## PEMBUATAN SISTEM PENGUKURAN JARAK BENDA DIGITAL BERBASIS SENSOR FLUXGATE
Rezy Prima *) Asrizal **) dan Yulkifli ***)
*) Mahasiswa Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Padang, email: rezy_prima@yahoo.com
**) Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Padang, email: asrizal_unp@yahoo.com
***) Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Padang, email: yulkifliamir@yahoo.com

## ABSTRACT
Measurement of the magnetic field is important because many objects have magnet and useful in life. To measure the magnetic field of an object is required a sensor. One type of  sensor  to  detect  the  magnetic  field  is  fluxgate  sensor.  Fluxgate  magnetic  sensor  is  a sensor  that  works  by  changing  the  magnetic  flux  around  the  sensor  element.  By  utilizing the  working  principle  of  the  fluxgate  sensor  can  be  madethe  object  distance  measuring system base on digital fluxgate sensor. The purpose of this research is to determine: static characteristics  of  sensor  fluxgate  Z61,  performance  specifications  and  design specifications  of  the  digital  object  distance  measuring  system  based  fluxgate  sensor. Measurements of magnetic that influenced of distance from the sensor output voltage has been done. The data obtained through measurements was analyzed in two methods, those are statistics and graphs. Base on data and analysis conducted to know the sensitivity and accuracy of the fluxgate sensor Z61. Based on the data and alysisis can be presented three results.  First  Z61  fluxgate  sensor  static  characteristics  include  transfer  function  of V 0 =0.622x  0.0245x2+3977,  sensitivity  S=0.049x-0622  and  accuracy  0999.  The  second device  length  is  approximately  30  cm  with  20  cm  wide  with  acapacity  measurement of  7  millimeters  to  15  millimeters  by  using  a  magnet  as  the  source  of  the  magnetic  field, Z61 type fluxgate sensors, a micrometer screw and microcontroller ATMEGA 8535. Third design specifications of the digital object distance measuring system based fluxgate sensor consists of a percentage error of 12%, precision 0.875 and accuracy 0.831.
Keywords: measurements system, magnetic field, fluxgate sensor

## PENDAHULUAN
Kemajuan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi  (IPTEK)  pada  era  globalisasi sekarang  ini  mengalami  peningkatan  yang pesat.  Hasil  dari  kemajuan  IPTEK  telah memberikan  kemudahan  dan  keuntungan bagi manusia. Salah satu disiplin ilmu yang memberikan  andil  cukup  besar  dalam  per- kembangan  teknologi  adalah  fisika.  Fisika telah  memberikan  dasar  yang  kuat  pada kemajuan teknologi.
Kemajuan  IPTEK  tidak  dapat  di- pisahkan  dari  teknologi  elektronika.  Per
kembangan  teknologi  elektronika  saat  ini telah  memberikan  banyak  manfaat  dan kemudahan bagi kehidupan manusia.
Teknologi elektronika menjanjikan prospek masa depan yang lebih baik karena mampu  menyederhanakan  dimensi  dan meningkatkan  kemampuan  berbagai  per- alatan  sebagai  produk  teknologi.  Dengan kemajuan  teknologi  yang  semakin  ber- kembang  pesat  dan  persaingan  dipasar bebas  yang  semakin  ketat,  menuntut  per- kembangan  instrumen  harus  berkembang dari segi kualitas ataupun harganya.
Salah  satu  instrumen  elektronika  yang dikembangkan  sekarang  ini  adalah  sensor. Meningkatnya  kebutuhan  sensor  untuk otomatisasi,  keamanan,  dan  kenyamanan menggiring  orang  untuk  mengembangkan sensor  dengan  prinsip  dan  metoda  yang berbeda-beda.  Jumlah  sensor  dan  sistem sensor  yang  diperlukan  juga  meningkat. Saat  ini  teknologi  sensor  telah  memasuki bidang  aplikasi  baru  dan  pasar  yang semakin  luas  seperti  otomatif,  penelitian dan  pengembangan,  serta  rumah  cerdas ( smart  home ),  dan  teknologi  pengolahan (Meijer, 2008).
Perkembangan  elektronika  ini  telah menghasilkan  komponen  elektronika  yang canggih,  baik  sensor  maupun  produk lainnya.  Sensor  merupakan  salah  satu elemen  utama  pembangun  sebuah  sistem pengukuran  dan  pengontrolan.  Melalui sensor  dapat  dirancang  berbagai  sistem yang  dapat  bekerja  secara  otomatis  dan mampu  menganalisis  fenomena-fenomena yang  terjadi  di  alam.  Selain  itu,  sensor dapat  berfungsi  untuk  menggantikan  tugas manusia yang terbatas.
