? / ~ p / /$ q z / o - / g
DISAIN A l A T PENGLIRUR KECEPATAN ALlRWBQ ABW DIGI"BL OENGAH PENGlNDERA STRAIN GAUGE
Ole h ALFlRA
WlBlKSANA
F 24. 1381
1 9 9 2 FAKULIAS TEKMOLOGl PERTAMIM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
B O G O R
A l f i r a W i b i ksana.
Aliran A i r
D i s a i n A l a t Pengukur Kecepatan
F24.1381.
dengan Pengindera S t r a i n Gauge.
Di
bawah bim-
b i n g a n I r . S o e s i l o Sarwono dan I r . Dewa Made Subrata.
RINGKASAN
Indonesia
Di
dengan p e s a t ,
saat
ini
ilmu
tak t e r k e c u a l i
di
dan
teknologi
berkembang
bidang e l e k t r o n i k a .
Salah
s a t u penemuan dalam bidang e l e k t r o n i k a adalah s u a t u komponen yang d i s e b u t s t r a i n gauge,
yang dapat dimanfaatkan sebagai
Pengindera tekanan.
Di
bidang
pertanian,
Khususnya
b i d a n g Teknik Tanah dan A i r ,
yang
b e r k a i t a n dengan
a i r merupakan s a l a h s a t u unsur
yang d i b u t u h k a n dan sangat p e n t i n g .
D e b i t a l i r a n a i r harus
d i p e r h i t u n g k a n secara cermat agar menghasilkan k o n d i s i yang optimum dan h a s i 1 yang air
dapat
d i lakukan
maksimum.
secara
Pengukuran d e b i t
iangsung
dan
tidak
a1 i r a n
iangsung.
Pengukuran secara langsung d i l a k u k a n dengan bangunan-bangunan
ukur,
dengan
sedangkan
metoda
secara
kecepatan
u n t u k menunjang
ha1
tidak
penampang
tersebut,
langsung
dapat
dilakukan
(Velocity-area
~edepatana l i r a n
Method),
air
sangat
p e n t i n g untuk d i k e t a h u i . A l a t pengukur kecepatan a i r yang d i b u a t , terdiri
pada dasarnya
d a r ? 1 ima s i s t e m utama y a i t u Pencatu Daya Pemantap
Tegangan, Sistem Pengindera, Sistem Penguat, Sistem Konversi Analog ke D i g i t , dan Sistem Peraga D i g i t a l .
S i s t e m P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan menjalankan
menjadi
perubahan tegangan sistem
perubahan
hambatan pada
cara
member? t e g a n g a n
penguat.
berfungsi
ini
listrik
menyebabkan
in i
yang
(Op Amp).
paaa
yang
besaran
berfungsi
strain
terjadinya
sistem
dibuat
analog untuk
gauge,
perubahan
aikuatkan
Sistem konversi
merubah
digital
pada
kemudian
Sistem' penguat
untuk
peraga
hambatan
S i stem
penguat o p e r a t i f
Sistem
dengan
untuk
S i s t e m p e n g i n d e r a ~ e r f u n g s i u n t u k merubah t e k z n a n
lainnya. air
Alat
berfungsi
adalah
pada
sisiem
analog ke d i g i t ke
pulsa-pulsa.
merubah
pulsa-pulsa
m e n j a d i s a n d i dengan s i s t e m d e c o d e r t u j u h s e g m e n t . Tujuan
penelitian
ini
adalah
rnendisain
Alat
Pengukur
K e c e p a t a n A i i r a n A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n Gauge, nielakukan
u ji
coba
karakteristik
dan
kemampuan
instrunlen
serta kaliSerasi. P e n g u j i a n d i 1a k u k a n dengan c a r a mei 1 h a t n c o u f l g a n a n t a r - a k e c e p a t a n a l i r a n a i r dengan cegangan yang d i n a s i l k a n p e n g l n dera.
Has1 1
p e r i g u j ian
nlenunjukkan
hubunga:i
yang
tnrjaoi
Gigitai
.uen3;ri:
adalah l i n i e r . Alat Pengindera
Peng~:i;ur Straiti
k e c e p a t a n a1 i r a n
Kecepataii Gauge
3 . 1r
i iii
n i : ~ l aI
A 1 1 rari
niempunyai
dari
50
14-
r
Keniarvpiia:i
cm/aeti k
mer;gut.ur
saiii;)ai
(:engar-
D I S A I N ALAT PENGUKUR KECEPATAN A L I R A N A I R D I G I T A L DENGAN PENGINDERA S T R A I N GAUGE
Oleh : A L F I R A WIBIKSANA
F 24.1381
SKRIPSI Sebagai
saiah satu s y a r a t u n t u k m e m p e r o l e h g e l a r SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN p a d a Jurusan M E K A N I S A S I PERTANIAN Fakuitas Teknologi
Pertanian
I n s t i t u t P e r t a n i a n Eogor
1992
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN I N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR BOGOR
I N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR : A K U L T A S TEKNOLOGI PERTANIAN
D I S A I N A L A T PENGUKUR KECEPATAN A L I R A N A I R D I G I T A L DENGAN PENGINDERA S T R A I N GAUGE
SKRIPSI Sebagai
salah satu syarat untuk mernperoieh g e l a r SARJANA TEKNOLOGI P E R T A N I A N
pada Jurusan M E K A N I S A S I PERTANIAN iakultas Teknologi Pertanian
I n s t it u t P e r t a n i a n Bogor
Oleh : A L F I R A WIBIKSANA F 24.1381 D i l a h i r k a n pada t a n g g a l
29 M a r e t 1969
dl Cimahi
Disetuju!, Sogor,
g
Januari
1992
. Dosen Pembimblng I 1
S o e s i l o Sarwono
KATA PENGANTAR
Puji Maha Esa,
syukur
p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d i r a t Tuhan Yang
Yang t e l a h memberi
rahmat dan anugerahnya s e r t a
b i m b i n g a n kepada p e n u l i s . T u l i s a n i n i d i s u s u n b e r d a s a r k a n h a s i l p e n e l i t i a n yang t e l a h d i l a k u k a n selama 8 b u l a n d i dan E l e k t r o n i k a dan d i
l a b o l a t o r i u m Ergonomika
L a b o l a t o r i u m Teknik
Tanah dan A i r
pada J u r u s a n M e k a n i s a s i P e r t a n i a n . P e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h kepada : 1.
I r . Soesi l o Sarwono dan I r . Dewa Made S u b r a t a sebagai dosen
pembimbing
yang
telah
memberikan
bimbingan
dan
pengarahan dalam penyusunan l a p o r a n i n i .
2.
Budi Mulyono dan K e l u a r g a I r .
Oetomo D j a j a n e g a r a yang
t e l ah menyedi akan f a s i 1 it a s dan bimbingan kepada penulis. 3.
I r . G o d f r i e d Sitompul
sebagai
p i h a k yang t e l a h rnemberi
dosen p e n g u j i
dan semua
b a n t u a n , bimbingan dan p e t u n -
j u k yang b e r h a r g a selarna p e n e l i t i a n . 4.
Ayah,
ibu,
kakak;
a d i k dan a d i k R i t a yang t e l a h
mem-
b e r i bantuan, b i a y a , dorongan s e r t a doa r e s t u . Akhirnya p e n u l i s
berharap
tulisan
ini
dapat
berman-
f a a t b a g i p i h a k yang memerlukan.
Bogor, 2 4 Desember 1 9 9 1
Penulis i
ii
DAFTAR I S 1
H a1 aman
........................... DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DAFTAR T A B E L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DAFTAR LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . LATAR BELKAKANG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . TUJUAN P E N E L I T I A N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1. T I N J A U A N PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . A I R DAN FUNGSINYA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . K A R A K T E R I S T I K M A T E R I A L LOGAM . . . . . . . . . . C . S T R A I N GAUGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . PEREKAT S T R A I N GAUGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . E . PENCATU DAYA PEMANTAP TEGANGAN . . . . . . . . F . S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . KATA PENGANTAR
G . S I S T E M PENGUAT
........................
......................... I. DASAR-DASAR T E K N I K D I G I T . . . . . . . . . . . . . . I11. PENDEKATAN RANCANGAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . PENCATU DAYA PEMANTAP TEGANGAN . . . . . . . . B . S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C . S I S T E M PENGUAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H . S I S T E M PERAGA
. E.
D
S I S T E M KONVERSI ANALOG KE D I G I T . . . . . . . . S I S T E M PERAGA
......................... iv
iii vi v i i i
ix 1 1
2 3 3 4 7
13 14 16 18 22 24
32 33 34 36
37 40
IV
.
........................ DAN TEMPAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DAN ALAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PENGUJIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
METODE P E N E L I T I A N A
.
WAKTU
8 . BAHAN C . TAHAP
...................... E . PROSEDUR P E N G U J I A N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V . H A S I L DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . HUBUNGAN ANTARA KECEPATAN A L I R A N A I R DENGAN S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . . D.
METODE P E N G U J I A N
B . HUBUNGAN ANTARA SESARNYA TEGANGAN MASUKAN PADA S I S T E M KONVERSI ANALOG K E D I G I T DENGAN BESARNYA ANGKA PADA S I S T E M PERAGA
........................ C . KEMAMPUAN A L A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . K E T E L I T I A N PENGUKURAN . . . . . . . . . . . . . V I . KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . KESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................ DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LAMPIRAN-LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . SARAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 .
K u r v a s t r e s s - s c r a i n u n t u k "medium-carbon s t e e l ' ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gambar 2.
K o n s t r u k s i d a s a r s t r a i n gauge t i p e "bonded" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
amb bar
3.
Gambar 4 . Gambar 5.
H i s t e r i s t i s pada s t r a i n gauge t i p e "bonded gauge"
...................... C a t u daya t a n p a pemantap tegangan . . . I C 7 2 3 . s Q b a g a i pemantap tegangan . . . . .
Gambar 6 .
I C t i p e 78XX dan 79XX sebagaipemantap t e g a n g a n DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gambar 7.
R a n g k a i a n Jembatan Wheatstone
Gambar 8 .
Rangkaian p e n g u a t a n dengan T r a n s i s t o r
Gambar 9 .
Penguat t a k m e n j u n g k i r k a n
Gambar 10.
Penguat m e n j u n g k i r k a n
Gambar 1 1 .
Penguat D i f f e r e n t i a l
........
...........
................ .................
Gambar 12.. Penguat dengan masukan l e b i h d a r i s a t u Gambar 1 3 . Metode menyalakan LED Dada S i s ~ e mPer a g a Common Anoda . . . . . . . . . . . . . . . . . . ;. Gambar 1 4 . SR F l i p - f l o p dan s i m b o l n y a Gambar 1 5 .
...........
Bagan A l a t Pengukur K e c e p a t a n A l i r a n A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n
Gauge Gambar 1 6 .
................................
P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan
.......
Gambar 1 7 . Cara K e r j a S i s t e m P e n g i n d e r a Mekanik Gambar 1 8 .
Rangkaian S i s t e m P e n g i n d e r a
Gambar 1 9 .
Rangkaian S i s t e m Penguat
.
..........
.............
......
Gambar 20.
