## PEMBUATAN SISTEM PENGUKURAN BESARAN GERAK LURUS BERBASIS PERSONAL KOMPUTER MENGGUNAKAN SENSOR OPTOCOUPLER
Rani Humaira 1) Asrizal 2) Zulhendri Kamus 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang rons_refand47@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Linier  motion  experiment  is  one  of  important  experiment  in  physics  because  linear  motion  is  basic motion which learned in the physics. The objective of this research is create a system of measuring linear motion parameters with good accuracy and precision and able to display data and graphics of linier motion parameters on personal computers using five HY860D optocoupler sensors with microcontroller Atmega 328 integrated on Arduino Uno board. There are three results of this research. First, the measurement system design consisting of five  optocoupler  sensor  hang  on  a  sensor  pole  with  spacing  between  each  sensor  pole  50  cm,  data  of  linier motion  parameters  which  displayed  on  a  computer  include  distance,  time,  average  velocity  and  acceleration from each sensor and graphics show relation between distance and time, average velocity and time, acceleration and time. Second, the percentage of precision of time, average velocity, and acceleration for the measurement of uniform  linear  motion  respectively  99.70  %,  99.91  %,  and  100  %,  percentage  of  precision  of  time,  average velocity, and acceleration for the measurement of accelerated linier motion respectively 99.82 % , 86.18 % , and 98.70  %.  Third,  the  average  accuracy  of  time,  average  velocity  and  acceleration  of  uniform  linear  motion respectively 98.07%, 93.49 %, and 82.12 %, and average accuracy of time, average velocity and acceleration of the uniformly accelerated respectively 97.05 %, 98.22 %, and 90.04 % .
Keywords : Measurement System, Linier Motion, Linier Motion Experiment, Linier Motion Parameters, Personal Computer, Sensor Optocoupler

## PENDAHULUAN
Fisika merupakan salah satu ilmu dasar dari Ilmu Pengetahuan  Alam  (IPA).  Pada  hakikatnya  ilmu fisika  lahir  dan  berkembang  dari  hasil  eksperimen. Dalam Fisika terdapat dua hal yang saling terkait dan tidak  dapat  dipisahkan,  yaitu  eksperimen  dan  telaah teori.  Pada  dasarnya  teori    bergantung  pada  hasil eksperimen. Disisi lain eksperimen dilakukan dengan berpedoman pada teori.
Eksperimen  merupakan  bagian  terpenting  dari IPA  hal  ini  dikarenakan  IPA  adalah  ilmu  yang membahas  gejala-gejala  fisis  yang  terjadi  di  alam sekitar.  Gejala-gejala  fisis  dapat  dijelaskan  dengan melakukan  penyelidikan  ilmiah.  Proses  yang  sangat penting  dalam  melakukan  penyelidikan  ilmiah  yakni pengamatan  dan  eksperimen.  Eksperimen  yang dilakukan  harus  memiliki  ketelitian  dan  ketepatan yang  baik  sehingga  diperoleh  suatu  kesimpulan berdasarkan  teori  yang  sudah  ada  untuk  melahirkan hukum dan teori yang baru.
Eksperimen  Fisika  dapat  dilakukan  dengan melibatkan suatu sistem pengukuran. Sistem pengukuran merupakan gabungan aktivitas, prosedur, alat ukur, perangkat lunak, dan subjek yang bertujuan untuk  mendapatkan  data  pengukuran  terhadap karakteristik  yang  sedang  diukur.  Alat  ukur  yang digunakan  dalam  pengukuran  harus  sesuai  dengan besaran yang hendak diukur  dan alat ukur sebaiknya
memiliki ketelitian yang baik agar memperoleh hasil pengukuran yang tepat.
Eksperimen  Fisika  tentang  gerak  lurus  di Laboratium  Mekanika  FMIPA  UNP  biasanya dilakukan  dengan  menggunakan  set  eksperimen PASCO  Air  Track  dengan computer  photogate timing system . Set eksperimen PASCO Air Track tipe SF-9214 ini disertai dengan air supply dan perangkat pendukung.  Namun  sekarang  terdapat  beberapa bagian  set  eksperimen  PASCO  Air  Track  telah mengalami  kerusakan.  Sistem  elektronika  set eksperimen  ini  sudah  tidak  bisa  lagi  digunakan, antarmuka  pada  sistem  ini  masih  cukup  rumit. Perangkat  set  eksperimen,  seperti  photogate  dan peluncur  yang  biasa  digunakan  sebagai  objek pengukuran pun sudah tidak ada.