Tantangan    utama  teknologi  sensor sekarang  ini  adalah  mengukur  besaran- besaran  yang  selama  ini  sulit  atau  tidak bisa  diukur  dan  meningkatkan  nilai informasi  sensor  dengan  menggunakan metoda-metoda  pengukuran  yang  sudah dikenal  (Traenkler,  2007).  Dalam  peng- embangan  sensor  dan  sistem  sensor  perlu dipilih  prinsip-prinsip  pengukuran  yang cocok,  pengukuran-pengukuran  khusus perlu  dikembangkan  untuk  meningkatkan kemampuan  dari  sensor  (Traenkler,  1998). Dalam hal ini perlu dikompromikan antara biaya dan permintaan, sehingga pembuatan sensor  dan  sistem  sensor  lebih  mudah  dan biaya  murah  tentu  dengan  kualitas  yang dapat bersaing dengan produk luar negeri.
Salah  satu  sensor  yang  banyak  di kembangkan  saat  ini  adalah  sensor-sensor yang  berbasiskan  pada  konsep  perubahan medan  magnetik  di  sekitar  objek  yang diukur.  Sensor-sensor  yang  menggunakan konsep  ini  disebut  sensor  magnetik (Fraden, 2004) . Salah satu jenis dari sensor
magnetik ini adalah sensor fluxgate. Sensor fluxgate adalah  sensor  magnetik  yang bekerja  berdasarkan  perubahan  dari  flux magnetik  disekitar  elemen  sensor  (Gopel, dkk., 1989). Sensor Fluxgate adalah sensor magnetik  yang  memiliki  beberapa  ke- unggulan  dibandingkan  sensor-sensor  lain seperti  efek  Hall,  GMR,  AMR,  dan SQUID.
Fluxgate  sensors  are  used  as  proximity sensors,  for  navigational  and  geomagnetic field  measurement  instruments,  and  for position  and  speed  sensing (John  R.
Brauer:2006).  Menurut  J.Kubik  (2009), A fluxgate sensor is a vectorial magnetic field sensor  used  in  navigation,  geophysical research,  space  research  and  detection  of ferrous  objects.  The  fluxgate  sensor measures  DC  or  low-frequency  AC magnetic  field  with  field  measurement range  up  to  1  mT  with  achievable resolution  of  10  pT. Berdasarkan  kedua kutipan  dapat  dijelaskan  bahwa  sensor fluxgate adalah  salah  satu  dari  sensor magnetik  yang  dapat  mengukur  medan magnet  pada  rentang  <  1  mT  dan  di- gunakan  sebagai  sensor  kedekatan  untuk navigasi,  mengukur  medan  magnet  bumi, dan sebagai sensor posisi dan kecepatan.
Salah  satu  bentuk  probe  sensor  dalam sensor fluxgate adalah  berbentuk  lurus, probe  ini  terdiri  dari  inti  yang  terbuat  dari logam  khusus,  kumparan  eksitasi  dan kumparan pick-up . Probe yang dirancang di sini  adalah  probe  sensor  yang  terdiri  dua buah  inti.  Pada  masing-masing  inti  dililit- kan kumparan eksitasi dan kumparan pick- up , tampak seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Elemen Sensor Fluxgate (Suyatno, 2008)
Kumparan  eksitasi  dan  kumparan pick- up merupakan  kumparan  dengan  panjang ( l ) yang diberi sejumlah lilitan (N). Medan eksitasi  yang  muncul  pada  kumparan eksitasi  disebabkan  oleh  arus  bolak-balik ( i )  yang  berasal  dari  rangkaian  eksitasi. Untuk  memudahkan  memahami  konsep timbulnya  medan  eksitasi  akan  ditinjau konsep medan magnet pada solenoida.
Pada  kumparan  eksitasi,  arus  yang  di- alirkan  dikendalikan  oleh  sebuah  osilator frekuensi.  Frekuensi  osilator  ditentukan oleh  frekuensi  dari  kristal  untuk fluxgate magnetometer  yaitu  1-20  kHz.  Frekuensi osilator  yang  digunakan  adalah  4  kHz, dengan frekuensi sebesar ini hasil yang di- peroleh  lebih  optimal.  Frekuensi  yang  di- gunakan  untuk  kumparan  eksitasi  adalah setengah dari frekuensi ini yaitu 2 kHz (f), dan  frekuensi  4  kHz  (2f)  digunakan  untuk detektor fasa.
Untuk  mengevaluasi  tegangan  keluaran sensor fluxgate digunakan  fungsi  transfer. Fungsi  transfer  sensor  magnetik fluxgate menggambarkan hubungan antara tegangan keluaran  Vo  dengan  medan  magnet  yang diukur.  Fungsi  transfer  dapat  dihitung menggunakan pendekatan polinomial kemudian  mencari  komponen  frekuensi yang  ada  di  dalam  kerapatan  fluks magnetik  inti  sensor.  Penggunaan  pen- dekatan polinomial teknik harmonisa kedua akan  memudahkan  untuk  menyederhana- kan  fungsi  transfer  ke  dalam  komponen frekuensi (Göpel, W, et al ., 1989). Dengan asumsi  bahwa  inti  ( core )  sensor  bertipe linear  dan  medan  eksitasi  berbentuk sinusoida,  maka  berdasarkan  penurunan inti  ini  akan  disaturasikan  dengan  medan eksitasi sinusoida sebagai t H H ref ref  sin max 
(1)
yang  akan  disuperposisikan  dengan  medan magnet  eksternal.  Medan  magnet  di  dalam inti sensor kemudian akan menjadi
) 1 ( 1 sin max int
    r ref ext D t H H H   (2)
dengan r μ adalah  permeabilitas  relatif  dan D adalah  faktor  demagnetisasi  untuk  inti linear (Djamal, M., et al ., 2005:2007).