Skema K o n v e r s i A n a l o g k e D i g i t
Gambar 21.
S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t
Gambar 22.
S i s t e m Pencacah
Gambar 23.
Simbol L o g i k a S i s t e m K o n v e r s i Sandi
Gambar 24.
Rangkaian S i s t e m Peraga D i g i t a l
Gambar 25.
Hubungan a n t a r a Gaya ( F l ' d e n g a n Perubahan Panjang K a r e t ( X )
Gambar 26.
Hubungan a n t a r a k e c e p a t a n a l i r a n a i r dengan S i s t e m P e n g i n d e r a
Gambar 27.
Hubungan a n t a r a tegangan masukan pada S i s t e m ADC dengan b e s a r n y a angka pada S i s t e m Peraga
.....
..................... .
.....
.............
............
.......................
Gambar 28.
Hubungan a n t a r a k e l u a r a n pada S i s t e m P e n g i n d e r a dengan tegangan masukan pada S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t
Gambar 29.
K a r a k t e r i s t i k S i s t e m Penguat
Gambar 30.
Hubungan a n t a r a S i s t e m P e n g i n d e r a , S i s t e m Penguat dan S i s t e m K o n v e r s i A n a l o g ke D i g i t
........
....................
DAFTAR TABEL
Hal aman Tabel 1 .
Hukum A l j a b a r Boole dengan Sistem S a k l a r
Tabel 2.
Jenis-jenis
Tabel 3 .
Tabel kebenaran S i s t e m Pencacah b i l a n g a n Binner
..................................
30
Tabel 4 .
Tabel Kebenaran Dekoder ke U n i t Penampil
31
Tabel 5 .
Pengaruh Beban (m) Terhadap Perbahan Panjang Karet ( X )
..........................
48
Pengaruh Kecepatan A l i r a n A i r ( C ) Terhadap Tegangan K e l u a r a n Kecepatan ( V ) pada Sistem Pengindera
50
Tabel 6 .
gerbang l o g i k a
..............
.......................
viii
26 28
DAFTAR LAMPIRAN
'Ha 1 arnan L a m p i r a n 1.
Data h a s i l pengukuran kecepatan air
aliran
...................................
64
Lampiran 2.
Data h a s i l pengukuran S i s t e m Pengindera
65
Lampiran 3.
Data h a s i l pengukuran Sistern Konversi A n a l o g k e D i g i t dan k e S i s t e r n Peraga
66
..
L a m p i r a n 4 . Hubungan a n t a r a Tegangan k e l u a r a n pada S i s t e m P e n g i n d e r a dengan t e g a n g a n rnasukan pada S i s t e m K o n v e r s i A n a l o g . . k e D i g ~ t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
..
68
......
69
Rangkaian A l a t Pengukur K e c e p a t a n A l i r an A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n Gauge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
Lampiran 5.
D a t a H a s i l Pengukuran S i s t e r n Penguat
Lampiran 6.
B a g i a n Mekanik S i s i e r n P e n g i n d e r a
Lampiran 7.
I . PENDAHULUAN
A.
L a t a r Belakang
D i Indonesia saat i n i
i l m u dan t e k n o l o g i berkernbang
dengan p e s a t , t a k t e r k e c u a l i Teknik
pembuatan
rangkaian
di
bidang
yang
elektronika
semakin
memungkinkan p e r a l a t a n e l e k t r o n i k a d a p a t u k u r a n yang k e c i l ,
.
berkernbang
dibuat
aengan
t e t a p i r n e r n i l i k i daya guna dan k e t e l i -
t l a n yang cukup t i n g g i . S a l a h s a t u penernuan dalam b i d a n g e l e k t r o n i k a a d a l a h s u a t u komponen yang d i s e b u t s t r a i n gauge.
S t r a i n gauge
i n i d a p a t d i m a n f a a t k a n sebagai p e n g i n d e r a pada i n s t r u m e n pengukur t e k a n a n .
D i b i d a n g p e r t a n i a n , khususnya yang b e r k a i t a n dalam bidang Teknik
ianah
d i a i ir k a n
yang
rnaka penentuan d e b i t
h a r u s d i p e r h i t u n g k a n s e c a r a cermas
mernberikan
hasi:
debit
hanya
air
dan A i r ,
alr agar-
yang
optimum.
Dalam
penerapannya
dapat
diketahui
melalui
serangkaian
pengukuran. Pada umumnya i n s t r u m e n - i n s t r u m e n pengukur kesepatar' air
yang
banyak
d i pergunakan
adalati
Current
pengukur k e c e p a t a n permukaan a l i r a n a i r . Current
meter
kecepatan
diatitaranya
adalah
a i r d l dasar a l i r a n
tidak
meter
dan
Kelemahan d a r i dapat
dan d i s e k i s a r
mengc:icu~dind;ng-
d i n d i n g permukaan a1 i r a n , sedang kelemanan a l a t penguku:-
k e c e p a t a n permukaan a l i r a n a i r ,
y a i t u nanya d a p a t mengu-
k u r k e c e p a t a n a i r pada perrnukaan a1 i r a n s a j a . Penemuan
lain
dalam
bidang
elektronika
adanya s i s t e r n p e n e r a a n s e c a r a d i g i t a l . ini kan
adalan
Kelebihan sistem
d i b a n d i n g s i s t e r n yang l a i n a d a l a h d a p a t rnenghi l a n g ketergantungan
menghindari
kstajarnan p e n g l i h a t a n
kesalahan
pendugaan
pada
pengamat
angka
dan
desimal
teralthi r. Dengan p e r t i m b a n g a n t e r s e b u t dan rnemanfaatkan kemajuan
di
rnernbuat
bidang alat
elektronika,
pengukur
rnaka
kecepatan
akan aliran
dicoba air
untuh
digital
dengan s t r a i n gauge s e b a g a i p e n g i n d e r a .
€3. T u j u a n P e n e l i t i a n
T u j u a n p e n e l i t i a n a d a l a h merancang dan membuat a l a t pengukur kecepatan a l i r a n a i r d i g i t a l strain
gauge,
melakukan
uji
cobs
dengan p e n g i n o e r a karakteristik
kernampuan i n s t r u m e n s e r t a k a l i b e r a s i a l a t .
can
11. TINJAUAN PUSTAKA
A.
A i r dan F u n g s i n y a
A i r
merupakan s u a t u
zat
yang
berbentuk
cair
yang
s a n g a t d i b u t u h k a n o l e h semua mahkluk h i d u p d i d u n i a i n i . D i bidang pertanian,
s a l a h s a t u fungsi a i r adalah untuk
memberikan rnakanan b a g i tanaman agar d a p a t tumbuh dengan baik.
Adapun
kepada
tanaman
diantaranya
perjalanan dapat
dengan
air
dilakukan
sistem
p e k e r j a a n pengaturan a i r
dari
sumbernya
dengan
irigasi.
berbagai Irigasi
sampai cara, adalah
u n t u k membantu kskurangan a i r
h u j a n b a g i k e p e r l uan tanaman. Pengukuran d e b i t a1 i r a n a i r d a p a t d i l a k u k a n s e c a r a langsung dan t i d a k langsung. dilakukan
dengan
pengukuran t i d a k
Pengukuran s e c a r a langsung
bangunan-bangunan
ukur,
sedangkan
langsung d a p a t d i l a k u k a n oenganrnetoda
k e c e p a t a n penampang ( v e l o c i t y - a r e a
method).
Pengukuran
t e r s e b u t d a p a t d i c a r i dengan persarnaan :
dirnana :
Q
= d e b i t a l i r a n (L3T-')
V = kecepatan a l i r a n ( L T - ' ) A = l u a s penampang basah s a l u r a n ( L 2 )
4
A i r yang mengal ir dengan k e c e p a t a n t e r t e n t u , mempunyai
energi
kinetik
yang
besarnya
dapat
ditentukan
dengan persamaan :
Ek = E n e r g i k i n e t i k ( J )
dirnana :
m = masa ( M )
=
V
k e c e p a t a n a1 i r a n ( L T - ' )
B. K a r a k t e r i s t i k M a t e r i a l Logarn 1.
S t r e s s dan S t r a i n
Stress
adalah
gaya
u n i t l u a s a n yang t i m b u l dikenakan
pada m a t e r i a l
internal
suatu material
per
u n t u k menahan gaya l u a r yang tersebut.
Secara m a t e m a t i s
s t r e s s dirumuskan sebagai b e r i k u t :
dirnana
a = u n i t stress ( F L - ~ ) F = gaya yang b e k e r j a ( F ) A = l u a s penampang benda ( L ~ )
Strain unit
adalah
panjang.
perubahan
Deformasi
bentuk
terjadi
yang d i b e r i kan pada m a t e r i a l
(deforrnasi)
karena
tersebut.
adanya
per gaya
S t r a i n dapat
d i c a r i dengan persamaan sebagai b e r i k u t :
= strain
dimana :
2.
61
= perubahan panjang (m)
1
= p a n j a n g sebelum d i b e r i gaya ( m )
Hukum Hooke Kurva s t r e s s - s t r a i n d i b u a t berdasarkan percobaan dan d i gunakan u n t u k me1 ih a t k a r a k t e r i s t i k d a r i yang
diuji
jika
dikenakan
gaya
atau
beban
bahan (Nash,
1983). Pada Gambar 1. d i bawah i n i , d i p e r l i h a t k a n k u r v a stress-strain
untuk
materiai
iogam
jenis
"medium-
carbon s t e e l " .
Gambar 1 . k u r v a s t r e s s - s t r a i n untuk "medium-carbon s t e e l " (Nash, 1983) Pada Gambar merupakan g a r i s
1.
terlihat
l u r u s dan ha1
dari
titik
0
sampai
A
i n i menunjukkan bahwa
stress
dan
Titik A
disebut juga t i t i k
porsional
strain
Limit).
dalam
Titik
keadaan p r o p o r s i o n a l .
batas p r o p o r s i o n a l
B merupakan
(Pro-
batas e l a s t i s
logam ( b a t a s a t a s logam dimana logam akan kembali kebentuk semula j i k a gaya a t a u beban pada logam t e r s e but
dilepas).
-
Setelah
titik
mengalami deformasi . t e t a p . D terjadi
maka
B,
bahan
akan
Antara t i t i k C dan t i t i k
k e n a i k a n s t r a i n tanpa kenaikan s t r e s s dan
titik-titik
ini
disebut
merupakan
maksimum s t r e s s ,
".Ultimate
Strength".
"Yield
Point".
titik
Setelah
ini
titik
Titik E
biasa disebut
E
stress
terus
menurun dan logam akan p a t a h pada t i t i k F a t a u t i t i k "Br,eaking S t r e n g t h " . Antara
titik
stress-strain
yang
0
dan
titik
linier.
A
terjadi
Pada
keadaan
hubungan inilah
.R,obert Hooke merumuskan hubungan i n i dengan persamaan sebagai b e r i k u t :
dimana
a
= stress
E
=
5=
(FL-')
modulus e l a s t i s i t a s ( F L - ' ) strain
C.
S t r a i n Gauge 1.
