## SENSOR GETARAN DUA DIMENSI (2-D) BERBASIS KOIL DATAR UNTUK MENGUKUR FREKUENSI GETARAN GEMPA DI WILAYAH LOMBOK NUSA TENGGARA BARAT
Islahudin 1 , M. Firman Ramadhan 2
1, 2 Dosen Program Studi Pendidikan Fisika FKIP, Universitas Muhammadiyah Mataram Email: islahudin.ntb@gmail.com

## ABSTRAK
Pada  penelitian  ini  telah  dirancang  aplikasi  koil  datar  sebagai  sensor  getaran  untuk  deteksi  dini  gempa.  Koil datar  adalah  lilitan  kawat  yang  sangat  tipis  dan  bertindak  sebagai  induktor.  Koil  datar  ini  bersama  dengan kapasitor  membangun  sebuah  osilator  yang  menghasilkan  frekuensi  bergantung  pada  nilai  induktansi  dan kapasitansi.  Osilator  ini  dinamakan  osilator  LC.  Induktansi  koil  datar  bergantung  pada  jarak  benda  logam  di depan  koil  datar.  Jika  induktansi  berubah,  frekuensi  akan  berubah  juga.  Frekuensi  dapat  dirubah  ke  dalam bentuk  tegangan  untuk    merepresentasikan  jarak.  Efek  ini  kemudian  diterapkan  pada  frekuensi  rendah menggunakan bandul pada rumahan sensor. Berdasarkan penelitian, sensor getaran untuk mendeteksi gempa bumi  sudah  dirancang  serta  masih  dalam  proses  pengujian  dan  kalibrasi.  Sensor  getaran  yang  sudah  dibuat adalah sensor koil datar arah x da arah y. Frekuensi getaran yang sudah bisa diukur dalam arah x adalah 0,468 Hz. Nilai ini hampir sama dengan frekuensi sumber getaran sebesar 0,46 Hz. Adapun frekuensi yang getaran yang  sudah  bisa  diukur  dalam  arah  y  adalah  0,55  Hz  dan  nilai  ini  hampir  sama  dengan  frekuensi  sumber getaran sebesar 0,5 Hz.
Kata kunci : koil datar, sensor getaran, dua dimensi (2-D), gempa

## I. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara yang memiliki  sumber  gempa  yang  cukup  banyak. Salah  satu  wilayah  yang  berada  pada  jalur gempa  adalah  pulau  lombok,  Provinsi  Nusa Tenggara  Barat.  Pulau  lombok  merupakan wilayah  kecil  yang  berada  pada  perbatasan antara  lempeng  besar  asia  dengan  lempeng australia.  Gempa  bumi  yang  pernah  terjadi pada wilayah ini cukup meresahkan masyarakat,  walaupun  skalanya  tidak  begitu besar  seperti  yang  terjadi  pada  daerah  lain  di Indonesia. Gempa bumi yang pernah melanda wilayah  ini  terakhir  terjadi  pada  awal  tahun 2013  silam.  Guncangan  akibat  gempa  bumi tersebut  dirasakan  oleh  sebagian  besar masyarakat  lombok  khususnya  dan  wilayah NTB pada umumnya. Adapun kerusakan yang cukup  parah  terjadi  di  wilayah  Kabupaten Lombok  Utara.  Meskipun  tidak  menimbulkan korban  jiwa  namun  kerugian  material  akibat bencana  alam  tersebut  ditaksir  mencapai ratusan juta rupiah.
Gempa  merupakan  getaran  yang menjalar  ke  segala  arah  melalui  sebuah material  yang  mengakibatkan  fisik  material tersebut  menjadi  berubah  baik  dalam  skala kecil maupun skala besar. Wilayah yang dilalui gempa  biasanya  mencakup  wilayah  yang
sangat  luas.  Oleh  karena  itu,  diperlukan sensor  getaran  yang  dapat  mendeteksi getaran  dalam  arah  2  dimensi  (2-D).  Dalam penelitian  ini,  peneliti  telah  merancang  sensor getaran  dua  dimensi  yang  dapat  mengukur frekuensi gempa dari sisi besar dan arahnya. Adapun frekuensi getaran gempa yang dirancang  pada  penelitian  ini  adalah  frekuensi rendah. Untuk aplikasi pada getaran frekuensi rendah ini, pada penelitian sebelumnya (Hibah Penelitian  Dosen  Pemula  Tahun  2013)  telah dilakukan  penelitian  tentang  sensor  getaran frekuensi  rendah  berbasis  koil  datar [1] .  Pada penelitian  ini  telah  diperoleh  hasil  pengukuran sensor  getaran  frekuensi  rendah  dengan daerah pengukuran mulai dari 0,08 Hz sampai 1  Hz.  Pada  penelitian  yang  telah  dilakukan tersebut,  getaran  yang  dideteksi  merupakan getaran  dalam  1  dimensi  saja.  Keunggulan dari  sensor  getaran  2-D  (dua  dimensi)  ini adalah  dapat  memberikan  informasi  tentang besar  dan  arah  dari  getaran  yang  sedang terjadi.  Hal  ini  karena  pada  dasarnya  getaran suatu  objek  menjalar  ke  segala  arah.  Selain itu,  sensor  getaran  dua  dimensi  (2-D)  juga menggunakan  elemen  sensor  yang  banyak terdapat  di  pasaran  sebagaimana  pada penelitian  sebelumnya  yaitu  Penelitian  Hibah
Dosen  Pemula  Tahun  Anggaran  2013  untuk sensor getaran satu dimensi saja.
