3.5. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 8 m Pada Jarak 30 ..………... 47

3.6. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 8 m Pada Jarak 30 cm ………... 49

3.7. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 7 m Pada Jarak 30 ..………... 50

3.8. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 7 m Pada Jarak 30 cm ………... 51

3.9. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 7 m Pada Jarak 30 ..………... 52

3.10. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 6 m Pada Jarak 30 cm ………... 53

3.11. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 5 m Pada Jarak 30 ..………... 54

3.12. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 5 m Pada Jarak 30 cm ………... 55

3.14. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 10 m Pada Jarak 60

cm ………... 57

3.15. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 9 m Pada Jarak 60 ..………... 58

3.16. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 9 m Pada Jarak 60

cm ………... 60

3.17. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 8 m Pada Jarak 60 ..………... 60

3.18. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 8 m Pada Jarak 60

cm ………... 62

3.19. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 7 m Pada Jarak 60 ..………... 62

3.20. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 7 m Pada Jarak 60

cm ………... 64

3.21. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 6 m Pada Jarak 60 ..………... 64

3.22. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 6 m Pada Jarak 60

cm ………... 66

3.23. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Tembaga 5 m Pada Jarak 60 ..………... 66

3.24. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Tembaga 5 m Pada Jarak 60

cm ………... 68

3.25. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 30 ..…… 69

3.26. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 30

cm ………... 70

3.27. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 30 ..……. 71

3.28. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 30

3.29. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 30 ..……. 73 3.30. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 30

cm ………... 74

3.31. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 30 ..……. 75

3.32. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 30

cm ………... 77

3.33. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 30 ..……. 77

3.34. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 30

cm ………... 79

3.35. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 30 ..……. 79

3.36. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 30

cm ………... 80

3.37. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 60 .…… 81

3.38. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 10 m Pada Jarak 60

cm ………... 83

3.39. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 60 ..………... 84 3.40. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 9 m Pada Jarak 60

cm ………... 85

3.41. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 60 ..………... 86 3.42. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 8 m Pada Jarak 60

cm ………... 87

3.44. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 7 m Pada Jarak 60

cm ………... 90

3.45. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 60 ..……. 90

3.46. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 6 m Pada Jarak 60

cm ………... 92

3.47. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 60 ..……. 92

3.48. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kawat Mesh 5 m Pada Jarak 60

cm ………... 94

3.49. Ukuran Kapasitor untuk Perisai Kayu..………... 94

3.50. Hasil Simulasi Tegangan Noise untuk Perisai Kayu……….. 96

4.1. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar

konduktor dan konduktor – tanah = 30……….. 97

4.2. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,..……. 97

4.3. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kawat mesh pada jarak antar konduktor

dan konduktor – tanah = 30 cm ………..……… 98

4.4. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,..……. 98

4.5. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kayu pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm………,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,..……. 98

ABSTRAK

Kesesuaian elektromagnetik adalah suatu keadaan lingkungan elektromagnetik yang tidak saling mempengaruhi antara satu sistem dengan sistem yang lain. Ketidaksesuaian elektromagnetik dapat menimbulkan tegangan gangguan yang dapat mempengaruhi kinerja sistem. Apabila hal ini berlangsung lama dapat menimbulkan kerusakan pada sistem tersebut. Oleh sebab itu untuk menghasilkan kesesuaian elektromagnetik diperlukan desain peralatan yang baik. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan membuat perisai pada peralatan.

Perisaian adalah teknik pencegahan dan pengurangan interferensi elektromagnetik dengan cara melapisi alat atau sistem agar tidak terpengaruh atau mempengaruhi lingkungan disekitarnya. Salah satu contoh sederhana yang dapat dilakukan untuk melihat adanya tegangan gangguan ( noise ) yang mempengaruhi peralatan adalah dengan membuat simulasi pengukuran tegangan gangguan pada konduktor yang diperisai.

Dua konduktor yang membentuk gandengan kapasitif, dimana pada salah satu konduktor dipasang perisai. Pada saat konduktor yang lain diberi tegangan, maka dapat diukur besar tegangan gangguan pada konduktor yang diperisai.

Dalam tugas akhir ini, saya akan membahas tentang teori dasar kesesuaian elektromagnetik yang dapat menimbulkan noise dan interferensi, teori dasar perisaian sebagai antisipasi timbulnya noise, dan simulasi perisaian konduktor untuk mengukur tegangan noise.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Ketidaksesuaian elektromagnetik merupakan masalah yang sering terjadi dalam dunia listrik dan elektronik. Munculnya tegangan noise dan interferensi dapat mengganggu kinerja sistem yang sedang beroperasi. Hal tersebut dapat mengakibatkan kerusakan pada peralatan.

Interferensi terjadi karena dalam suatu sistem / peralatan / piranti mengalir arus sehingga menimbulkan medan elektromagnetik. Medan elektromagnetik yang timbul disekitar sistem / peralatan / piranti tersebut mencapai dan mengkonduksi elektron pada sistem / peralatan / piranti disekitarnya, sehingga muncul arus dan tegangan yang tidak diinginkan yang mengakibatkan timbulnya gangguan.

Peralatan / piranti listrik dan elektronik harus didesain untuk mampu bekerja dilingkungan yang mengandung medan elektromagnetik. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan perisaian. Perisaian dapat dilakukan pada sumber, pada penerima maupun pada keduanya. Namun pada simulasi tugas akhir ini perisaian hanya dilakukan pada konduktor penerima. Dalam simulasi, perisai dibuat dalam beberapa ukuran sehingga dapat dianalisa perisai yang baik digunakan.

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT PENULISAN

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh bentuk dan ukuran perisaian pada konduktor.

Manfaat penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui bentuk dan ukuran perisai yang baik digunakan pada sistem.

1.3 BATASAN MASALAH

1. Perisaian hanya pada knduktor penerima.

2. Bentuk perisai yang digunakan dalam simulasi hanya berbentuk perisai tabung.

3. Perisai yang digunakan hanya tembaga, kawat mesh tembaga dan kayu.

1.4 METODE PENULISAN

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi literatur

Yaitu dengan mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari media cetak dan internet, dan bahan kuliah yang mendukung tugas akhir ini.

2. Studi Bimbingan

Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung.

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bagian ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Bagian ini menjelaskan tentang medan listrik, medan magnet, kesesuaian medan elektromagnet, masalah interferensi dan teori dasar perisaian.

BAB III ANALISA PERCOBAAN

Bagian ini menguraikan tentang percobaan yang akan dilakukan, rangkaian percobaan, prosedur percobaan dan analisa percobaan untuk percobaan yang pernah dilakukan sebelumnya.

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian ini berisikan beberapa tulisan hal – hal yang dianggap penting dan saran dari penulisan tugas akhir ini.

BAB II

TEORI DASAR KESESUAIAN ELEKTROMAGNETIK

II.1 UMUM

Penggunaan peralatan listrik, elektronik dan elektromekanik semakin meningkat seiring perkembangan jaman dan kebutuhan manusia, terutama peralatan – peralatan yang menggunakan sistem digital modern seperti terrestrial trunket radio, global system formobile communication (GSM), komputer, digital pager, radio genggam, hand phone dan peralatan

wireless, peralatan kedokteran, peralatan rumah tangga dan lain sebagainya. Semua peralatan – peralatan tersebut membangkitkan gelombang elektromagnetik. Dengan demikian, perkembangan sistem peralatan di bidang listrik, elektronik dan industri secara tidak langsung akan disertai beberapa masalah yang disebabkan gangguan dari fenomena elektromagnetik. Level tegangan yang rendah pada pengoperasian peralatan elektronik, ketidak seragaman sistem transmisi, lingkungan pengoperasian peralatan yang berdampingan dengan peralatan lain, arus kuat dan arus lemah didalam suatu sistem dan kepadatan instalasi yang semuanya dapat berpengaruh pada lingkungan elektromagnetik disekitarnya.

Pada saat sekarang ini diharapkan adanya peralatan elektronik yang dapat beroperasi dalam lingkungan medan elektromagnetis yang tidak mendatangkan kerugian dari fungsi – fungsi peralatan yang sudah direncanakan sistem pengoperasiannya dan tidak memberikan dampak buruk terhadap pengoperasian peralatan disekitarnya dan kesehatan manusia.