Hambatan L i s t r i k dan Perpanjangan Kawat 1856 W i l l i a m Thomson menghasilkan
Tahun baan
yang
rnenyatakan
bahwa
hambatan
perco-
1i s t r i k
pada
s e u t a s kawat akan b e r v a r i a s i s e s u a i dengan t e n s i yang dikenakan
pada
kawat
tersebut.
Jika
seuaiu
t e n s i a t a u kompresi akan t e r j a d i
d i b e r i gaya bahan d i m e n s i
yang
mengaki b a t k a n
bahan hambatan pada kawat t e r s e b u t .
kawat peru-
t e r j a d i n y a peruHal
i n i sesuai
dengan persamaan :
d imana
R
= Hambatan l i s t r i k ('2)
P =
I
Hambatan j e n i s kawat (R.mj
1 = Panjang kawat (rn) A = Luas penampang kawat (m2 )
J i k a A dan
f
dianggap t e t a p ,
maka sernakin pan-
j a n g kawat semakin besar hambatan l i s t r i k yang t e r j a d i dan s e b a l i k n y a ,
semakin pendek kawat semakin k e c i l
hambatan l i s t r i k yang t e r j a d i . A n t a r a Hambatan l i s t r i k ,
arus
l i s t r i k dan beda
p o t e n s i a l t e r d a p a t hubungan sebagai b e r i k u t :
.
dirnana
V
=
Beda p o t e n s i a l ( V )
i
=
Arus l i s t r i k yang rnengalir ( A )
R
=
Harnbatan l i s t r i k
(R)
2. T i p e S t r a i n Gauge
Strain gauge),
gauge
(electrical
pada dasarnya d i b a g i
resistance
rnenjadi
strain
dua t i p e
yaitu
"
tipe
"unbonded"
"bonded" strain
dan
d i gunakan
s e r i ng
gauge
"bonded".
ti-pe i n i
S ~ r a i n gauge
d a l am
pengukuran
l e b i h rnudah digunakan
tipe
karena diban-
dingkan dengan t i p e "unbonded". Pada dasarnya s t r a i n gauge t i p e "Bonded" t e r d i r i dari
s u a t u konduktor
Konduktor (guna Pada
ini
iapisan Gambar
yang
d i lekatkan ini
2.
untuk
sensitip pada
terhadap s t r a i n .
plastik
atau
k-ertas
rnernperrnudah penanganannya).
d i p e r l ih a t k a n
k o n s t r u . k s i dasar
dari
s t r a i n gauge t i p e "bonded". Sesuai
dengan
pernbuatannya,
strain
gauge
tipe
"bonded" d i b a g i rnenjadi ernpat j e n i s y a i t u : F l a t w i r e gauge,
wrapped
around
wire
gauge,
semikonduktor s t r a i n gauge ( K u h l , Foil narnpang
strain persegi
gauge
disusun
panjang
yang
0.0025 sarnpai 0.0050 rnm.
foi1
gauge
dan
1972) dari
kawat
mernpunyai
berpe-
k e t e b a l an
D i bentuk dengan pencetakan
secara kimiawi
dengan p a n j a n g gauge b e r v a r i a s i d a r i
0 . 2 sampai 2 5 . 4
mm.
Gauge l e n ~ t h
I
!
conductor
backing m a t e r i a l
Garnbar 2. K o n s t r u k s i d a s a r s t r a i n gauge t i p e "bonded" (Kuhl.1972). K a r a k t e r i s t i k S t r a i n Gauge a. Gauge F a k t o r
vitas
Gauge
faktor
adal ah
dari
strain
gauge.
sensitivitas
strain
suatu
gauge
indeks
Menurut adalah
sensi ti-
Kuhi
(19723,
'perbandingan
a n t a r a s t r a i n n e g a t i p a t a u s t r a i n p o s i t i p dengan perubahan
hanibatan
listrik.
d a p a t d i c a r i persamaan :
Nilai
gauge
faktor
dimana :
F
= gauge f a k t o r
6R
= perubahan hambatan l i s t r i k ( R )
R
= hambatan l i s t r i k awal ( a )
1
= p a n j a n g s t r a i n gauge (m)
61
= perubahan p a n j a n g (m)
5
= strain
D a r i persamaan d i a t a s d a p a t d i
ambi 1 kesim-
p u l a n bahwa b e s a r n y a gauge f a k t o r d i p e n g a r u h i o l e h dua k e j a d i a n y a i t u d e f o r m a s i
1i s t r i k
batan
dari
dan perubahan
material
elemen
hamstrain
gauge. Semakin sensi t i f
besar
nilai
gauge
s t r a i n gauge t e r s e b u t
iaktor,
semakin
dan semakin
k e l u a r a n 1 i s t r i k yang d i h a s i l k a n .
besar
a e s a r n y a gauge
f a k t o r d i p e n g a r u h i o l e h j e n i s bahan k o n d u k t o r yang digunakan. semua
Menurut Kuhl
bahan
(19721,
elemen hampir
membuat perbedaan n i l a i
deformasi
sama,
sehingga
gauge f a k t o r
untuk yang
a d a l a h ham-
b a t a n j e n i s bahan yang d i p e r g u n a k a n . Menurut
Kuhl
berubah k a r e n a dan h i s t e r e s i s .
(1972),
beberapa
gauge
hal,
yaitu
fakt0.r
dapat
: temperatur
Perubahan t e m p e r a t u r akan menga-
k i b a t k a n p e r u b a h a n dirnensi sehingga
kejadian
ini
e 1 ernen,
pada bahan
akan rnerubah p a n j a n g dan
a k h i r n y a akan rnerubah n i l a i gauge f a k t o r . H i s t e r e s i s a d a l a h s u a t u k e j a d i a n dirnana j i k a strain
gauge
akan t e r j a d i seperti
d iberi
teltanan
terus
rnenerus,
hubungan a n t a r a s t r a i n dengan
pada Gambar 3.
Setelah t i t i k A,
a n t a r a s t r a i n dengan 6 R / R
maka
dR/R
hubungan
tidak linier lagi.
s t r a i n gauge Gambar 3 . H i s t e r i s t i s pada t i p e "bonded gauge" ( K w h l , 1 9 7 2 ) .
b . Gaya T r a n s v e r s a l
Gaya t r a n s v e r s a l a d a l a h gaya yang t e g a k terhadap terjadi
strain.
Pada
pada u j u n g - u j u n g
terjadinya
strair,
yang
strain
gauge,
gaya
Iurus ici
elernen dan mengaki baLkan tidak
dihehendaki.
Paca
f o i l s t r a i n gauge gaya i n i d a p a t d i a b a i k a n , k s r e n a u j u n g - u j u n g elernennya t e b a l
.
c.
E f e k V a r i a s i Temperatur Menurut berpengaruh hambatan
Kuhl
(1972), perubahan
terhadap
listrik
t i ga
pada
ha1 ,
temperatur
yait u
n a i knya
elemen, perubahan
dimen-
s i s t r a i n gauge dan perubahan d i m e n s i pada m a t e r i al
tempat s t r a i n
gauge
dipasang.
Hubungan d a r i
k e t i g a n y a d a p a t d i l i h a t dalam persamaan :
dimana
R,
=
Hambatan l i s t r i k k a r e n a perubahan temperatur ( 0 )
d.
Ro
=
a
=
k o e f i s i e n muai bahan fR/CO)
dt
=
Perubahan t e m p e r a t u r (CO)
Hambatan l i s t r i k mula-mula
(R)
K a p a s i t a s A r u s pada S t r a i n Gauge Menurut dapat
Kuhl
dialirkan
tergantung
dari
(19721, ke
starin
faktor-faktor
j e n i s s t r a i n gauge, s t r a i n gauge,
kapasitas
jenis
gauge
arus
yang
berbeda-beda
sebagai
berikuc
:
j e n i s bahan tempat m e l e k a t n y a p e r e k a t yang digunakan,
kon-
d u k s i panas obyek yang d i u k u r , p i n d a h panas a n t a r a bahan-bahan
yang
digunakan,
pemakaian
pada s t r a i n gauge dan b a t a s t e m p e r a t u r .
p e l indung
Maksud d a r i .pernbatasan a r u s yang b o l e h menga1 ir
adalah
menghi i i d a r i
berlebihan
yang
t s r j a d i nya
dapat
panas
mempengaruhi
yang
ketepatan
pengukuran.
e.
Batas S t r a i n
Besarnya S t r a i n yang d a p a t d i u k u r o l e n s t r a i n gauge d i p e n g a r u h i panjang
strain
besarnya gauge, dan
oleh gauge,
temperatur,
berbagai sifat
kondisi
faktor,
elastis
yaitu
perekat,
keiembaban
strain
gaya a d h e s i a n t a r a p e r e k a t dan s t r a i n gauge
sifat
mekanis
dari
bahan
elemen
dan
bahan
tempat merekatnya elemen.
D.
P e r e k a t S t r a i n Gauge
Strain yang
gauge
terjadi
tipe
pada
d e r a d i l e . k a t k a n pada
"bonded"
suatu
dapat
obyek
obyek
rnengukur
strain
pengukur j i k a p e n g i n -
tersebut.
Biasanya
st,rain
gauge d i l e k a t k a n dengan rnenggunakan p e r e k a t . Menurut Kuhl
(1972),
s y a r a t p e r e k a t a n s t r a i n gauge
a d a l a h d a p a t m e n y a l u r k a n s t r a i n yang t e r j a d i yang
pada obyek
d i u k u r k e p e n g i n d e r a s t r a i n gauge s e c a r a sempurna,
mernpunyai s i f a t i s o l a s i yang b a i k , tahan lama, pecekatan cukup t i p i s , kan,
dan
ternperatur
t i d a k b e r s i f a t higroskopis,
tidak
.
berubah
sifat
jika
rnudah d i g u n a -
terjadi
perubahan
E.
P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan (PDPT) a d a l a h s u a t u a1 a t
untuk
tegangan bagian,
merubah
searah yaitu
b o l a k - b a l ik
tegangan
(DC)
bagian
.
Suatu pengubah
PDPT
(AC)
terdiri
tegangan
menjadi atas
boJak-balik
dua
ke
t e g a n g a n s e a r a h dan b a g i a n pemantap tegangan searah. Pada Gambar 4.
d i p e r l i h a t k a n sebuah r a n g k a i a n c a t u
d a y a DC yang belum d i l e n g k a p i o l e h pemantap tegangan.
Gambar 4 .
Catu daya t a n p a pemantap tegangan
Tegangan k e l u a r a n c a t u daya pada Gambar 4. berubah-ubah agar
tergantung
tegangan
dari
keluaran catu
tegangan
AC
claya t e r s e b u t
besarnya
yang tetap
masuk, harus
d i l e n g k a p i o l e h r a n g k a i a n pemantap tegangan. Rangkai an
pemantap
t e l a h banyak d i j u m p a i
tegangan
dalam bentuk
(Voltage
Regulator)
I C {Integrated C i r -
cuit).
S a l a h s a t u c o n t o h yang banyak digunakan a d a l a h
I C tipe
723.