Kondisi  tersebutlah  yang  membuat  peneliti mendesain  dan  membuat  sensor  getaran  dua dimensi  (2-D)  frekuensi  rendah  berbasis  koil datar  sebagai  alat  pengindranya.  Dengan bantuan  perangkat  lunak,  diperoleh  suatu  alat ukur getaran frekuensi rendah beserta amplitudonya  yang  sederhana,  mempunyai ketelitian  tinggi  dan  biaya  yang  murah.  Pada penelitian ini  disertakan pengukuran jarak dan diukur responnya terhadap tegangan keluaran, selain  itu  tentunya  dilakukan  pengukuran getaran  untuk  frekuensi  rendah  dalam  arah dua dimensi (2-D). Pengukuran jarak dilakukan karena  pada  hakikatnya  bahwa  getaran tersebut  merupakan  jarak  yang  berubah-ubah yang  mempunyai  posisi  secara  periodik. Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah (1)membuat rangkaian pengolah sinyal keluaran  dari  sensor  getaran  dua  dimensi  (2- D).  (2)membuat  rumahan  sensor  getaran  dua dimensi  (2-D)  dan  (3)membuat  perangkat lunak  sensor  getaran  dua  dimensi  (2-D). Pengembangan selanjutnya dari hasil penelitian  tentang  sensor  getaran  ini  adalah sensor  sensor  getaran  untuk  mengukur frekuensi gempa tiga dimensi     (3-D).

## II. METODE PENELITIAN
A.  Desain Kalibrator Frekuensi Rendah Sensor koil datar yang dirancang adalah untuk mendeteksi getaran frekuensi rendah. Karena itu, perlu dibuat rangkaian yang dapat menghasilkan getaran frekuensi rendah khususnya di bawah 1 Hz. Selain frekuensi 1 Hz, dibuat juga kalibrator sampai 10 Hz dengan cara menambahkan gir konversi pada kalibrator 1 Hz, tujuannya adalah untuk mengetahui frekuensi karaktristik sensor. Gambar sistem tersebut, dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar  1.  Sistem  mekanik  kalibrator frekuensi rendah
Sistem  ini  terdiri  dari  motor  gear,  batang penghubung,  sensor  optokopler,  objek,  dan sensor  koil  datar.  Kecepatan  putaran  motor gear  ini    dapat  diatur  dengan  potensio  yang kemudian  diteruskan  ke  batang  penghubung ke objek. Dapat dilihat dari gambar bahwa jika motor  berputar  maka  objek  akan  bergerak bolak-balik  secara  horizontal.  Pada  batang penghubung  dipasang barier atau  penghalang untuk  sensor  optokopler  sehingga  frekuensi pergerakan batang dapat dihitung.
B.  Desain Mekanik Sensor Getaran Aplikasi akhir dari sensor koil datar adalah untuk  mendeteksi  getaran  frekuensi  rendah khususnya  untuk  mendeteksi  adanya  gempa bumi  dalam  arah  dua  dimensi  (2-D).  Gempa bumi  merupakan  getaran  yang  selain  memiliki besar,  juga  memiliki  arah.  Adapun  mekanik sensor tampak pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Mekanik sensor getaran (Sumber : Arsip Hibah PDP 2013)
Adapun  bentuk  mekanik  sensor  getaran dua  dimensi  (2-D)  tampak  pada  Gambar  3 berikut.
Gambar 3. Mekanik sensor getaran 2-D
Mekanik  sensor  ini  tersusun  dari    sensor koil datar dan bandul yang dipasang sedemkian  sehingga  mampu  mendeteksi getaran.  Bahan  pengganggu  pada  koil  datar dapat  menjauh  dan  mendekati  koil  datar sesuai  dengan  gerakan  harmonis  bandul terhadap titik seimbangnya.
Elemen koil datar yang digunakan terbuat dari  PCB  yang  dibuat  jalur-jalur  sebanyak  30 lilitan  berdiameter  3  cm  dengan  nilai  masing- masing  induktansi  sebesar 7,8 µH. Gambar di bawah ini adalah salah satu elemen koil datar. Adapun  bentuk  koil  datar  tampak  pada Gambar 4 berikut.
Gambar 4.  Elemen koil datar

## C. Rangkaian Pengolah Isyarat Analog
Rangkaian pengolah isyarat analog terdiri dari pengolah isyarat sensor, filter dan penguat diferensial.  Blok  diagram  dari  rangkaian pengolah  isyarat  analog  ini  dapat  dilihat  pada diagram di bawah ini.
Gambar  5.  Blok  diagram  rangkaian  pengolah isyarat analog

## D.  Rangkaian Digital dan Pengiriman Data
Untuk  meningkatkan  unjuk  kerja  alat dalam melakukan akuisisi data hasil pengukuran, maka digunakan rangkaian mikrokontroler    atmega  16  dan  tampilan  pada PC.  Adapun  software  yang  digunakan  untuk menampilkan dan merekam data hasil
pengukuran  adalah  Visual  Basic  2008  dan Procesing, dikombinasikan
dengan
perhitungan  Fast  Transform  Fourier  (FFT) serta  Microsof  Excel.  Analisis  data  hasil penelitian  diperoleh  menggunakan  FFT  untuk mengitung frekuensi getaran objek.

## III.  HASIL DAN PEMBAHASAN A.  Hasil Penelitian
Karakteristik Statik Sensor Arah Sensor koil datar memiliki respon terhadap  perubahan  jarak  dengan  terjadinya perubahan tegangan . Adapun hasil pengukuran  respon  sensor  arah  x  terhadap jarak tampak pada Gambar 6 berikut.
Gambar  6.  Respon  sensor  arah  x  terhadap perubahan jarak
Adapun  hasil  pengukuran  respon  sensor arah  y terhadap  jarak  tampak pada Gambar  7 berikut.
