Rekayasa Transduser dan Sistem Akuisisi Data untuk Penentuan Posisi Objek Bawah Air.

Abstract

Sistem penentuan posisi bawah air adalah sistem untuk melacak keberadaan objek seperti wahana bawah air atau penyelam dengan memanfaatkan pengukuran waktu tempuh sinyal dan / atau pengukuran arah. Seperti contoh di darat, dianalogikan seperti kasus penentuan posisi objek mobil dengan global positioning system (GPS). Sinyal yang digunakan GPS adalah sinyal elektromagnetik, yang menyebar dengan efektif di udara namun tidak efektif di bawah air akibat tingkat penyerapan yang tinggi. Bentuk radiasi sinyal yang mampu berpropagasi dengan baik dalam air hanyalah sinyal suara / akustik. Maka, teknologi akustik menjadi solusi yang paling tepat untuk penentuan posisi objek bawah air. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan IPB dan kolam renang Dramaga pada November 2017 s/d Maret 2018. Bahan utama yang digunakan adalah piezoelektrik Benthos Aq-1 sebagai sensor akustik, macammacam komponen dasar elektronik untuk membuat perangkat transceiver, dan mikrokontroler arduino sebagai pengontrol sistem akuisisi. Alat bantu utama yang diperlukan dalam perancangan instrumen yaitu osiloskop, generator sinyal, solder. Alat bantu dalam analisis data yaitu: matlab, arduino ide, act up dan microsoft excel. Tahapan pengujian yang dilakukan meliputi karakter sinyal, uji kinerja rancangan instrumen, uji sistem algoritma akusisi. Analisis data yang dilakukan pada seperangkat rancangan adalah menguji beam pattern sinyal transduser, menguji pola propagasi berkas sinyal dan menguji kemampuan sistem akuisisi mengukur TOA. Rekayasa rancang bangun teknologi akustik ini hanya dapat mengukur waktu tempuh sinyal berdasarkan perbedaan jarak. Sistem akuisisi akan mengendalikan transmitter untuk memancarkan gelombang akustik melalui transduser (Tx), kemudian sinyal akan diterima oleh hidrofon (Rx) dan diperkuat oleh receiver. Metode penentuan posisi dalam sistem ini, memanfaatkan pengukuran time of arrival (TOA) sinyal yang berpropagasi antara transduser terhadap masing-masing hidrofon dan dihitung dengan pendekatan persamaan SBL dan LBL. Hasil pengujian dan pengambilan data yang diperoleh menunjukkan beam pattern dari tipe piezoelektrik silinder menghasilkan pola sebaran semi omnidirection. Perbedaan kekuatan pancaran dan penerimaan setiap sisi transduser menghasilkan nilai deviasi yang masih pada batas rentang normal. Hidrofon mampu mendeteksi nilai resonansi frekuensi optimum dari sinyal yang dipancarkan transduser pada frekuensi kisaran 6 kHz. Kemampuan jenis kanal dan jumlah kanal mikrokontroler untuk sampling berbeda. Sampling data kanal digital memperoleh jumlah data jauh lebih tinggi dari kanal analog. Pada kasus ini, informasi data suhu akan mempengaruhi kecepatan suara. Nilai data kecepatan suara sangat mempengaruhi penambahan galat untuk direct path. Posisi koordinat sumber suara yang diperoleh dari dua model persamaan menunjukan selisih titik kedalaman (z) sangat tinggi. Pada penelitian ini, kedua model persamaan yang digunakan terbatas dengan empat unit hidrofon yang membentuk baseline horizontal.