3.3.4. Diagram Blok Rangkaisn Elektronik
.......................................
..
i
Frekuensi merupakan banyalnya keti~kan dalam waktu periode tertentu, dimana besarnya dapat d i w i dengiin menggunakan rumus:
Data terekam dali~mPC dengan file
i i
"tglblnthn" dan format data "jam:mnt:dtk, frekuensi, perubahan wakht (s)" IV. HASII, DAN PRMBAHASAN
4.1.
---- Sensor
---- rangkaian elekhonik ---- interjace Gambar 8. Diagam blok rongkaian elekbonik penguk-ran Rangkaian elektronik pengukuran RH terbagi menjadi 3 blok. Blok pertama merupakan sensor-sensor yang digunakan dalam ~eneukuran. Kemudian keluaran sensor masuk blok elektronik sensor, dengan keluaran akhir berupa sinyal digital. Sinyal digital masuk ke blok terakhir, yaitu ke di@l interface USB lalu data terekam pada PC.
.
-
3.3.5. Pengolahan Kelnaran Sensor dan Data Logging Keluaran sensor yang berupa sinyal analog tidak dapat dikenali oleb sistem komputer. Sistem komputer hanya dapat mengenal sinyal berbentuk digital. Untuk itu diperlukan konverter yang dapat merubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Cara yang dilakukan dengan menggunakan VFC (Voltage to Frequency Converter) atau pembangkit frekuensi. Pembangkit frekuensi adalah rangkaian elektronik yang dapat merubah voltage listrik menjadi frekuensi, dimana frekuensi merupakan besaran digital. Pembangkit frekuensi dapat menghasilkan perbandingan 1:l yang berarti keluaran voltage listrik 1mV sebanding dengan frekuensi 1Hz (National Semicoductor, 2000).
Hasil Penelitisn Sensor yzmg digunakan dalam penelitian ini merupakan sensor analog. Sensor analog adalah sensor yang menghasilkan keluann beruapa voltage listrik yaitu berupa sinyal analog. Maka digunakan suatu rangkaian pembanglcit frekuensi yang &pat merubah sinyal analog menjadi sinyal digital. MMaka dalam ha1 ini voltage mempakan sinyal analog dan l Sinyal frekuensi merupakan s i ~ ~ y adigital. digital selanjutnya dapat dikenali dan terekam oleh komputer. Data terekam dalam file seperti berikut:
,j"ooozo.i.
File Edit Format: View Help
,2.i4
;;
*.,i
0.G9;"6i
j4;4"
i"aotl307", 250. sa35,65.3 j"000412",252.. 2883,65.2
l"000517",254..0155,64.5 "000622",253.2?03,64.7 /"000727", 249.7561,65.6 /"000833". 249.7561.65.6 '"000938"; 249.3759; 65.7 /"001043",254.0155,64. 5 Gambnr 9. Contoh datn hnsil penykuran Data yang terekam masih berupa nilai frekuensi dari sensor. Untuk mendapatkan nilai RH mlsing-masing sensor, diolah dengan teknik yang sesuai dengan tipe dari sensor yang digunakan, Ke~nudiandiolah perhitungannya dengan perand;at lunak microsofr excel.
4.2.
Pengolahan Hssil dan Pembahasan
Sensor termokopel dan IC LM35DZ merupakan sensor suhu udara yang dikondisikan sebagai suhu bola kering (Tbk) dan sensor bola basah (Tbb). Untuk mendapatkan nilai RH menggunakan metode psikrometrik, yaitu melalui pengukumn Tbk dan Tbb untuk mendapatkan nilai RH. Pengukuran Tbk untuk mendapatkan nilai suhu udara sebenarnya dan Thb untuk mendapatkan nilai defisit tekanan uap air
udara. Untuk membuat Sensor Tbb, kepala sensor termokopel d m 1C LM35DZ dililitakan kain katun basah, dengan sumber air dalam bejana kecil terletak dibawah sangkar cuaca. Nilai Tbk selalu lebih tinggi daripada nilai Tbb, karena sebagian energi yang diukur Tbb digunakan untuk penguapan air pada kain basah yang membalut sensor Tbb. Gambar 10 dan 11 merupakan grafik hasil pengukum tanggal 20 Desember 2008 dalam kondisi cuaca cerah. .-
Hasil Sensor Termokopel
Gambar 10. Nilai suhu Tbk,Tbb dm RH hosil pengukurm termokopel tnnggal20 Desember 2008
I
Hasil Sensor IC LM35DZ ...............
