Perancangan dan Simulasi Sensor Volume Zat Cair berbasis Metamaterial Rektangular

Abstract

Pengukuran volume zat cair yang sensitif dapat dicapai menggunakan alat ukur atau sensor. Akan tetapi sensor volume zat cair tidak banyak mengembangkan, padahal pengukuran volume berdampak langsuang pada  nilai ekonomis, keberhasilan penelitian ilmiah,  dan kemanjuran dosis obat. Penelitian yang telah dilakukan hanya sebatas pada pengukuran pada kenaikan permukaan zat cair  dalam kenaikan tandon. menggunakan sensor fotodioda. Metamaterial telah banyak dikembangakan sebagai sistem sensor yang sensitif karena berbasis gelombang elektromagnetik, namun belum spesifik mengkajinya sebagai sensor volume zat cair. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang dan menyimulasikan penggunaan sensor metamaterial yang sensitif dalam pengukuran volume zat cair.  Sensor didesain dengan prinsip split ring resonator berbentuk rektangular (SRR-R) yang terdiri  dari cincin logam tembaga dan substrat FR4-Epoxy. Sensor SRR-R disimulasikan pada rentang frekuensi 350-850 MHz untuk mendeteksi perubahan volume zat cair (aquades, air tawar dan etanol) dari 5 - 44 ml. Hasil simulasi menunjukan terjadinya pergeseran frekuensi resonan spektrum S21 yang  jelas untuk masing-masing zat cair. Pergeseraan frekuensi resonan untuk sampel aquades terjadi pada frekuensi 403 – 527 MHz, air tawar 403 – 528 MHz, dan etanol 60 – 783 MHz. Distribusi medan E dan medan H menunjukan nilai maksimum sebesar 18662 V.  dan 43771 A. . Karakteristik kurva linier terjadi dalam rentang volume 12-44 ml untuk semua sampel zat cair. Sensor metamaterial SRR-R berhasil disimulasikan untuk mendeteksi perubahan volume zat cair dengan sensitivitas pengukuran aquades -1.3999 MHz/ml, air tawar -2.6833 MHz/ml, adan etanol -3.5685 MHz/ml.