BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN HASIL PENGUKURAN
4.1
Hasil Pengukuran Konstanta Waktu Dari sistem ketinggian air pada tugas akhir ini, didapatkan hasil
pengukuran konstanta waktu atau waktu pengisian sensor kapasitif yang dapat dilihat dengan cara membuka layar serial monitor Arduino. Untuk membuka layar serial monitor, kita harus menggunakan kabel USB sebagai sumber tegangan rangkaian dan mengoneksikannya ke terminal USB komputer yang sebelumnya sudah diidentifikasi untuk papan Arduino. Pada kasus tugas akhir ini, digunakan terminal USB COM8 untuk membaca pengukuran. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.1. Hasil pengukuran konstanta waktu yang didapat dan yang terlihat pada layar serial monitor Arduino memiliki satuan millisecond. Nilai konstanta waktu yang ditampilkan pada layar serial monitor sering berubah dan tidak stabil. Sehingga sering terjadi kesalahan (error) dalam proses pengukuran ketinggian air. Dari hasil pengukuran konstanta waktu tersebut didapatkan bahwa perubahan konstanta waktu berbanding lurus terhadap perubahan ketinggian air. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.2.
44
45
Gambar 4.1. Tampilan layar pada serial monitor Arduino.
Gambar 4.2. Grafik perubahan konstanta waktu terhadap ketinggian air.
46
4.2
Kapasitansi Sensor Kapasitif Untuk mengetahui nilai kapasitansi dari sensor kapasitif yang dipasang
pada rangkaian sistem dapat diketahui dengan cara menghitungnya secara manual. Dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Dimana: Kapasitansi sensor kapasitif (F). Waktu yang ditampilkan pada layar serial monitor dalam millisecond. Total nilai tahanan resistor yang dipakai adalah 820 kΩ.
Contoh perhitungan: Pada ketinggian air 6 cm yang didapat dengan cara melakukan pengukuran secara manual, layar serial monitor Arduino menunjukkan rata-rata konstanta waktu sebesar 169 milisecond. Maka, nilai kapasitansi pada ketinggian air tersebut dapat diperoleh dengan menghitungnya sebagai berikut:
Dari hasil perhitungan secara manual, didapatkan hasil grafik sebagaimana yang digambarkan pada Gambar 4.3. dimana nilai kapasitansi berbanding lurus dengan ketinggian air.
47
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara ketinggian air dengan nilai kapasitansi.
4.3
Hasil Pengukuran Setelah Proses Konversi Proses konversi sistem pengukuran dari konstanta waktu ke dalam satuan
cm membutuhkan proses pengambilan data yang didapat dari pengukuran secara manual dengan menggunakan suatu alat ukur sebagai acuan. Dari perbandingan hasil kedua pengukuran tersebut kemudian akan diperoleh suatu nilai yang dapat digunakan untuk melakukan proses konversi data. Untuk menentukan nilai konversi dapat digunakan rumus berikut ini:
48
Hasil proses pengukuran ketinggian air yang telah dikonversi ke satuan cm akan ditampilkan oleh LCD. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Tampilan pengukuran ketinggian air pada LCD.
4.4
Toleransi Hasil Pengukuran Hasil pengukuran ketinggian air dengan metode waktu pengisian kapasitor
dapat berubah dengan sangat mudah, khususnya untuk yang menggunakan sensor kapasitif buatan sendiri. Oleh karena itu, hasil pengukuran sensor kapasitif yang didapat dan ditampilkan LCD khususnya pada project tugas akhir ini sering kali didapatkan hasil pengukuran yang tidak stabil dan terjadi kesalahan pengukuran (error). Hal ini dapat disebabkan karena beberapa faktor, antara lain: 1. Kesalahan pengukuran dapat disebabkan karena sensor kapasitif itu sendiri. Dimana sensor kapasitif memiliki karakteristik sangat sensitif terhadap lingkungan sekitarnya. Oleh karena itu, sedikit guncangan atau sentuhan saja dapat membuat kesalahan pada pengukuran. 2. Penggunaan dimensi bejana yang tidak rata seperti kerucut atau tirus, ternyata dapat menyebabkan kesalahan terhadap pengukuran.
49
3. Nilai tegangan input yang tidak stabil. Sehingga, mengubah nilai konstanta waktu yang didapat dan menghasilkan kesalahan pengukuran karena nilai konversi menjadi tidak sesuai.
Tabel 4.1. Hasil pengukuran ketinggian air. Hasil Pengukuran Ketinggian Air (cm) Display
Alat Ukur
Waktu (ms)
Kapasitansi (µF)
0
0
0
0
0
0.2 1.3 1.4 2.5
0.5 1 1.5 2
-0.3 0.3 -0.1 0.5
26 33 41 57
0.03 0.04 0.05 0.07
2.6 2.7 3.8 4.1 4.1 5.1 5.1 6.1 6.1 7.1 7.2 8.2 8.2 9.2
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9
0.1 -0.3 0.3 0.1 -0.4 0.1 -0.4 0.1 -0.4 0.1 -0.3 0.2 -0.3 0.2
66 69 84 117 125 136 150 169 172 192 215 228 232 244
0.08 0.08 0.1 0.14 0.15 0.17 0.18 0.21 0.21 0.23 0.26 0.28 0.28 0.3
9.2 10.3 10.3 11.3
9.5 10 10.5 11
-0.3 0.3 -0.2 0.3
259 290 293 312
0.32 0.35 0.36 0.38
Max Error (cm) % Error
Error (cm)
0.5 24.35
Tabel 4.1. merupakan hasil dari pengukuran ketinggian air yang ditampilkan LCD. Dan karena hasil pengukuran sering berubah dan tidak stabil, maka hasil yang diambil untuk Tabel 4.1. merupakan hasil yang paling mendekati dari hasil pengukuran sebenarnya. Dari Tabel 4.1 khususnya pada kolom error, dapat dilihat bahwa sistem pengukuran ketinggian air pada tugas ini memiliki nilai toleransi sebesar Namun pada kenyataannya apabila ketinggian air sudah mencapai lebih dari ketinggian 9 cm, sering terjadi error yang melebihi dari nilai toleransi tersebut. Hal ini disebabkan karena bejana air yang digunakan untuk pengukuran berbentuk tirus, dimana diameter alas lebih kecil daripada diameter bagian atas.
50
