Pemompaan Laser

Tugas 1 TF 4003 Laser dan Serat Optik. Laser (Light Amplification by Stimulation Emission Radiation) merupakan alat yang dapat menghasilkan cahaya dengan sifat monorkomatik.koheren,terarah dan fokus yang tinggi . Pada dasarnya cahaya merupakan kelompok photon yang dapat diemisikan secara spontan dari elektron yang berpindah ke level energi yang lebih rendah. Radiasi energi photon apabila mengakibatkan perpindahan atom maka akan menghasilkan energi photon yang lebih kuat lagi. Operasi ini dikenal dengan istilah emisi terangsang. Emisi terangsang meradiasikan energi photon yang lebih kuat karena memiliki fasa dan arah yang sama antara radiasi photon datang dan yang diradiasikan. Emisi terangsang menjadi bagian penting dalam operasi laser.

Untuk menghasilkan cahaya laser pada emisi terangsang diperlukan suatu keadaan dimana atom pada level yang lebih tinggi lebih banyak daripada level energi yang lebih rendah. Keadaan ini disebut inversi populasi.

Inversi populasi dapat diperoleh dengan cara pemompaan. Pemompaan merupakan proses perpindahan atom dari energi level terendah (dapat disebut ground State) menuju ke energi level yang lebih tinggi (excited state). Perpindahan ini menyerap energi dari lingkungan luar.

Hubungan antara emisi terangsang dan pemompaan dapat dilihat dari pemompaan tiga dan empat tingkat. Untuk pemompaan tiga tingkat, pada awalnya atom-atom dipompa dari ground state menuju excited state. Selanjutnya terjadi emisi spontan mentransisikan atom-atom menuju metastable state. Pada level energi ini, atom-atom cenderung lebih lama bertahan. Emisi terangsang terjadi ketika photon datang dan kemudian atom-atom berpindah menuju ground state dan menghasilkan energi photon yang koheren dan terarah.

Tweet this!

Kabut, Desibel dan Visi Hidup

Kerja praktik di Jakarta yang lumayan ada kerjaannya selama sebulan selesai. Gue pulang ke Pekanbaru untuk liburan sekaligus santai dulu sebelum semester 7 dimulai. Liburan itu diperlukan, pengalaman menunjukan begitu. Tahun lalu setelah semester 4 berakhir, gue ikutan semester pendek selama dua bulan kurang lalu berlanjut ke semester 5 tanpa liburan. Hasilnya, nilai tinggi tapi diiringi tingkat kejenuhan yang tinggi.

Minggu pagi di Bandara Soekarno Hatta, suasana ramai dengan berbagai macam manusia. Ada bapak separuh baya dengan rambut ala Don king sambil ngomong bisnis di telepon dengan suara tinggi. Kemudian para ibu berkaca mata hitam dengan kipasnya sambil cemberut terlihat tidak nyaman dengan udara. Mahasiswa atau mahasiswi, orang lain yang berkeliaran dan masih banyak lagi. Semua tidak ada yang nyaman dengan kondisi sekitar, panas dan bising. Walaupun hanya asumsi, tapi sepertinya tidak ada yang setuju kalau di luar Soekarno Hatta tersebut nyaman untuk duduk sesaat.

Gue masuk ke kamar mandi, bersih tetapi pengap. Selesai buang air, cuci tangan dan tiba-tiba merasa dingin ketika mengeringkan tangan di mesin pengering. Kaget juga melihat AC Split terpasang diatas mesin pengering tangan. Untuk pertama kali gue melihat penataan udara seperti itu, sepertinya tidak efektif karena ketika buang air tidak merasakan perubahan temperatur sedikitpun. Mulai berpikir untuk apa desain tata udara seperti itu.