Gangguan elektromagnetik terjadi bila noise pancaran spektrum elektromagnetik yang dihasilkan dari peralatan elektronik dan peralatan listrik mengganggu sinyal spektrum yang ditimbulkan oleh peralatan lain. Beberapa peralatan atau sistem dapat berada dalam satu lingkungan yang mengandung medan elektromagnet, hal itu dapat mempermudah timbulnya gangguan. Oleh karena itu disamping pengujian produk atau sistem, juga diperlukan pengujian keandalan lingkungan yang bisa menjamin keandalan performa sistem dalam lingkungan alaminya. Selama perkembangan kehidupan yang selalu berfikir praktis, maka kebutuhan pemakaian peralatan yang menggunakan teknologi spektrum elektromagnetik dipandang besar sekali keuntungannya bagi peralatan untuk berkomuniksi, ilmu kedokteran yang praktis dan

canggih, hubungan bisnis dan industri modern, peralatan – peralatan tersebut juga harus diperhatikan dampak yang terjadi dalam lingkungan lain.

II.2 GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gangguan elektromagnetik adalah sinyal pancaran yang tidak diinginkan dari energi konduksi atau energi radiasi sebagai medan elektromagnetik. Pancaran konduksi berupa tegangan dan arus. Sedangkan pancaran radiasi terdiri dari medan listrik atau medan magnet. Interaksi medan listrik antara dua rangkaian terbentuk dalam gandengan kapasitif. Jika dua rangkaian digandeng oleh medan listrik, maka gandengan listrik tersebut dapat digantikan dengan kapasitor. Dalam bentuk rangkaian dapat dilihat pada Gambar 2.1.

1 2 1 2

E medan listrik

V

Z Impedansi

ke tanah

V

Z C

(a) (b)

Gambar 2.1. (a). Rangkaian Fisik Gandengan Kapasitif

(b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif

Interaksi medan magnet antara dua rangkaian terjadi dalam gandengan induktif. Medan magnet yang terkurung diantara dua konduktor dapat digantikan dengan induktansi bersama.Suatu konduktor yang dialiri arus listrik dapat menghasilkan medan magnet yang mempengaruhi konduktor disekitarnya. Bentuk fisik dan rangkaian ekivalen dari rangkaian ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.

I

Konduktor 1 dengan arus I

Konduktor 2

M12 1

2

V = jwM12I

(a) (b)

Gambar 2.2. (a). Rangkaian Fisik Gandengan Induktif

(b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Induktif

Spektrum sinyal gangguan didefenisikan dalam bentuk amplitudo yang merupakan kebalikan dengan frekuensi pancaran sinyal dari suatu sumber gangguan. Amplitudo spektrum pancaran dapat berupa pancaran konduksi atau radiasi, narrow band atau broad band, yang dapat didefenisikan sebagai berikut :

• Pancaran konduksi dapat didefenisikan sebagai energi elektromagnetik yang diinginkan

sepanjang propagasi suatu penghantar (konduktor). Konduktor dapat berupa kabel aliran daya, lapisan metal subsistem, atau sistem interkoneksi kabel – kabel.

• Pancaran radiasi didefenisikan sebagai energi elektromagnetik yang diinginkan atau

energi elektromagnetik yang tidak diinginkan yang merupakan propagasi kedalam ruang bebas, sebagai suatu gelombang transfer elektromagnetik oleh gandengan kapasitif atau gandengan induktif.

• Pancaran narrow band yaitu suatu pancaran yang mempunyai energi spektrum yang

utama terletak didalam bandpass dari pengukuran peralatan penerima yang digunakan. Pancaran narrow band yang dimaksud yaitu bandwidth pancarannya 3dB lebih sempit dari pengukuran bandwidth penerima gangguan.

• Pancaran broad band yaitu suatu pancaran yang mempunyai distribusi energi spektrum

yang lebih besar dibandingkan dengan bandwidth dari pengukuran penerima yang

digunakan.

Spektrum sinyal yang ada dalam sistem elektronik sebagian besar merupakan aspek yang penting dari kemampuan suatu sistem, bukan hanya untuk mendapatkan batas yang berkaitan dengan pengaturan pancaran, tetapi juga berfungsi dalam kesesuaian / keharmonisan

dari sistem elektronik. Kuantitas yang harus diperhatikan dalam kesesuaian elektromagnetik adalah :

• Pancaran konduksi, berupa tegangan atau arus.

• Pancaran radiasi, berupa medan listrik dan medan magnet. Spektrum elektromagnetik dapat digolongkan seperti dalam Tabel 2.1 Tabel 2.1. Spektrum Elektromagnetik

URAIAN FREKUENSI PANJANG GELOMBANG

High Frequency (HF) 3 – 30 MHz (100 – 10) m

Very High Fequency (VHF) 50 – 100 MHz (6 – 3) m

Ultra High Fequency (UHF) 400 – 1000 MHz (75 – 30) m

Microwave 3.109 -1011 Hz 10 cm – 3 mm

Millimetre Wave 1011 -1012 Hz 3 mm – 0,3 mm

Infrared 1012(6.1014) Hz 0,3 mm – 0,5 μm

Light (6.1014) - (8.1014) Hz 0,5 μm - 0,4 μm

Ultra-Violet (8.1014) - 1017 Hz 0,4 μm – 10-9 m

X-Rays (1017 - 1019)Hz 10-9 m - 10-3 m

Gamma Rays > 1019 Hz < 10-3 m

Gelombang elektromagnetik dapat berjalan dalam ruang hampa. Gelombang elektromagnetik menghasilkan komponen listrik dan magnet. Gelombang elektromagnetik memindahkan energinya melalui ruang hampa dan juga melalui medium material. Perbedaan material menyebabkan jumlah perbedaan yang disebabkan untuk penyerapan (absorbsi) dan proses pemantulan. Sifat alami dari gelombang elektromagnetik yang berjalan, yaitu kecepatan dari gelombang elektromagnet tergantung dari material yang dilalui gelombang tersebut.

Menurut frekuensi propagasi gelombang elektromagnetik dibedakan menjadi :

• Propagasi frekuensi tinggi (high frequency / HF)

• Propagasi frekuensi sangat tinggi (very high frequency / VHF) dan frekuensi ultra tinggi (ultra high frequency / UHF)

Propagasi gelombang elektromagnetik frekuensi radio melalui 3 metode yaitu radiasi, konduksi dan induksi. Metode tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Medan Elektromagnetik Radiasi

Pancaran radiasi memancarkan energi elektromagnetik dari peralatan dan propagasi melalui ruangan atau suatu medium. Radiasi elektromagnetik yang biasa ada dalam lingkungan kita adalah pemancar radio dan televisi. Pemancar akan memancarkan sinyal radiasi kearah alat penerima dan alat penerima akan menerima sinyal tersebut dan bereaksi terhadap sinyal yang diterima

2. Medan Elektromagnetik Konduksi

Propagasi energi elektromagnetik frekuensi radio melalui konduksi terjadi sebagai hasil hubungan fisik antara peralatan yang berdekatan. Hubungan tidak diperlukan langsung, dapat melalui saluran perantara. Konduksi tidak disengaja dan tidak diinginkan melalui saluran perantara terkadang terhubung sebagai loop atau ground loop.

3. Medan Elektromagnetik Induksi

Proses induksi terjadi bila dua rangkaian induktif membentuk gandengan induktif sehingga terbentuk medan magnet. Bentuk gangguan pada umumnya terjadi bila sinyal dari bermacam – macam peralatan paralel jalurnya satu dengan yang lain dalam lingkungan yang biasa, seperti didalam listrik atau didalam saluran masuk listrik. Induksi dapat juga terjadi dalam kabel multi konduktor yang multipair, jika pasangan tidak cukup terisolasi satu dengan yang lain. Pasangan kabel yang membelit tidak terbungkus dapat untuk mentransfer energi elektromagnetik dengan cara induksi, jika tidak ada perlindungan dalam instalasi kabel.

Lingkungan elektromagnetik yaitu komposisi dari energi radiasi dan energi konduksi yang dihasilkan suatu produk listrik, elektronik dan elektromekanik. Dapat berupa distribusi daya dan distribusi waktu dengan jangkauan variasi frekuensi dari level pancaran elektromagnetik radiasi atau konduksi yang ditemui dalam suatu lingkungan operasional yang direncanakan. Lingkungan elektromagnetik dapat berupa gangguan elektromagnetik, pulsa elektromagnetik, radiasi elektromagnetik dari material yang mudah meledak, dan fenomena alam yang diakibatkan oleh kilat.

Lingkungan elektromagnetik dapat dipandang dalam segi distribusi ruang dan distribusi

temporal dari kuat medan listrik (v/m), pemancaran (irradiance) cahaya (watt/m) dan

secara luas peralatan – peralatan yang peka terhadap gangguan elektromagnetik atau peralatan peralatan yang merupakan sumber gangguan elektromagnetik.