Agar
I C tersebut
dapat b e r o p e r a s 1 dengan
baik
dibutuhkan
tegangan
rnasukan
b e s a r n y a b e r k i s a r a n t a r a 9.5
(Supply
Voltage)
v o l t sampai 40 V o l t ,
yang
adapun
t e g a n g a n k e l u a r a n yang d a p a t d i h a s i l k a n b e r k i s a r a n t a r a 2.0
Volt
sarnpai
37
Volt
tegangan
rnantap.
Rangkai an
pernantap t e g a n g a n i n i d a p a t d i l i h a t p a d a G a m b a r 5 .
Gambar 5 .
I C 723 s e b a g a i
(Marston
Nilai t a h a n a n R,
dan R,
Jenis tipe
78XX
tegangan 12
Volt,
tegangan
I C
keluaran
yang
tegangan
keluaran 5 7815
pernantap t e g a n g a n . Muhadhy, 1 9 8 7 )
dipengaruhi
oleh
nilai
s e s u a i dengan persamaan b e r i k u t :
lain
untuk
dalam
untuk
volt,
dapat
dipergunaltan
keluaran
positip
787 2 u n t u k
tegangan
adalah (7805
tegangan
keluaran
15
I C
untuk
k e l uarati
Volt
dengan
i e g a o g a n masukan l e b i h b e s a r d a r i tegangan k e l u a r a n ) Can
I C t i p e 79XX u n t u k tegangan k e l u a r a n n e g a t i p (7905 u n t u k
t e g a n g a n k e l u a r a n -5 -12
Volt).
Volt,
7912 u n t u k tegangan k e l u a r a n
Cara merangkai
I C
ini
dapat
dilihat
pada
Gambar 6.
78XXa
XXa V o l t
79XXb
Gambar 6.
-XXb V o l t
I C t i p e 78XX dan 7 9 X X sebagai pemantap tegangan DC.
F . S i s t e m Pengindera Besaran-besaran dapat
berupa
tekanan berupa
dan
suhu,
harus
akan
warna,
Untuk
sistem
diubah
yang
rnerupakan
1i s t r i k.
pengukuran
tersebut
derajat
sebagainya
sinyal
teknik
fisis
diukur
in t e n s i t a s fenomena
menerapkan
elektronik,
atau
misa2nya
dikontrol
cahaya,
yang
tidak
metode
maka
dan
fenomena
menjadi
sinyal
l i s t r i k dengan bantuan p e n g i n d e r a . A l i r a n a i r akan rnempunyai tekanan yang berbeda p a d a kecepatan kita
dapat
kecepatan
yang
berbeda.
mempergunakan air
tersebut
Dengan m e l i h a t strain
gauge
berdasarkan
ha1
tersebut
untuk
mengukur
perbedaan
harga
hambatan 1 i s t r i k yang d i t i m b u l kan apabi l a k i t a memberikan tegangan yang k o n s t a n pada s t r a i n gauge. Ben-tuk d a r i s i s t e m p e n g i n d e r a yang s e r i n g digunakan sebagai
alat
jembatan
Wheatstone
empat
buah
.
hambatan
d i tunjukkan jukkan
pengukur
angka
0
Rangkaian
R,,
dalam
e l e k t r o n i ka
R,,
R,
Gambar 7 . . volt
dengan tegangan pada E,.
a d a l ah
ini
dan
dibentuk
R,.
oleh
Seperti
Voltmeter
apabiia
rangkaian
tegangan
yang
akan menun-
El
pada
sama
H a l i n i t e r j a d i a p a b i l a R,/R,
=
R,/R,. Apabiia
R,-
atau
R,
pad2 Gambar
7.
diganti
dengan
p e n g i n d e r a , maka perubahan hambatan d a r i parameter f i s i s yang
diukur
Voi t m e t e r 1 is t r i k
.
yang
elektronik
akan
menyebabkan
Arus
tersebut
d i butuhkan untuk
adanya
merupakan
sebagai
mengukur
arus
yang
besaran
masukkan a i a t
karakteristi'k
sinyal pengukur
dari
obyek.
Gambar 7 .
melalui
Rangkaian jembatan Wheatstone ( S e a r s dan Zemansky, 1 9 6 2 )
suati:
G. S i s t e m Penguat S i s t e m p e n g u a t b e r i u n g s i u n t u k menguatkan perubahan besaran
listrik
dari
pengindera,
sehingga
perubahan
s i n y a l yang k e c i l d a p a t d i u k u r l e b i h t e l i t i . Sebagai
penguat
penguat o p e r a t i f gai
dapat
(Op Amp).
d i gunakan
impedansi
masukan
atau
Penggunaan t r a n s i s t o r seba-
s i s t e m p e n g u a t mempunyai
lain
transistor
dan
beberapa kelemahan a n t a r a impedansi
rendah,
keluaran
s e h i n g g a cukup banyak menyerap daya l i s t r i k d a r i besaran yang akan d i k u a t k a n dan d i u k u r .
Disamping i t u t r a n s i s -
1i n i e r itas
t o r mempunyai penguatan yang r e l a t i f rendah, kurang
dan
cara
Penguat lebih
operatif
baik
transistor
u n t u k mengatur penguatan l e b i h s u l i t .
sebagai
(3p
Amp)
mempunyai
penguat
k a r e n a penguat o p e r a t i f
sifat
d i bandingkan mempunyai
yang
dengan
impedansi
rnasukan yang t i n g g i dan impedansi k e l u a r a n yang r e n d a h , s e h i n g g a menyerap daya yang cukup k e c i 1, penguatan
tegangannya
cukup
tinggi
dan
disamping mudah
it u
untuk
diatur.
1.
Penguatan dengan T r a n s i s t o r Transistor apabila
ada
sebagai
arus
kolektor-emitor
yang
penguat mengalir
(arus I c ) .
Arus
dikatakan diantara
bekerja terminal
Ic i n i hanya akan
ada a p a b i l a ada a r u s yang mengal ir d i a n t a r a t e r m i n a l
b a s i s-erni t o r arus
I
dan
(arus
I,
Id).
disebut
Perbandl tngan faktor
penguatan
antara
kuat
transisitor
(13).
Besarnya penguatan i n i jenis
transistor.
b e r v a r i e s i untuk s e t i a p
Rangkaian
sederhana
transistor
sebagai penguat d a p a t d i l i h a t pada Gambar 8 .
Gambar 8 .
Rangkaian penguatan dengan T r a n s i s t o r ( S u t r i s n o , 1986)
pada rangl,a?an t e r s e b u t ,
Ic v a r i a b e l , ke1uara:i
:
rnaka
Vc dan Rc a a a i a h k o n s t a n dar?
didapat
persamaar? u n t u k
tegangail
2.
Penguat dengan Penguat O p e r a t i f (Op Amp) Penguat
operatif
mempunyai
dua
( i n p u t ) , s a t u j a l a n masuk d i t a n d a i masuk satu
tak
rnenjungki r k a n
jalan
masuk
menjungkirkan
ditandai
(inverting
jalan
(+) disebut j a l a n
inon-inverting
1-1
masuk
disebut
input).
input) jalan
Pada
dan
masuk
Gambar
9.
d a p a t d i l i h a t penguat t a k menjungkirkan.
Vout
=
(
R2/Ri + 1 )
*
Vin
Gambar 9. Penguat t a k menjungkirkan. Pada Garnbar 10. dapat d i l i h a t penguat menjungk i r k a n dan persamaannya.
"out
-
-
-
R2/R1
*
"in
Gambar 10. Penguat menjungkirkan.
Gambar
11.
rnernperlihatkan
penguatan
rneialui
rnasukan rnenjungki r k a n dan t a k menjungki r k a n (Penguat Differential).
Gambar 11. Penguat D i f f e r e n s i a i Gambar 12.
rnemperl ihatkar: penguatan l e b i h d a r i
s a t u masukan.
Gambar 12. Penguat dengan masukan l e b i h d a r i s a t u
G.
S i s t e m Peraga Untuk menampilkan d a t a pengukuran agar d a p a t dimen g e r t i o l e h i n d e r a manusia d a p a t d i l a k u k a n dengan beberapa cara,
a n t a r a l a i n dengan j a r u m penunjuk p a d a s u a t u k e r t a s g r a f ik ,
s k a l a meter, peraga
angka
dengan
tabung
menggunakan
( " s e v e n segment d i s p l a y " ) . penunjuk,
mempunyai
i n d i k a t o r angka dan peraga
Peragaan
tujuh
dengan
ruas
jarum
beberapa kelemahan dalam pembacaan
s k a l a y a i t u s e r i n g t e r j a d i k e s a l ahan p a r a l a k s dan dalam menduga angka d e s i m a l t e r a k h i r . Peragaan dengan mempergunakan k e r t a s g r a f i k mempun y a i beberapa kelemahan y a i t u k u r a n g b a i k b i l a digunakan untuic mendeteksi s u a t u obyek
yang berubah s e c a r a c e p a t
dan mendadak, s u l i t perawatan dan k a l i b e r a s i : Peragaan
dengan
tabung
angka
memerlukan
tegangan
yang cukup t i n g g i , s u l i t dalam pembuatannya dan memerlukan b i a y a yang cukup t i n g g i . Peragaan
dengan
merupakan t e k n i k
pe-agaan
pembuatan a1 a t - a l a t kelebihan
dalam
d i k a l ib e r a s i
menggunakan
ukur.
yang
peraga
sering
tujuh
ruas
digunakan
dalam
S i s t e m peraga i n i
pembacaan
lebih
obyektif
mernpunyai dan
mudah
.
S i s t e m peraga angka urnurnnya mempunyai t u j u h segrnen yang d i i s i o l e h masing-masing jar
apabi l a d i a k t i f k a n ,
filamen
(LED)
yang b e ~ p i -
K e t u j u h segmen t e r s e b u t memben-
tuk
angka
delapan
Gambar
13.
menunjukan
metode
untuk
menyalakan LED pada s i s t e m p e r a g a Common Anoda.
Gambar 13. Me-tode menyalakan LED pada S i s t e m Peraga Common Anoda Prinsip tersebut Volt
kerja
untuk
menyalakan
LED
pada
ganbar
a d a l a h dengan c a r a memberi tegangan sebesar
pada
kaki
anoda,
untuk
kaki
katoda
dihubungkan
dengan s i n y a l ( 0 dan 1 ) d a r i dekoder l e w a t tahanan ( R 150 R
)
.
s ~ n y a l0
Apabi l a s a k l a r menutup, (dibumikan)
dan
5
=
maka k a t o d a mendapat
LED menyala
karena
rangka~an
m e n j a d i p e n c a t u daya t e r t u t u p . H.
Dasar-Dasar
Tekni k D i g i t
1 . P e n g e r t i a n L o g i k a dan D i g i t
L o g i ka d a p a t d i k a t a k a n s u a t u h a s i 1 yang d a p a t diandalkan benar
.
dengan
cara
mendapatkan
informasi
yang
Pada
logika
terjadi,
dapat
manusi a
"hampir"
memberi kan
"ya",
:
dan
banyak
kemungkinan
atau dapat dikatakan h a s i l
dapat
seperti
manusia
bermacam-macam
"tidak",
"Mungkin",
sebagainya.