Akhirnya sampai juga di pesawat Sriwijaya Air setelah satu jam delay. Sempat marah dengan pramugara gara-gara tas kamera gue harus masuk bagasi atas, gue akhirnya duduk tenang di kursi sebelah pintu darurat. Tiba-tiba, seorang pramugari datang dan menjelaskan bahwa kami bertiga, gue, abang gue dan seorang laki-laki metroseksual di kursi aisle mendapat kepercayaan untuk membuka pintu darurat dikala darurat. “Pintu darurat hanya boleh dibuka ketika sudah ada tanda, evakuasi..evakuasi..Dan tolong mas hanya memasang headset satu saja ya (dia mengacu kepada abang gue yang awalnya memakai earphone applenya).” Begitu kira-kira penjelasan akhir si pramugari bertopeng kosmetik. Hanya memakai satu earphone saja? Yah mungkin dua earphone yang menutup kedua teliga akan menghambat penyampaian informasi tanda bahaya. Cukup logis karena memakai earphone apalagi dengan Apple Nano akan membuat pemakainya seperti orang autis yang tidak mengolah informasi suara dari luar. Suaranya mengalahkan suara luar seperti tanda bahaya dan itu yang ditakutkan perancang prosedur keselamatan pesawat yang lalu diwakili oleh awak kapal.

Seharusnya waktu tempuh satu jam setengah sudah cukup untuk sampai ke bandara Sultan Syarief Kasim 2 di Pekanbaru. “Pesawatnya kok lambat ya.” Komentar abang gue. Walaupun sedikit terganggu dengan pikiran bahwa gerak itu relatif sehingga manusia tidak bisa merasakan perubahan gerak atau kecepatan dengan sensitivitas yang tinggi, gue setuju sama abang gue. Pesawat memang seperti berhenti dan ketika melihat jam tangan, seharusnya kita sudah mendarat. Ternyata memang benar, ada terjadi sesuatu. Pramugara yang melarang gue memanggu EOS CANON 450 D tadi mengumumkan bahwa bandara di Pekanbaru tertutup asap sehingga tujuan dialihkan ke Polonia medan.

“Silahkan menunggu di Waiting Room,tolong jangan jauh-jauh dari pintu keluar karena jika dipanggil tidak ada akan ditinggal.” Petugas Transit Polonia menjelaskan kepada gue dan abang gue. Awalnya gue menggrutu karena penjelasan itu sedikit melecehkan, masa mau ke danau toba dulu sehingga tidak terdengar panggilan untuk naik pesawat. Lalu sepertinya waiting room lebih mudah dimengerti daripada ‘ruang tunggu’.

Ruangan yang disebut waiting room itu berbentuk persegi panjang yang sederhana dan sangat ramai. Ketika duduk di salah satu bagian kursi dekat pendingin ruangan, gue kembali merasa tidak nyaman di bandara yang berbeda. Ruangan itu terlalu bising dan panggilan dari operator untuk naik pesawat pun tidak terdengar jelas. Abang gue berkomentar, tidak kedengaran. Gue menjelaskan dengan spontan bahwa ini terjadi kesalahan sistem tata suaranya. Seharusnya speaker dari mikrofon mengeluarkan suara yang lebih keras daripada bising di ruangan.

“Mas ke jakarta juga?” tiba-tiba seorang laki-laki paruh baya memulai pembicaraan dengan gue.

“Oh tidak Pak, saya dari Jakarta mau ke Pekanbaru. Tetapi karena asap, tidak bisa ke pekanbaru , jadi ke sini dulu.”

Pembicaraan terus mengalir, bapak itu ternyata berprofesi sebagai HRD Bank Mandiri yang salah satu tugasnya mencari sumber daya ke kampus-kampus, kali ini ke USU. Beliau bercerita bahwa mahasiswa sekarang tidak mempunyai visi, mereka hidup terlalu banyak dengan membaca buku. “Dari seribuan peserta yang saya seleksi di UGM, hanya sepuluhan saja yang lulus. Kebanyakan mereka tidak punya visi, ilmu pengetahuan yang cukup dan TOEFLnya hanya preparation saja. Gue sontak tersentak, tidak hanya UGM saja begitu, ITB dan UI pun punya masalah yang sama dan gue juga mungkin termasuk mahasiswa yang punya visi, mungkin punya tapi belum kuat. Rektor Paramadina pun pernah menjelaskan kepada mahasiswanya, IPK tiga itu wajib tetapi belum cukup. Kalian harus mempunyai visi untuk diterima di perusahaan.