Gambar  7.  Respon  sensor  arah  y  terhadap perubahan jarak
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  7,  di  atas, maka daerah kerja sensor x dan sensor y yang dapat  diambil  adalah  antara  0.250  –  4.050
mm.  Kurva  pada  daerah  tersebut  membentuk hasil yang kontinu sehingga diperkirakan dapat didekati  dengan  suatu  fungsi  dengan  baik. Daerah  kurva  yang  lebih  kecil  dari  0.250  mm terlihat sudah mulai mengalami nilai yang tetap (saturasi)  sehingga  tidak  kontinu  dengan  data yang lainnya, sehingga hal ini akan sulit untuk didekati dengan suatu fungsi. Oleh karena itu, data  pada    daerah  ini  tidak  dimasukkan  pada daerah kerja dari ketiga sensor.
Adapun grafik daerah kerja sensor arah x tampak pada Gambar 8 berikut.
Gambar 8. Daerah Kerja Sensor Arah x
Sedangkan  grafik  daerah  kerja  sensor arah y tampak pada Gambar 9 berikut.

## Gambar 9. Daerah Kerja Sensor Arah y
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  8 maupun  Gambar  9  diatas,    tampak  bahwa daerah  yang  paling  sensitif  keluaran  sensor terletak  pada  daerah  tegangan  keluaran  yang bernilai  negatif  atau  pada  jarak  yang  dekat, yaitu  0,2  mm  sampai  2  mm.  Pada  daerah  ini terjadi    perubahan  tegangan  keluaran  yang besar untuk sedikit perubahan jarak antara koil datar  dengan  bahan  pengganggu.  Gambar  10 menunjukkan daerah sensitif maksimum sensor arah x.
Gambar  10.    Daerah  sensitif  maksimum  dari keluaran sensor arah x
Adapun  daerah  sensitif  maksimum  dari keluaran  sensor  arah  y  tampak  pada  Gambar 11 berikut.
Gambar  11.    Daerah  sensitif  maksimum  dari
keluaran sensor arah y Berdasarkan Gambar 11 di atas,
kesalahan  absolut  sensor  arah  x pada daerah sensitifitas  maksimum  tampak  pada  Gambar
12 berikut.
Gambar  12. Kesalahan  absolut  pada  daerah sensitivitas maksimum sensor arah x.
Adapun  kesalahan  absolut  sensor  arah  y pada  daerah  sensitifitas  maksimum  tampak pada Gambar 13 berikut.
)
Gambar  13. Kesalahan  absolut  pada  daerah sensitivitas maksimum sensor arah y.
Berdasarkan  kurva  di  atas  terlihat  bahwa kesalahan  absolut  maskimum  pada  sensor arah  x  dan  y  masing-maing  adalah  sebesar 0,042  mm  dan  0,043  mm.  Dengan  demikian ketelitian  maksimum  sensor  koil  datar  arah  x dan  y  terhadap  jarak  adalah  sebesar  0,042 mm dan 0,043 mm. Besarnya nilai penyimpangan  maksimum  ini  diakibatkan karena  cepatnya  perubahan  nilai  tegangan sehingga  kemungkinan  terjadi  kesalahan paralaks dalam pembacaan nilai tegangan.
Berdasarkan  hasil  kesalahan  absolut  di atas  dapat  diketahui  kesalahan  relatif  hasil pendekatan  persamaan  yang  digunakan. Penentuan kesalahan relatif melibatkan daerah  kerja  sensor.  Untuk  sensor  arah  x daerah  kerja  maksimum  yang  diambil  adalah 2,000  mm  dan  daerah  kerja  minimum  adalah 0.250  mm,  sehingga  kesalahan  relatifnya tampak pada gambar berikut.
Gambar  14.  Kesalahan  relatif  pada  daerah sensitivitas maksimum sensor koil datar arah x.
Dari  grafik  di  atas,  dapat  diketahui kesalahan  relatif  maksimum  sensor  koil  datar adalah 1,87 %.
Untuk  sensor  arah  y  daerah  kerja  maksimum yang  diambil  adalah  2,000  mm  dan  daerah kerja  minimum  adalah  0.250  mm,  sehingga
kesalahan  relatifnya  tampak  pada  gambar berikut.
Gambar  15.  Kesalahan  relatif  pada  daerah sensitivitas maksimum sensor koil datar arah y.
Dari  grafik  di  atas,  dapat  diketahui  kesalahan relatif  maksimum  sensor  koil  datar  arah  y adalah 1.91 %.

## Karakteristik  Dinamis  Sensor  Dua  Dimensi 2-D
Kalibrasi  dilakukan  dengan  memberikan masukan  pada  rangkaian  interface  yang berasal dari output sensor koil datar, kemudian rangkaian interface merekam dan menampilkan data hasil akuisisi data pada PC. Kalibrasi dilakukan untuk sensor arah x dan y. Berikut  gambar  rangkaian  sistem  kalibrasi sensor  seperti tampak pada gambar di bawah ini.
Gambar  16.      Rangkaian  sistem  sensor  untuk proses  kalibrasi  sensor  koil datar dua dimensi (2-D)
Hasil  kalibrasi  sensor  arah  x  tampak  pada Tabel 1 berikut.
Tabel  1.    Karakteristik  Dinamis  Frekuensi Sensor  Arah  x  Terhadap  Frekuensi Sumber Frekuensi  Sumber (Hz) Frekuensi Sensor (Hz) 0.26 0.31 0.35 0.39 0.40 0.47 0.46 0.47 0.50 0.55 0.55 0.62 0.62 0.70 0.71 0.78 0.76 0.85 0.86 0.94 0.95 1.02 1.00 1.09 1.11 1.25 1.25 1.33 Adapun Hasil  kalibrasi  sensor  arah  y  tampak pada Tabel 2 berikut. Frekuensi  Sumber (Hz) Frekuensi sensor (Hz) 0.2 0.23 0.31 0.31 0.34 0.39 0.4 0.47 0.5 0.5468 0.57 0.625 0.76 0.86 0.8 0.86 0.83 0.94 0.86 0.94 0.9 0.94 0.95 1.02 1 1.02 1.1 1.117 1.17 1.25 1.25 1.33 Kalibrasi dinamis sensor arah x Adapun grafik tegangan keluaran terhadap  jarak  pada  salah  satu  sampel frekuensi sumber 0,46 Hz untuk sensor arah x tampak pada gambar di bawah ini.