Pada
yang
keputusan jawaban,
"bisa
logika
jadi",
biner
hanya
mengenal dua macam t a n d a s e h i n g g a l o g i k a b i n e r l e b i h mudah
dipergunakan
untuk
keputusan
yang
jelas
dan
tepat. Dalam s i s t e m secara
diskrit
digit,
besaran
tergantung
dari
keluaran informasi
berubah masukan.
K e i u a r a n hanya memberikan s a t u d a r i dua kemungkinan, yaitu
kondisi
"benar"
atau
"salah".
b i a s a digunakan " 1 " a t a u "0".
Secara n u m e r i k
Pernyataan i n i i d e n t i k
dengan "ada tegangan" a t a u " t i d a k ada t e g a n g a n " . 2. . A l j a b a r B o o l e
Pada t a h u n 1815 - 1864, bangsaan
inggris
bernama
ah1 i matemati k a b e r k e -
George
Booie
menciptakan
l o g i k a ungkapan dalam b e n t u k matematis dengan h u r u f dan
simbolnya,
Aljabar
Boole
prinsip yang
tersebut
didasari
sistem
d i kenal bilangan
menjadi biner.
Kaidah i n i kemudian dikembangkan o l e h E. Shanon dalam b i d a n g e l e k t r o n i k a dengan dua k o n d i s i , y a i t u 1 dan 0 . Penentuan keputusan h a r u s d i d a s a r i yang t e p a t .
Pada i n s t r u m e n d i g i t a l
oleh logika
d i d i s a i n dengan
juga
dinamakan
terutama
A1 jabar
dalam
Sakl ar
karena
rangkaian-rangkaian
yang
di terapkan menerapkan
sistem saklar. Ada sepuluh hukum yang digunakan dalam Aljabar Boole
.
Untuk
tersebut
1 ima
memudahkan hukum
pengertian
di antaranya
di jel askan
sistem saklar yang terlihat pada Tabel 1 . a. Hukum Identitas A=B dan B=C, maka A=C b. Hukum Pembalikan Dua Kali
=
A = A
c. Hukum Absorbsi A + (A.B) = A d. Hukum Penjalinan dengan Konstanta
1.
A.l
= A
2. A.0 = 0 3. A+l = 1
4. A+O = A e. Hukum-hukum De Morgan - 1. A.6 = A.B - 2. A+6 = A+B
hukum-hukum dengan
T a b e l 1.
Hukum A l j a b a r B o o l e dengan S i s t e m Sa.klar
Nama Hukum
Sistem Saklar
f. Asosiatif
-
A.(B.C)=(A.B).C
-
(A+B)+C=A+(B+C)
g.
Komplementasi
A + A = O
h . Idernpotent P . = A . A . A A = A + A + A
i. Komutatif j
.
Distribusi
1
I
3.
Rangkaian Logika Rangkaian juga
rangkaian
d i buat
sambung
tersedia
dalam
Logika pintu.
(gerbang
Rangkaian
menyambung, bentuk
logika)
iC.
sebab
ini di
tidak
perlu
pasaran
sudah
Jenis-jenis
p i n t u dapat d i l i h a t pada Tabel 2.
dinamakan
rangkaian
T a b e l 2.
Jenis-jenis
Nama G e r b a n g
gerbang l o g i k a
Simbol
A
a
0
0
F
I AND
I
II
NAND
NOR
I EXCLUSIVE-OR
I
!
I
EXCLUSIVE-NCR
A
6
,V
!
I
1
I
i
YES
NOT
1 0
0 1
i
4.
Flip-flop
Elementer
F l i p - f l o p adalah r a n g k a i a n yang dapat menyimpan informasi
selama
sumber
1 is t r i k
belum
diputuskan.
B e k e r j a a t a s dasar a r u s b a l i k . Rangkaian i n i dapat dibangun d a r i dua buah P i n t u Nand a t a u dua buah P i n t u Nor yang s a l i n g dihubungkan menyi l a n g , menjadi
yai t u
keluaran
dari
pintu
masukan pada p i n t u yang
yang
kedua dan
pertama keluaran
d a r i p i n t u yang kedua menjadi masukan pada p i n t u yang pertama.
Dua j a l a n
(set)
R
dan
(Reset),
d i b e r i tanda Q dan
masukan masing d i b e r i sedangkan
dua
buah
tanda
S
keluaran
b.
Bentuk sederhana d a r ~F l i p - f l o p adalah SR F l i p f l o p yang d i b u a t d a r i Flip-fiop
berarti
dua buah P i n t u Nand.
membuat
flop
berarti
membuat
agar Q
dapat d i l i h a t SR F l i p - f l o p
Gambar 14.
SR F l i p - f l o p
=
Q -
=
I. 0.
Men-Set
Me-Rese~ F l i p Pada Gambar 14.
b e s e r t a simbolnya.
.
5 . Rangkai an Pencacah
Mencacah d a p a t untuk
rnencacah
semua
rangkaian
satu
pencacah
Flip-flop .bahan
juga
disebut logika
yang
berarti Pencacah
menghitung. (Counter).
Hampir
pencacah.
Salah
rnerupakan
banyak
dipakai
adalah
rangitaian
yang d a p a t mencacah b i l a n g a n b i n e r .
bilangan
biner
menjadi
Alat
desimal
dapat
Perudilihat
pada Tabel 3.
Tabel 3 .
Tabel Kebenaran S i s t e m Pencacah Bilanga:: Biner
K e l u a r a n Pencacah P u l s a rnasukan ke A
Ada t i g a c a r a pencacahan,
B
C
D
y a i t u rnencacah rnajk,
mencacah rnundur dan mencacah maju-mundur.
Salah s a t u
b e n t u k pencacah yang urnum d i t e r a p k a n a d a l a h pencacah
maju BCD s i n k r o n a t a u d i s e b u t j u g a Pada t i p e pencacah i n i di-Reset
,
pembagi
d e n y u t yang ke 10,
sepuluh. rangkaian
ulang ke 0 .
K o n v e r s i Sandi Agar
bilangan
diperlukan
biner
pengalihan
( B i n a r y Coded Desimal )
dapat
diperagakan,
(Konversi) ke
dari
b i 1angan
maka
bilangan
d e s i ma1
.
BCD
Untuk
p e n g a l i h a n b i l a n g a n t e r s e b u t d a p a t digunakan k o n v e r s i sandi
(Dekoder).
Cara k e r j a Dekoder BCD sarnpai
u n i t d i p e r l i h a t k a n pada Tabel 4 . Tabel 4 . Tabel Kebenaran Dekoder ke U n i t Penampil
1 I
Masuk
Ke 1u a r Desimal
A
B
C
D
a
b
c
d
e
f
g
ke
111. PENDEKATAN RANCANGAN
Alat pada
dasarnya
Pencatu dera,
pengukur
kecepatan
terdiri
dari
air lima
Daya Pemantap Tegangan
sistem
penguat,
sistem
dan s i s t e m peraga d i g i t a l .
d ~ g i t a l yang sistem
(PDPT),
konversi
dibuat,
utama,
sistem analog
yaitu
penginke d i g i t
Bagan keseluruhan d a r i
a:at
d i s a j i k a n pada Garnbar 15.
PENGINDERA
I
I I
P
-D
I
P
KONVERSI
PENGUAT
I
T PERAGA
Gambar 1 5 .
ANALOG
DIGIT
KE
DIGITAL
Bagan a l a t pengukur kecepatan a i r d i g i t a l dengan penindera s t r a i n gauge
I
A.
P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan
U n i t i n i u-ntuk mensuplai lukan
oleh
instrumen.
Rangkaian
mernbutuhkan 4 macam daya DC, V,
12
V
dan
15
V.
semua .days yang d i p e r -
Skema
yaitu
yang
akan
: -12
V
rangkaian
d i buat
(Volt),
Pencatu
5
Daya
Pemantap Tegangan yang akan d i b u a t d a p a t d i l i h a t pada Gambar 1 6 .
Gamba-r 1 5 .
Pencatu Oaya Pernantap Tegangan
8.
Sistern Pengindera
Pengindera
berfungsi
untuk
mengkonversikan
b e s a r a n bukan l i s t r i k m e n j a d i b e s a r a n l i s t r i k .
Untuk
i n s t r u m e n i n i menerapkan k o n v e r s i d a r i s i s t e m m e k a n i k menjadi
sistem
1i s t r i k .
Sistem
mekanik
tersebut
b e r u p a renggangan yang t e r j a d i pada S i s t e m P e n g i n d e r a Mekanik aliran
(dimana s t r a i n gauge di.pasang) air
seperti
yang
diperlihatkan
k a r e n a adanya paaa
Gambar
17.
keterangan : a : K a r e t tempat m e l e k a t n y a s t r a i n gauge 5 : S t r a i n gauge
Garnbar 1 7 .
Cara K e r j a S i s t e m P e n g i n d e r a Mekanik
Renggangan t e r s e b u t keluaran
a1 i r a n
1i s t r i k
Pengindera E l e k t r o n i k . but,
maka
Pengindera
dapat' d i t e r j e m a h k a n se-bagai berupa tegangan
pada S i s t e m
Untuk merubah b e s a r a n t e r s e dirangkaikan
dengan
resistor
l a i n n y a l a l u dihubungkan dengan daya. S i s t e m P e n g i n d e r a yang d i t e r a p k a n a d a l a h s i s t e m jembatan Wheatstone,
dengan persamaan :
dengan memberi tegangan sebesar 5 V o l t , gauge
dapat
mempunyai
dialiri
besar
arus
sebesar
hambatan sebesar
sedang s t r a i n
sampai 120
R,
90
mA
den
maka berda-
s a r k a n persamaan d i a t a s n i l a i R e s i s t o r yang d i r a n g k a i s e r i sebesar 6 8 R .
S i s t e m P e n e i n d e r a yang d i b u a t
d i p e r l i h a t k a n pada Gambar 78.
s t r a i n gauge
Gambar 18.
Rangkaian S i s t e m P e n g i n a e r a
C.
Sistem Penguat Hasil
tegangan
keluaran d a r i
rnasih t e r l a l u k e c i l . yang
lebih
tegangan
Sistem Pengindera
Agar dapat t e r b a c a dalam satuan
besar,
maka
per'lu
dikuatkan.
k e l u a r a n yang d i h a s i l k a n Sistem
Karena Pengindera
berupa tegangan s e l i s i h , .rnaka untuk menguatkan d i p a k a i .p.enguat s e l i s i h s e . p e r t i t e r i i h a t .pac!a Gambar 19.
Gambar 19. Dari
data
Rangkaian Sistern Penguat
hasil
perhitungan,
rangkaian
d i k u a t k a n sebesar 3509 k a l i .
Untuk R,
kan harnbatan sebesar
yang
mempertinggi
nilai
2.2
M,
dan R,
R,
Hambatan
R,
dan
R,
di-guna-
dimaksudkan
untuk
dan mempertinggi
irnpe-
dansi masukan pada Sistem Penguat. tungan
dan R,
harus
adalah
Oari h a s i l p e r h i sebesar
627
0,
karena t i d a k d i d a p a t d i pasaran, maka d i p a k a i Trirnpot 1 K sebagai p e n g g a n t i .
D.