Untuk  mengukur  rapat  flux  di  dalam inti,  ada  baiknya  menormalisasi  kuat medan magnet internal menjadi * 0 H , dalam bentuk:   0 * 0 ) 1 ( 1 2     rn rn sat D B H    
(3)
Disini  kuat  medan  magnet  dalam  inti menjadi
t h h H H h ref ext  sin max * 0 int int   
(4)
Komponen harmonisasi kedua se- banding  dengan  kuat  medan  magnet  luar. Tegangan  keluaran out V dari  kumparan sekunder juga sesuai dengan turunan waktu rapat  flux  di  dalam  inti,  amplitudo tegangan keluran induksi dilukiskan dengan  hukum  faraday  (Bashirotto,  A., et al ,. 2006):
dt dB NA dt d N V out      (5) N adalah jumlah lilitan kumparan sekunder dan A adalah  luas  bidang  potong  inti sensor.  Tengangan  keluaran  kumparan sekunder  ternormalisasi v out adalah :
dt db B dt dB NA V V out out      0 (6)
Komponen  tegangan  keluaran  harmonisa kedua V out2h dari  kumparan  sekunder adalah:
ωt h h NAωA B U ref ext out 2 sin 3 2 max 3 0   (7)
t K h V ext h out  2 sin 2  (8)
disini ℎ 𝑒𝑥𝑡 adalah  kuat  medan  magnet eksternal, ℎ 𝑟𝑒𝑓 adalah  kuat  medan  magnet referensi, N adalah jumlah lilitan, A adalah luas  bidang  potong  inti  sensor, 𝐵 𝑜 adalah rapat fluks magnetik, dan K adalah tetapan. Untuk  menghasilkan  sensor fluxgate dengan  karakteristik  yang  baik  dibutuhkan rangkaian  pengolah  sinyal  dan  elemen fluxgate yang  optimum.  Pengolah  sinyal
sensor fluxgate terdiri  dari  dua  bagian utama,  yaitu  rangkaian  eksitasi  dan rangkaian  pengolah  sinyal  lilitan pick-up. Secara  skematik  rangkaian  elektronik pengolah  sinyal  sensor fluxgate terlihat pada Gambar 2
Gambar 2. Skema Rangkaian Elektronik Pengolahan Sinyal Sensor
Fluxgate (Yulkifli,2011)
Pada  Gambar  2  dapat  dilihat  bahwa rangkaian elektronik  pengolah  sinyal sensor fluxgate terdiri  dari  dua  bagian utama yaitu rangkaian eksitasi dan rangkai- an pengolah sinyal lilitan pick-up . Rangkai- an  eksitasi  terdiri  dari  rangkaian  osilator, rangkaian buffer ,  dan  rangkaian  pem- bangkit  sinyal  eksitasi.  Untuk  rangkaian pengolah  sinyal  lilitan pick-up terdiri  dari rangkaian  penguat  awal,  rangkaian buffer , detektor fasa, penguat akhir dan integrator.
Pengembangan  sensor fluxgate untuk berbagai sensor maupun alat ukur berdasar- kan  pada  konsep  magnetik  dan  proksimiti. Sensor-sensor  atau  alat  ukur  yang  di- kembangkan  antara  lain:  sensor  medan magnet  lemah,  alat  ukur  jarak,  sensor getaran,  sensor  kecepatan  sudut,  sensor arus listik dc, dan sensor muai panjang.
Permasalahan  yang ditemui di  lapangan adalah  mahalnya  harga  sebuah  sensor, seperti  pada  sensor  jarak SRF04-Original Ultrasonic Range seharga Rp. 320.000 atau sensor  jarak SRF10-The  World  Smallest Dual Transducer Ultrasonic Range seharga Rp.  525.000.  Hal  ini  disebabkan  oleh proses  pembuatan  yang  sangat  komplek akibatnya  harga  jualnya  mahal.  Selain  itu susah  untuk  mendapatkannya  dan  kalau terjadi kerusakan sulit untuk memperbaiki- nya.  Salah  satu  teknik  pembuatan fluxgate
saat  ini  menggunakan  teknologi  mikro. Teknik  ini  menghasilkan fluxgate dengan sensitivitas  rendah  karena  luas  penampang sensor fluxgate yang dihasilkan kecil.