Permasalahan  ini  menyebabkan  eksperimen gerak lurus sudah tidak lagi dilakukan, padahal gerak lurus  merupakan  gerak  yang  paling  dasar  dipelajari dalam  Fisika.  Disisi  lain  harga  dari  set  eksperimen PASCO  Air Track  ini pun tidak  murah.  Kekurangan yang terdapat pada set eksperimen  Air Track dengan computer  photogate  timing  system dapat  diperbaiki dengan  melakukan  beberapa  modifikasi  pada  bagian yang  rusak.  Sistem  elektronika  pada  set  eksperimen dapat  dikembangkan  menjadi  antarmuka  yang  lebih mudah  bagi pengguna. Photogate serta perangkat set eksperimen  dapat  dibuat  dari  komponen  yang sederhana dengan harga yang terjangkau.
Sistem  pengukuran  besaran  gerak  lurus  dapat dibuat  menggunakan  sensor  optocoupler  HY860D
dan  mikrokontroller  ATmega  328  yang  terintegrasi pada  papan  Arduino  Uno  untuk  komunikasi  data antara  sensor  dengan  Personal  Komputer  sebagai display data dan grafik besaran gerak lurus.
Gerak  lurus  termasuk  dalam  kinematika  satu dimensi.  Gerak  benda  di  ruang  satu  dimensi  yakni gerakan  suatu  benda  pada  lintasan  yang  lurus  dan datar [1] . Dalam gerak lurus terdapat beberapa besaran yang  terlibat  seperti  waktu,  perpindahan,  kecepatan rata-rata dan percepatan.
Perpindahan dapat didefinisikan sebagai perubahan  posisi  suatu  benda  dalam  selang  waktu tertentu [2] .  Perubahan  posisi  benda  pada  sumbu  x dapat dituliskan dalam bentuk:
1 2 x x x  
 (1)
Besar x  menyatakan  posisi  sedangkan  Δx menyatakan  perpindahan  posisi  dari  x 1 (posisi  awal) ke x 2 (posisi akhir) pada sebuah lintasan lurus [3] . Kecepatan  rata-rata  dalam  selang  waktu tertentu  sama  dengan  perpindahan  rata-rata  selama selang  waktu  tersebut [2] .  kecepatan  rata-rata  ( v ) dapat dituliskan dalam bentuk:
t x t t x x v       1 2 1 2 (2)
Benda  yang  kecepatannya  berubah  dikatakan mengalami  percepatan.  Percepatan  menyatakan seberapa  cepat  kecepatan  sebuah  benda  berubah [4] . Dengan  mengetahui  perubahan  kecepatan  v 2 dan  v 1 terhadap perubahan waktu yang ditempuh benda dari t 1 sampai dengan t 2 diperoleh nilai percepatan benda.
t v t t v v a       1 2 1 2 (3)
Pada  Gerak  Lurus  Beraturan  (GLB)  berarti benda  bergerak  pada  kecepatan  tetap  sehingga percepatan yang dialami benda adalah nol [5] . Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) terjadi bila benda bergerak  pada  percepatan  tetap. Percepatan  tetap  artinya  baik  besar  maupun  arahnya tetap.  GLBB  dinyatakan  dalam  keadaan  dipercepat bila  percepatannya  positif  (a  >  0),  dan  diperlambat bila (a < 0) [5] .
Opto berarti cahaya dan coupler berarti pemicu. Dapat  diartikan  bahwa  sensor  optocoupler  adalah sensor yang dapat bekerja dalam dua keadaan, yakni dengan meneruskan atau menghalangi cahaya [6] .
Gambar 1.  Bentuk dan Ukuran Sensor Optocoupler HY860D
Sensor  optocoupler  HY860D  memiliki  ukuran lebar  celah  4,2  mm  dengan  panjang  sensor  22  mm. Sensor  optocoupler  terdiri  dari  dua  bagian  yaitu
pemancar  cahaya  yang  dibangun  dari  sebuah  LED infra  merah  dan  penerima  cahaya  yang  dibangun dengan  dasar  komponen  phototransistor,  dimana terdapat  celah  pemisah  di  antara  keduanya [7] .  Skema kaki  sensor    optocoupler  dapat  ditunjukkan  seperti Gambar 2 berikut.

## Gambar 2. Skema Kaki Optocoupler
Jika  antara  phototransistor  dan  LED  terhalang maka  tidak  ada  arus  yang  mengalir  pada  kolektor. Phototransistor  tersebut  dalam  keadaan  terputus sehingga  keluaran  dari  kolektor  akan  berlogika  1. Jika  cahaya  dari  LED  menuju  phototransistor  tidak terhalang maka timbul arus pada kolektor. Phototransistor  tersebut  dalam  keadaan  on  sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika 0 [8] .
Arduino  Uno  merupakan  salah  satu  compiler yang  dapat  memprogram  mikrokontroler.  Arduino Uno  merupakan  papan  yang  mengandung  rangkaian elektronik  dan  sebuah  mikrokontroler  Atmega328 (sebuah  keping  yang  secara  fungsional  bertindak seperti sebuah komputer) [9] .
