Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA

BAB IV. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini terbagi dalam dua kegiatan utama. Pertama pengukuran intensitas
cahaya menggunakan metode eksperimen laboratorium. Kedua pengamatan implementasi
perangkap cahaya terhadap perilaku dan jenis serangga berdasar ukurannya.
A. Mei Scattering
Metode eksperimen laboratorium dengan menggunakann konsep Hamburan Mie (Mie
Scattering). Teknik hamburan Mie digunakan mendeteksi partikel berbentuk bola. Asumsi
awal pada hamburan ini adalah ukuran partikel sama dengan nilai panjang gelombang yang
dieksitasi.
 = P
(1)
dimana :
 adalah panjang gelombang sumber cahaya.
P adalah ukuran partikel yang diukur.
Teori hamburan Mie menggambarkan karakteristik hamburan partikel dengan rentang ukuran
yang besar dan indek refraksi partikel. Karakteristik hamburan Mie untuk seluruh ukuran
partikel dan panjang gelombang diungkapkan dengan 2 (dua) fungsi distribusi intensitas.
Karakteristik partikel yang terdefinisi adalah bagian melintang (cross section) dan koefisien
volume partikel. Hamburan cahaya pada sudut observasi  oleh sebuah partikel yang diukur
terdiri dari dua komponen, berupa intensitas I    polarisasi intensitas tegak lurus terhadap
bidang observasi dan
I||   polarisasi intensitas sejajar dengan bidang observasi.
Komponen-komponen ini sebanding dengan kedua fungsi distribusi intensitas i1 dan i2 .
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________1
Intensitas total hamburan partikel dengan teori hamburan Mie adalah[1] :
F  ,   I o
I
2

2
k R
I d M
 o2
R d
I o (i1  i2 )
R 2 2k 2
(2)
Fungsi-fungsi ini merupakan dasar teori hamburan Mie dan tergantung pada ukuran partikel,
indek refraksi dan sudut  . Untuk bidang spheres, partikel isotropis, fungsi ini diungkapkan
dengan ;
2l  1
a11  cos   b11  cos 
l 1 l  l  1
(3)
2l  1
b11  cos   a11  cos 
l 1 l  l  1
(4)

i1  s1    
2

i2  s2    
2
dimana l adalah bilangan bulat positif. Setiap fungsi intensitas yang ditentukan merupakan
jumlah rangkaian yang tak berhingga. s1   dan s2   merupakan dimensi amplitudo
komplek hamburan gelombang yang diteliti seperti intensitas I    dan I||   . Fungsi
 1 dan  1 tergantung pada sudut dan turunan pertama serta turunan kedua polynomial
Legendre yang mempunyai orde l dan argument cos  .
Jumlah total bagian melintang (cross section) untuk hamburan Mie :
d M
sin  d d
d
 M  
=
k
2
= 2
k
  s  


2
1
2
 s2  
0

  2l  1  a
l 1
1
2
2
 sin  d
 b1 

(5)
2
2
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________2
Turunan persamaan bagian melintang (cross section) hamburan partikel persamaan (5) dapat
ditentukan sebagai:
1
 d M 
 d    4k 2

 

  1  2l  1 b
l
1
l 1
 a1 
(6)
Maka, dapat ditentukan hamburan balik partikel[2] :
 d 
M  n  M 
 d   
(7)
dan nilai absorbsi hamburan partikel tertentu yaitu ;
 M  R   n  R  M
(8)
pada akhirnya akan dapat ditentukan nilai perbandingan partikel antara absorbsi hamburan
partikel terhadap hamburan balik partikel berupa ;
S1 
M
M
(9)
SKEMA PERCOBAAN YANG AKAN DITELITI.

Rangkaian
Pembagi
Penguat
Sinyal
Hamburan
Balik
(Back
Scatter)
Cairan
Uji
PMT
Hamburan Depan
(Forward Scatter)
Rangkaian
Pengendali
Laser
PMT
Laser
Sinyal Acuan
(Standard)
PMT
Schmitt
Trigger

PMT
Penguat
Sinyal
Hamburan
Samping
(Side Scatter)
Penguat
Sinyal
Rangkaian
Pembagi
Rangkaian
Pembagi

Gambar 10. Skema Percobaan Lab
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________3
Dari gambar diatas akan didapat distribusi partikel, ukuran partikel dan jarak antar partikel.
Bentuk pola distribusi partikel digambarkan dalam bentuk 3 dimensi,  ,  ,  . Pada
penelitian sebelumnya[2][3] hanya mendeteksi bagian forward scattering dan side scattering
saja tanpa normalisasi sinyal acuan.
Dari gambar diatas akan didapat ;
Perbandingan Nilai Hamburan Balik terhadap Sinyal standard,

I BS
I ST
(10)
Perbandingan Nilai Hamburan Samping terhadap Sinyal standard,

I SS
I ST
(11)
Perbandingan Nilai Hamburan Depan terhadap Sinyal standard,

I FS
I ST
(12)
Ketiga persamaan (10), (11) dan (12) dapat dibentuk grafik 3 dimensi.
B. Pengamatan Implementasi Perangkap Serangga
Setelah nilai intensitas cahaya yang efektif diperoleh melalui uji laboratorium,
diadakan pengamatan terhadap hasil implementasi di lapangan. Pengamatan ini dimulai
dengan menyalakan lampu utama (lampu 4) dalam beberapa waktu untuk mengumpulkan
semua serangga. Setelah lampu utama (lampu 4) padam, lampu perangkap serangga kecil
(lampu 3) dinyalakan, sehingga serangga menuju perangkap serangga kecil yang di atasnya
telah dipasang filter sehingga hanya serangga ukuran kecil saja yang dapat masuk dan
terperangkap.
Setelah lampu perangkap serangga kecil (lampu 3) padam, kemudian lampu
perangkap serangga sedang (lampu 2) dinyalakan sehingga sisa serangga yang tidak masuk
perangkap pertama menuju perangkap ke dua (perangkap serangga sedang). Filter dipasang
agar serangga besar tidak terperangkap pada perangkap ke dua.
Setelah lampu perangkap sedang (lampu 2) padam, kemudian lampu perangkap
serangga besar (lampu 1) menyala sehingga serangga besar menuju perangkap serangga ke
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________4
tiga. Filter dipasang agar serangga tertentu dalam ukuran sangat besar -yang biasanya
menjadi prodator menguntungan- tidak ikut terperangkap.
Demikian seterusnya proses diulang sehingga diperoleh serangga dalam tiga kategori
ukuran : kecil, sedang, dan besar.
Gambar 11. Perancangan Perangkap Serangga
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________5
Sehingga alur pengamatan pada saat implementasi prototype dapat dilihat pada diagram alir
berikut :
Gambar 12. Diagram Alur Cara Kerja Alat yang dirancang
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________6
Penelitian ini diprioritaskan untuk menghasilkan alat penangkap serangga (hama), yang dapat
diimplementasikan guna mengendalikan serangga (hama) pada lahan-lahan pertanian .
Gambar 13. Alat yang telah dirancang di tahun pertama
Gambar 14. Mikrokontrler yang mengontrol cahaya
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________7
C. Alur Penelitian Keseluruhan
Adapun alur kegiatan penelitian secara keseluruhan dapat dilihat seperti pada bagan
alur sebagai berikut :
Gambar 15. Alur Penelitian secara keseluruhan
Laporan Hasil Tahun Pertama Penelitian Hibah Bersaing UHAMKA _______________8