Berdasarkan  aplikasi  sensor fluxgate yang telah dikemukakan, maka peneliti ter- tarik  untuk  membuat  sebuah  sistem  peng- ukuran  jarak  digital  yang  dapat  bekerja secara  optimal  dan  efisien  sesuai  dengan kebutuhan  penggunannya.  Sistem  peng- ukuran  jarak  benda  digital  ini  penting dibuat karena dapat mengukur jarak dalam orde  milimeter.  Karena  itu  sebagai  judul dari  penelitian  ini  adalah  “ Pembuatan Sistem  Pengukuran  Jarak  Benda  Digital Berbasis Sensor Fluxgate”.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentu- kan  karakteristik  statik  sensor  fluxgate Z61,  menentukan  spesifikasi  performansi dan  menentukan  spesifikasi  desain  dari sistem pengukuran.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium Elektronika  dan  Instrumentasi  Jurusan Fisika  Universitas  Negeri  Padang.  Kegiat- an  ini  dimulai  dari  Juli  2011    sampai dengan Juli 2012.

## 1. Desain Perangkat Keras
Sistem  pengukuran  jarak  benda  digital berbasis  sensor fluxgate ini  dirancang  bisa bekerja dan menghasilkan data yang akurat sehingga  harus  memenuhi  spesifikasi tertentu. Spesifikasi merupakan pen- deskripsian  secara  mendetail  produk  hasil penelitian.  Secara  umum  ada  dua  tipe spesifikasi  yaitu  spesifikasi  performansi dan spesifikasi desain. Spesifikasi performansi mengidentifikasi fungsi-fungsi dari  setiap  komponen  pembentuk  sistem. Spesifikasi  performansi  biasa  disebut  juga dengan  spesifikasi  fungsional.  Spesifikasi desain atau spesifikasi produk menjelaskan tentang  ketepatan  dan  ketelitian  dari sensor, toleransi,  bahan  pembentuk sistem, ukuran sistem dan dimensi sistem.
Gambar 3. Desain Perangkat Keras Sistem Pengukuran Jarak
Pembuatan  sistem  pengukuran  jarak benda  digital  berbasis  sensor fluxgate di- bangun  oleh  beberapa  rangkaian  elek- tronika. Secara umum blok diagram secara keseluruhan adalah sebagai berikut:

## Gambar 4. Blok Diagram Sederhana

## 2. Desain Perangkat Lunak
Desain  perangkat  lunak  dari  sistem  ini berupa flowchart dari  program  untuk mikrokontroler  yang  menggunakan  bahasa bascom. Flowchart dari sistem pengukuran jarak benda digital berbasis sensor fluxgate dapat dilihat pada Gambar 5
Gambar 5. Flowchart Sistem Pengukuran Jarak Untuk  menentukan  ketepatan  dan  ke- telitian  dari  sistem  pengukuran  ditentukan menggunakan  teori  kesalahan.  Kesalahan
adalah  simpangan  antara  nilai  yang  di- percaya dengan nilai yang diukur. Kesalahan  absolut  dapat  didefinisikan  se- bagai  perbedaan  antara  nilai  yang  di- percaya  dari  variabel  dengan  nilai  yang diukur dari variabel tersebut yang dapat di- nyatakan dalam bentuk:
e  =  Y n -  X n (9)
Disini :
Yn    =  Nilai  yang  dipercaya  atau    nilai sebenarnya.
Xn    =    Nilai  yang  diukur  atau  nilai  yang terbaca.
Ketepatan  merupakan  tingkat  kesesuai- an  atau  dekatnya  suatu  hasil  pengukuran terhadap  harga  sebenarnya  (Cooper  W.D, 1985).  Ketepatan  dari  sistem  pengukuran dapat  ditentukan  dari  persentase  kesalahan antara  nilai  aktual  dengan  nilai  yang terlihat.  Persentase  kesalahan  dapat  di- tentukan dari persamaan berikut :
Percent error = % 100 x
Yn Xn Yn  (10)
Persentase  kesalahan  ( percent  error ) merupakan  persentase  simpangan  antara harga  besaran  yang  diukur  dengan  nilai yang dipercaya ( expected value ).
Ketepatan pengukuran dari suatu sistem pengukuran  dapat  ditentukan  melalui persamaan :
Yn Xn Yn 1 A    (11)
Pada persamaan A  menyatakan akurasi relatif yang sering dikenal dengan ketepatan (Jones, L.D: 1995).
Ketelitian  dari  pengukuran  merupakan kesamaan  harga  dari  sekelompok  peng- ukuran.  Nilai  yang  paling  mungkin  dari suatu  pengukuran  variabel  adalah  nilai rata-rata  dari  total  pengukuran  yang dilakukan. Nilai rata-rata pengukuran dapat diberikan oleh persamaan berikut :
n X =   n n n X n 1 1 . (12)
Disini X n adalah nilai pengukuran ke-n dan n  adalah  jumlah  total  pengukuran.  Ke- telitian dari suatu pengukuran adalah suatu kuantitas  atau  angka  yang  menunjukkan
berapa  dekatnya  hasil  dari  set  pengukuran berulang  dari  variabel  sama  dengan  rata- rata  set  pengukuran  (Jones,  L.D:  1995). Ketelitian  dapat diekspresikan  dalam bentuk matermatika seperti:
n X n X Xn 1 ecision Pr    (13)
Dimana,
Xn = nilai dari pengukuran ke n Xn = rata-rata dari set n pengukuran.