Lalu jika menjadi pengusaha? Pak Heri yang merupakan pengusaha pemilik perusahaan tempat gue kerja praktikpun mengungkapkan hal senada. “Mahasiswa sekarang harus punya visi, tetapi kebanyakan mereka tidak punya itu. Apa yang salah ya? Sistem pendidikan mungkin.”

Tweet this!

Perang dengan Inovasi Teknologi Akustik

Tuliasan ini sebagai tugas matakuliah Akustik (TF-3104) dengan dosen Pak Joko Sarwono

Dalam masa damai kemajuan-kemajuan ini tidak akan tercapai. Atau bila tercapai juga, tentu dalam jangka waktu yang jauh lebih lama. Tetapi dalam perang, uang dan tenaga tidak jadi soal. (kutipan dari buku Perang Eropa jilid 1 tentang kemajuan teknologi pada masa perang).

Teknologi di bidang akustik untuk peperangan sudah berkembang sejak perang dunia kedua. Ketika itu, para ilmuan Jerman dibawah kekuasaan Adolf Hitler membuat ranjau akustik, sebuah ranjau yang akan meledak disebabkan suara berisik kapal ataupun kapal selam. Ranjau ini dibuat dengan tujuan utama meledakan kapal perbekalan dan juga kapal perang Inggris. Selain itu sebagai balasan atas kerusakan yang disebabkan ranjau magnetis Inggris yang telah merusakan banyak kapal perang Jerman. Ranjau ini bekerja dengan baik sebagai senjata penghancur kapal inggris disamping kapal selam U-Boot.

Ranjau Akustik

Ilmuan Inggris kemudian menjawab dengan bagian hulu kapal yang sengaja diberikan suara berisik dengan tingkat tekanan suara tinggi. Suara itu dapat menghancurkan ranjau tanpa membahayakan kapal. Kemudian Jerman memodifikasi ranjau akustiknya dengan dapat menunda ledakan beberapa saat, sehingga walaupun Inggris melakukan “pembersihan”, ranjau akustik tetap meledak dan merusakan kapal.

Perang sarjana antara Inggris dan Jerman telah membawa inovasi dalam pengembangan ranjau akustik. Pada prinsipnya ranjau akustik merupakan sebuah tipe ranjau yang merespon perubahan tekanan dan informasi akustik. Ranjau akustik yang digunakan pada perang dunia kedua secara pasif akan mendengarkan suara kapal dan meledak. Perkembangan selanjutnya, ranjau akustik modern dapat bekerja secara pasif dan aktif. Dalam kondisi aktif, ranjau dapat mengirimkan sinyal akustik untuk mencari dan mengidentifikasi target. Jika tidak dengan ranjau akustik, maka torpedo diluncurkan untuk menghancurkan target.

Ranjau akustik menggunakan sebuah hydrophone  sebagai alat pendengar utama. Hydrophone merupakan microphone yang didesain untuk keperluan bawah laut dengan memakai transduser piezoelektrik yang mengubah perbedaan tekanan menjadi aliran listrik. Dengan dilengkapi Hydrophone, ranjau akustik dapat “mendengar”  noise yang disebabkan mesin, baling-baling kapal dan lainnya yang disebabkan oleh pergerakan kapal. Noise inilah yang menggerakan diaphragm pada hydrophone kemudian menekan saklar yang menyebabkan sirkuit elektrik internal  mengatur peledakan.

