Rancang Bangun Sensor Serat Optik dengan Cladding Zinc Oxide untuk Mendeteksi Kelembaban Udara

Abstract

Telah dilakukan rancang bangun sensor serat optik dengan cladding zinc oxide untuk mendeteksi kelembaban udara. Sistem sensor serat optik dilakukan dengan metode pengupasan cladding yang diganti dengan Zinc Oxide (ZnO) dengan variasi pengupasan 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, dan 5 cm. Sistem sensor terdiri dari dioda laser  sebagai sumber cahaya, serat optik cladding ZnO sebagai pengindra kelembaban, dan sensor OPT101 sebagai fotodetektor, mikrokontroler sebagai pengolah sinyal serta nilai kelembaban udara ditampilkan melalui PC (personal computer). Kelembaban diukur berdasarkan perubahan tegangan keluaran, semakin tinggi kelembaban udara maka semakin tinggi tegangan keluaran sensor. Hasil karakterisasi sensor menunjukkan serat optik dengan panjang pengupasan 2 cm adalah yang paling optimum dalam mengindra kelembaban. Nilai sensitifitas sensor yang dirancang adalah 0,0313 V/%RH dengan koefisien determinasi R² = 0,9684. Sensor serat optik dengan cladding ZnO mampu mendeteksi kelembaban udara dalam rentang 88% RH s/d 99% RH dengan persentase rata-rata error pada alat ukur yang dirancang adalah 0,75% dibandingkan dengan alat ukur higrometer.

A fiber optic sensor design with zinc oxide cladding has been designed to detect air humidity. The fiber optic sensor system was carried out by using the cladding stripping method which was replaced with Zinc Oxide (ZnO) with a stripping variation of 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, and 5 cm. The sensor system consists of a laser diode as a light source, a fiber optic cladding ZnO as a moisture sensor, and an OPT101 sensor as a photodetector, a microcontroller as a signal processor and air humidity values and displayed via a PC (personal computer). Humidity is measured based on changes in the output voltage, the higher the humidity of the air, the higher the sensor output voltage. The results of sensor characterization showed that the optical fiber with a stripping length of 2 cm was the most optimum for sensing moisture. The designed sensor sensitivity value is 0.0313 V/%RH with a coefficient of determination R² = 0.9684. The fiber optic sensor with ZnO cladding is able to detect air humidity in the range of 88% to 99% with an average error percentage of the designed measuring instrument is 0.75% compared to a hygrometer measuring instrument