## HASIL PENELITIAN
Hasil  penelitian  pada  akan  difokuskan pada  penjelasan  mengenai  sistem  yang dibuat  secara  terperinci,  termasuk  data hasil pengukuran.
Analisis  data  yang  dilakukan  pada sistem pengukuran jarak benda ini meliputi pengaruh perubahan jarak terhadap tegang- an  keluaran  sensor,  tegangan  keluran penguat, ketepatan dan ketelitian sistem.
1. Karakteristik Sensor Fluxgate Z61 Untuk  menyelidiki  pengaruh  perubahan jarak  terhadap  tegangan  keluaran  sensor dapat  dilakukan  dengan  cara  memvariasi- kan  jarak  yang  akan  dirubah.  Data  yang diperoleh  dapat  diplot  grafik  dengan  me- nempatkan  jarak  pada  sumbu  horizontal (X)  dan  tegangan  sensor  pada  sumbu vertikal (Y), seperti pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengaruh JarakTerhadap Tegangan Keluaran Gambar 6 terlihat bahwa titik-titik peng- ukuran  data  menunjukkan  tegangan  ke- luaran  dari  sensor fluxgate Z61  ber- banding  terbalik  dengan  perubahan  jarak yang  diberikan.  Kecenderungan  hasil  dari
hubungan  tegangan  keluaran  dengan  jarak berupa  polynomial  melalui  pendekatan polynomial  orde  2  diperoleh  persaman fungsi  transfer  dari  tegangan  keluaran sensor yaitu:
V 0 = 0.0245x 2 – 0.622x + 3.977       (9)
Dari  persamaan  dapat  dijelaskan  angka 0.0245  adalah  konstanta  penggali  untuk variabel X 2 , angka -0.622 adalah konstanta penggali  untuk  variabel  X.  Angka  3.977 Volt  merupakan  nilai  tegangan  keluaran sensor fluxgate pada  saat  jarak  sensor  ke magnet  0  mm.  Koefisien  determinasi  pen- dekatan  polynomial  orde  2  diperoleh  se- besar  0.9876,  artinya  98.7  %  tegangan keluaran  sensor fluxgate dipengaruhi  oleh jarak magnet dengan sensor.
Sensitivitas  dari  sensor fluxgate Z61 dapat  ditentukan  dengan  cara  menurunkan persamaan  (9),  sehingga  diperoleh  per- samaan  senitivitas  sensor fluxgate Z61 adalah: S = 0.049x – 0.622 (10)
Dari  persamaan  (10)  dapat  dikatakan bahwa  sensitivitas sensor  fluxgate Z61 tidak  konstan.  Nilai  sensitivitasnya  akan berubah  sesuai  dengan  jarak  magnet  yang diberikan pada sensor. Angka 0.049 adalah konstanta  penggali  untuk  variabel  X  dan angka-0.622  dapat  diartikan  sebagai  besar sensitivitas  sensor fluxgate Z61  pada  jarak sama dengan nol.
Untuk mengetahui ketelitian dari sensor fluxgate Z61,  melakukan  pengukuran  ber- ulang,  yaitu  pengukuran  untuk  setiap variasi  tegangan    sebanyak  10  kali  per- ulangan. Berdasarkan pengukuran dapat di- tentukan  tegangan  rata-rata,  dan  ketelitian. ketelitian  dari  sensor  yang  didapat  ber- dasarkan pengukuran berulang sebanyak 10 kali  terhadap  tegangan  keluaran  dengan variasi  jarak  2,4,6,8  dan  10  milimeter. Semakin besar jarak maka tegangan keluar- an  rata-rata  dari  sensor  semakin  kecil, sehingga  ketelitian  dari  sensor  juga semakin kecil.

## 2. Spesifikasi Performansi Sistem
Spesifikasi  performansi  sistem  merupa- kan  pengidentifikasian  atau  penguraian fungsi setiap bagian pembentuk sitem pen-
V 0 = 0.0245x 2 - 0.622x + 3.9775 R² = 0.9876 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 T eg ang an (volt) Jarak (mm)
gukuran jarak. Sistem pengukuran jarak ini menggunakan  magnet  dengan  pengindera sensor fluxgate Z61,  yang  mampu  meng- ukur  jarak  dalam  orde  millimeter.  Sistem Pengukuran jarak ini dibuat dengan ukuran panjang  sekitar  30  cm  dan  lebar  20  cm dengan  kapasitas  pengukuran  7  milimeter sampai  15  milimeter.  Bagian  dari  sistem dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7.Foto Sistem Pengukuran Jarak Tampak Depan Dari  Gambar  7  dapat  dilihat  sistem pengukuran  jarak  terdiri  dari  3  bagian utama. Pertama tempat mikrometer sekrup, yang  berfungsi  sebagai  alat  ukur  standar. Kedua  tempat  letaknya  magnet  batang  dan sensor fluxgate Z61. Ketiga ruang alat yang berfungsi sebagai tempat rangkaian elektronika.  Seperti  yang  terlihat  pada Gambar 8.