II.3 KESESUAIAN ELEKTROMAGNETIK

(ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY / EMC)

Kesesuaian elektromagnetik adalah kemampuan suatu peralatan atau sistem untuk beroperasi secara normal dilingkungan elektromagnetik tanpa terpengaruh maupun menghasilkan interferensi terhadap lingkungan. Kesesuaian elektromagnetik dibagi menjadi dua bagian, yaitu interferensi elektromagnetik dan suseptibilitas elektromagnetik.

Menurut International Electrotechnical Commission (IEC) emisi elektromagnetik

adalah ‘suatu peristiwa pemancaran energi elektromagnetik yang berasal dari sumber gangguan’ (IEC, 1989). Emisi dapat dibagi menjadi sinyal yang diinginkan dan sinyal yang tidak diinginkan yang diambil dari alur gandenganyang diharapkan dan tidak diharapkan.

Sebagai contoh, suatu sinyal yang diinginkan yang diambil dari alur yang diharapkan adalah pengiriman sinyal data melalui proses komputer dengan kabel panjang yang dihubungkan ke kontroler pada suatu proses aktual. Pada proses aktual sistem komputer yang terhubung pada sistem kontroler ketika terjadi crosstalk internal dikomputer kemudian sinyal digital diterima dibagian utama, bagian utama ini akan berfungsi sebagai antena pemancar sinyal digital. Disini kita bisa mendapatkan pengambilan sinyal yang diinginkan yang berasal dari bagian yang tidak diinginkan di lingkungan elektromagnetik. Antena pemancar mungkin

sekarang terganggu, misalnya dengan stasiun pemancar radio, penerima akan mendapatkan

gangguan sehingga pesan tidak terkirim. IEC mendeskripsikan suseptibilitas adalah ‘ketidak mampuan suatu piranti, peralatan atau sistem untuk bekerja tanpa penurunan kemampuannya saat muncul gangguan elektomagnetik’(IEC, 1989). Pada Gambar 2.3 dapat dilihat diagram blok kesesuaian elektromagnetik dan hubungannya dengan efek yang ditimbulkannya.

(KEM)

Kesesuaian Elektromagnetik

(kemampuan berfungsi dengan baik)

Emisi Elektromagnetik (pemancaran energi gangguan)

Suseptibilitas / Peka Elektromagnetik (interferensi)

Dari Dalam Sistem

Dari Sistem Lain

Dari Sistem Sendiri

Kesesuaian Intern sistem

kesesuaian Intra sistem Dari Sistem

Lain

Gambar 2.3. Diagram Blok Kesesuaian Elektromagnetik

Kesesuaian elektromagnetik berhubungan dengan pembangkit, transmisi dan penerimaan energi elektromagnetik. Ada 3 aspek masalah kesesuaian elektromagnetik, yaitu sumber (emisi), gandengan (transfer), dan penerima. Aspek tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4 berikut.

sumber (emisi)

gandengan

(transfer) penerima

Gambar 2.4 Aspek Dasar Kesesuaian Elektromagnet

Emisi sumber dapat menghasilkan noise atau interferensi. Interferensi terjadi apabila energi yang diterima penerima menyebabkan penerima bekerja dengan tidak semestinya. Transfer energi terjadi dengan cepat melalui gandengan elektromagnetik yang tidak diharapkan.

Transfer energi elektromagnetik dapat dikategorikan dalam 4 subsistem, yaitu radiasi emisi, radiasi suseptibilitas, konduksi emisi dan konduksi suseptibilitas. Subsistem tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Subsistem Dasar Kesesuaian Elektromagnetik a. Radiasi Emisi

b. Radiasi Suseptibilitas c. Konduksi Emisi

d. Konduksi Suseptibilitas

Setiap sistem elektronik biasanya terdiri dari satu atau lebih subsistem yang berhubungan satu dengan yang lain melalui kabel. Untuk penyediaan daya subsistem biasanya digunakan sumber tegangan AC atau DC. Kabel juga digunakan untuk interkoneksi subsistem sehingga fungsi sinyal dapat melewati perantara subsistem tersebut. Semua kabel - kabel tersebut memiliki potensi untuk menaikkan emisi energi elektromagnetik.

Sinyal interferensi dapat juga dengan cepat melewati subsistem melalui konduksi langsung pada kabel. Jika subsistem ditutup dengan suatu penutup (enclosure) metal, arus akan menginduksi penutup melalui sinyal internal atau sinyal eksternal. Sinyal induksi dapat meradiasi lingkungan luar atau dalam penutup metal. Untuk sistem penutup dengan harga yang lebih murah biasanya menggunakan penutup nonmetal. Umumnya yang digunakan adalah plastik. Rangkaian elektronik yang ditutup dengan penutup nonmetal, ada sebagian besar yang

tidak terlindungi dari emisi elektromagnetik, karena hal itu maka terjadi radiasi langsung yang mengakibatkan peralatan lebih peka terhadap emisi.

Emisi elektromagnetik dapat terjadi dari sumber tegangan, penutup metal yang mengandung sebuah subsistem, kabel penghubung subsistem atau dari komponen elektronik didalam penutup nonmetal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5a. Panjang kabel juga efisien untuk menaikkan radiasi emisi dari satu sistem kesistem lain yang berdekatan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5b. Sinyal eksternal menginduksi kabel sehingga seperti banyak kabel yang terhubung ke subsistem, sinyal induksi tersebut ditransfer ke komponen internal subsistem, hal tersebut menimbulkan interferensi pada rangkaian. Sinyal yang tidak diinginkan mungkin teradiasi oleh sumber tegangan, interkoneksi kabel, peralatan metal, atau rangkaian internal subsistem. Kejadian ini merupakan struktur atau pengkabelan sinyal yang tidak diinginkan.

Emisi dan suseptibilitas energi elektromagnetik terjadi tidak hanya berupa gelombang elektromagnetik melalui udara, tetapi juga secara konduksi langsung pada konduktor metal, seperti Gambar 2.5c dan Gambar 2.5d. Pada umumnya gandengan ini lebih efisien daripada gandengan melalui udara.

Transfer energi elektromagnetik selain dengan 4 subsistem diatas, juga ada cara lain yang juga sering terjadi, yaitu :

• Pelepasan muatan elektromagnetik (Electromagnetic discharge/ESD)

• Pulsa elektromagnetik (Electromagnetic pulse/EMP)

• Kilat / petir

Keempat transfer energi elektromagnetik diatas dapat diilustrasikan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Transfer Energi Elektromagnet a. Pelepasan Muatan elektromagnetik b. Pulsa Elektromagnetik

c. Kilat / Petir

d. Pengaman Komunikasi dan Proses Data

Pada Gambar 2.6a, seseorang berjalan diatas karpet nilon dengan alas sepatu karet, peristiwa tersebut akan menimbulkan pengisian muatan statis pada tubuh. Jika sebuah piranti elektronik disentuh, muatan statis tersebut akan pindah ke piranti elektronik tersebut, dan terbentuk busur lingkaran antara jari – jari tangan dengan piranti tersebut. Transfer muatan langsung dapat menyebabkan kerusakan permanen pada komponen elektronik seperti IC (integrated circuit). Dari gambaran diatas, pelepasan muatan elektromagnetik dapat diartikan sebagai akumulasi muatan listrik statis menjadi pelepasan muatan. Listrik statis dihasilkan oleh dua material dielektrik. Misalnya antara karpet nilon dengan alas sepatu karet. Beberapa muatan yang dapat menghasilkan muatan statis dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2. Material yang Dapat Menghasilkan Muatan Elektrostatis Asbestos

Acetate Gelas / kaca Rambut manusia Nilon

Wool Bulu

Timah hitam Sutra

Aluminium Kertas Polyurethane Kapas Kayu Baja Lilin Karet pekat Mylar Kaca epoxy

Nikel, tembaga, perak Kuningan, baja murni Karet sintetik

Acrylic

Busa polystyrene Busa polyurethane Polyester

Saran Polyethilene Polypropylene PVC

Teflon Karet silikon

Penemuan piranti semikonduktor yang digunakan didalam sistem elektronik, terutama pada monitor dapat menimbulkan efek peledakan yang merusak. Peledakan ini tidak merusak fisik secara langsung tapi ledakan ini menyebabkan intensitas gelombang elektromagnetik yang mengisi muatan dan memindahkannya pada lingkungan, seperti ilustrasi pada Gambar 2.6b. Karena peristiwa ini terjadi kerusakan yang signifikan pada komunikasi dan proses data yang merupakan efek dari pulsa elektromagnetik. Sambaran petir seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.6c, merupakan masalah yang dapat memberi efek buruk. Sambaran petir dapat membawa arus hingga 50.000 A. Medan elektromagnetik dari intensitas arus dapat membuat gandengan pada sistem elektronik melalui radiasi langsung atau dengan gandengan sistem

daya. Untuk menentukan apa yang diketik pada keyboard dan tampilan pada monitor adalah

dengan emisi elektromagnetik seperti pada Gambar 2.6d. Radiasi emisi juga dapat digunakan untuk menentukan data atau komunikasi secara instan dan langsung dari satu konten komunikasi atau data.