Gambar  17.    Tampilan  tegangan  keluaran pada  frekuensi  sumber  0,46  Hz untuk arah x
Dengan  menggunakan  Fast  Transform Fourier  (FFT)  menggunakan  program  Ms. Excel, grafik di atas dapat ditentukan frekuensi dan  amplitudo  getaran  sensor.  Berikut  grafik FFT untuk fekuensi sumber 0,46 Hz.
Gambar 18.   FFT pada frekuensi sumber 0,46 Hz.
Dari  Gambar  18  di  atas  frekuensi  sensor sebesar  0,468  Hz  dengan  amplitudo  0,095 Volt.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  frekuensi yang  diukur  oleh  sensor  memiliki  nilai  yang sama  dengan  frekuensi  sumber.  Dengan demikian  sensor  getaran  ini  sudah cukup baik sebagai alat pengukur frekuensi getaran.
Berdasarkan  Tabel  1  di  atas,  jika digambarkan  secara  grafik  maka  hubungan antara  frekuensi  yang  dihasilkan  sensor dengan  frekuensi  sumber  tampak  pada gambar di bawah ini.
Gambar  19.  Hubungan  antara  frekuensi sensor terhadap frekuensi sumber
Adapun  kesalahan  absolut  kesalahan absolut Gambar 19 di atas tampak pada kurva di bawah ini.
Gambar  20.  Kesalahan  absolut  frekuensi sensor terhadap frekuensi sumber
Berdasarkan  Gambar  20  di  atas,  dapat ditentukan  bahwa  penyimpangan  pengukuran frekuensi  sensor  sebesar  0,042  Hz  terhadap frekuensi  sumber.  Adapun  kesalahan  relatif pengukuran tampak pada gambar di bawah ini.
Gambar 21. Kesalahan relatif frekuensi sensor terhadap frekuensi sumber
Dengan  memperhatikan  gambar  di  atas  dapat ditentukan  bahwa  kesalahan  relatif  paling besar  adalah  2,78%.  Hasil  ini  cukup  bagus
karena  rentang  nilainya  masih  di  bawah  5  % kesalahan relatif maksimum. Kalibrasi dinamis sensor arah y Adapun grafik tegangan keluaran terhadap  jarak  pada  salah  satu  sampel frekuensi  sumber  0,5  Hz  untuk  sensor  arah  y tampak pada gambar di bawah ini.
Gambar  22.    Tampilan  tegangan  keluaran pada  frekuensi  sumber  0,5  Hz untuk arah y
Dengan  menggunakan  Fast  Transform Fourier  (FFT)  menggunakan  program  Ms. Excel, grafik di atas dapat ditentukan frekuensi dan  amplitudo  getaran  sensor.  Berikut  grafik FFT untuk fekuensi sumber 0,5 Hz.
Gambar  23.      FFT  pada  frekuensi  sumber  0,5 Hz.
Dari  Gambar  23  di  atas  frekuensi  sensor sebesar  0,55  Hz  dengan  amplitudo  0,21  Volt. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  frekuensi  yang diukur  oleh  sensor  memiliki  nilai  yang  sama dengan  frekuensi  sumber.  Dengan  demikian sensor  getaran  ini  sudah  cukup  baik  sebagai alat pengukur frekuensi getaran.
Berdasarkan  Tabel  2  di  atas,  jika digambarkan  secara  grafik  maka  hubungan antara  frekuensi  yang  dihasilkan  sensor dengan  frekuensi  sumber  tampak  pada gambar di bawah ini.
!
Gambar  24.  Hubungan  antara  frekuensi sensor terhadap frekuensi sumber pada arah y
Adapun  kesalahan  absolut  kesalahan absolut Gambar 24 di atas tampak pada kurva di bawah ini.
Gambar  25.  Kesalahan  absolut  frekuensi sensor  arah  y  terhadap  frekuensi sumber
Berdasarkan  Gambar  25  di  atas,  dapat ditentukan  bahwa  penyimpangan  pengukuran frekuensi  sensor  sebesar  0,05  Hz  terhadap frekuensi  sumber.  Adapun  kesalahan  relatif pengukuran tampak pada gambar di bawah ini.
Gambar 26. Kesalahan relatif frekuensi sensor terhadap frekuensi sumber arah y
Dengan  memperhatikan  gambar  di  atas  dapat ditentukan  bahwa  kesalahan  relatif  paling
besar  adalah  3,52%.  Hasil  ini  cukup  bagus karena  rentang  nilainya  masih  di  bawah  5  % kesalahan relatif maksimum.

## Produk Alat Sensor Getaran Gempa
Box  rangkaian  sensor .  Box  rangkaian  yang telah  dibuat  pada  penelitian  ini  antara  lain berisi trafo, power supply, rangkaian pengolah sinyal,  dan  rangkaian  pemutlak  tegangan. Adapun  detail  gambar  dari  box  rangkaian tampak pada Gambar 27 berikut.
Gambar  27.      Bagian-bagian  dari  box rangkaian sensor
Bandul  Mekanik  sensor .  Bandul  mekanik yang  telah  dibuat  terdiri  atas  tiang  statif,  alas beroda,  penjepit  statif,  dan  bandul  matematis yang  bias  berayun  secara  periodik.  Adapun bentuk  bandul  mekanik  sensor  tampak  pada Gambar 28 berikut.