Jam &VIE)
L
-. . . . -Gambar I I. Nilai suhu Tbk, Tbb dm RH hasil penphran IC LM35DZ tanggal 20 Desember 269%
Gambar 10 menunjukkan grafik nilai Tbk, Tbb dan RH dari sensor termokopel. Pengukuran Tbk dan Tbb memiliki nilai akurasi +I-0.5 'C. Sedangkan nilai RH memiliki nilai akurasi +I- 4%.
Gambar 11 merupaknn gratik hasil pengukuran Tbk, Tbb d:m RH dari sensor IC LM35DZ. Pengukuran Tbk dan Tbb juga memiliki akunsi +I- 0.5 "C. Tetapi nilai RH
I
yang didapatkan tidak sama dengan hasil termokopel. Nilai RH kedua sensor tersebut penurunnn rumus didnpntkan dari menaaunnkan nilai Tbk dnn 'l'bb. Untuk pengukuran menggunakan sensor IC LM35DZ mengalami masalah, seperti terlihat pada gambar 11. Masalah terjadi pada data hasil pengukuran Tbb yang selisih nilainya dengan Tbk selama pengukuran hampir sama. Sehingga nilai RH yang didapatkan kurang berfluktuatif dalam sehari. Hal ini diakibatknn dari pengukuran Tbb yang mengalami masalah. Sensor Thb tidak mendapatkan pembasahan yang baik, akibat fungsi kapiler pada bahan tali tidak bejalan dengan baik. Kain yang pada awalnya basah menjadi kering karena keluaran panas dari sensor sendiri (selfhealing). Keluaran panas ini yang mengakibatkan panas terkumpul didekat kain pada kepala sensor, sehingga sebelum air mencapai kepala sensor kain basah menjadi kering. Hal ini selanjutnya perlu ditanggulangi dengan cara mengatur panjang kain basah sehingga ha1 tersebut tidak teriadi. Sensor IC LM35DZ dalam
--
mengukur Tbk didapatlan hasil yang baik, sama halnya dengan pengukuran Tbk menggunakan sensor terrnokopel. Hvil pengukum !?I! keempnt sensur mnsina-~nasin~ rncmiliki tluktu.xi wl:~ RH. sepegditunjlkkan oleh garnbarl2:l~. POI; RH terbentuk karena kapasitas udara dalam menampung uap jenuh air (&) semakin tinggi dengan naiknya suhu udara maka tekanan uap aktual (e3 yang relatif tetap saat siang dan malam hari rnengakihatkan nilai RH rendah saat siang hari d'm lebih tinggi pada rnalam hari. Saat tojadi hujan disiang hari RH terukur menjadi rendah karena suhu udara lingkungstnjuga rendah. Gambar 12-15 merupakan grafik hasil pengolaban nilai RH dari masing-masing sensor. Pengukuran dilakukan tanggal 20 Desember 2008 pada kondisi cuca cerah dan merupakan data series hasil pengukuran sehari semalilm. Data dari sensor termokopel, IC LM35I)Z dan 808 H5V5 merupakan hasil moving average. Moving average dilakukan urrtuk penyeragaman jumlah data dengan data sensor HS12P, sehingga data keempat sensor dapat dibandingkan. ~
I ,
0:OO:OO
6:OO:OO
12:oO:W
18:M):W
0:W:W
JAM
~