Tidak hanya merespon informasi besaran akustik yang didapat, ranjau akustik modern juga diprogram untuk merespon perubahan tekanan. Kapal yang sedang berlayar akan menyebabkan perubahan ketinggian air yang menyebabkan perubahan temperatur dan dapat dimonitor ranjau akustik. Beberapa dari ranjau cerdas ini dapat membedakan kapal besar dan kapal kecil sehingga hanya membahayakan kapal perang dengan ukuran besar dan aman untuk kapal-kapal kecil seperti kapal nelayan.

Selain ranjau yang dapat “mendengar”, senjata dengan teknologi akustik lainnya adalah torpedo akustik. Torpedo yang biasanya ada di kapal selam ini ditembakan ke sumber suara yang memiliki karakteristik tertentu atau mencari sumber itu dengan menggunakan Sound Navigation and Ranging(SONAR).

Torpedo Akustik

Torpedo dengan jarak tembak menengah ini  pertama kali dikembangkan oleh Jerman pada kapal selam U-Boat.  Ketika itu digunakan untuk menghancurkan konvoi kapal perdagangan Inggris. Sebelum torpedo ini ditembakan, target “dikunci”. Sebuah fire control system akan mengatur  pencarian target serta menghitung parameter seperti jarak torpedo dengan target.

Pada dasarnya torpedo akustik dilengkapi dengan sensor akustik dengan mid-frequency yang didesain untuk mendeteksi sumber suara yang bergerak  atau mencari target dengan bantuan (SONAR).  Secara teknis, sensor yang digunakan adalah dua hydrophone di masing-masing sisi. SONAR merupakan teknik menggunakan propagasi suara bawah laut untuk berkomunikasi atau mendeteksi sesuatu. Ketika torpedo dengan SONAR pasif sudah mendeteksi target, maka akan berpindah ke sistem SONAR aktif lalu memulai untuk menyerang.

Teknologi akustik dalam perang juga dapat digunakan untuk menjaga wilayah teritorial perairan. Para ilmuan menempatkan dalam beberapa sensor akustik dan peralatan sonar khususnya pada kapal.  Penggunaan spektrum akustik memungkinkan suatu negara mengenali benda asing seperti kapal musuh yang masuk ke wilayah mereka.

Kemudian banyak kapal selam yang mempunyai peralatan yang dapat membuat keadaan akustik tertentu yang  sulit dideteksi musuh, hal ini memungkinkan mereka  untuk bergerak diam-diam atau berada pada sebuah “perisai” akustik yang membuat tidak jelas pihak musuh dalam menangkap karakteristik suara kapal. Selain itu Emisi Energi Akustik di kapal selam juga digunakan untuk mengacaukan sistem elektronik musuh dan dapat memblokir pemakaian spektrum akustik  namun tidak menganggu sistem pada kapal atau kapal selam sendiri.

U-Boot

Konsep “perang akustik” ini juga dimulai pada masa perang dunia kedua, ketika kapal selam Jerman U-boat yang dapat mendeteksi secara jitu keberadaan kapal perang sekutu kemudian menghancurkannya lalu menghilang. Kapal selam andalan Hitler ini merupakan alat perang yang memanfaatkan emisi akustik untuk bergerak secara diam-diam di wilayah berbahaya musuh tanpa ketahuan. Ratusan ribu ton total berat kapal yang dihancurkan U-boat namun disisi lain merupakan tonggak awal perkembangan teknologi akustik, terutama dalam bidang militer. Terbukti banyak negara setelah perang dunia kedua melakukan riset dan investasi dalam jumlah besar untuk mengembangkan kapal atau kapal selam terutama dari sisi akustik untuk pertahanan negara.

Sumber

http://www.wisegeek.com/what-is-an-acoustic-mine.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_mine

http://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_torpedo

P.K.Ojong.2006.Perang Eropa Jilid 1. Jakarta : Penerbit Buku Kompas.