Gambar  28.      Tampak  samping  bandul mekanik sensor

## Mikrokontroler Atmega 16.
Adapun  bentuk  rangkaian    mikrokontroler Atmega 16 tampak pada Gambar 18 berikut.
!
Gambar 29. Mikrokontroler Atmega 16
Mikrokontroler  Atmega  16  berfungsi  untuk merubah  tegangan  keluaran  analog  sensor menjadi tegangan digital (ADC) agar tegangan keluaran sensor dapat direkam dan ditampilkan  bentuk  gelombang  getarannya pada PC . Tampilan gelombang pada PC. Bentuk  gelombang  tegangan  keluaran  sensor yang  tampil  pada  PC  dibuat  menggunakan bahasa  Pemgrograman  Procesing.  Adapun tampilan keluarannya tampak pada Gambar 30 berikut.
Gambar  30.  Bentuk  gelombang  tegangan keluaran sensor
Produk  Sensor  Getaran  Dua  Dimensi  (2-D) Berbasis Koil Datar
Gambar 31. Mekanik Sensor Getaran 2-D
Gambar  32.  Mekanik  Sensor  Getaran  2-D yang dihubungkan ke Kalibrator
Gambar  33.  Tampilan  Output  sensor  getaran 2-D pada LCD

## B.  Pembahasan
Prinsip  Kerja  Sistem  Sensor  Dua  Dimensi (2-D) Berbasis Koil Datar Kalibrator      menggerakkan    bodi    sensor sehingga    bergerak    secara    periodik. Frekuensi  gerakan  bodi  sensor  diatur  dari rentang    0,2  –  1,0  Hz  yang  terdapat  pada display    kalibrator.  Bergeraknya    bodi    sensor akan  mengakibatkan      kedua    bandul matematis  ikut  bergerak  pada  arah   x  dan arah      y.      Pergerakan    periodik    bandul menyebabkan    logam    pengganggu    pada bandul    akan    bergerak    menjauh    dan mendekati  sensor  koil  datar.  Proses  menjauh dan mendekatnya logam pengganggu terhadapa    koil    datar    akan    merubah      nilai induktansi  total  sensor  koil  datar. Perubahan nilai induktansi total koil  datar oleh   rangkaian pengolah sinyal analog, dirubah  menjadi  nilai tegangan    DC.    Tegangan      DC    akan diakuisisi    oleh    ADC  sehingga  hasinya  akan ditampilkan pada display.
Uji karakteristik statis sensor getaran arah x  dan  y  dilakukan  menggunakan  mikrometer sekrup  digital  dengan  memberikan  rentang jarak  antara  0-15  mm  dengan  interval pengukuran sebesar  0,05  mm. Rentang  jarak 0-15mm dan interval ini dilakukan pada ketiga sensor  koil  datar.  Koil  datar  yang  digunakan terbuat  dari  PCB  dengan  jumlah  lilitan sebanyak    30  lilitan  dan  berdiameter  3  cm. Bahan  pengganggu  terbuat  dari  bahan  logam aluminium  500  rupiah  yang  masing-masing permukaannya  sudah  dihaluskan  terlebih dahulu.
Berdasarkan
grafik sensor hasil pengukuran  Gambar  8  dan  Gambar  9  di  atas tampak  bahwa  tegangan  keluaran  sensor semakin  kecil  jika  jarak  antara  sensor  dengan bahan pengganggu semakin besar, begitu juga sebaliknya.  Dari  grafik  tersebut  diperoleh bawah  ada  dua  macam  tegangan  yang diperoleh,  yaitu  tegangan  keluaran  yang bernilai  positif  dan  tegangan  keluaran  yang bernilai  negatif.  Pada  daerah  tegangan keluaran  yang  bernilai  positif  terjadi  nilai tegangan  keluaran  yang  cenderung  konstan, yaitu  pada  jarak  yang  semakin  jauh  dengan koil datar (saturasi). Pada daerah ini perubahan tegangan keluaran akibat
perubahan jarak tidak begitu sensitif. Sedangkan  pada  tegangan  keluaran  negatif, tegangan  keluaran  cenderung  linier  terhadap jarak. Pada jarak yang cukup dekat antara koil
datar  dengan  bahan  pengganggu,  terjadi perubahan  tegangan  secara  drastis,  yaitu tegangan  tidak  linier  lagi.  Daerah  linier  ini merupakan yang dapat menggambarkan respon  sensor  terhadap  objeknya.  Daerah  ini disebut  dengan  daerah  kerja  sensor.  Daerah kerja  diambil  berdasarkan  pola  yang  dibentuk dari  kurva  tersebut  apakah  dapat    didekati dengan  suatu  fungsi    atau  tidak.  Fungsi  yang paling  sering  digunakan  adalah  fungsi  liner, akan  tetapi  untuk  lebih  mendapatkan  hasil yang  lebih  baik  dapat  juga  didekati  dengan fungsi  polinomial    orde  banyak  dan  fungsi lainnya.