II.4. INTERFERENSI ELEKTROMAGNETIK

‘Penurunan kemampuan kerja piranti, peralatan atau sistem karena gangguan

elektromagnetik’(IEC, 1989) disebut interferensi elektromagnetik. Diagram blok interferensi elektromagnetik pada Gambar 2.7, menunjukkan emisi yang berasal dari sumber dan suseptibilitas dilingkungan elektromagnet. Piranti emitor sebagai sumber menghasilkan sinyal yang diinginkan dan juga sinyal yang tidak diinginkan. Sinyal yang tidak diinginkan merupakan gangguan. Pada sinyal – sinyal tersebut kemudian terbentuk gandengan elektromagnetik yang diinginkan dan tidak diinginkan hingga terbentuk lingkungan yang mengandung medan elektromagnetik, kemudian terbentuk lagi alur – alur gandengan hingga mencapai piranti yang peka (penerima interferensi).

Piranti Emittor (sumber gangguan)

Emisi yang Diinginkan (sinyal)

Emisi yang Tidak Diinginkan (gangguan)

Alur Gandeng yang Diharapkan

Lingkungan Elektromagnetik

Dalam Daerah Gangguan

Dekat Daerah Gangguan

Jauh Dari Daerah Gangguan

Piranti Peka

Alur Gandeng yang Tidak Diharapkan

Alur Gandeng yang Diharapkan

Alur Gandeng yang Tidak Diharapkan

Diluar Daerah Gangguan

Gambar 2.7. Diagram Interferensi Elektromagnetik

Sumber interferensi dibangkitkan dari beberapa peralatan elektronik, elektrik dan elektromekanik. Karena transmisi, distribusi, proses atau penggunaan peralatan untuk berbagai tujuan dengan energi listrik, sehingga dalam pengoperasiannya menghasilkan sinyal konduksi atau radiasi.

Sumber interferensi dibedakan menjadi 2, yaitu :

1. Sumber interferensi alami, yaitu sumber yang tergabung dalam fenomena alami.

Sumber tersebut meliputi :

• Sumber interferrensi natural terrestrial, yaitu fenomena pengisian atau pelepasan atmosfer, seperti kilat, dan lain sebagainya.

• Sumber interferensi natural extraterrestrial (calessial), yaitu sumber gangguan yang meliputi radiasi dari sumber matahari, sumber galaksi dan lain sebaginya.

Sumber – sumber interferensi natural dapat mempunyai sinyal amplitudo yang bermacam-macam sebagai fungsi frekuensi yang mempunyai kriteria sebagai sumber

interferensi broad band yang diidentifikasikan tidak koheren serta sumber dikategorikan dalam sinyal radiasi. Sinyal interferensi natural dibangkitkan dengan tidak sengaja.

2. Sumber interferensi buatan manusia yaitu sumber – sumber yang tergabung dalam

peralatan – peralatan buatan manusia seperti jaringan transmisi listrik, sistem pemanasan otomotif, sistem penerangan, dan sebagainya. Sumber interferensi buatan manusia dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

• Interferensi broad band, yaitu sinyal elektromagnetik konduksi atau radiasi yang mana amplitudonya bervariasi sebagai fungsi dari frekuensi yang diperluas pada jangkauan frekuensi yang lebih besar dari bandwidth penerima. Interferensi

broad band terbagi menjadi sinyal broad band koheren dan tidak koheren.

• Interferensi narrow band yaitu sinyal konduksi atau sinyal radiasi yang mana perbedaan amplitudo sebagai fungsi dari frekuensi yang lebih sempit dari

bandwidth. Dalam interferensi narrow band hanya ada jenis sinyal interferensi

narrow band koheren.

Untuk lebih jelas tentang sumber interferensi dapat diperhatikan Gambar 2.8 berikut. Noise Elektromagnetik

Noise Peralatan (interferensi Elektromagnetik

pada rangkaian dan sitem)

Noise Natural

Sistem Rangkaian dan Komponen Terrestrial Celestial

Komunikasi/Radar/Navigasi peralatan Sistem penerangan

Pemanasan otomotif Peralatan industri Daya tarik elektrik Peralatan rumah tangga

seperti oven microwave, mixer, vacum clener, dll.

Osilator local Pensaklaran Motor Filter Rele

Elemen rangkaian nonlinear Circuit breaker

Sistem magnetik Rangkaian logika digital Korona

Atmosfer

Kilat Noise solar

Pelepasan muatan elektromagnetik

Noise kosmik/galaksi

Gambar 2.8. Sumber Interferensi Elektromagnetik

Interferensi dapat terjadi secara intra peralatan maupun antar peralatan. Diagram blok interferensi intra peralatan dapat ditunjukkan pada Gambar 2.9. Dari Gambar 2.9 dapat dilihat blok diagram penerima radio yang digunakan sebagai sample bahwa didalam suatu alat dapat

terjadi interferensi intra peralatan. Dari masing-masing komponen dapat saling mempengaruhi melalui radiasi noise.

Antena

Osilator RF

Amplifier Mixer

IF

Amplifier Detektor

Audio

Amplifier

Speaker

Power Supply

Kopling medan listrik Kopling medan magnet Kopling konduktif

Kopling impedansi bersama

Gambar 2.9. Interferensi Intra Peralatan

Untuk interferensi antar peralatan dapat diambil contoh pada Gambar 2.10. Pada

Gambar 2.10 dapat dilihat arus noise yang terhubung pada radio penerima dengan sumber

tegangan, dimana radio penerima diganggu oleh radiasi elektromagnetik dari banyak sumber.

Radio

Motor Listrik Saluran Transmisi

Pemancar TV dan Radio Petir

Sumber AC

Interferensi juga dapat terjadi dimana satu sumber noise mengganggu beberapa peralatan disekitarnya. Sebagai contoh dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Radio

Sumber AC

TV HP

Jaringan Telepon

Gambar 2.11. Interferensi Beberapa Alat dari Gangguan Satu Sumber Noise

Penerima interferensi elektromagnetik disebut juga dengan korban interferensi. Korban interferensi dapat dibedakan menjadi :

1. Korban interferensi alami, yaitu meliputi manusia, hewan dan tumbuhan.

2. Korban interferensi buatan manusia yang dapat dikategorikan dalam empat kategori, yaitu :

• Peralatan penerima komunikasi elektronik (navigasi, radar, pemancar)

• Amplifier (video, audio)

• Peralatn industri dan peralatan konsumen : alat – alat biomedis, radio,

telefon, televisi, dll.

• Bahaya radiasi : piranti elektro yang mudah meledak (Electro Explosive

Device / EED) dan bahan – bahan bakar.

Cara dasar untuk mencegah interferensi elektromagnetik antara lain :

1. Menekan emisi sumber

2. Membuat gandengan tidak efisien

Untuk mengatasi masalah – masalah interferensi diatas perlu didesain peralatan yang mampu bertahan saat bekerja dilingkungan yang mengandung medan listrik dan medan magnet

II.5. RUANGAN ANECHOIC UNTUK PENGUKURAN INTERFERENSI RADIASI

ELEKTROMAGNETIK DAN RADIASI SUSEPTIBILITAS ELEKTROMAGNETIK

II.5.1. Ruangan Anechoic

Dalam laboratorium atau dalam percobaan secara umum pengukuran interferensi adalah

dengan menggunakan ruangan gelombang mikro (microwave) anechoic. Isolasi ruangan ini

mampu menahan gelombang hingga 100 dB dari lingkungan elektromagnetik. Ruangan ini tepat digunakan untuk pengukuran dengan sensitifitas yang tinggi pada level sinyal yang sangat rendah. Rungan ini biasanya memiliki ukuran 10,8 x 7,2 x 5,2 meter. Ukuran peralatan yang diukur dalam ruangan ini tidak lebih dari 0,5 meter. Gambar skematik dari ruangan gelombang mikro anechoic dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Ruangan Gelombang Mikro Anechoic

Keterangan gambar :

1. Dinding metal

2. Pintu

3. Material penyerap gelombang mikro

4. Meja putar untuk rotasi azimuth

5. Meja kayu

6. Peralatan tes

7. Antena

8. Kabel penghubung instrumen

Struktur ruangan gelombang mikro terdiri dari dinding metal sebagai penutup (enclosure) yang diperisai. Dibagian dalam penutup (lantai, dinding, dan langit-langit) dibuat material penyerap, biasanya karbon yang dilapisi busa polyurethane yang berbentuk piramid seperti yang ditunjukkan Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Karbon Dilapisi Busa Piramid

Bahan absorbsi yang digunakan ruangan gelombang mikro anechoic sangat baik,

dinding ruangan memiliki kemampuan menyerap daya yang besar pada frekuensi yang tinggi dan sedikit menyerap pada frekuensi yang rendah. Oleh karena itu pada frekuensi sekitar 200 MHz, dimensi kemampuan zona tes menjadi lebih akurat untuk merespon panjang gelombang pada frekuensi pengukuran.