Gambar 12. Nilai pengamatan RH sensor termokopel sekitar jam 5 sore. Siang hari nilai RH lebih Pengukuran RH tanggal 20 Desember 2008 pada kondisi cuaca cerah. Gambar berfluktuasi karena dipengaruhi keadaan lingkungan sekikv. Faktor alam yang sangat grafik 12 menunjukkan fluktuasi nilai RH dalam sehari semalam. Data yang dihasillw mempengaruhi yaitu suhu udara. Dimana suhu udara berpengaruh pada nilai tekanan sensor berfluktuasi sesuai dengan kondisi lingkungan sekitamya sehingga didapatkan uap jenuh dan tekanan uap aktualnya nilai RH yang memilki akurasi +I-4%. Nilai temkur. RH temkur malam hari berkisar 85-96 %. Menurun mulai jam 8 pagi dan naik kemhali
Gambar 13. Nilai pengamatan RH sesnor IC Lh435DZ Sensor semikonduktor IC LM35DZ, pembangkit frekuensi sehingga keluamnnya dalam pengukuran masih mendapat kendala menjadi sinyal digital. Sensor ini memiliki dalam mengukur Tbb. Sehingga setelah karaMer yaitu apabila 11ilai keluaran t u r n diolah didapatkan nilai RH yang tidak sesuai maka nilai RH akan :%makin tinggi dan sebaliknya, apabila nilai keluaran sensor dengan nilai RH sebenamya. Dapat dilihat dari grafik gamhar 13, nilai RH tidak naik maka nilai RH tumn. Nilai RH yang bertluktuasi. Tidak terdapat perbedaan didapatkan dengan can simulasi nilai RH pengukuran saat malam dan siang hari. dari tennokopel dengan nilai keluaran Pengukuran yang dilakukan pada kondisi frekuensi dari sensor tersebut. cuaca cerah. Seharusnva nilai RH vana didapatkan tinggi pada malam hari dan iebii rendah di siang harinya. Hasil pengukuran siang dan malam hari menghasilkan nilai Tbb selalu memiliki selisih nilai dengan Tbk yang relatif sama. Sehingga nilai RH yang didapatkan juga relatif menjadi tetap, baik malam maupun siang hari. Sensor tipe HS12P dan tipe 808 HSV5 bekerja metode absorbsi. Metode tersebut dengan cara memanfaatkan pengaruh banyaknya kandungan air dalam Dari data tabell maka didapatkan persamaan komponen polimer (sensor), terhadap sifat linier berikut: kelistrikan dari kedua sensor tersebut. Pada y = 0.4604~+ 40.397 awal pengujian, data sensor 808 HSV5 Keterangan: masih mendapat kendala. Tetapi hasil akhir y = nilai RH (%) pengujian kemudian menunjukkan kedua x = keluaran sensor (volt) sensor mampu mengukur RH dengan baik. Sensor tipe HS12P memiliki keluaran Persamaan ini selanjutnya masih h m s berupa arus listrik, dengan menggunakan diperbaiki dengnn can1 mensimulasi nilai rangkaian CVC ( nrrrent to Voltage RH, sehingga keluaran RI-I dapat mengukur Converters) maka keluaran berubah menjadi sampai keadrwn minimum 20% sesuai voltage. Selanjutnya masuk rangkaian spesifikasi dari produsennya.