S i s t e m Konversi Analog ke D i g i t Besaran
yang d i h a s i l k a n o i e h s i s t e m
dan s i s t e m penguat masih besaran analog. dalam
sistem
berupa
digital
pulsa-pulsa,
harus
diubah
Sehingga
ke
mudah
pengindera Besaran i n i
bentuk
untuk
dicacah.
A l a t yang b i a s a d i p a k a i adalah k o n v e r t e r d a r i ke d i g i t .
digit
anaiog
Skema b l o k d a r i K o n v e r t e r Analog ke D i g i t
dapat d i l i h a t pada Garnbar 20.
Vin
(Analog)
T Penadi ng Comparator
I
Penghasi l Gigi Gergaji
I
I
-J .-
Penghas~1
I
Start Lonceng Pencacah
Tegangan G i g i Gergaj i
"out
(Dig~t) I
Penamp1 1
"in
-
r r t J
denyut lonceng
Gambar 20. Skema Konversi Analog ke D i g i t
yang akan d i b a c a s e c a r a d i g i t
Vin
d a l am
rangkaian
dengan
dimasukkan
ke
u r u t a n , k e r j a sebagai b e r i -
kut :
I.
Rangkaian s t a r t d i h i d u p k a n ,
menghidupkan pembang-
k i t p u l s a l o n c e n g dan pembangkit p u l s a g i g i gaji
2.
ger-
Tinier.
Denyut yang
dikeluarkan
d i c a c a h o l e h pencacah.
pembangkit p u l s a
lonceng
Tegangan yang d i k e l u a r k a n
pembangkit p u l s a g i g i g e r g a j i
dan
V i n diumpankan
k e penanding ( C o m p a r a t o r ) .
3.
A p a b i l a tegangan g i g i maka Comparator pu:sa
lonceng,
Konverter dalam s a t u ngandung masing
gergaji
mengeluarkan
analog I C
ke
digit
L M 3900.
empat buah op-Amp
:
denyut
ke
maka pencacahan b e r h e n t i
kemasan
adalah
sudah s e t i n g g i
ini
sudah
Vin,
penghasil
. tergabung
IC LM 3900 i n i me-
t i p e N o r t o n yang ,masing-
penghasil
pulsa
p u l s a g e r g a j i dan Comparator
lonceng,
penghasil
yang yang t e l a h d i r a n g -
k a i menjadi s a t u . Menurut Muhadhy ( 1 9 8 5 )
s e t i a p s i k l u s pengukuran
d i m u l a i d a r i p u l s a Reset d a r i A,. silkan
pulsa setiap
pengukuran
diukur
dua
tiap
detik, dua
Op-Amp
i n i mengna-
sehingga
detik
d a p a t d i j e l a s k a n dengan persamaan :
sekali.
peragaan Hal
ini
l e b a r pulsa dapat a i a t u r melalui normal
mendekati
Konversi 21.
Analog
25 ke
mikro Digit
trirnpot,
d e t i k.
dapat
l e b a r yang
Rangkaian
dilihat
pada
Sistern Gambar
.-
..
Gambar 21.
U"' I
Sistern K o n v e r s i Analog ke D i g i t . p a
E.
S i s t e m Peraga
Pada
umumnya
s i s t e m utama,
Sistem
Peraga
terdiri
y a i t u s i s t e m pencacah,
dari
tiga
sistem konversi
sand? dan s i s t e m .penampil.
1.
S i s t e m Pencacah
Unit
ini
(frekwensi) tintuk
yang
Sistem
untuk
berfungsi
dihasilkan
Pencacah
iangan b i n n e r ,
mencacah unit
dlgunakan
y a i t u 0 dan 1 .
BCD ( E i n a r y Coded Desima! )
pulsa
sebelurnnya.
dasar-dasar
bi-
yang d i s e b u t s i s t e m
dengan 4
bit.
Sistem
4~ppJJph
Pencacah d a p a t d i l i h a t pada Gambar 22.
dtk
dtk
k R
I
dtk
R
{k R
k
I
k R
dtk
I
I
Gambar 22.
FFA, flop 1 ,
JK
2,
satuan,
4
FFB,
S i s t e m Pencacah
FFC dan
yang d a p a t dan
8.
FFD a d a l a h t i p e - t i p e
mencacah p u l s a Untuk
p u l uhan dan
berturut-turut
mendapatkan
nilai
ratusan diperlukan
S i s t e m Pencacah s e p e r t i d i
flip-
dalam
t i g a buah
a t a s yang sudah t e r s e -
d i a dalam kemasan IC MC 14553.
S i s t e m K o n v e r s i Sandi
Simbol l o g i k a d a r i S i s t e m K o n v e r s i Sandi d a p a t d i l i h a t pada Gambar 2 3 .
Gambar 2 3 .
Simbol L o g i k a S i s t e m K o n v e r s i Sandi (Wasito, 1981)
ini
Unit
ini
berfungsi
bilangan deslmal.
untuk Untulc
menglrbah
sand1
BCD
ke
mendapatkan S i s t e m KOG-
v e r s i Sandi S e p e r t i d i a t a s d i p a k a i I C MC 1 4 5 1 1
3.
U n i t Penampil
Untuk segmen
unit
(Seven
penampil
Segment
digunakan
Display).
penampil
Sistem
Peraga
s e c a r a k e s e l u r u h a n d a p a t d i l i h a t pada Gambar 24.
Gambar 2 4 .
7
Rangkaian Sistern Peraga D i g i t a l
METODE PENELITIAN
IV.
A.
Waktu dan Ternpat
P e n e l iti an Desember
1991,
d i 1aksanakan bertempat d i
pada
bulan
Mei
sampai~
L a b o l a t o r i u m Ergonomika dan
e l e k t r o n i k a dan L a b o l a t o r i u m T e k n i k Tanah dan A i r .
B.
Bahan dan A l a t
1 . Bahan a.
Bahan nika,
untuk meliputi
strain ruas,
gauge
dan
hambatan,
macam
IC,
dioda,
saklar,
elektrokapasitor,
peraga
soket
tujuh timah,
IC,
L a r u t a n F e r r i K l o r i d a , dan b a t e r a i .
Bahan-bahan untuk
rangkaian
beberapa
transformator,
k a b e l , PCB,
b:
pembuatan
l a i n seperti
pengujian
dan
air,
karet
c a i ran t e r t e n t u tempat
melekatnya
s t r a i n gauge.
2.
Alat
a.
Alat-alat
yang dipergunaltari u n t u k meraki t
nen e l e k t r o n i k a m e l i p u t i s o l d e r t e r dan
b.
Alat-alat
kompo-
l i s t r i k , multime-
bor m i n i .
bantu
lain
seperti
tang,
gunting,
g e r g a j i dan p e r a l a t a n p e n g u j i u n t u k k a l i b r a s i .
c.
S a l u r a n p e n g a t u r kecepatan a l i r a n A i r
(Hidraulic
Channel ) dan S t o p Watch u n t u k rnengetahui .kecepat a n a l i r a n a i r untuk k a l i b e r a s i a l a t .
C.
Tahap Penguj i a n
1 . P e n g u j i a n Kepekaan S i s t e m P e n g i n d e r a
Pengujian antara v a r i asi
ini
bertujuan
untuk
mencari
hubungan
k e c e p a t a n a? r dengan t i n g k a t tegangan
k e l u a r a n d a r i s i s t e m p e n g i n d e r a yang d i b u a t .
2 . P e n g u j i a n S i s t e m K o n v e r s i Analog k e D i g i t dan S i s t e m Peraga
P e n g u j i a n i n i b e r t u j u a n u n t u k mengarnati hubungan a n t a r a tegangan yang diurnpankan pada s i s t e r n pengubah analog
ke
digit
dengan
angka y a n g
dihasilkan
oleh
s i s t e r n ,peraga d i g i t a l .
3.
P e n g u j i a n ~ i s t e mPenguat
Pengujian
ini
bertujuan
untuk
mencar1
besarnya
penguatan yang d i p e r l u k a n agar tegangan k e l u a r a n pada S i s t e m P e n g i n d e r a s e s u a i dengan Tegangan rnasukan oada Sistern K o n v e r s i a n a l o g ke D i g i t
D.
Metode P e n g u j i a n Metode yang d i g u n a k a n a d a l a h metode r e g r e s i Metode
sederhana. fungsi
ini
digunakan
untuk
linear
mendapatkan
l i n e a r i t a s d a r i hubungan a n t a r a kecepatan a i r ( X )
dengan tegangan yang d i k e l u a r k a n 01 eh s i s t e m p e n g i n d e r a Menurut W a l p o l e ( 1 . 9 8 2 ) , s e c a r a m a t e m a t i k persamaan
(Y).
r e g r e s i 1 inea-r a d a l a h :
n i l a i a dan b s e c a r a m a t e m a t i k d i t u n j u k k a n pada p e r s a maan b e r i k u t :
d imana
:
n = j u m l a h pengamatan
Sedangkan u n t u k mengetahui k e e r a t a n hubungan a n t a r a kedua p a r a m e t e r d i t e r a p k a n a n a l i s a k o r e l a s i , j u k k a n o l e h persamaan :
yang a i t u n -
untuk kesalahan pengamatan dapat d i c a r i dengan persamaan (S.E. )'
= (n-1 ) / ( n - 2 )
(~y"
b2 SX')
dimana : sy2
E.
=
1x2 -
(n
(~x)')/(n(n-l))
Prosedur P e n g u j i a n 1. P e n g u j i a n Tegangan K e l u a r a n pada S i s t e m Pengindera
Pengujian pada
d j lakukan
kecepatan
kecepatan
aliran
aliran
dimasukkan
yang
yang
ke dalam
pada
a1 i r a n
air
yang
dimulai
rendah
paling
paling
air,
tinggi.
sampai
Pengindera
mengalir,
maka akan
d i d a p a t tegangan k e l u a r a n pada Pengindera. P e n g u j i a n d i l a k u k a n d i L a b o l a t o r i u m Teknik Tanah dan
Air,
aliran
menggunakan H i d r a u l y c
diatur
dimulai
pada
Channel.
kemiringan
Kecepatan 0
sampai
%
dengan 30 % ( b a t a s maksimum H i d r a u l y c Channel
dapat
digunakan). Sebagai c a i ran.
k a l ib e r a s i
Caranya
kecepatan
dengan
kemudian c a i r a n dimasukkan
menandai
a1 ir a n
d i gunakan
jarak
tertentu,
ke dalam a l i r a n
air
c a t a t waktu yang ditempuh u n t u k j a r a k t e r s e b u t .
dan
2. P e n g u j i a n Sistem K o n v e r s i Analog ke D i g i t dan S i s t e m Peraga d i g i t a l
.
Untuk menguji
kedua s i s t e m i n ] ,
tegangan yang berbeda-beda
d i b u a t beberapa
( d a r i Potensiometer m u l a i
d a r i 2.10 V o l t sampai 5.91 V o l t ) untuk diumpankan ke Sistem Konversi Analog ke D i g i t dan d i a m a t i perubahan yang
terjadi
diambil
dari
pada
Sistem
nubungan
Peraga.
antara
Data
tegangan
pengamatan
masukan
yang
d i b e r i k a n dengan angka yang diperagakan pada S i s t e m Peraga.