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  10  dan Gambar  11  di  atas,  tampak  bahwa  daerah kerja  sensor  arah  x  dan  arah  y  yang  dapat diambil  adalah  antara  0.250  –  4.050  mm. Kurva  pada  daerah  tersebut  membentuk  hasil yang  kontinu  sehingga  diperkirakan  dapat didekati  dengan  suatu  fungsi  dengan  baik. Daerah  kurva  yang  lebih  kecil  dari  0.250  mm terlihat sudah mulai mengalami nilai yang tetap (saturasi)  sehingga  tidak  kontinu  dengan  data yang lainnya, sehingga hal ini akan sulit untuk didekati dengan  suatu fungsi. Oleh  karena itu, data  pada    daerah  ini  tidak  dimasukkan  pada daerah kerja dari sensor. Dengan menggunakan  persamaan  polynomial  orde  3, maka diperoleh suatu pendekatan yang sangat baik  untuk  mendekati  grafik  sensitifitas keluaran  masing-masing  sensor.  Adapun untuk  persamaan  polynomial  sensor  getaran arah x adalah: d =  0.0024 V o 3 +  0.0436 V o 2 +  0.4926 V o + 2.6049; dengan tingkat korelasi R² = 0.9996. dimana d dan Vo masing-masing  dalam satuan mm dan Volt . Tampak gambar 7 di atas persamaan  yang  digunakan  sangat  mendekati data  yang  diperoleh.  Sedangkan  sensor getaran  arah  y  persamaan  polynomialnya adalah:
d =  0.0023 Vo 3 +0.0403 Vo 2 +  0.4567 Vo + 2.5493; dengan tingkat korelasi R² = 0.9998. dimana d dan Vo masing-masing  dalam satuan mm  dan  Volt .  Tampak  dari  ketiga sensor  tersebut,  persamaan  yang  digunakan sangat mendekati data yang diperoleh.
Uji  karakteristik  dinamis  yang  sudah dilakukan,  kalibrasi  pada  sensor  koil  datar dilakukan dengan memberikan getaran dengan  amplitudo dan frekuensi tertentu pada sensor.  Getaran  yang  dideteksi  berasal  dari
vibrator  yang  sudah  diatur  frekuensinya. Gerakan  logam  pengganggu  menjauh  dan mendekat  terhadap  koil  datar  menghasilkan tegangan keluaran pada sensor yang membentuk  pola  gelombang  sinusoidal  yang akan  diukur  frekuensinya.  Kalibrasi  sensor dengan  amlitudo  sumber  getaran  1  cm. Kalibrasi  dengan  amplitudo  tetap,  dilakukan dengan  memberikan  getaran  pada  sensor yang berasal dari sumber penggetar.
Frekuensi  sumber  getaran  dapat  diatur  nilai frekuensinya  mulai  dari  0  sampai  frekuensi maksimum  1  Hz.  Nilai  amplitudo  dibuat  tetap dengan  nilai  sebesar  1  cm.  Frekuensi  sumber getaran  yang  digunakan  pada  sensor  arah  x antara lain 0,26 Hz; 0,35 Hz; 0,4; Hz; 0,46 Hz; 0,5  Hz;  0,55  Hz;  0,62  Hz;  0,71  Hz;  0,76  Hz; dan  0,86  Hz;  0,95  Hz;  1,0  Hz;  1,11  Hz;  dan 1,25  Hz.  Adapun  frekuensi  sumber  yang digunakan pada sensor arah y antara lain 0,20 Hz;  0,31  Hz;  0,40  Hz;  0,50  Hz;  0,57  Hz;  0,76 Hz;  0,80  Hz;  0,83  Hz;  0,86  Hz;  0,90  Hz;  0,95 Hz; 1,0 Hz; 1,11 Hz; dan 1,25 Hz.
Tampak dari Gambar 19 di atas, frekuensi yang  dihasilkan  oleh  sensor  arah  x  hampir sama  dengan  frekuensi  sumber.  Ketika frekuensi  sumber  bertambah,  maka  frekuensi sensor  juga  semakin  besar.  Jika  didekati dengan kurva  linier,  hubungannya cukup  linier dengan nilai R 2 = 0,9954. Hal ini menunjukkan bahwa  terdapar  respon  yang  sangat  bagus antara  frekuensi  sumber  dengan  frekuensi yang  dihasilkan  sensor . Hal  yang  sama  juga diperoleh pada sensor arah y.
Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh  seperti pada  Tabel  1  dan  Tabel  2  di  atas,  tampak bahwa  nilai  frekuensi  sumber  vibrator  hampir sama  dengan  nilai  frekuensi  yang  diukur  oleh sensor  getaran.  Hal  ini  terlihat  dengan  jelas dengan  memperhatikan  Gambar  15  di  atas bahwa  kesalahan  relatif  paling  besar  adalah 2,78%.  Hasil  ini  cukup  bagus  karena  rentang nilainya  masih  di  bawah  5  %  kesalahan  relatif maksimum.
Produk  sensor  getaran  yang  tampak bahwa sensor getaran yang telah dibuat dalam penelitian  terdiri  dari  box  rangkaian  sensor, bandul mekanik sensor, mikrokontroler Atmega  16  (Analog  to  Digital  Converter),  dan PC sebagai tempat untuk menampilkan bentuk gelombang  dari  suatu  yang  getaran  yang sedang  dideteksi  oleh  sensor  koil  datar.  Box rangkaian yang telah dibuat pada penelitian ini antara  lain  berisi  trafo,  power  supply,
rangkaian  pengolah  sinyal,  dan  rangkaian pemutlak  tegangan.  Fungsi  masing-masing komponen antara lain: (1)trafo berfungsi untuk menurunkan  tegangan  PLN;  (2)  power  Supply berfungsi  untuk  merubah  tegangan  AC  (PLN) menjadi  tegangan  DC  sehingga  keluaran  DC pada power supply antara lain – 9 V, +9 V, +5 V,  dan  0  V;  (3)  rangkaian  Pengolah  Sinyal berfungsi  untuk  merubah  adanya  perubahan induktansi koil datar akibat logam pengganggu menjadi  tegangan  keluaran  (Vo)  DC;  (4) rangkaian  pemulak  tegangan  berfungsi  untuk memutlakkan  tegangan  keluaran  pengolah sinyal  yang  bernilai  negaif  menjadi  tegangan keluaran  yang  bernilai  positif.  Hal  ini  karena jika tegangan keluaran bernilai negative, maka Atmega  16  akan  membacanya  sebagai tegangan  0  volt;  (5)  Saluran  Koil  Datar berfungsi  sebagai  saluran  penghubung  antara rangkaian  pengolah  sinyal  dengan  koil  datar yang  berada  pada  mekanik  sensor;  (6)  Ouput pengolah  sinyal  berfungsi  sebagai  keluaran dari pengolah sinyal ke Mikrokontroler
Atmaega 16 yang sebelumnya sudah dimutlakkan oleh rangkaian pemutlak tegangan.