Gambar 3. Bentuk Fisik Papan Arduino [10]
Arduino  Uno  mengandung  mikroprosesor Atmel  AVR dan dilengkapi dengan osilator 16 MHz dan regulator 5 Volt. Sejumlah pin tersedia di papan, Pin0 - Pin13 digunakan untuk masukan dan keluaran digital.  Pin  A0  -  A5  digunakan  untuk  masukan  dan keluaran  analog.  Arduino  Uno  memiliki static random-access  memory (SRAM)  berukuran  2  Kb, flash  memory berkapasitas  32  Kb,  dan  EEPROM untuk menyimpan  program [9] .  Berikut  adalah konfigurasi dari pin mikrokontroler Atmega 328 pada papan Arduino Uno.
Gambar 4. Konfigurasi Pin Atmega 328 [10]
Peralatan  elektronik  pada  umumnya  butuh suatu  sumber  tegangan  DC  yang  teratur  untuk mengoperasikannya  dengan  besar  antara  5  V  hingga 30  V [11] .  Pada  rangkaian  sistem  pengukuran  gerak lurus ini membutuhkan sumber tegangan sekitar 5 V. Dengan  menggunakan  Arduino Uno  catu daya  dapat disuplai melalui koneksi USB.
Visual  Basic  merupakan  salah  satu  bahasa pemrograman  yang  berorientasi  objek  ( Object Oriented Programming ). Pengguna dapat mengontrol operasi  pada  komputer  hanya  dengan  menggerakan pointer kemudian  memilih icons .  Pengguna  dapat mengontrol pointer dengan  menggerakan  perangkat masukan  seperti mouse [12] . Bahasa  pemrograman adalah  perintah-perintah  yang  diterjemahkan  oleh komputer untuk melakukan beberapa tugas tertentu [13] .  Visual  Basic  merupakan  development tool  yang  berfungsi  untuk  membuat  program  pada komputer,  khususnya  komputer  dengan  sistem operasi Windows.
Sensor  optocoupler  dirancang  sebagai  switch untuk  mencacah  waktu  setiap  ada  benda  yang melewati celah sensor. Sensor oprocoupler dihubungkan  ke  komputer  melalui  papan  Arduino Uno  dengan  koneksi  USB.  Data  waktu  yang diperoleh  dari  mikrokontroler  kemudian  dikonversi di Visual Basic menjadi nilai kecepatan rata-rata dan percepatan,  kemudian  data  dan  grafik  nilai  besaran gerak  lurus  tersebut  ditampilkan  pada  Personal Komputer.  Grafik  yang  ditampilkan  pada  sistem pengukuran ini adalah grafik hubungan jarak dengan waktu,  kecepatan  rata-rata  dengan  waktu  dan percepatan  dengan  waktu  dari  pengukuran  kedua jenis gerak lurus (GLB dan GLBB).

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Elektronika  dan  Instrumentasi  Jurusan  Fisika  UNP. Waktu penelitian dilakukan mulai dari  bulan Januari 2014  sampai  dengan  bulan  Juli  2014.  Penelitian  ini merupakan  penelitian  eksperimen  laboratorium. Teknik pengukuran dan pengumpulan data dilakukan secara  langsung  dan  tidak  langsung.  Pengukuran secara  langsung  dilakukan  terhadap  pengukuran waktu  dan  jarak.  Pengukuran  secara  tidak  langsung dilakukan  untuk  menentukan  kecepatan,  percepatan, ketepatan  dan  ketelitian  dari  sistem  pengukuran besaran  gerak  lurus.  Data  yang  diperoleh  melalui pengukuran  dianalisis  melalui  dua  cara  yaitu  secara statistik dan grafik.
Desain  mekanik  pada  sistem  pengukuran besaran  gerak  lurus  ini  terdiri  dari  lima  buah  sensor optocoupler  yang  masing-masing  digantung  pada tiang, lintasan Air Track dengan panjang 2 m beserta blower,  dan  sebuah  peluncur.  Kelima  tiang  didesain agar  tingginya  dapat  diatur  dan  posisinya  dapat
digeser  ke  kiri  dan  kanan  sepanjang  2  m.  Peluncur dibuat  sesuai  dengan  permukaan lintasan Air Track dengan penjepit diatasnya untuk menjepit plat.
Gambar 6. Rancangan Sistem Pengukuran Besaran

## Gerak Lurus Beraturan
Pengukuran  besaran  gerak  lurus  untuk  Gerak Lurus  Beraturan  dilakukan  pada  lintasan  Air  Track yang  datar,  sedangkan  untuk  Gerak  Lurus  Berubah Beraturan  dilakukan  pada  lintasan  Air  Track  yang miring. Salah satu kaki lintasan Air Track dibedakan tingginya agar  lintasan  memiliki kemiringan tertentu sehingga  benda  yang  bergerak  diatasnya  dapat mengalami  perubahan  kecepatan.  Posisi  sensor disesuaikan  dengan  kemiringan  lintasan  dengan  cara mengatur tinggi tiang sensor.