Kelemahan dari ruangan gelombang mikro anechoic adalah ruangan pengukuran

interferensi ini terbatas pada frekuensi diatas 200 MHz. Ruang anechoic biasanya memiliki pintu untuk meletakkan peralatan, pengaturan, pengeluaran peralatan yang di tes (Equipment Under Test / EUT), antena dan peralatan lain yang digunakan dalam pengukuran. Unit pintu didesain dengan baik dengan kontak metal pada semua sisi untuk menyediakan isolasi dari lingkungan elektromagnetik diluar ruangan dan didalam ruangan. Banyak kabel penghubung

atau sumber daya yang diletakkan dalam ruangan gelombang mikro anechoic melalui panel

khusus untuk mengisolasi medan elektromagnetik yang tinggi. Kabel sinyal RF dan aliran daya terhubung pada panel yang terpisah.

Pada pengukuran yang canggih, lantai ruangan gelombang mikro anechoic mempunyai

rel dari kayu platform yang menjulang. Peralatan yang diukur dapat diletakkan diatas platform. Platform tersebut dapat dipindah – pindah posisinya melalui rel. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14 berikut.

Gambar 2.14. Ruangan Anechoic dengan Lantai Kayu Platform

II.5.2. Pengukuran Menggunakan Ruangan Anechoic

a. Pengukuran Radiasi Elektromagnetik

Pengukuran radiasi emisi dapat diukur dengan peralatan tes seperti pada Gambar 2.15. Pengukuran instrumen dilakukan didalam ruangan yang diperisai yang disebut dengan ruangan

anechoic. Pengukuran ini diperlukan untuk pengukuran sinyal yang lemah.

Gambar 2.15. Skema Pengukuran Radiasi Emisi Keterangan gambar :

1. Ruangan anechoic diperisai 2. Anteroom untuk instrumen tes

3. Material penyerap energi elektromagnet 4. Meja putar untuk rotasi azimuth

5. Meja kayu

6. Peralatan yang di tes

7. Antena penerima interferensi elektromagnet 8. Kabel RF yang dikalibrasi

10.Amplifier dinamis tinggi

11.Interferensi elektromagnet meter

12.Instrumen kontrol interferensi elektromanet meter dan kontrol peralatan lain 13.Plotter.

Peralatan yang di tes diberi sumber tegangan dari power supply yang terletak di lantai

ruangan anechoic. Jarak pengukuran D biasanya 1 meter, 3 meter atau 10 meter. Antena

penangkap dihubungkan melalui panel penghubung. Sistem tersebut untuk mengukur radiasi emisi.

b. Pengukuran Radiasi Suseptibilitas

Sistem skematik untuk mengukur radiasi suseptibilitas dari suatu alat atau peralatan dapat dilihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16. Skematik Pengukuran Radiasi Suseptibilitas Keterangan gambar :

1. Ruangan anechoic diperisai 2. Anteroom untuk instrumen tes

3. Material penyerap energi elektromagnet 4. Meja putar untuk rotasi azimuth

5. Peralatan yang di tes

6. Antena pemancar radio frekuensi (RF)

7. Kabel RF yang di kalibrasi

8. Panel penghubung

9. RF power amplifier

Pada pengukuran ini, tidak diperlukan menempatkan transmitter (generator sinyal dan amplifier) pada penutup (enclosure) yang terperisai. Pada pengukuran secara umum, radiasi daya dari antena naik dari level yang ditetapkan, dan yang diamati adalah kegagalan kerja peralatan yang disebabkan oleh radiasi suseptibilitas. Tes ini biasanya diperlukan pengulangan untuk frekuensi tertentu dan level daya tertentu.

Ruangan anechoic yang ideal memiliki jarak yang bebas antara peralatan yang di tes dengan antena tansmisi/penerima. Refleksi dinding ruangan menembus medan yang dihasilkan radiasi dari peralatan yang di tes saat peralatan tes tesebut menjadi subjek tes radiasi emisi. Kuat medan magnet merupakan vektor penjumlahan semua medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh radiasi peralatan dan semua refleksi dari dinding ruangan. Saat pengetesan radiasi suseptibilitas peralatan, medan elektromagnetik pada peralatan adalah penjumlahan semua medan dari antena transmisi dan semua refleksi dari semua dinding ruangan. Pada saat semua ruangan anechoic bebas dari refleksi, penguatan (gain / G) antena transmisi dimisalkan GTX, dan daya PTX, daya penerima PRX, penguatan antena penerima GRX, maka dapat dibuat dalam persamaan :

... 2.1.

Dari persamaan diatas, f merupakan frekuensi pengukuran dalam MHz

D merupakan jarak antara antena transmisi dan antena penerima.

Pasangan untuk pengukuran antena dan frekuensi sesuai persamaan :

...2.2.

Parameter PRX/ PTX untuk fungsi D dapat diukur dalam ruangan anechoic dengan

pasangan antena transmisi dan antena penerima. Masukan dipasangkan pada antena transmisi,

dan antena penerima dipasangkan pada penerima. Berdasarkan pengukuran National Institute

of Standards and Technology (NIST), diperoleh hasil penyimpangan karakteristik dari ideal

1/D2 sesuai dengan persamaan 2.2. Penyimpangan tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17. Grafik Penyimpangan Karakteristik Daya dan Jarak

II.6. PERISAIAN UNTUK MENGURANGI INTERFERENSI II.6.1. Teori Perisaian (shielding)

Perisaian adalah teknik untuk mengurangi atau mencegah gandengan radiasi energi elektromagnetik yang tidak diinginkan pada suatu peralatan sehingga tidak menimbulkan lingkungan elektromagnetik. Tujuan dari perisaian elektromagnetik adalah meredam interferensi elektromagnetik antara sumber noise dengan piranti yang peka dan terpengaruh sumber. Salah satu cara menjelaskan bagaimana perisaian bekerja adalah, medan interferensi elektromagnetik mempengaruhi sirkulasi arus didalam perisai, dan medan timbul karena sirkulai arus yang melawan medan interferensi elektromagnetik, kemudian daerah medan pada benda yang di perisai menjadi berkurang.

Spesifikasi perisaian adalah sebagai berikut :

 Perisaian pelepasan muatan listrik (electrostatic discharge / ESD) adalah proses

pembatasan aliran arus listrik yang berlebih pada saat pengisian muatan listrik. Tipe material untuk perisai ESD adalah semikonduktor.

 Perisaian interferensi elektromagnetik adalah proses mencegah induksi radiasi

elektromagnetik, yang merupakan emisi rangkaian listrik yang dibawa dengan cepat mengganti sinyal, seperti yang dihasilkan pada operasi normal rangkaian yang menimbulkan sinyal yang tidak diinginkan. Hal ini dapat dicapai dengan memisahkan rangkaian dengan bahan penghalangpada material konduktif.

 Perisaian interferensi frekuensi radio adalah proses mencegah radiasi elektromagnetik frekuensi radio dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya dengan memisahkan bahan penghalang dari material konduktif. Hal ini dapat dicapai dengan memisahkan rangkaian dengan bahan penghalangpada material konduktif.

Perisai interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio terbuat dari karet, metal, plastik, tekstil, dan campuran material lain. Banyak tipe produk yang dihasilkan seperti lem,

cat, mantel, paking (gasket), perisai magnetik, dan material khusus. Sedangkan bentuk

perisaian yang dilakukan adalah :

 Perisai kabel, digunakan untuk melindungi interferensi elektromagnetik yang keluar dan masuk kabel.

 Perisai efektifitas, kemampuan relatif perisai untuk menyaring medan listrik, medan

magnet dan gelombang pesawat yang tidak diinginkan. Pengukuran yang dilakukan adalah rasio dari sinyal yang diterima tanpa perisai dibagi dengan sinyal yang diterima dalam perisai.

 Perisai gasket, bahan yang mempertahankan perisai efektifitas pada celah di dalam

penutup (enclosure) elektronik. Gasket terbuat dari berbagai bahan, seperti busa yang terbungkus kain, kawat mesh, logam dan elastomer.