Gambar 8. Rangkaian Elektronika Sistem pengukuran Jarak Rangkaian  elektronika  tersebut  terdiri dari  empat  bagian  yaitu,  rangkaian  catu daya  (1),  rangkaian  eksitasi  (2),  sistem minimum  mikrokontroler  atmega8535  (3) dan penguat instrumentasi (4).
Rangkaian  catu  daya  berfungsi  untuk mensuplay  arus  dan  tegangan  ke  seluruh rangkaian  yang  ada.  Rangkaian  catu  daya
ini  terdiri  dari  satu  keluaran,  yaitu  5  Volt. Tegangan  5  Volt  digunakan  untuk  meng- hidupkan  mikrokontroler,  sensor fluxgate dan  LCD.  Rangkaian  regulator  dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Rangkaian Regulator
Sistem Pengukuran Jarak
Rangkaian  catu  daya  ini  terdiri  atas transformator stepdown, dioda, dan kapasitor.  Transformator stepdown ber- fungsi  untuk  menurunkan  tegangan  dari 220  Volt  AC  menjadi  12  Volt  AC. Kemudian  12  Volt  AC  akan  disearahkan oleh  dua  buah  dioda,  selanjutnya  12  Volt DC    akan  diratakan  oleh  kapasitor  2200 µF. Regulator tegangan 5 Volt (LM7805CT) dan digunakan agar keluaran yang  dihasilkan  tetap  5  Volt  walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukan.
Kedua  rangkaian  eksitasi  dan  pengolah sinyal  yang  dibangun  dalam  satu  PCB, rangkaian ini berfungsi untuk mengeksitasi sensor fluxgate Z61  dan  merubah  keluaran sensor  dari  tegangan  yang  lemah  menjadi tegangan  yang  lebih  kuat  lagi  agar tegangan  input  yang  masuk  ke  ADC mikrokontroler dapat diolah dalam pemograman. Rangkaian eksitasi dan peng- olah  sinyal  sensor fluxgate dapat  dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10.Rangkaian Eksitasi dan Pengolahan Sinyal
3 2 1
Pada  Gambar  10  adalah  rangkaian eksitasi  dan  pengolahan  sinyal.  Rangkaian eksitasi dan pengolahan sinyal dapat dibagi menjadi  tiga  blok.  Blok  pertama  adalah rangkaian  penguat  akhir  yang  berfungsi untuk  memperkuat  sinyal  keluaran  yang masih lemah agar dapat diukur. Blok kedua adalah rangkaian differensiator atau rangkaian  penguat  awal  yang  berfungsi untuk  memperkuat  sinyal  yang  diterima oleh pick-up .  Blok  ketiga  merupakan rangkaian  eksitasi  yang  berfungsi  sebagai pembangkit isyarat atau pembangkit fungsi jika  isyarat  keluaranya  dapat  mempunyai berbagai bentuk.
Ketiga, sistem minimum mikrokontroler berfungsi untuk mengaktifkan kerja mikrokontroler.  Mikrokontroler  bertugas melakukan  proses  deteksi  data  masukan, mengolah  data  dan  mengatur  keluaran sesuai  dengan  fungsi  sistem  yang  di- kehendaki. Bentuk rangkaian mikro- kontroler  dalam  sistem  pengukuran  jarak benda  digital  dapat  dilihat  pada  Gambar 11.
Gambar 11.Rangkaian Mikrokontroler
ATMEGA 8535
Untuk  menjalankan  aktivitas  tersebut mikrokontroler dihubungkan dengan
beberapa  perangkat  eksternal  baik  itu sebagai masukan ataupun keluaran. Mikrokontroler memiliki saluran I/O sebanyak 32 buah, saluran yang digunakan diantaranya  port  PA0  (kaki  40)  di- hubungkan dengan keluaran sensor fluxgate .  Port  A  merupakan  pin  I/O  dua arah  dan  pin  masukan  ADC,  sehingga  ke- luaran  dari  sensor fluxgate tersebut  akan dibaca  oleh  ADC  dan  kemudian  data  di- kalkulasikan  dengan  rumusan  tertentu sehingga  pada  tahap  berikutnya  sistem dapat  menentukan  berapa  jarak.  Port  C digunakan  sebagai  output  yang  terhubung dengan LCD.
Rangkaian instrumentasi digunakan untuk  memperkuat  tegangan  keluaran  dari sensor fluxgate sebelum  diinputkan  ke mikrokontroler, untuk lebih lanjut diproses oleh  ADC.  Tujuan  penggunaan  regulator tegangan  agar  tegangan  keluaran  yang dihasilkan  tetap  5  Volt  walaupun  terjadi perubahan  pada  tegangan  masukan.  Di- samping  itu  rangkaian  ini  juga  dilengkapi dengan  LED  yang  berfungsi  sebagai indikator ketika sistem dinyalakan.
Untuk  menampilkan  hasil  pembacaan sistem  pengukuran  jarak  ini,  digunakan sebuah  LCD  2x16.  Pada  LCD  akan  di- tampilkan  jarak  yang  terukur.  Jarak  yang ditampilkan dalam satuan millimeter (mm). Tampilan LCD dapat dilihat pada   Gambar 12.