Gambar 7. Rancangan Sistem Pengukuran Besaran Gerak Lurus Berubah Beraturan
Berikut  adalah  blok  diagram  dari  sistem pengukuran  besaran  gerak  lurus  berbasis  PC menggunakan sensor optocoupler.
Gambar 8. Blok Diagram Sistem
Berdasarkan  blok  diagram  pada  Gambar  8, sensor  optocoupler  dan  mikrokontroler  Atmega  328 mendapat  catu  daya  yang  berasal  dari  personal komputer  melalui  sambungan  USB.  Selanjutnya, selama  benda  (plat  tipis)  pada  lintasan  Air  Track bergerak  melewati  celah  sensor  optocoupler,  sinar infra  merah  dari  transmitter  menuju  reciever terhalang, akibatnya keluaran dari sensor berlogika 1. Mikrokontroler  yang  telah  terhubung  dengan  sensor akan mengaktifkan timer saat menerima logika 1 dari sensor  pertama  dan  selanjutnya  waktu  akan  dicacah
dan dicatat ketika sensor kedua sampai dengan sensor kelima    berlogika  1.  Kemudian  nilai  waktu  yang diperoleh  dengan  nilai  jarak  yang  dimasukankan akan  diolah  sehingga  diperoleh  nilai  kecepatan  rata- rata,  percepatan  beserta  grafik  yang  ditampilkan  di komputer secara otomatis.
Rancangan  rangkaian  pada  Sistem  Pengukuran Besaran Gerak Lurus menggunakan Sensor Optocoupler ini terdiri dari; Papan Arduino Uno yang telah  terintegrasi  dengan  mikrokontroler  Atmega 328,  lima  buah  sensor  optocoupler,  10  buah  resistor 220 Ω dan 5 buah resistor 10 kΩ, serta 5 buah LED sebagai  indikator.  Kelima  sensor  dihubungkan  ke mikrokontroler  Atmega  328  melalui  pin  yang  ada pada papan Arduino Uno.
Gambar 9. Rancangan Rangkaian Sensor Optocoupler dengan Arduino
Pada sensor pertama kaki kolektor dihubungkan ke  pin  A3,  kaki  anoda  dihubungkan  ke  pin  A4,  dan LED  dihubungkan  ke  pin  A5.  Pada  sensor  kedua, kaki  kolektor  dihubungkan  ke  pin  4,  kaki  anoda dihubungkan ke pin 3, dan LED dihubungkan ke pin 2.  Pada sensor  ketiga, kaki kolektor dihubungkan ke pin  7,  kaki  anoda  dihubungkan  ke  pin  6,  dan  LED dihubungkan  ke  pin  5.  Pada  sensor  keempat,  kaki kolektor  dihubungkan  ke  pin  10,  kaki  anoda dihubungkan ke pin 9, dan LED dihubungkan ke pin 8. Pada sensor kelima, kaki kolektor dihubungkan ke pin 13, kaki anoda dihubungkan ke pin 12, dan LED dihubungkan ke pin 11.  Catu daya untuk optocoupler diperoleh dari mikrokokntroler yang dihubungkan ke pin 5v pada Papan Arduino. LED digunakan sebagai indikator selama sensor dalam keadan terputus.
Desain perangkat lunak dari sistem pengukuran berupa  diagram  alir  dari  program.  Mikrokontroler Atmega  328  diprogram  dengan  menggunakan perangkat  lunak  IDE  Arduino  1.0.1  sedangkan antarmuka sistem pengukuran ini diprogram menggunakan  Visual  Basic  6.  Rancangan  diagram alir  dari  sistem  pengukuran  besaran  gerak  lurus berbasis personal komputer menggunakan optocoupler diperlihatkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Diagram Alir Pemograman pada
Mikrokontroler ATmega 328
Dari  diagram  alir  pada  Gambar  10,  dapat dijelaskan bahwa saat sensor optocoupler 1 memberi pulsa  tinggi  ke  mikrokontroler  timer  diaktifkan. Selanjutnya  saat  sensor  optocoupler  berikutnya  (ke 2,3,4,5)  memberi  pulsa  tinggi  ke  mikrokokntroler, maka  waktu  sejak  timer  aktif  akan  dicacah  dan mikrokontroler  mencatat  nilainya.  Jika  sensor optocoupler 2,3,4 dan 5 memberi pulsa rendah, maka program  berhenti.  Mikrokokntroler  diprogram  agar sinyal  yang  diberikan  sensor  optocoupler  1,  2,  3,  4, dan 5 dikonversi menjadi nilai t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , dan t 5 . Kemudian  setelah  nilai  jarak  masing-masing sensor  dimasukankan  maka  perhitungan  dapat dimulai, secara otomatis nilai kecepatan rata-rata dan percepatan pada tiap titik sensor akan muncul beserta grafik  hubungan  antara  jarak  dengan  waktu, kecepatan  dengan  waktu,  dan  percepatan  dengan waktu, setelah itu data disimpan di database.