 Perisai ruangan, ruangan yang terbuat bebas dari interferensi dengan menerapkan

perisai kelantai, dinding, langit-langit dan dengan menekan interferensi yang masuk melalui saluran listrik. tipe konstruksi perisai dari 70dB hingga 140dB, dari 10kHz sampai 10GHz.

 Perisai windows yang terperisai, perisaian ini dicapai dengan menggunakan film tipis dilakukan pada kaca atau kawat halus.

 Perisai listrik, suatu proses mencegah radiasi dari kopling masuk atau keluar dari daerah yang telah ditentukan. Bahan perisai selalu logam, plastik logam (pelapis konduktif) atau campuran konduktif.

 Perisai kain, kain terbuat dari benang logam atau benang, kain dilapisi benang

konduktif.

 Perisai kertas perak dan kertas, biasanya digunakan untuk perisai dan landasan. Perekat perisai ini biasa didukung dengan kotak nonkonduktif, lemari dan dinding.

Perisaian ini dapat dilakukan pada konduktor, pada rangkaian elektronik maupun sistem. Ada 2 tujuan perisaian, yaitu :

1. Mencegah emisi suatu sistem atau rangkaian elektronik agar tidak menimbulkan

radiasi yang melewati batas yang telah ditentukan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18. Perisaian Untuk Mencegah Emisi Sistem Keluar Dari Batas Perisai

2. Mencegah radiasi emisi diluar sistem agar tidak menimbulkan interferensi pada sistem yang dilindungi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19. Pencegahan Emisi Radiasi Dari Luar Sistem

Perisai dibuat dengan melatakkan sebuah penghalang metal didalam alur gelombang elektromagnetik antara emitor (sumber) dan receptor (penerima). Gelombang elektromagnetik, menembus penghalang metal, dari pengalaman para ahli impedansi dalam dari penghalang metal tersebut adalah :

...2.3.

Zm = impedansi dalam penghalang metal

μ0 = permitifitas ruang hampa

σ = arus konduksi

Hasil impedansi biasanya rendah untuk konduktor yang baik pada frekuensi dibawah frekuensi daerah optik.

Teori perisaian berdasarkan bentuk transmisi dari refleksi dan absorbsi metal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.20. Gelombang elektromagnetik dari emitor sebagian direfleksikan dari perisai yang impedansinya rendah karena impedansi tidak sepadan antara gelombang dengan perisai. Sebagian sisanya ditransmisikan menembus perisai setelah sebagian diserap oleh perisai. Ada juga multi refleksi pada material perisai saat rugi absorbsi sangat kecil. Total perisaian effektif SE(dB) pembatas konduktor padat dapat dinyatakan sebagai

penjumlahan rugi refleksi αR(dB), rugi absorbsi αA(dB) dan rugi – rugi refleksi internal αIR(dB). Sehingga dapat dituliskan :

...2.4.

Gambar 2.20. Refleksi dan Absorbsi Gelombang Elektromagnetik

Ada perbedaan antara teori perisaian dengan prakteknya. Bentuk praktek perisaian tergantung pada parameter seperti frekuensi, jarak sumber interferensi dengan dinding perisai, polarisasi perisai, diskontinuitas didalam perisai, dimana ditemukan rasio komponen tangensial dari medan listrik E dan medan magnet H yang dapat dituliskan dalam persamaan:

...2.5. Untuk medan listrik E, gelombang impedansi sangat luas. Sedangkan untuk medan magnet H, gelombang impedansi sangat kecil. Pada Gambar 2.21 menunjukkan variasi impedansi untuk medan listrik dan medan magnet dan fungsi jarak dari sumber.

Gambar 2.21. Variasi Gelombang Impedansi Pada Fungsi Jarak

Perisaian efektif SE pada medan ini dapat ditentukan rasio daya pada penerima tanpa penghalang dan dengan penghalang :

...2.6.

...2.7.

...2.8. Dari ketiga pesamaan 2.6, 27, 2.8, indeks 1 adalah untuk penerima tanpa perisai penghalang, dan indeks 2 adalah untuk penerima dengan perisai penghalang antara emitor dan suseptor.

Bentuk perisai ada 3, yaitu : 1. Perisai tunggal

Perisai tunggal digunakan untuk konduktor yang frekuensinya dibawah frekuensi optik.

Arus konduksi normal lebih besar dibandingkan arus jarak dimana σ >> ωε0. Parameter listrik dari metal untuk terjadinya gelombang elektromagnetik pada sudut θi adalah :

Konstanta propagasi didalam metal :

Konstanta peredaman didalam metal :

...2.10. Dari defenisi yang ada, maka rugi refleksi dapat dirumuskan dengan :

...2.11. dimana T adalah koefisien net transmisi yang menembus perisai

ν adalah rasio impedansi dari terjadinya gelombang elektromagnetik.

Rugi absorbsi gelombang yang menembus perisai dengan tebal t adalah :

...2.12. Rugi releksi internal dapat dirumuskan dengan :

...2.13 Rugi refleksi internal dapat diabaikan untuk kasus saat rugi absorbsi αA lebih besar dari 15dB.

2. Perisai laminasi multimedia

Perisai laminasi multimedia dapat dilihat pada Gambar 2.22.

Pada Gambar 2.22 diatas dapat dilihat n jumlah perisai dari impedansi Zm1, Zm2, ...Zmn termasuk kedua metal dan celah udara. Total rugi refleksi dapat dinyatakan sebagai penjumlahan rugi – rugi refleksi untuk tiap penghubung. Secara matematis dapat dituliskan :

...2.14.

Rugi peredaman dari tiap laminasi adalah penjumlahan untuk n laminasi :

...2.15.

αn dan tn adalah konstanta peredaman dan tebal ke n laminasi.

Rugi refleksi pada metal - metal merupakan penghubung yang mandiri dari frekuensi. Fungsi frekuensi untuk hubungan metal – udara. Dapat dilihat bahwa perisaian efektif dari perisai multimedia dapat ditingkatkan dengan mengontrol impedansi material dan ketebalan.

Internal refleksi dapat diistilahkan dengan persamaan :

...2.16. Dimana

...2.18. dimana Zmtn adalah impedansi yang terlihat benar pada bagian ini.

3. Perisai isolasi ganda

Pada perisai enclosure yang besar, perisaian yang sangat tinggi biasanya dibuat dengan isolasi ganda lembar metal konduksi yang dipisahkan oleh sudut dalam yang terbuat dari kayu lapis yang kering, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.23.

Gambar 2.23. Perisai Isolasi Ganda

Kayu lapis tidak boleh mengandung air, dan dapat dipertimbangkan seperti rugi dielektrik yang kecil dengan konduktifitas nol. Absorbsi pada kayu kering dapat dianggap sangat kecil. Sudutnya dapat dianggap sebagai material isotropis homogen dari permitivitas dielektrik ε2 dan

permeabilitas ruang hampa μ0.

Komponen perisai dapat dibuat dalam persamaan :

...2.19.

...2.21. Rugi – rugi refleksi medan dapat dinyatakan dalam persamaan :

...2.27. Dan

...2.28. Dimana μr adalah permeabilitas relatif dengan acuan udara

Σr adalah konduktifitas relatif dengan acuan tembaga

f adalah frekuensi dalam Hz

r adalah jarak antara sumber dengan perisai penghalang dalam meter. II.6.2. Perisaian Material

Pada semua frekuensi , refleksi medan magnet impedansi rendah dari konduktor listrik impedansi rendah sangat kecil. Oleh karena itu, medan magnet dicoba untuk memasukkan konduktor dan eksponensial yang teredam didalam konduktor. Perisaian medan magnet tergantung pada rugi absorbsi. Pemilihan material feromagnetik (μ) harus sesuai.