Tweet this!

GPS

Abstrak

Global Potisioning System (GPS) merupakan sebuah sistem pelacak posisi di bumi. Sistem ini terdiri dari beberapa satelit, pengendali satelit dan receiver. Prinsip kerjanya adalah GPS receiver mengkalkulasi waktu tempuh gelombang radio yang dipancarkan oleh lebih dari dua satelit. Dari waktu tempuh ini posisi receiver ditentukan. Penggunaan GPS receiver untuk pemodelan sistem secara real time memanfaatkan kemampuan GPS dalam melacak posisi. Beberapa receiver akan dipasang di benda yang akan dikenali posisinya. Kemudian receiver akan mengirimkan informasi posisinya ke komputer yang akan diolah menjadi model 3 dimensi. Pengembangan dilakukan dengan membuat GPS receiver yang memiliki akurasi tinggi serta kemampuan mengirimkan data.

Kata kunci GPS,receiver,frekwensi

1. Receiver GPS, pendeteksi Gelombang Radio sebagai penentu posisi

Gelombang elektromagnetik merupakan perpaduan medan listrik dan magnetik yang merambat tegak lurus satu sama lain dan tidak memerlukan media untuk merambat. Radiasi dari elektromagnetik dibedakan berdasarkan frekwensinya, gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar x dan sinar gamma. Salah satu alat untuk mendeteksi gelombang elektromagnetik adalah receiver Global Positioning System (GPS) yang menangkap gelombang radio dari pemancarnya, yaitu beberapa satelit yang mengililingi bumi.

GPS sendiri merupakan suatu sistem pelacak posisi yang terdiri atas satelit, pengendali dan receiver. Untuk mendeteksi posisi receiver, dibutuhkan dua atau tiga satelit yang memancarkan gelombang radio yang memiliki frekwensi tinggi.

Receiver GPS akan mengkalkulasi waktu tempuh gelombang radio hingga informasi tentang jarak antara receiver dan satelit pemancar diketahui. Dengan informasi waktu tempuh dan kecepatan dari besaran frekwensi gelombang maka jarak akan diketahui. Jarak ini menentukan jari-jari dari medan elektromagnetik yang berbentuk bola dimana posisi receiver berada pada salah satu sisinya. Kemudian irisan dari beberapa medan elektromagnetik dari beberapa satelit akan dapat menentukan posisi dari receiver.

Sebagai contoh, satelit pertama memberi tahu receiver berada x meter dari Boise, dimana x dapat berada pada setiap titik di lingkaran dengan pusat Boise. Kemudian yang kedua y meter dari Minneapolis. Dari dua satelit, kita mendapatkan dua titik. Satelit ketiga memberi tahu posisi receiver adalah y meter dari Tucson. Titik temu dari ketiga satelit ini merupakan posisi dari receiver.

2. Pengguna GPS

GPS sudah terintegrasi di banyak sistem seperti mobil dan Handphone sehingga pemakai juga semakin luas. Apakah hanya sekedar pelacak posisi pada handphone atau sebagai pembantu dalam menentukan arah dan tujuan untuk mobil. Disamping itu, GPS juga digunakan dalam perjalanan maupun ekspedisi yang memakai receiver khusus. Semakin rendah harga dan semakin mudah untuk digunakan, maka pengguna yang membutuhkan GPS juga semakin luas. Posisi merupakan informasi yang penting dan dapat dikembangkan untuk berbagai macam keperluan.

3. Ide Pengembangan GPS

Penggembangan dari GPS dapat berupa perluasan pemakaian dan perbaikan penerimaan gelombang radio. Berikut beberapa pengembangan dari GPS yang telah dipatenkan

Contoh penemuan diatas menunjukan beberapa aspek penting dalam pengembangan GPS yaitu, pemakaian yang luas seperti pada sepatu. Pengembangan informasi yang didapat seperti arah dan kecepatan, misalkan pada pesawat atau helikopter.  Kemudian pengolahan data yang lebih akurat dengan biaya rendah.