Penentuan ketepatan dilakukan dengan membandingkan data hasil pengukuran dan perhitungan  dari  sistem  pengukuran  dengan  data pengukuran  dan  perhitungan  menggunakan  alat standar  yakni  dengan  menggunakan  stopwatch. Ketepatan dapat ditentukan dari persentase kesalahan antara  nilai  aktual  dengan  nilai  yang  terlihat. Presentase kesalahan dapat ditentukan dari persamaan:
Persentase kesalahan % 100    n n n Y X Y (4)
Y n adalah  nilai  sebenarnya,    X n adalah  nilai yang  terbaca  pada  alat  ukur.  Ketepatan  pengukuran (A) dari sistem pengukuran dapat ditentukan melalui persamaan berikut :
n n n Y X Y A    1 (5)
Ketepatan relatif rata-rata dari sistem pengukuran dapat ditentukan melalui persamaan:
% 100 1 %           n n n Y X Y A (6)
Ketelitian  sistem  pengukuran  besaran  gerak lurus  ini  dilakukan  dengan  melakukan  pengukuran secara  berulang  sebanyak  10  kali.  ketelitian  dapat dinyatakan dengan persamaan.
n n n X X X    1 P (7)
X n adalah  nilai  dari  pengukuran  data  ke  –n  dan n X adalah rata-rata dari set pengukuran, untuk mengukur standar deviasi dapat digunakan persamaan berikut :
1 ) ( 1 2 2       n X X n n X i i (8)
Dari  hasil  pengukuran  dapat  dilihat  seberapa  besar kesalahan  relatif  pengukuran  pada  alat  dengan menggunakan persamaan berikut :
% 100    X X KR (9)

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 1. Hasil Penelitian
Hasil penelitian ini berupa deskripsi dari sistem pengukuran  besaran  gerak  lurus  berbasis  personal komputer  menggunakan  sensor  optocoupler  yang telah  dibuat.  Deskripsi  sistem  pengukuran  besaran gerak  lurus  ini  terbagi  atas  spesifikasi  perfomansi yakni  identifikasi  fungsi  setiap  bagian  pembentuk sistem  pengukuran  dan  spesifikasi  desain  yang meliputi  ketepatan  dan  ketelitian  data  besaran  gerak lurus yang diperoleh dari sistem pengukuran.
Spesifikasi performansi dari sistem pengukuran besaran  gerak  lurus  berbasis  personal  komputer menggunakan sensor optocouper merupakan identifikasi  fungsi  setiap  bagian  pembentuk  sistem pengukuran.  Sistem  pengukuran  besaran  gerak  lurus ini  dibuat  agar  mampu  mengukur  dan  menghitung besaran  gerak  lurus  yakni  waktu,  jarak,  kecepatan rata-rata  dan  perepatan.  Sistem  pengukuran  besaran gerak  lurus  ini  terdiri  dari  Air  Track  sepanjang  2  m sebagai  lintasan,  lima  rangkaian  sensor  optocoupler, sebuah  peluncur  dan  papan  Arduino  yang  terhubung ke personal komputer.
Gambar 12. Foto Hasil Desain Sistem Pengukuran Besaran Gerak Lururs Berbasis Personal Komputer Menggunakan Sensor Optocoupler
Tiap  sensor  optocoupler  dipasang  pada  sebuah papan  dengan  ukuran  10  cm  x  5  cm,  dapat  dilihat pada  Gambar  13.  Pada  papan  sensor  terdapat rangkaian  sensor  yang  terdiri  dari  resistor  10  Ω  dan 220 Ω, sensor optocoupler dan indikator LED. Papan rangkaian  sensor  optocoupler  kemudian  disambung pada  tiang  penyangga  sensor.  Tiang  penyangga sensor  memiliki  panjang  maksimal  20  cm  dan panjang  minimal  10  cm  dari  alasnya.  Alas  tiang sensor  dibuat  dengan  panjang  15  cm,  lebar  6,5  cm, tinggi 7 cm, alas ini dibuat agar tiang mudah digeser ke  posisi  yang  diinginkan.  Kelima  tiang  sensor diletakkan di atas sebuah balok kayu dengan panjang 2 m, lebar 4,5 cm, dan tinggi 6,5 cm agar tiang sensor memiliki posisi  yang  sejajar satu sama  lain dan  juga agar  posisi  tiap  sensor  dapat  divariasikan  di sepanjang lintasan Air Track.
Gambar 13. Bentuk Tiang Penyangga Sensor dan Papan Sensor
Peluncur dibuat dengan dimensi 15 cm  x 5  cm dan membentuk sudut 90 o , di atas peluncur dipasang penjepit  yang  digunakan  untuk  menjepit  plat  tipis yang  akan  melewati  celah  sensor  optocoupler. Berikut  adalah  bentuk  peluncur  beserta  plat  yang dijepit diatasnya.