Pada medan listrik dengan impedansi tinggi, refleksi dari sebuah dinding metal impedansi rendah yang semakin naik dengan rugi absorbsi, menyediakan perisai yang lebih baik untuk medan listrik. Oleh karena itu, untuk medan listrik material harus memiliki konduktifitas yang tinggi untuk perisaian. Pada Tabel 2.3 dapat dilihat material perisai dengan konduktifitas, permeabilitas, dan kegunaannya. Dimana diketahui konduktifitas tembaga = 5,8x107mhos/m dan permeabilitas udara 4π x107 henry/m

Tabel 2.3. Material Perisai

MATERIAL

KONDUKTIFITAS DENGAN ACUAN

TEMBAGA

PERMEABILITAS RELATIF DENGAN

ACUAN UDARA

KEGUNAAN

Mu-metal 0,03 80.000 Dinding perisai

Besi 0,17 1.000 Dinding perisai

Baja 0,10 1 Dinding perisai

Perak 2,05 1 Kontak plating

Tembaga 1,0 1 Dinding perisai

Emas 0,70 1 Kontak plating

Aluminium 0,61 1 Dinding perisai

Seng 0,29 1 Sheet plating

Kuningan 0,26 1 Pinggiran roda

Posfor perunggu 0,18 1 Kontak spring

Monel 0,04 1 Gasket

II.6.3. Perisaian Kabel

Perisai kabel diperlukan untuk mencegah emisi keluar dari gelombang elektromagnet pada kabel, dan / atau untuk memproteksi sinyal konduktor dari interferensi eksternal. Perisaian efektif dari pemberian perisai kabel instalasi akan bergantung pada interferensi elektromagnetik yang alami yang akan di perisai dan tipe terminal pada dua ujungnya. Untuk supply daya dan untuk pembawa data antara subsistem, ada beberapa kabel yang telah dipilih. Kabel data harus dipilih karena kabel data atau kabel sinyal membawa sinyal broad band, naik pada rata – rata frekuensi yang tinggi, kabel – kabel tersebut perlu diperisai untuk meminimalkan radiasi kopling dan pada waktu yang bersamaan impedansi perlu dikontrol.

Kabel twinax adalah dua wayar yang dipilin seimbang dengan perisai ditanahkan, dan menggunakan frekuensi diatas 10MHz, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.24.

Gambar 2.24. Kabel Twinax

Pilinan wayar mencegah tegangan noise induksi yang disebabkan oleh kebocoran medan

magnet frekuensi rendah yang menembus tembaga.

Kabel Quadrax adalah kabel twinax dengan perisai ganda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.25.

Gambar 2.25. Kabel Quadrax

Bagian luar perisai dibumikan dan bagian dalam perisai terhubung kesistem pembumian.

Kabel Coax adalah kabel tunggal yang bagian luarnya diperisai dua konduktor

menggunakan frekuensi 20 – 50KHz. Perisai dapat berbentuk silindris atau lilitan wayar yang diperisai dan dibumikan pada banyak titik pada frekuensi tinggi, dan pada satu titik pada frekuensi rendah.

Kabel triax juga merupakan kabel coax dengan perisai yang diisolasi dari sinyal balikan perisai, seperti pada Gambar 2.26.

Karena konduksi material perisai terbatas dan ketebalannya sangat kecil, medan elektromagnet menembus melalui perisai dan arus induksi didalam aliran. Oleh karena itu perisaian efektif yang terbatas dari perisai kabel dibutuhkan untuk mengevaluasi teori dengan praktek.

Sejak terjadi kesulitan dalam akurasi pengukuran didalam medan sebuah kabel perisai, dan tegangan pengukuran pada terminal lain bergantung pada tipe terminal dan tingkat ketidak sepadanan pada ujung terminal transmisi dan rugi – rugi transmisi, definisi dari perisaian efektif menggunakan rasio medan sebelum dan sesudah perisaian, atau rasio induksi tegangan tanpa dan dengan perisai. Oleh karena itu, pengukuran perisaian efektif di nyatakan dalam transfer impedansi dari perisai kabel. Transfer impedansi dari kabel dengan arus Is mengalir pada permukaan perisai menuju tegangan induksi longitudinal Vi per unit panjang pada sisi luar permukaan, seperti pada Gambar 2.27.

Gambar 2.27. Model Kopling Transfer Impedansi pada Kabel Koaksial

Pelindung arus Is mungkin hasil dari kejadian medan diluar atau perbedaan potensial tanah antara dua ujung kabel. Dinyatakan dengan persamaan :

...2.24. dimana Zt adalah transfer impedansi dari kabel yang diperisai dan dinyatakan dalam ohm. Jika perisai baik nilai Zt kecil.

Pada frekuensi rendah dibawah 100kHz, Zt pada kenyataannya sama pada perisai DC

Transfer impedansi terdiri dari :

1. Komponen difusi Zr dengan menghubungkan arus perisai kemedan listrik longitudinal menyebabkan konduktifitas terbatas dari perisai pipa ekivalen.

2. Kopling induktansi Lt dinyatakan sebagai penjumlahan untuk kopling medan magnet. 3. Kulit induktansi Ls menghasilkan medan magnet yang menembus perisai.

...2.25. Untuk perisaian yang baik dengan kabel tunggal, transfer impedansi dapat dikurangi

dengan membungkus sebuah band metal (biasanya aluminium) atau sebuah penutup konduktif

(biasanya polycarbonat) diatas lilitan kabel untuk mengurangi kopling induktansi Lt.

Untuk perisai kabel yang berbentuk pipa, seperti pada Gambar 2.28, tranfer impedansi dinyatakan dalam persamaan :

...2.26. dimana a adalah radius dalam medan

t adalah tebal dinding

σ adalah konduktifitas perisai δ adalah tebal kulit perisai

II.6.4. Perisaian Konduktor

Gandengan kapasitif antara dua konduktor secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.29. Dari Gambar 2.23 dapat dilihat rangkaian fisik terdiri dari dua konduktor yang dibatasi oleh dielektrik udara. Rangkaian tersebut membentuk sebuah kopling kapasitif.

C1g V1

C12

C2g R

Vn konduktor

V1

C12

R Vn

C1g C2g

(a) (b)

1

2

1 2

Gambar 2.29. (a) Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor

(b)Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor

Keterangan :

C12 = Kapasitansi sasar antara konduktor 1 dan 2

C1g = Kapasitansi antara konduktor 1 dengan tanah

C2g = Kapasitansi antara konduktor 2 dengan tanah

R = Resistansi rangkaian 2 ke tanah, bukan merupakan komponen sasar tetapi resistansi

rangkaian yang berhubungan dengan rangkaian 2

V1 = Sumber interferensi

Vn = Tegangan noise yang dihasilkan oleh V1 diantara konduktor 2 dengan tanah

Tegangan noise Vn yang dihasilkan antara konduktor 2 dengan tanah dapat dicari dengan menggunakan rumus :

1 ) 2 12 ( / 1 )] 2 12 /( 12 [ V g C C R j g C C C j Vn + + + = ω ω ………..2.27

Jika resistansi dari konduktor 2 ke tanah lebih kecil dari impedansi kapasitansi sasar C12 dan C2g atau secara matematis dapat dituliskan :

) 2 12 ( 1 g C C j R + 〈〈 ω

Maka persamaan 2.27 dapat dituliskan menjadi :

Vn= jωRC12V1……….2.28

Pada persamaan 2.28 dapat dilihat tegangan noise secara langsung naik pada frekuensi

(ω = 2 π f) dari sumber noise.

Jika resistansi dari konduktor 2 ketanah lebih besar dari impedansi kapasitansi sasar C12 dan C2g atau secara matematis dapat ditulis :

) 2 12 ( 1 g C C j R + 〉〉 ω

Maka persamaan 2.27 dapat ditulis menjadi :

1 2 12 12 V g C C C Vn _      + = ……….2.29

Jika perisaian dibuat pada konduktor 2, yang dapat dilihat pada Gambar 2.30, maka dapat ditentukan tegangan pick up dari perisaian tersebut.

C1g V1 C1s Csg Vs (a) 1 2 V1 C1s C1g Csg (b) 1 2 Vs Shield C2s C2s

Gambar 2.30. (a). Perisaian Kopling Kapasitif

(b). Rangkaian Ekivalen Perisaian Kopling Kapasitif Keterangan :

C1s = Kapasitansi sasar antara konduktor 1 dan 2 yang berperisai

C1g = Kapasitansi antara konduktor 1 dengan tanah

Csg = Kapasitansi antara konduktor 2 yang berperisai dengan tanah C2s = kapasitansi antara konduktor 2 dengan perisai

V1 = Sumber interferensi

Vs = Tegangan pick up yang dipikul perisai

Rangkaian penerima atau konduktor 2 memiliki resistansi tidak terbatas ke tanah. Jika perisaian ditempatkan pada konduktor 2, persamaan Gambar 2.30 menjadi

) 2 12 ( 1 g C C R + = ω ………2.30.

Tegangan pick up yang dipikul oleh perisai adalah

1 1 1 V Csg s C s C Vs _      + = ………2.31.

Jika tidak ada arus yang mengalir pada C2s atau arus C2s sama dengan nol, maka tegangan pick up pada konduktor 2 sama dengan tegangan noise.