Pengembangan GPS yang direncanakan adalah penggunaan GPS sebagai permodelan suatu sistem yang dapat menggambarkan kondisi sistem tersebut dalam real time. Misalkan suatu benda dipasang receiver GPS di beberapa titik sehingga tergambar model tiga dimensinya. Pergerakan setiap titik akan dideteksi oleh satelit sehingga kemudian dari receiver dikirim ke komputer sehingga bentuk pergerakan benda maupun perubahan bentuknya dapat dideteksi.

Beberapa langkah untuk merealisasikannya adalah:

·         Menggunakan sistem receiver GPS berbasis nano sehingga berukuran kecil, murah dan handal. Hal ini diperlukan agar receiver GPS tidak mengganggu sistem yang akan dimodelkan, penempatannya di banyak titik pada benda dan proses data yang lebih cepat.

·         Menambah akurasi dari receiver sehingga dapat mendeteksi perubahan posisi dari setiap titik pada benda.

·         Konfigurasi handal hardware dan software pada komputer yang akan menerima data dari receiver. Hal ini diperkukan karena data yang diproses sangat besar ditambah permodelan tiga dimensi yang membutuhkan performansi komputer tingkat tinggi.

Beberapa kegunaan dari sistem permodelan GPS ini adalah

·         Dapat mempelajari fenomena fisika, mekanikal dan lainnya pada  benda yang bergerak pada berbagai macam kondisi fluida dimanapun dan kapanpun.

·         Mampu mengkontrol dan memonitor benda bergerak seperti pesawat dengan lebih baik lagi. Hal ini karena kita mampu melihat model 3D yang representatif kepada sistem yang dikontrol.

Bila sistem permodelan GPS ini dapat direlalisasikan, maka dapat digunakan oleh banyak pihak dengan bidang yang sangat luas. Bukan tidak mungkin kita dapat melihat simulasi langsung dari mobil yang bergerak di jalan raya.  Atau kita dapat dengan mudah mencari benda yang hilang dan mengenalinya langsung karena receiver GPS berbasis nano akan mengirimkan informasi ke satu sumber saja. Pengguna dapat dari kalangan industri otomotif, pesawat maupun instansi pemerintahan atau pihak swasta.

Pengembangan yang paling krusial adalah pada pembuatan receiver GPS dengan akurasi tinggi. Dibutuhkan waktu yang cukup lama dan biaya besar. Pembuatan mungkin memakan waktu skala tahun dan pengembangan terus dilakukan. Tetapi produk jadinya tidak terlalu mahal karena berbasis nano yang membutuhkan daya kecil. Diperkirakan untuk satu receiver tidak boleh lebih dari lima juta rupiah.

Komputer yang digunakan harus handal. Jika perlu menggunakan workstation  dengan estimasi harga satu setnya sekitar 80 juta rupiah. Tetapi tidak tertutup kemungkinan menggunakan komputer dengan harga jauh lebih murah, tergantung kebutuhan pengolahan data.

4. Sumber

Receiver GPS, pendeteksi Gelombang Radio sebagai penentu posisi

·         http://electronics.howstuffworks.com

·         http://72.14.235.132/search?q=cache:umQ6bHGTXtQJ:astacala.org/admin/print.php%3Fid%3D1174407493%26archive%3D1189185563+keterbatasan+GPS&cd=19&hl=en&ct=clnk

Ide Pengembangan GPS

·         http://www.freepatentsonline.com/6788200.html

·         http://www.faqs.org/patents/app/20090069957

·         http://www.eipa-patents.org/Cell-Phones/Find-patent-GPS-synchronized-frequency-time-source-514015.htm

·         http://ipp.gsfc.nasa.gov/ft-tech-GPS-NAVIGATOR.html

Tweet this!