Gambar 14. Peluncur dengan Plat Diatasnya
Peluncur  beserta  plat  diatasnya  seperti  pada gambar 14 diletakkan di atas lintasan Air Track. Saat menjalankan  sistem  pengukuran,  peluncur  meluncur di  atas  Air  Track.  Air  Track  digunakan  sebagai lintasan  agar  peluncur  bergerak  tanpa  ada  gesekan. Hal  ini  dikarenakan  pada  permukaan  Air  Track terdapat lubang-lubang kecil yang berfungsi mengaliri udara dari air supply  yang terhubung pada Air  Track.  Berikut  bentuk  Air  Track  beserta  air supply yang digunakan.
Gambar 15. Air Track beserta Air supply
Rangkaian  elektronika  pembangun  sistem pengukuran  ini  terdiri  dari  lima  buah  rangkaian sensor  optocoupler  HY860D  yang  dihubungkan  ke mikrokontroler ATmega 328 melalui pin pada papan arduino. Tiap rangkaian sensor terdiri atas transmitter, detector dan LED indikator yang masing- masing dihubungkan ke pin pada papan arduino.
Gambar 16. Foto: a) Rangkaian Sensor Optocoupler b) Papan Arduino
Untuk  memulai  pengukuran  klik  connect  pada display  di  PC  dan  letakkan  peluncur  dengan  plat diatasnya  di  celah  sensor  pertama.  Selanjutnya  saat plat telah  melewati celah  sensor pertama timer aktif. Saat  plat  masuk  ke  celah  sensor  kedua,  waktu  t 2 muncul  pada  PC.  Seterusnya  setiap  plat  masuk  ke celah  sensor  berikutnya,  waktu  t 3 ,  t 4 ,  dan  t 5 muncul
pada PC. Jarak sensor kedua, ketiga, keempat, kelima dari  sensor  pertama  dimasukankan  ke  PC.  Setelah tombol  hitung  diklik  secara  otomatis  muncul  data kecepatan  dan  percepatan  beserta  grafik  hubungan antara jarak dengan waktu, kecepatan dengan waktu, serta percepatan dengan waktu pada PC.
Gambar 17. Antarmuka Sistem Pengukuran Besaran Gerak Lurus
Pengukuran  besaran  gerak  lurus  dengan  sistem pengukuran  besaran  gerak  lurus  ini  terdiri  atas  dua jenis  pengukuran.  Pertama  sistem  pengukuran  diset untuk  melakukan  pengukuran  besaran  gerak  lurus beraturan.  Kedua  sistem  pengukuran  diset  untuk melakukan  pengukuran  besaran  gerak  lurus  berubah beraturan.  Kemudian  dari  kedua  jenis  pengukuran tersebut  ditentukan  ketelitian  dan  ketepatan  dari masing-masing besaran gerak lurus yang diukur.
Pengukuran  besaran  gerak  lurus  dilakukan secara  berulang  sebanyak  10  kali,  baik  pada pengukuran  besaran  pada  gerak  lurus  beraturan maupun pengukuran besaran pada gerak lurus beruah beraturan.  Sebelum  melakukan  pengukuran,  masing- masing  sensor  diatur  sedemikian  rupa  agar  posisi sensor  sejajar  terhadap  lintasan.  Jarak  antara  satu sensor dengan yang lain yakni 50 cm. Sensor pertama berada di titik 0, sensor kedua berada di jarak 50 cm, sensor ketiga berada di jarak 100 cm, sensor keempat berada di jarak 150 cm, dan sensor kelima berada di jarak 200 cm.
Pada  pengukuran  besaran  GLB  rata-rata ketepatan  pengukuran  waktu  yang  dihasilkan  oleh sistem pengukuran ini yakni sebesar 99,70 %.
(a)
(b)
Gambar 18. Hubungan  Jarak-Waktu  GLB  (a)  Hasil Pengukuran  dengan  Stopwatch  (b)  Hasil Pengukuran Sistem Pengukuran
Dari grafik pada Gambar 18 a diperoleh persamaan;
x =  42,58t – 0,212 dengan R² = 1
(10) dari grafik pada Gambar 18 b diperoleh persamaan;
x = 42,54t + 0,193 dengan R² = 1
(11)
Persamaan  x  menyatakan  kemiringan  garis lurus  dari  grafik  s-t  yang  diperoleh  dari  sistem pengukuran dan R 2 merupakan koefisien korelasi s-t. Koefisien  korelasi  dari  persamaan  adalah  1  artinya korelasi tinggi.
Nilai  kecepatan  rata-rata  diperoleh  dengan menurunkan  persamaan  x  terhadap  t,  dan  dari turunan  kedua  persamaan  x  terhadap  t  dapat diperoleh nilai percepatan. Persen ketepatan kecepatan  rata-rata  dan  percepatan  yang  diperoleh dengan dilihat pada pada Tabel 1.