Vs = Vn

Biasanya dalam praktek inti konduktor dibuat melebihi panjang perisai, yang dapat dilihat pada Gambar 2.31. Dalam gambar terdapat C12 dan C2g, dimana C12 dan C2g ada karena ujung-ujung dari konduktor 2 panjangnya melebihi perisai. Kejadian ini sama halnya

dengan perisai ditanahkan, sehingga ada tegangan noise yang dikopel (digandeng) pada

konduktor 2. Besar dari tegangan noise yang dipikul oleh konduktor 2 adalah :

1 2 2 12 12 V s C g C C C Vn _      + + = ………....(6) C1g V1 C1s Csg Vn (a) 1 2 V1 C1s C1g Csg (b) 1 2 Vn Shield C12 C2g C2s C2s C2g C12

Gambar 2.31. (a). Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Perisai Ditanahkan

(b). Rangkaian Ekivalen Perisaian Gandengan Kapasitif dengan Perisai Ditanahkan

Keterangan :

C1s = Kapasitansi sasar antara konduktor 1 dan 2 yang berperisai

C1g = Kapasitansi antara konduktor 1 dengan tanah

Csg = Kapasitansi antara konduktor 2 yang berperisai dengan tanah

BAB IV

ANALISIS, KESIMPULAN DAN SARAN IV. 1. Data Hasil Pengukuran

Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 30 cm dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 30 cm

Panjang Perisai (m)

Vn pada Diameter 1cm (V)

Vn pada Diameter 2cm (V)

Vn pada Diameter 3cm (V)

Vn pada Diameter 4cm (V)

Vn pada Diameter 5 cm (V)

10 5,26 2,21 5,17 5,10 5,10

9 5,25 5,21 5,16 5,12 5,07

8 5,25 5,21 5,18 5,15 5,11

7 5,25 5,22 5,19 5,15 5,09

6 5,26 5,23 5,19 5,19 5,14

5 5,26 5,24 5,22 5,18 5,18

Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm

Panjang Perisai (m)

Vn pada Diameter 1cm (V)

Vn pada Diameter 2 cm (V)

Vn pada Diameter 3cm (V)

Vn pada Diameter 4 cm (V)

Vn pada Diameter 5 cm (V)

10 5,28 2,26 5,24 5,20 5,20

9 5,27 5,25 5,23 5,21 5,16

8 5,27 5,25 5,24 5,22 5,20

7 5,27 5,25 5,24 5,21 5,19

6 5,27 5,26 5,25 5,24 5,21

5 5,27 5,26 5,25 5,24 5,24

Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kawat mesh pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 30 cm dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kawat mesh pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 30 cm

Panjang Perisai (m)

Vn pada Diameter 1cm (V)

Vn pada Diameter 2 cm (V)

Vn pada Diameter 3 cm (V)

Vn pada Diameter 4 cm (V)

Vn pada Diameter 5 cm (V)

10 5,26 2,24 5,22 5,20 5,15

9 5,26 5,24 5,21 5,21 5,17

8 5,26 5,24 5,22 5,18 5,18

7 5,26 5,24 5,22 5,19 5,19

6 5,27 5,23 5,21 5,21 5,13

5 5,26 5,24 5,22 5,22 5,15

Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kawat mesh pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai tembaga padat pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm

Panjang Perisai (m)

Vn pada Diameter 1cm (V)

Vn pada Diameter 2 cm (V)

Vn pada Diameter 3 cm (V)

Vn pada Diameter 4 cm (V)

Vn pada Diameter 5 cm (V)

10 5,27 2,26 5,25 5,24 5,22

9 5,27 5,26 5,25 5,25 5,15

8 5,27 5,27 5,25 5,23 5,23

7 5,27 5,26 5,26 5,24 5,14

6 5,28 5,26 5,25 5,25 5,21

5 5,27 5,26 5,25 5,22 5,22

Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kayu pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Data analisis simulasi tegangan noise untuk perisai kayu pada jarak antar konduktor dan konduktor – tanah = 60 cm

NO Panjang Perisai (m) Tegangan Noise (V)

1 9 5,30

2 8 5,30

3 7 5,30

IV. 2. Analisis

1. Pada perisai tembaga dan kawat mesh, untuk diameter perisai yang sama, tegangan

noise pada jarak 60 cm lebih besar dari pada jarak 30 cm.

2. Pada perisai tembaga dan kawat mesh, untuk diameter yang semakin besar dan panjang perisai tetap dihasilkan tegangan noise yang cenderung turun.

3. Secara umum pada perisai tembaga dan kawat mesh, pada panjang perisai 9 m untuk setiap perubahan diameter perisai diperoleh data tegangan noise yang cenderung turun dan mengalami kenaikan pada panjang perisai 6m dan 5 m.

4. Perisai kawat mesh memiliki tegangan noise yang lebih besar dari pada perisai tembaga. 5. Perisai kayu memiliki tegangan noise yang sama besar untuk semua panjang perisai. 6. Perisai non metal ( kayu ) memiliki tegangan noise yang lebih besar dari pada perisai

metal ( tembaga dan kawat mesh).

IV. 3. Kesimpulan

1. Pada perisai metal, diameter perisai yang lebih besar (5 cm pada simulasi) dapat mengurangi besar tegangan noise yang terjadi.

2. Perisai yang baik digunakan apabila panjangnya tidak mencapai panjang konduktor namun lebih dari panjang setengah konduktor.

3. Perisai tembaga padat lebih baik digunakan dari pada perisai kawat mesh. 4. Perisai metal lebih baik digunakan dari pada perisai non-metal.

IV. 4. Saran

Bagi teman – teman yang berminat untuk mengembangkan tugas akhir ini, sebaiknya mencoba menggunakan perisai dengan bentuk dan jenis yang lebih bervarisai.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ott, Henry W., “Noise Reduction Techniques In Electronic System

2. Goedbloed, Jasper J., “

”, A John Wiley & Sons, New York, 1975.

Electromagnetic Compatibility

3. Ott, Henry W., “

”, Prentice Hall International, New York, 1992.

Electromagnetic Compatibility Engineering

4. Paul, Clayton R., “

”, A John Wiley & Sons, Livingstone, New Jersey, Januari 2009.

Introduction to Electromagnetic Compatibility Second Edition

5. Lattarulo, Francesco., “

”, A John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006.

Electromagnetic Compatibility in Power Systems

6. Williams, Tim., “

”, Elsevier, USA, 2007.

EMC for Product Designers Fourth Edition

7. Kodali, Pasad V., “

”, Elsevier, USA, 2007.

Engineering Electromagnetic Compatibility Principles, Measurements, and Technologies

8. “EMI/RFI Shielding”

”, IEEE PRESS, New York, 1996.

9. Foster, Robert and David Rich., “Emi Shielding Test Method for Small Wireless Devices

10. “Daftar Ketentuan Perisai”

”, Chomerics division of parker Hannifin corporation, Massachusetts, USA, 2002.

11. ‘’Material Nalato Silikonteknik ’’

12. ’’NLR EMC Laboratory’’

13. ’’Keselamatan Kerja laboratorium ‘’

14. ’’Conducted EMI InterferenceSuppression in Symmetrical non-regulated Rectifier Circuit for High Immunity Linear Power System’’

16. “Electromagnetic Compatibility Problem in Automotive Applications”

17. “Improvement of EMI Filter Performace With Parasitic Coupling Canclellation”

18. “Real Time Spectrum Analysis for EMI Diagnostics”

19. “Radiation Hazard Measurement”

http://www. Arpansa.gov.au/rps_pubs.htm

20. “Steward EMI Presentation” http://www.steward.com

21. “EMC Lab Techniques for Designers”

22. “The EMC of Electrical Systems-Galvanic Coupling (Part II)”

23. “Conducted Emission Testing for Electromagnetic Compatibility”

24. “EMC Testing”

25. “EMC Test Equipment”

26. “Persyaratan Tambahan Untuk Akreditasi laboratorium Pengujian Kelistrikan”

27. “EMI/EMC Laboratories”

28. “EMI from Shielding Enclosure-FDTD Modeling and Measurement”

29. “EMC Guidelines for Microcontroler-Based Applications”

30. “Introduction to EMC”

31. “Electromagnetic Compatibility for Canadian Radio Amateurs”

32. ‘‘High Voltage Automotive EMC Component Measurement Using an Artificial Network ‘’ http://www.ieee.com/html

33. ‘‘Designing for EMC Instalation Guidelines for Electromagnetic Compatibility (Revision 1.1)”

http://www.ieee.com

34. “Design Tecniques for EMI and Safety” http://www.pccorp.com/html

35. “A Novel EMI Filter Design Method for Switching Power Supplies” http://www.ieee.com/html

36. “Electromagnetic Intereference” http://www.ieee.org/html

37. Sengupta, Dipak L & Liepa, Valdis V., “Applied Electromagnetics and Electromagnetic Compatibility”, A John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006.