## Gambar 12.Tampilan LCD
Dalam  mengoperasikan  sistem  peng- ukuran  ini  terdapat  tombol  ON/OFF  yang berfungsi untuk menghidup dan mematikan sistem  pengukuran.  Setelah  tombol  dalam keadaan  ON,  LCD  akan  menampilkan bacaan  jarak  dalam  orde  millimeter  (mm). Sistem  pengukuran    jarak  ini  akan  ter- pengaruh oleh medan magnet bumi, karena alat ini berada pada orde yang lemah.
3. Spesifikasi Desain Sistem
Ketepatan pengukuran ditentukan dengan  cara  membandingkan  data  hasil pengukuraan  sistem  dengan  pengukuran alat  ukur  standar.  Pengambilan  data dilakukan  setiap  perubahan  jarak  0.5 milimeter  dengan  jarak  pengukuran  0  mm sampai  16  mm.  Melalui  perhitungan  dapat ditentukan  nilai  rata-  rata,  persentase kesalahan,  ketepatan  relatif  dan  persentase ketepatan.  Ketepatan  Sistem  Pengukuran Jarak  Benda  Digital  Berbasis  Sensor Fluxgate Z61  didapat  rata-rata  persentase kesalahan  sebesar  12%,  ketepatan  relatif rata-rata sebeser 0.875 sedangkan persentase  ketepatan  rata-rata  dari  sistem
pengukuran  jarak  benda  digital  sebesar 87.53%  dengan  kata  lain  sistem  Peng- ukuran  Jarak  Benda  Digital  Berbasis Sensor Fluxgate Z61 cukup baik digunakan sebagai alat ukur.
Ketelitian  dari  sistem  didapat  berdasar- kan pengukuran berulang sebanyak 10 kali sebesar  0.831  dan    persentase  kesalahan relatifnya  sebesar  0.337  %  dengan  standar deviasi  0.003.  Dengan  demikian  ketelitian dari  sistem  pengukuran  jarak  benda  digital termasuk tinggi.

## PEMBAHASAN
Berdasarkan    hasil  analisis  data  sistem pengukuran  jarak  dengan keluaran digital didapatkan  ketepatan  rata-rata  pengukuran sebesar  0.875.  Pada  pengukuran  berulang untuk setiap variasi jarak benda menunjukkan hasil yang hampir sama.  Hal ini  menyebabkan  ketelitian    rata-rata  ber- nilai  0.831  dengan  standar  deviasi  0.003 dan  kesalahan  relatif  0.337%.  Kondisi  ini terjadi karena pemograman mikrokontroler menggunakan data interval ADC, jika data dimasukkan  mulai  dari  jarak  0  sampai  16 mm    dengan  interval  0.5  mm.  Untuk  jarak diantara interval  tersebut, maka jarak  yang muncul    adalah  jarak  batas  bawah  atau batas  atas.  Jika  jarak  tersebut  lebih  men- dekati  interval  jarak  bawah,  maka  yang ditampilkan  jarak  interval  bawah  tersebut, begitu  juga  sebaliknya  untuk  setiap pengukuran.
Sistem  pengukuran  jarak  benda  digital masih mempunyai beberapa kelemahan dan keterbatasan diantaranya; Kelemahan pertama,  susahnya  cara  menentukan  posisi utara  dan  selatan  dari  sistem  pengukuran jarak  benda,  supaya  sistem  pengukuran jarak  benda  tegak  lurus  terhadap  medan magnet  bumi,  hal  ini  disebabkan  karena tidak  adanya  penunjuk  arah  mata  angin disistem  pengukuran  jarak  benda  yang dibuat,  Kelemahan  Kedua  skala  terkecil yang terbaca bagus oleh sensor pada sistem ini  adalah  7.0  mm  dan skala  terbesar  yang terbaca  bagus  pada  sistem  ini  adalah  15 mm,  sedangkan  skala  yang  terbaca  antara 1.5 mm sampai 6.5 mm terdapat selisih 0.5
mm  dengan  alat  ukur  standar,  hal  ini  di- sebabkan  karena  posisi  magnet  batang dengan  posisi  sensor fluxgate Z61  terlalu jauh.  Kelemahan  ini  dapat  diantisispati dengan  cara  mendekatkan  posisi  magnet batang dengan sensor fluxgate Z61, dengan hal  itu  maka  range  pengukuran  bisa  lebih lebar.
Kelemahan  ketiga,  karena  penilitian tidak  dilakukan  di  ruang  faraday,  maka kalibrasi  dari  alat  harus  dilakukan  dengan cara mengubah posisi sensor. Hal ini dapat memepengaruhi hasil dari keluaran sensor. Kelemahan  ini  dapat  diatasi  dengan  cara melakukakan pengukuran dan pengambilan data  diruang  faraday,  sehingga  hasil keluaran  dari  sistem  ini  tidak  dipengaruhi oleh medan magnet bumi.