Tabel 1. Ketepatan Kecepatan Rata-rata dan

## Percepatan Pada GLB
Sistem pengukuran Alat ukur standar Persen Kesalahan Persen Ketepatan v 42,54cm/s 42,58cm/s 0,09% 99,91% a 0 0 0% 100%
Pada  pengukuran  besaran  GLBB  rata-rata ketepatan  pengukuran  waktu  yang  dihasilkan  oleh sistem pengukuran ini yakni sebesar 99,82 %.
(a)
(b)
Gambar 19. Hubungan  Jarak-Waktu  GLBB  (a)  Hasil
Pengukuran  dengan  Stopwatch  (b)  Hasil pengukuran sistem pengukuran
Dari grafik pada Gambar 18 b diperoleh persamaan; x au =3,968t 2 + 3,522t + 25,25 (12)
dari grafik pada Gambar 18 a diperoleh persamaan; x as =3,908t 2 + 3,996t + 24,55 (13)
Nilai  kecepatan  rata-rata  diperoleh  dengan menurunkan  persamaan  x  terhadap  t,  kemudian  dari masing-masing persamaan diperoleh nilai v saat nilai t = 0, dan dari turunan kedua persamaan x terhadap t dapat  diperoleh  nilai  percepatan  a.  Persen  ketepatan kecepatan  rata-rata  dan  percepatan  yang  diperoleh dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel. 2. Ketepatan Kecepatan Rata-rata dan Percepatan Pada GLBB
Sistem Pengukuran Alat Ukur Standar Persen Kesalahan Persen Ketepatan v 3,522cm/s 3,996cm/s 11,86% 88,14% a 7,94cm/s 2 7,82cm/s 2 1,54% 98,47%
Pada  pengukuran  besaran  GLB,  ketelitian pengukuran waktu, kecepatan rata-rata dan percepatan  yang  dihasilkan  sistem  pengukuran  ini
cukup  baik.  Nilai  rata-rata  ketelitian  yang  diperoleh dapa dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Ketelitian Kecepatan Rata-rata dan Percepatan Pada GLB
% KR % P T 0,01 98,07 V 0,02 93,49 A 0,16 82,12
Pada  pengukuran  besaran  GLBB,  ketelitian pengukuran waktu, kecepatan rata-rata dan percepatan  yang  dihasilkan  sistem  pengukuran  ini cukup  baik.  Dari  10  kali  pengukuran  berulang, diperoleh  nilai  rata-rata  ketelitian  yang  dapat  dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Ketelitian Kecepatan Rata-rata dan
Percepatan Pada GLBB % KR % P t 0,009 97,05 v 0,008 98,22 a 0,031 90,04

## 2. Pembahasan
Pembuatan  sistem  pengukuran  gerak  lurus berbasis  personal  komputer  menggunakan  sensor optocoupler  ini  telah  dilakukan  berdasarkan  desain penelitian.  Sistem  pengukuran  ini  mampu  mengukur waktu dengan resolusi milisekon dengan batas waktu maksimal  yang  dapat  diukur  yakni  10  s.  Selain  itu juga  sistem  pengukuran  ini  mampu  menampilkan grafik  hubungan  antara  besaran  gerak  lurus,  antara lain  hubungan  jarak  dengan  waktu,  kecepatan  rata- rata dengan waktu dan percepatan dengan waktu.
Pengukuran  besaran  gerak  lurus  beraturan dengan sistem pengukuran ini menghasilkan data dan grafik yang sesuai dengan teori gerak lurus beraturan. Grafik yang diperoleh terlihat bahwa gerak plat pada lintasan  merupakan  gerak  lurus  beraturan,  karena selang  waktu  setiap  pertambahan  jaraknya  sama. Perubahan  kecepatan  yang  dihasilkan  pun  tetap terhadap waktu. Percepatan dari pengukuran  besaran gerak  lurus  beraturan  yang  diperoleh  ini  juga mendekati nol.
Pengukuran  besaran  gerak  lurus  berubah beraturan  dengan  sistem  pengukuran  ini  juga menghasilkan data dan grafik yang sesuai dengan alat ukur  standar.  Namun,  terdapat  ketidaksesuaian  dari hasil  yang  diperoleh  dari  sistem  pengukuran  dengan teori  gerak  lurus  berubah  beraturan.  Plat  yang bergerak pada lintasan mengalami percepatan positif, namun  pertambahan  kecepatan  plat  terhadap  waktu tidak berubah secara beraturan, akibatnya percepatan yang dihasilkan tidak konstan.