Selain  itu,  bandul  mekanik  yang  telah dibuat  terdiri  atas  tiang  statif,  alas  beroda, penjepit statif, dan bandul matematis yang bias berayun  secara  periodik.  Bandul  mekanik sensor pada gambar di atas hanya mendeteksi getaran  hanya  dalam  arah  1  dimensi.  Bandul ini  akan  berayun  bolak  balik  secara  periodik jika  mendeteksi  adanya  getaran  objek  tempat bandul  itu  berada.  Untuk  mendeteksi  adanya gempa  yang  terjadi,  maka  bandul  tersebut diletakkan  di  atas  permukaan  tanah.  Jika tanah  bergetar  akibat  adanya  gempa,  maka bandul juga akan iku bergetar. Semakin besar frekuensi  getaran  pada  tanah,  maka  semakin besar juga frekuensi getaran pada bandul. Hal ini  ditunjukkan  dengan  semakin  keras  ayunan logam  pengganggu  mendekati  dan  menjauhi koil  datar  secara  periodik.  Dengan  menjauh atau  mendekatnya    dan  mendekatnya  logam pengganggu, mengakibatkan adanya perubahan  tegangan  keluaran  sensor  yang akan  direkam  dan  ditampilkan  pada  PC.  Agar bandul  bisa  berayun  dengan    baik,  kondisi batang  bandul  harus  terlebih  dahulu  dalam posisi  tegak  seperti  pada  gambar  di  atas  dan dibuat  seimbang  antara  batang  bandul  bagian atas  dengan  batang  bandul  bagian  bawah. Untuk  menyeimbangkan  batang  bandul  ini
dilakukan  dengan  merubah  posisi  logam pengganggu  ke  atas  atau  ke  bawah.  Oleh karena  itu,  logam  pengganggu  yang  telah dibuat  pada  penelitian  ini  bisa  digeser kedudukannya  menggunakan  penjepit  yang ada dibelakang logam.
Pada penelitian ini, akuisisi data dilakukan dengan  interface  mikrokontroler  Atmega  16. Mikrokontroler  Atmega  16  berfungsi  untuk merubah  tegangan  keluaran  analog  sensor menjadi tegangan digital (ADC) agar tegangan keluaran sensor dapat direkam dan ditampilkan  bentuk  gelombang  getarannya pada  PC.  Berdasarkan  Gambar  18  di  atas dapat  dengan  jelas  terlihat  bagian-bagian komponen  dari  mikrokontroler  Atmega  16. Adapun  fungsi  masing-masing  komponen tersebut  antara  lain:  input  tegangan  analog merupakan tegangan keluaran pengolah sinyal sensor  yang  masih  bersifat  analog  yang  nilai tegangannya berkisar dari 0-5 volt. IC Atmega 16  akan  mengkonversi  tegangan  analog tersebut menjadi tegangan digital melalui ADC (Analog  to  Digital  Converter).  Tegangan  yang sudah  dikonversi  ini  yang  diteruskan  ke  PC melalui Kabel USB Serial.
Adapun  bentuk  gelombang  tegangan keluaran  sensor  yang  tampil  pada  PC  dibuat menggunakan bahasa Pemgrograman Procesing.  Pembuatan  bahasa  pemrograman ini  membutuhkan  waktu  yang  cukup  lama sekitar 3 bulan. Bahasa pemrograman berfungsi  untuk  menampilkan  data  tegangan keluaran yang sudah direkam oleh mikrokontroler kemudian data tersebut ditampilkan  pada  PC  agar  bentuk  gelombang tegangan  keluaran  sensor  terhadap  waktu dapat  dillihat  secara  langsung.  Berdasarkan gambar  19  di  atas,  tampak  bahwa  bentuk gelombang  pada  PC  berbentuk  sinusoidal. Bentuk  gelombang  yang  ditampilkan  di  atas menggambarkan  suatu  objek  yang  bergetar yang  sedang  dideteksi  oleh  sensor.  Bentuk gelombang  pada  gambar  di  atas  sebenarnya merupakan  getaran  yang  berasal  dari  vibrator yang  nilai  frekuensinya  sudah  ditentukan. Tampak  pada  gambar  di  atas,  gelombang yang  tampil  merupakan  tegangan  keluaran sensor terhadap waktu. Waktu yang dimaksudkan  pada  gambar  di  atas  adalah waktu untuk mencacah tegangan. Waktu yang digunakan untuk mencacah tegangan keluaran berkisar  dalam  orde  ms  (milisekon).  Pada penelitian  ini,  pada  procesing  waktu  cacah
yang  digunakan  adalah  100  ms.  Dengan menggunakan  waktu  cacah  yang  sangat pendek  ini,  rekaman  data  pada  excel  memiliki jumlah yang sangat banyak (orde ratusan/ribuan).  Semakin  kecil  waktu  cacah yang  digunakan  maka  semakin  banyak  data yang  terekam,  sehingga  bentuk  gelombang tegangan terhadap waktu juga semakin bagus. Bentuk gelombang yang direkam bisa memiliki bentuk  sinusoidal  maupun  bentuk  yang  lain. Hal  ini  sangat  tergantung  pada  kondisi gerakan dari objek yang sedang dideteksi oleh sensor.