Jam (ME) Gambar 14. Nitai pengamatan RH sensor HSlZP Tabel 2. Data nilai RH semr 808H5V5 Hasil pengukuran dengan sensor RH t i p HSlZP menunjukkan, data pengukuran RH (% saat malam hari sangat berfluktuatif. Hal tersebut tejadi karena kesensitifan sensor terhadap catu daya dan faktor lingkungan lain. Sedangkan data pengukuran siang hari 2.72 relatif lebih stabil. Dari h a i l pengujian didapatkan nilai akurasi pengukuran sensor 70 3.01 H S ~ ~ +I-P5 % RH. 80 3.30 Sensor tipe 808H5V5 memiliki (www.sensofution.wMkri.pdff808H5V5.Klf keluaran bempa voltage, sehingga dengan Dari data tabel2 didapatkan nilai men?Z?Zunakanoemban&it frekuensi sinyai oersamaan linier sewrti berikul: yangdihasitk& langsung diruhah mensdi sinyal digital. Data keluarabn sensor tabel2 y=0.3192x-26.118 dalam volt, kcmudim dcngan mcmbuat suatu rangkaian elektronik keluaran tersebut Keterangan: ditumnkan menjadi dalam mV. Sehingga y = nilai R H (%) rangkaian pembangkit sinyal dapat x = keluaran sensor (volt) membaca keluaran sensor tersebut menjadi frekuensi dalam Hz.Untuk mendapatkan nilai RH sensor tipe 808 H5V5 menggunakan data dari tabel2 berikut:
1
0:W:OO
6:OO:W
12:W:W JAM W)
18:OO:W
-
Gambar 15. Nilai pengamatan RH sensor 808 fBV5
0:W:W
Hasil pengukuran sensor RH t i p 808H5V5 tanggal 20 Desemher 2008 didapatkan grafik pa& gambar 15. Nilai RH hasil dari pengolahan menunjukkan, hasil pengukuran tidak temkur sehari penuh, karena dalam pengukuran mengalami masalah. Sensor bam mulai merekam data mulai pukul 7 pagi dan setelah pukul 10 malam sensor tidak mengukur kembnli. Setelah dilakukan penelusurn diketahui pengukuran tersebut teqadi saat sensor mengalami kemsakan. Setelah dilakukan penggantian dengan sensor baru, didapatkan hasil seperti pada gambar 16, data pengukuran tanggal 15 Januari 2009. Selama pengukuran dilakukan masih terdapat loncatan data, dikarenakan kesensitifan sensor. Sensor merekam RH secar realtime, akibat pembahan keadaan lingkungan yang tibatiba maka data menjadi herbeda jauh dari satu rekaman dengan rekaman data berikutnya. Misalnya data yang terekam pada perekaman yang pertama menunjukkan Rtl 85% maka dapat terjadi perkaman
berikut menjadi RH 95%. Kejadian tersehut terjadi karena sensitifitas dari sensor 808 H5V5 sendiri. Perbandingan dengan sensor lain pada tanggal yang sama sepeti pada lampiran 9. Pengukuran dengan sensor tipe HS12P tidak dilakukan karena terjadi masalah dengan rangkaian elekhoniknya. Data pcngukuran sensor tipe 808 H5V5 dibandingkan dengan data sensor termokopel dan IC LMXDZ. Data tersebut hasil moving overage agar ketiga data menjadi seragam. Maka data hasil pengukuran menunjukkan, bahwa data sensor tipe 808 H5V5 mengalami perbaikan. Sensor tersehut dapat mengukur dan menghasilkan data selrari penuh dengan baik. Dari hasil pengujian didapatkan nilai akurasi pengukuran sensor 808 H5V5 +I- 4 % RH. Sebagai perbandingan hasil akhir pengujian keempat jenis sensor dapat dilihat pada tampiran 6-8. Gambar grafik mempakan data series pcngukuran selarna 3 hari, yaitu dari tangg;d 20-22 Desember 2008.
~
Gambar 16. Nilai pengamton RH sensor 808H5V5 (perbaikan) Selama . wnguiian - - sensor terdapat data rusak dari pengukunn yang telah diGkukan. Hal ini disebabkan jarak penempatan sensor dengan alat perekam menggunakan kabel panjang sekitar +20 m, sehingga catu daya tidak stabil. Kemudian masalah ini dapat di tanggulangi dengan wra memakai kabel catu daya yang memiliki nilai hambatan lebih besar, sehingga aliran listrik stabil. Penyebab lain kerena catu daya memakai groutzd monitor PC, sehingga listrik kurang stabil. Permasalahn ground ditanggulangi dengan memakai ground dari sumher catu daya langsung.
1
V. KESll\.IPULAW DAN SARAN
Ilnsil p:liguturar d;~lalnpsnelilian ini mcnuniukkan nkursi scnsor icrmokonel I?H +I- 4.3. Sensor termokopel *ampu mengukur Tbk d m Tbb dengan baik. Sensor IC LM35DZ herkinerja haik dalam mengukur I'bk tetapi masih mendapat kendala dalsm mengukur Tbb. Kendala Tbb karena adanya panas yang terjebak oleh b i n basah. Tipe sensor HSl2P memiliki keakurasian pengukuran RH +I- 5%, sedangkan tipe 808 H5V5 metniliki akurasi pengukuran RH +I- 4%.
10