Untuk  aplikasi  yang  lebih  luas,  diperlukan beberapa  perbaikan  pada  desain  mekanik  sistem pengukuran  ini.  Diperlukan  perbaikan  pada  desain
papan  dan  tiang  sensor  agar  mudah  diatur,  papan sensor  dibuat  dengan  desain  baru  agar  dapat berfungsi  dengan  baik  dengan  menggunakan  bahan yang  lebih  tegar.  Sistem  pengukuran  ini  dapat dikembangkan  dengan  panjang  lintasan  lebih  dari  2 m dan waktu maksimal yang dapat diukur yang lebih besar.  Selain  itu,  alangkah  lebih  baik  jika  sensor optocoupler  yang  digunakan  memiliki  celah  yang lebih  lebar  agar  benda  yang  digunakan  dalam eksperimen  gerak  lurus  tidak  terbatas  hanya  berupa plat tipis saja.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengukuran besaran gerak lurus  dan  analisis  terhadap  sistem  pengukuran besaran  gerak  lurus  berbasis  personal  komputer menggunakan  sensor  optocoupler  dapat  diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem  pengukuran  besaran  gerak  lurus  berbasis personal komputer menggunakan sensor optocoupler  terdiri  dari  lintasan  Air  Track dengan  panjang  2  m,  sebuah  peluncur  dan  lima buah  papan  dan  tiang  sensor.  Pada  sistem pengukuran  ini  terdapat  lima  buah  rangkaian sensor  optocoupler  HY860D  yang  terhubung dengan  Papan  Arduino.  Sistem  pengukuran  ini dapat  diatur  untuk  pengukuran  besaran  kedua jenis  gerak  lurus  yakni  GLB  dan  GLBB  serta mampu  menampilkan  data  dan  grafik  hasil pengukuran  waktu,  kecepatan  rata-rata,  dan percepatan  secara  otomatis  pada  personal komputer.
2. Ketepatan dan ketelitian dari  sistem pengukuran besaran  gerak  lurus  berbasis  personal  komputer menggunakan sensor optocoupler ini cukup baik untuk  pengukuran  besaran  kedua  jenis  gerak lurus, yakni GLB dan GLBB.
a. Ketepatan  pengukuran  besaran  gerak  lurus dengan  sistem  pengukuran  ini  cukup  baik.
Untuk  pengukuran  besaran  pada  GLB, diperoleh persen ketepatan waktu, kecepatan rata-rata,  dan  percepatan  yakni  99,70  %, 99,91  %,  dan  100  %.  Untuk  pengukuran besaran  pada  GLBB,  diperoleh  persen ketepatan  waktu,  kecepatan  rata-rata,  dan percepatan  antara  lain  99,82  %,  88,14  %, dan 98,47 %.
b. Ketelitian  pengukuran  besaran  gerak  lurus dengan  sistem  pengukuran  ini  cukup  baik.
Ketelitian  waktu,  kecepatan  rata-rata  dan percepatan pada GLB yakni 98,07 %, 93,49 %,  dan  82,12  %  dengan  kesalahan  relatif 0,01,  0,02,  dan  0,16.  Disamping  itu,  Untuk pengukuran  besaran  gerak  lurus  berubah beraturan (GLBB), ketelitian waktu, kecepatan rata-rata, dan percepatan ini yakni 97,05  %,  98,22  %,  dan  90,04  %  dengan kesalahan relatif 0,009, 0,008, dan 0,031.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Tipler,  Paul  A.  (1998). Fisika  untuk  Sains  dan Teknik . Jakarta: Erlangga.
[2]  Young, Hugh D et.al. (2002). Fisika Universitas Edisi 10 Jilid 1 . Jakarta: Erlangga
[3]  Giancoli. (2001). Fisika Edisi  5 Jilid  1 . Jakarta: Erlangga
[4]  Sutrisno.  (1997).  Fisika  Dasar  Mekanika. Bandung: Penerbit ITB.
[5]  Bambang  Eka  Murdaka  dan  Tri  Kuntoro Priyambodo.  (2009). Fisika  Dasar  untuk Mahasiswa  Ilmu  Komputer  &  Informatika . Yogyakarta: Penerbit ANDI
[6]  Aang  Sukendar.  (2013). Pembuatan  Sistem
Otomasi  untuk  Pengaturan  Mekanisme  Kerja Mesin Cetak Kerupuk menggunakan Mikrokontroler  Atmega . Jurnal  FEMA Vol.  1, No.1.
[7]  Datasheet HY860D
[8]  Ashuri. (2009). Telemetri Arah Mata Angin Dan Kecepatan  Angin  Berbasis  SMS.  Skripsi. Fakultas  Sains  dan  Teknologi.  UIN  Maulana Malik Ibrahim.
[9]  Abdul Kadir. (2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemogramannya menggunakan Arduino .
Yogyakarta: Penerbit ANDI.
[10] Arduino. (2013). Arduino Uno . http://arduino.cc/ en/Main/ArduinoBoardUno
[11] Tooley,  Mike.  (2003). Rangkaian  Elektronik Prinsip dan Aplikasi . Jakarta: Erlangga
[12] Kerman,  Mitchell  C.  dan  Ronald  L.  Brown. (2000). Computer  Programming  Fundamentals with  Applications  In  Visual  Basic  6.0 .  USA: Addison Wesley Longman, Inc.
[13] Arief  Ramadhan.  2004. Microsoft  Visual  Basic 6 . Jakarta: Elex Media Komputindo.