HASIL DAN PEMBAHASAN
V.
Hubungan
A.
Antara
Kecepatan A l i r a n A i r
dengan
Sistem
Pengindera Hasi 1
Penguj i a n
terhadap
karet
ternpat
melekatnya
s t r a i n gauge d i s a j i k a n pada Tabel 5. Tabel 5 .
Pengaruh Beban (m) Terhadap Perubahan Panjang Karet ( X )
in (gram)
I
10 20 30 40 50 60 70
I
I
k = m.g/X (dynelcm)
1I
48900 48900 48900 48900 48900 45138 45640 43467 41914 40750
X (cm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.1 2.4
80 90 100
Rata-rata
-
I
1
I
Krata-rata 2759 2759 2759 2759 2759 1003 501 2674 4227 5391
I
II I1
46141
Nilai K
- k
I
I
I
.!
2759 ( 4 6 t 3 )
Dengan u j i f i s i k a d i d a p a t n i l a i t e t a p a n pegas k a r e t k
=
(46
3)
x
g r a v i t a s i bumi g gaya
(F
10'
dyne/cmZ,
= 978 cm/detik2.
dengan
ketentuan
nilai
Kurva hubungan a n t a r a
= m.g) dengan perubahan panjang dapat d i l i h a t
oada Garnbar 2 5 .
Gaya ( d y n e ) Gambar 25.
Dari
di 1ihat
Hubungan a n t a r a Gaya ( F ) dengan Perubahan Panjang K a r e t ( X )
d a t a h a s i 1 p e n g u k u r a n p a d a Lampi r a n . 2 .
dapat
bahwa h u b u n g a n a n t a r a k e c e p a t a n a1 i r a n a i r
keluaran
pada
Pengindera
tersebut
dapat
d i 1i h a t
d a t a pada L a m p i r a n 2 .
bersifat
pada
Gambar
linier. 26.
Dari
dan
tiubungan anal :sa
d i d a p a t k a n persamaan g a r i s r e g r e s i
dengan k o e f i s i e n k o r e l a s i
i r ) sebesar 0 . 9 9 i 3 4 9
K e l u a r a n pada P e n g i n d e r a
Garnbar 26.
(mV)
Hubungan A n t a r a Kecepatan A l i r a n A i r dengan S i s t e m P e n g i n d e r a
Data-data
untuk
pengujian
sensitivitas
pengindera
d i s a j i k a n pada Tabel 6 .
Tabel 6 .
Pengaruh Kecepatan A l i r a n A i r ( C ) Terhadap Tegangan K e l u a r a n ( V ) pada S i s t e m P e n g i n d e r a I
C
(cm/detik) 68.17 91.87 105.97 119.22 135.35 148.84 161.11 174.79 183.75 193.55 209.84
rata-rata
II
6C
V (Volt)
6V
I
I
6 V rata-rata
S e n s i t i v i t a s S i s t e r n P e n g ~ n d e r a= 6C rata
Dari perhitungan d i atas, Sistern Pengindera
= 7.1
ata
.
rnaka d i d a p a t s e n s i t i v i t a s
m i 1 i V o l t detik/crn,
artinya
u n t u k perubahan k e c e p a t a n a l i r a n a i r s e b e s a r 1 c r n / d e t i k , akan
dihasilkan
mi1iVolt
7.1
oleh
Sistem
Pengin-
dera.
0 . Hubungan
Antara
Tegangan Masukan
pada S i s t e r n K o n v e r s i
A n a l o g k e D i g i t dengan B e s a r n y a Angka pada S i s t e m Peraga
D a r i d a t a p e n g u k u r a n pada L a m p i r a n 3 . bahwa
hubungan
Konversi pada
antara
tegangan
rnasukaan
b,nalog k e D i g i t dengan Angka
Sistem
Peraga
bersifat
dapat d i ! i h a t
linier.
pada
yang
Sistem
d i t a r n p i 1 kan
Dengan
rnernakai
rnetode r e g r e s i d i d a p a t persamaan s e b a g a i b e r i k u t : ,
dengan k o e f i e n arltara
Tegangari
korelasi
( r ) sebesar 0.99951:.
Masukan pada S i s t e r n K o n v e r s i
Hubungan Analog
ke
D i g i t dengan b e s a r n y a Angka yang d i t a r n p i l k a n pada S i s t e m p e r a g a d a p a t d i l i n a t pada Garnbar 2 7 .
Masukan pada Gambar 2 7 .
C.
AUC (Volt)
Hubungan A n t a r a Tegangan Masukan pada S i s t e m ADC dengan B e s a r n y a Angka pada S i s t e m P e r a g a
Kemampuan A l a t
Kemampuan a l a t
untuk
mengukur
kecepatan a i r
dida-
s a r k a n a t a s perubahan tegangan k e l u a r a n pada p e n g i n d e r a yang d a p a t d ? a r n a t i . yang
dibuat
A l a t pengukur k e c e p a t a n a l i r a n a ; r
mernpunyai
kecepatan 5 0 crn/deti k
kemarnpuan sampai
mengukur
21 0 c m / d e t i k
mulai
aari
dengan
kesa-
l a h a n pengarnatan 4 c m / d e t i k . Kemampuan a1 a t d a i am rnengukur k e c e p a t a n a1 r d i t e n tukan
oleh
Tekanan
besarnya
tekanan
yang
diterima
t,ersebut dipengaruhi
oleh
kecepatan a i i r a n
yang t e r j a d i , it
pengindera. air
semakin b e s a r itecepatan a i i r a n akari sema-
i n besar tekanannya.
Kemampuan a l a t dalam mengukur k e c e p a t a n a1 ir a n a i r ini
dipengaruhi
Kemampuan a l a t
oleh dapat
sistem
yang
ditingkatkan
menyusun
alat
dengan j a l a n
ini.
memper-
b a i k i s i s t e m oada a l a t i n i .
D. K e t e l i t i a n Pengukuran K e t e l it i a n besarnya
pengukuran
penyimpangan
pengukuran
dengan
regresinya.
dari
antara
data
alar;
data
yang
berdasarkan
Faktor-faktor
didasarkan didapat
persamaan
yang mempengaruhi
pada dari garis
ketelitian
a l a t i n i disebabkan o l e h :
1. Sumber tegangan
Untuk pengukur
mengaktifkan
seluruh . Sistem
kecepatan a l i r a n a i r
tegangan
dari
pengaruh
t u r u n - n a i knya
jala-jala
ini
PLN.
dibutuhkan Untuk
tegangan,
pada
maka
alat sumber
menghi n d a r i pada
a1 a t
d i b e r i p e n s t a b i l tegangan berupa I C 7805 u n t u k S i s t e m Pengindera,
7812 dan 7912 u n t u k S i s t e m Penguat,
7815
u n t u k S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t dan 7812 u n t u k S i s t e m Peraga.
2. Sistem Pengindera
Sistem
Pengindera
adalah
bagian
paling
awal
dalam mendeteksi kecepatan a l i r a n a i r i n i , k a r e n a i t u S i s t e m i n i berpengaruh langsung pada k e t e l i t i a n a l a t .
Sistem
Pengindera
dibagi
menjadi
dua
bagian,
yaitu
b a g i a n mekanik dan b a g i a n e l e k t r o n i k .
a. B a g i a n M e k a n i k
Pada
bagian
aipasang. dicoba
ini
pengindera
gauge)
U n t u k mencoba kepekaan b a y i a n i n i t e l a h
b e b e r a p a bahan s e p e r t i
karet.
(Strain
Dari
hasi1
besi,
almunium dan
percobaan d i d a p a t
bahwa
bahan
k a r e t mempunyai s e n s i t i v i t a s yang l e b i h b a i k ,
oleh
sebab
alat
i t u untuk
dipakai
karet
mempertinggi
sebagai
sensitivitas
tempat
melekatnya
stkain
gauge. Pemasangan s t r a i n gauge mempergunakan k a t a n yang t i p i s
agar
diterima karet.
Keliling
d a p a t meneruskan gay2 luar
dari
p e r e k a t k h u s u s a g a r a i r t i d a k masuk. nik
dari
Sistem
pere-
Pengindera
dapat
karet
yang
diberi
B a g i a n mekadilihat
pada
Lampi r a n 6.
b. Bagian E l e k t r o n i k
Pemasangan p e n g i n d e r a pada a l a t kan S i s t e m jembatati Wheatstone.
ini
dldasar-
Besartiya Harnbatan
yang d i r a n g k a i s e r i dengan p e n g i n d e r a a d a l a n 6 8 R . Sistern Pengindera i n i
dapat d i p e r t i n n g i
nya dengan c a r a memperbesar
kepekaan-
tegangan yang d i b e r i -
kan
atau
dengan
yang d i r a n g k a i .
cara
mernperkecil
hambatan
seri
H a l t e r s e b u t rnasih d a p a t d i t e r i m a
selama s t r a i n gauge t i d a k banyak t e r p e n g a r u h panas yang d i t i m b u l k a n o l e h a r u s yang r n e l a l u i n y a .
3.
Sistern Penguat
U n t u k mengetahui lukan
dicari
Sistern
dari
Pengindera
b e s a r n y a p e n g u a t a n yang d i ' p e r -
besarnya
tegangan
keluaran
pada
dengan
tegangan
rnasukan
dari
S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t . Dari tegangan
data
pada
keluaran
Lampiran
pada
Sistem
4.
hubungac
antara
Pengindera
dengan
t e g a n g a n masukan pada S i s t e m K o n v e r s i A n a l o g k e D i g i t adalah 1i n i e r . l i h a t k a n sebagai
dengan Hubungan dengan
dengan persarnaan r e g r e s i berikut
yang d i p e r -
:
koefisie
korelasi
(r)
sebesar
0.985293.
antara
keluaran
pada
Sistem
Pengindera
t e g a n g a n masukan p36a S i s t e m K o n v e r s i
k e digit d l p e r l i h a t k a n pada Garnbar 2 8 .
Anaiog
K e l u a r a n pada S i s t e m P e n g i n d e r a (mV)
Gambar 28.
Dari harus
Hubungan A n t a r a Keluaran pada Sistem P e n g i n d e r a dengan Tegangan Masukan pada S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t
Hasil
dipasang
3509.09
kal i.
perhitungan pada Hal
Sistem
b e s a r n y a penguatan Penguat
adalah
yang
sebesar
i n i d a p a t d i l a k u k a n dengan c a r a
memasang dua buah hambatan t e t a p dan dua buah hambatan v a r i a b l e ( t r i m p o t ) . Menurut
Cooper
( 1985)
penguatan
yang
terjadi
d a p a t d i h i t u n g k e dalam dB dengan persamaan :
A dB
=
20 X Log Penguatan
dengan persamaan d i a t a s u n t u k penguatan 3509.09 k a l i s e t a r a dengan penguatan 75.90 dB ( 2 0 X Log 3 5 0 9 . 0 9 ) . Hubungan yang d i t i m b u l k a n dengan c a r a pembesaran 3509.09 k a l i d i p e r l i h a t k a n pada Gambar 29.
K e l u a r a n pada S i s t e m Pengindera (mV)
keterangan : : k a r a k t e r i s t i k penguatan
---Gambar 29.