Kelemahan keempat, terjadinya pemutusan arus oleh PLN dan sistem peng- ukuran  yang  dirancang  tidak  memiliki sambungan otomatis dengan sumber listrik cadangan, yang menyebabkan sistem peng- ukuran  jarak  benda  digital  tidak  bisa  di- operasikan lagi.  Oleh sebab itu seharusnya dibuat sambungan otomatis dengan sumber listrik  cadangan  sehingga  tidak  merusak sistem pengukuran jarak yang dibuat.
Sistem  pengukuran  yang  dibuat  belum memiliki  sumber  catu  daya  tersendiri, sehingga disaat PLN mati sistem tidak bisa digunakan.  Dalam  kelanjutan  dari  pem- buatan alat ukur jarak ini, akan lebih efektif menggunakan sumber catu  daya tersendiri. Salah  satu  upaya  yang  bisa  dilakukan adalah  dengan  membuat  tempat  sumber catu daya seperti batere.
Sistem  ini  diharapkan  dapat  memiliki kemampuan pengukuran sesuai dengan ke- mampuan  sensor fluxgate .  Dalam  ke- lanjutan  pembuatan  sistem  ini  sangat  di- harapkan  menemukan  cara  penggunaan sensor  pada  sistem  pengukuran  jarak  agar tidak  terpengaruh  oleh  medan  magnet bumi,  sehingga  pada  saat  dilakukan  peng- ukuran  sistem  dapat  digunakan  walaupun posisinya berubah- ubah.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  data  hasil  dan  analisis terhadap  besaran  yang  terdapat  dalam sistem  pengukuran  dapat  diambil  beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Fungsi transfer dari sensor fluxgate Z61 didapatkan  dalam  bentuk  hubungan V 0 =  0.0245x 2 –  0.622x  +  3.977, sensitivitas  sensor  berbentuk  linear sebagai  fungsi  dari  jarak    S  =  0.049x  – 0.622 dan ketelitiannya 0.999
2. Sistem  pengukuran  jarak  benda  digital ini  dibangun  oleh  sensor fluxgate , rangkaian penguat instrumentasi,
rangkaian sistem minimum
mikrokontroler ATMega8535, daya teregulasi;  jarak  yang  diukur  ditampil- kan  pada  LCD,  mikrometer  sekrup sebagai  alat  ukur  standar  dan  dapat beroperasi  pada  tegangan  220V/50Hz. Sistem  ini  mampu  mengukur  jarak  7 sampai 15  milimeter  dengan  nilai  skala terkecil 0.5 milimeter.
3. Ketepatan  dari  sistem  pengukuran  jarak ini  benda  digital  ini  termasuk  tinggi dengan ketepatan 0.875,  kesalahan rata- rata 12%, ketelitian rata-rata dari sistem pengukuran  ini  adalah  83%  dengan standar  deviasi  rata-rata  0.003  dan kesalahan relatif rata-rata 33.7%.

## DAFTAR PUSTAKA
Baschirotto,  A,  dkk.  2006 . Development and Comparative Analysis of Fluxgate  Magnetic  Sensor  Structure in  PCB  Tecnology . IEEE  Transaction on Magnetics
Colmar Hinnrichs, dkk. 2001. Dependence of  Sensitivity  and  Noise  of  Fluxgate Sensor  on  Racetrack  Geometry .
Germany
Gerard  C.M.  Meijer  (ed.).  2008. Smart
Sensor System . John Willey & Sons.
Jacob Fraden. 2004. Handbook Of Modern
Sensors Physics, Designs, And Applications ( Third Edition ) .
Springer: New York.
J.Kubik,  dkk.  2009. Triaxial  Fluxgate
Sensor  With  Electroplated  Core . Tyndall National Institude, Lee
Maltings, Prospect Row, Cork, Ireland
Michal  Janosek.  2009. PCB Sensors  in Fluxgate Magnetometer with Controlled Excitation .
Mitra Djamal, dkk. 2007 . Sensor Magnetik Fluxgate  dan  Aplikasinya .  Jurnal Materi Indonesia
Pavel Ripka. 2008. Sensor Based on Bulk Soft  Magnetic  Material:Advances  and Challenges .
Pavel Ripka. 2001a. Mangetic Sensor  and Magnetometers , Artec House.
Suyatno, dkk. 2008. Desain dan Pengembangan Fluxgate Magnetometer dan Beberapa aplikasinya . Jurnal Fisika Dan
Aplikasinya. Traenkler,  H.R.  1998. Zukunftsmark Intelligente Hausintrumentierung . Laporan penelitian:”Verteilte intelligente  Mikrosysteme  fuer  den privaten Lebensbereich (VIMP)”, Neubiberg. W.Gopel, dkk. 1989. Sensors,A Comprehensive Survey Magnetic
Sensors . VCH Publihers Inc. Suite
Yulkifli,dkk.  2007. Linieritas  Tegangan Keluaran  Sensor  Magnetik  Fluxgate Menggunakan  Elemen  Sensor  Multi- Core. Jurnal Sains dan Materi : Batan.
Yulkifli.  2011. Sensor  Fluxgate .  STAIN: Batusangkar