## IV.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  kesimpulan yang  diperoleh  antara  lain:            (1)  sensor getaran  untuk  mendeteksi  gempa  bumi  sudah dirancang  dan  sudah  dikalibrasi.  Sensor getaran  yang  sudah dibuat  merupakan sensor getaran  yang  bentuknya  dua  dimensi  (2-D) yaitu  sensor  getaran  arah  x  dan  arah  y. Adapun  komponen-komponen  dari  sensor yang  telah  dibuat  antara  lain  box  rangkaian, bandul mekanik sensor, mikrokontroler Atmega 16, serta tampilan gelombang getaran objek  pada  PC;  (2)  frekuensi  sumber  pada sensor arah x untuk getaran objek yang sudah diukur  antara  lain  0,26  Hz;  0,35  Hz;  0,4;  Hz; 0,46  Hz;  0,5  Hz;  0,55  Hz;  0,62  Hz;  0,71  Hz; 0,76  Hz;  0,86  Hz;  0,95  Hz;  1,0  Hz;  1,11  Hz; dan  1,25  Hz.  Salah  satu  sampel  frekuensi getaran  yang  sudah  bisa  diukur  adalah  0,468 Hz.  Nilai  ini  hampir  sama  dengan  frekuensi sumber  getaran  sebesar  0,46  Hz;  sedangkan frekuensi  sumber  pada  sensor  arah  y  untuk getaran  objek  yang  sudah  diukur  antara  lain 0,20  Hz;  0,31  Hz;  0,40  Hz;  0,50  Hz;  0,57  Hz; 0,76  Hz;  0,80  Hz;  0,83  Hz;  0,86  Hz;  0,90  Hz; 0,95  Hz;  1,0  Hz;  1,11  Hz;  dan  1,25  Hz.  Salah satu  sampel  frekuensi  getaran  yang  sudah bisa  diukur  adalah  0,55  Hz.  Nilai  ini  hampir sama  dengan  frekuensi  sumber  getaran sebesar  0,50  Hz;  (3)  sensor  getaran  dua dimensi  (2-D)  ini  sudah  mengalami  proses penyempurnaan  lebih  lanjut,  antara  lain menentukan daerah kerja sensor, menampilkan  hasil  pengukuran  frekuensi secara  langsung  pada  PC  menggunakan bahasa pemrograman berbasis Procesing, dan sudah dibuat rumahan sensor getaran berbasis  koil  datar  yang  lebih  efesien  dan efektif.
Adapun  saran  yang  dapat  dikemukakan antara  lain:(1)perlu  menggunakan  sumber getaran  dari  frekuensi  dari  1  Hz  sampai dengan  100  Hz; (2)perlu pengembangan  lebih lanjut  pada  sensor  ini  dengan  cara  menjalin kerjasama dengan disiplin ilmu yang serumpun maupun  kerjasama  dengan  institusi  lain  baik dengan  universitas  lain,  BMKG,  maupun dengan instansi
lain;
(3) peneliti mengharapkan  agar  Direktorat  Penelitian  dan Pengabdian  Kepada  Masyarakat  Direktorat Jenderal  Pendidikan  Tinggi,  Kementerian
Pendidikan  dan  Kebudayaan  selanjutnya mendukung penelitian ini supaya bisa dikembangkan  menjadi  sensor  getaran  tiga dimensi  (3-D)  yang  lansung  dihubungkan  ke server internet.

## DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler  AVR  ATMEGA  16 Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Informatika . Bandung. Djamal,  Mitra.  1996.  A  Study  of  Flat  Coil Sensor For Measuring Displacements. Journal Departement of    Physics,  Faculty  of  Mathematics and Sciences ITB.
Duncan, Tom. 1962. Electronics for Today and Tomorrow .  John  Murray  (Publiser) Ltd. London.
Erik  Hallen.  1962. Electromagnetic  Theory . Chapman & Hall Ltd., London. Grant, L, S., Philips, W. R. 1996, Electromagnetisme. 2 nd . Ed.,  John Wiley and Sons. Chycester.
Lazuardi.  1996.  Studi  Awal  Sensor  Getaran Berdasarkan  Prinsip  Induktif. Tesis . FMIPA ITB, Bandung.
Sardo  Martinus.  1999.  Studi  Awal  Pembuatan Prototipe Alat Ukur Kecepatan Aliran Udara  Menggunakan  Sensor  Koil Datar. Laporan Tugas Akhir Program
DIII Instrumentasi FMIPA UI, Depok.
Setiadi,  Rahmon  Nanda.  2009.  Sensor Getaran  Frekuensi  Rendah  Berbasis
Koil  Datar. Tesis .  FMIPA  ITB, Bandung.
Sutrisno.  1986. Elektronika:  Teori  Dasar  dan Penerapannya. Jilid  I. Penerbit  ITB . Bandung.
Sutrisno.  1986. Elektronika:  Teori  Dasar  dan Penerapannya. Jilid II. . Penerbit ITB . Bandung.
Sutrisno.  1986. Modul Elektronika  Lanjutan: Teori  Dasar  dan  Penerapannya, Jurusan Fisika. Penerbit ITB. Bandung Watiasih,  richa.  2008.  Penerapan  LVDT Sebagai  Sensor  Getaran  Pendeteksi Ketidakrapatan Berbasis Data Getaran Pada Komresor , POLITEKNIK Jurnal Teknologi, Volume  7,  No  2,  September  2008- ISSN 1412-6427 . Universitas Bhayangkara Surabaya. Widanarto, Wahyu. 2000. Desain dan Pembuatan  Alat  Ukur  Kecepatan Aliran  Udara  dengan  Sensor  Koil Datar berbasis Mikrokontroler 89c51. Tesis. FMIPA  ITB, Bandung.