: K a r a k t e r i s t i k yang seharusnya terjadi
K a r a k t e r i s t i k S i s t e m Penguat
Untuk rnendekati Gambar
28.
dengan
cara
ditampilkan
dapat
n i l a i yang
ditempuh
menambahkan Sistem
dengan
angka
Peraga
d i p e r l i h a t k a n pada dua
50
atau
cara,
.Dada
dengan
yaitu
angka
cara
yang
memb~.-i
n i l a i awal 50 pada a l a t u k u r i n i . Pemberian pada
Lampiran
menghilangkan maka
tegangan
nilai
2.
50
(konstanta
konstanta yang
disebabkan
yang
keluar
=
oleh
50.24969).
cukup dari
perhitungan
besar
Sistern
Untuk tersebut,
Pengindera
harus
ditambah
tegangan
.sebesar
0.00047
Volt
(1.65/3509.09).
Angka yang d i t u n j u k k a n o l e h pemberi-
an tegangan awal
i n i a d a i a h 50.
lihatkan
dapat
dilinat
pada
Hubungan yang d i p e r -
Lampiran
5.
dan
Gambar
30.
2 9 0.67
0.97
1.27
Masukan p a d a S i s t e m P e n g u a t
Gambar 30.
1.57
(mV)
Hubungan A n t a r a S i s t e m P e n g i n d e r a , S i s t e m Penguat dan S i s t e m -Konversi Analog k e D i g i t
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
Alat
Pengukur
Kecepatan
Aliran
A i r
yang
dibuat
mempunyai
kemampuan mengukur' pada kecepatan a l i r a n a i r
50 cm/det
sampai
210 cm/det
dengan k e s a l a h a n pengamatan
sebesar 4 cm/det. Disain Alat
Pengukur
Sistem Pengindera
Kecepatan A i r
S t r a i n Gauge d i b u a t
Digita;
dengan
didasarkan
rang-
k a i a n jembatan Wheatstone. Dari
hasi 1
p e n g u j i an
Pengi n d e r a
didapat
hubungan
yang 1 in i . e r a n t a r a k e c e p a t a n a1 ir a n a i r dengan tegangan k e l u a r a n pada p e n g i n d e r a . dengan persarnaan f i s i e n korelasi
Y
=
Hubungan t e r s e b u t d i n y a t a k a n
135.0272 X
Analog
ke
Digit
dengan
Y = 38.74856
dengan persarnaan f i s i e n korelasi
50.24969
dengan koe-
( r ) s e b e s a r 0.991349.
Hubungan a n t a r a tegangan versi
+
Masukan pada S i s t e m KonS i s t e m Peraga X
-
13.2066
dinyatakan dengan koe-
( r ) sebesar 0.999511.
Kecepatan a l i r a n a i r mnyebabkan adanya t e k a n a n yang b e k e r j a pada s t r a i n gauge.
Tekanan t e r s e b u t memperbesar
n i l a i t a h a n a n dan memperbesar tegangan yang k e l u a r pada Sistem Pengindera. Sistem
Penguat
yang
dipakai
a d a l a n S i s t e m Penguat
D i f f e r e n t i a l dengan penguatan 3509 k a l i a t a u 70.90 dB.
B.
Saran
Pengembangan A l a t
ini
perlu ditingkatkan,
pada d i s a i n S i s t e m P e n g i n d e r a .
Hal
terutarna
i n i dapat d i l a k u k a n
dengan c a r a : 1.
Memperbaiki
bagian
mekanik
dalam penggunaan
bahan,
pemakaian p e r e k a t dan b e n t u k p e n g i n d e r a mekanik.
2.
Memperbesar tegangan a t a u memperkeci 1 .ni : a i s e r i pada p e n g i n d e r a e l e k t r o n i k .
hambatan
DAFTAR PUSTAKA
Cooper, W.D. dan Sahat Pakpahan. 1985. Instrumentas? E l e k t r o n i k dan T e k n i k Pengukuran. Eriangga. Jakarta. D j a j a k i rana, H. 1988. D i s a i n P r o t o t i p e A l a t Pengukur Kadar A i r B i j i - b i j i a n D i g i t a l dengan S i s t e m Kapasitan-. si. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, I n s t i t u t P e r t a n i an Bogor. Bogor. Ernanda, H e r u . 1984. Desai n dan P r o c o t 1 pe A 1 a t Pengukur Tanah Elektronik-Digltai dengan Sistem Kelembaban Polarltas. S k r ~ p s i . F a k u l t a s Teknologl P e r t a n i a n . I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor. Bogor. Gils,
R.V. 1983. F l u i d Mechanics and r i y d r a u l i c s . H i l l I n t e r n a t i o n a l Book Company, S i n g a p o r e .
H i l l ,
H. Ryland. 1961. McGraw-Hill Book Company,
Kuhl,
H. 1972. Strain Gauges ( T h e o r y and H a n d l i n g ) . P h i l l i p s E l e c t r o n i c I n d u s t r i e , Amsterdam.
E l e c t r o n ~ k ~n Inc. London
-McGraw-
Engineering.
M a f f a n d i dan A . P o n i d j o . 1977. Pengetahuan Dasar Tekni k Listrik. Direktorat P e n d i d l k a n Menengah K e j u r u a n Departemen P e n d i d i k a n dan Kebudayaan. J a k a r t a . Manurung, B u d i . , 1987. Pengukuran D r a f t pada Pengolahan Tanah Utama dengan mempergunaKan Transducer Gaya T i p e Cincin. Skripsi Fakul t a s Teknologi Pertanian, I n s L i t u t P e r t a n i a n Bogor. Bogor.
.
Milman, J . dan C.C.Halkia1. ny, I n c . Japan.
1971.
McGraw-Hill
Book Compa-
Muhadhy, M . A . 1987. D i s a i n dan U j l T e k n i s Pengukur Kecep a t a n A l i r a n Udara S i s t e m D i g i t a l E l e k t r o n i ! . dengan Fakul t a s Penerapan LVDT sebagai Sensor. Skripsi. T e k n o l o g i P e r t a n i a n , I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor. Bogor. Nash,
W.A. 1983. Strength o f Materials. I n t e r n a t i o n a l Book Company, Singapore.
P e t t i t , J.M. dan M . M . McWhorter. Company, I n c . Toronto.
1970.
McGraw-Hill
McGraw-Hi11
Book
S a p i i e , S . dan 0. Nishimo. 1976. Pengukuran dan A l a t - A l a t Ukur L i s t r i k . P T . Pradnya P a r a m i t a . Jakarta.
Schwab, G . O . , R . K . F r e v e r t , T.W. Edminster, dan K . K Barnes. S o l 1 and Water C o n s e r v a t i o n E n g i n e e r i n g . John 1981. W i l e y and Sons, I n c . , Newyork. Sears, F.W. dan M . W . Zemansky. 1962. F i s i k a Untuk U n i v e r s i t a s 11. P e n e r b i t B i n a t j i p t a . Jakarta. Seminar , Kudang Boro. 1983. D i s a i n T i p e A l a t Pengukur Suhu D i g i t a l dengan Sistem Kemudi Pengkonversi dan Pembal i k Fase. Skripsi . Fakul t a s Teknologi P e r t a n i an, I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor. Bogor. Setiawan, Budi I n d r a . 1983. D i s a i n P r o t o t i p e A l a t Pengukur Kelembaban Tanah Elektronik Sistem Digital. Skripsi Fakultas Teknologi Pertanian, Institut P e r t a n I a n Bogor. Bogor.
.
Sosrodarsono, S. dan K . Takeda. 1985. Hidrologi Pengairan. PT. Pradyna Paramita. Jakarta.
u n t u ~
S r i v a s t a v a , A . C . dan S u t a n t o . 1987. Teknik I n s t r u m e n t a s i . U n i v e r s t a s I n d o n e s ~ aPress. Jakarta. S u b r a t a , Dewa Made. 1986. D i s a i n A l a t Pengukur Denyut Jantung D i g i t a l dengan Sistem Peragaan Jarak Jauh (Remote D i s p l a y ) . Skrlpsi. F a k u l t a s Teknologi P e r t a n i a n , I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor. Bogor. Sutrisnc. 1986. Teori Press. Bandung.
dan
Penerapan E l e k t r o n i k a .
Walpole, R . E . 1982. Introduction t o Statistic. P u b l i s h i n g Co., I n c . New York. Wasito S . dan B. Herrnawan. Utama. Jakarta.
1981.
Teknik
Digit.
ITB
Mcrni 1 l a n
Karya
LAMPIRAN
- LAMPIRAN
Lampiran 1 .
Data H a s i l Pengukuran Kecepatan A i i r a n A i r
~ a r a k ~ (meter)
Ulangan Waktu ( d e t i k )
1
2
3
Lampiran 2.
- D a t a H a s i l Pengukuran S i s t e m Pengindera
--
Ke 1 u a r a n
Uiangan Kecepatan ( c m / d e t )
Vrata
Regression Output: Constant 50.24969 Std E r r o f Y Est 4.409679 R Squared 0.991349 No. o f O b s e r v a t i o n s 11 D e g r e e s o f Freedom 9 X Coefficient(s) Std E r r o f Coef.
135.0272 4.204464
Lampiran 3.
D a t a H a s i l Pengukuran S i s t e m K o n v e r s i Analog k e D i g i t dan k e P e r a g a
Masukan ( V )
Angka pada P e r a g a
Regression Output: - 13.2066 Constant 1 .058184 S t d E r r o f Y Esc 0.999511 R Squared 11 No. o f Observations 9 D e g r e e s o f Freedom X Coefficientis) S t d E r r o f Coef.
38.74856 0.285399
L a m p i r a n 4.
Hubungan A n t a r a Tegangan K e l u a r a n pada S i s t e m P e n g i n d e r a dengan Tegangan Masukan p a d a S ~ s t e r nK o n v e r s i A n a l o g k e D ~ g i t
Masukan ( V )
Keluaran {V)
Regression Output: Constant 1.65 Std E r r o f Y Est 0.149875 R Squared 0.985294 No. o f O b s e r v a t ~ o n s 11 D e g r e e s o f Freedom 9 X Coefficient(s) S t d E r r o f Coef.
3509.090 142.9005
L a m p i r a n 5.
Data H a s i l Pengukuran pada S i s t e m Penguat
Masukan ( V j
Keiuaran (V)
Regression Output: Constant 0.000727 Std E r r o f Y E s t 0.149875 R Squared 0.985294 No. o f O b s e r v a t i o n s 11 D e g r e e s o f Freedom 9 X Coefficient(s) S t d E r r o f Coef.
3509.090 142.9005
Lampiran 6 .
B a g i a n Mekanik S i s t e m P e n g i n d e r a
skala 1 : 1
Keterangan : satuan a b c d
s k a l a 10 : 1
= = = = =
mm R i n g Penahan K a r e t u n t u k M e l e k a t n y a S t r a l n Guge S t r a i n Gauge B a t a n g Penahan
Lampiran 7 .
R a n g k a i a n A l a t Pengukur K e c e p a t a n A l j r a n A 1 r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a l n Gauge
