2.4 Tsnah yang dignnakau untuk pengujian desain sensor Dalam bidang pertanian, tanah diartikan sebagai media tumbuhnya tanaman darat. Tanah berasal dari pelapukan batuan yang bercmpur dengan bahan-bahan oganik dan organisme (vegetasi hewan) yang hidup diatas atau di dalamnya (Hardjowigeno, 2003). Salah satu sifat fisik tanah yang menjadi pertimbangan untuk pemilihan jenis tanah dalam pengujian sensor ini adalah tekstur tanah. Tekstur tanah merupakan keadaan tingkat kehalusan tanah yang tejadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandnngan fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung pada tnnah. dari ketiga jenis M s i tersebut partikel pasir mempunyai ukuran diameter 0.05 mm, debu paling besar yaitu 2 dengan &wan 0.05 - 0.002 mm dan liat dengan ukuran < 0.002 mm. Keadaan tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap keadaan sifat-sifat tanah seperti struktur tanah, pemeabilitas tanah, porositas. Berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat maka tanah dapat dikelompokkan menjadi beberapa lima kelas tekstur : a. Kasar : pasir, pasir berlempung b. Agak kasar : lempung berpasir, lempung berpasir halus c. Sedang : lempung, lempung berdebu, debu d. Agak halus : lempung liat, lempung lit berpasir, lempung liat berdebu e. Halus : liat berpasir, liat berdebu, liat Kelas tekstur ini dapat digambarkan dalam
Berdasarkan sifat tekstur di atas, maka diynakan pasir dan liat serta tanah organik dalam pengujian desain censor.
3.1 Waktu dau Ternpal Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Maret 2008 bertempat di Workshop Instrumentasi Meteorologi, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunalczu~untuk membnat sensor pengukur kadar air tanab yaitu : a. kawat vernanas
-
.
.
I
Gambar 3. Kawat pemanas (diameter : 0.1 mm, resistarlce : 157Wrneter) b. c. d.
Sensor suhu temukopel (konstantan dan tembaga) isolator (heat shrink tube) kabel
Bahan yang digwakan nntuk pengamatan : a. media tanah (liat, pasir dan tanah o r m i k ) dengan mu% sekitar 150
3: Slty clay loam
40
Y%50
4: randy clay 5: randy clay loa 6: clay loom 7: Slt 8: 411 loam 9: loam 1D:and 11: loamy s n a 12:andvloam
Gambar 2. Diagram tekstur tanah
I
Alat yang digwiakan dalam penelitian ini adalah a. sumber arus listrik konstan b. penguat sinyal
i I
Gambar 4. Multimeter d.
Spesifikasi Neraca Digital HC-3 Kapasitas maksimum :3kg,
3.3 Langkah Kerja 3.3.1 Mempelajari karakteristik air tanah Karakteristik kadar air tanah diperoleh dari simulasi kapasitas panas tanah lembab. Besamya kalor yang diperlukan dihitung dengan menggunakan persamaan : Q = .??I x c, x AT
Q
m C8
AT 3.2.2
: kalor yang diperlukan (J) :massa (gr) :kapasitas panas tanah (J gr "C) :pembahan suhu (OC)
Desain Dan Pembuatan Sensor Kadar Air Tanah Prinsip dasar dari sifat pengharnburan panas tanah adalah perbedaan teniperahu
yang terjadi sebelum dan setelah diberi dosis panas yang konstan. Pentbuatan sensor KAT ini diusahakan sesemgam mungkin. Tanah yang digunaka~i untuk pengujian sensor KAT adalah tanah yang memiliki sifat fisik yang berbeda, misalnya tanah organik, pasir dan liat. Perbedaan jenis tanah yang diuji ini dimaksudkan untuk melihat sensitivitas sensor KAT. Prinsip dasar dari sifat penghamburan panas tanah adalah perbedaan temperatur yang terjadi sebelum d m setelah diberi dosis panas yang konstan. Pembuatan sensor KAT ini diusahakan sesemgam mungkin. Tanah yang digunakau untuk pengujian sensor KAT adalah tanah yang memiliki sifat fisik yang berbala, misalnya tattah organik, pasir dan liat. Perbedaan jenis tanah yang diuji ini dimaksudkan untuk melihat sensitivitas sensor KAT. Pengukuran pembalran temperatur tanah dengan pendekatan pengbambumn panas tanah bisa dilakukan dengan cara mengukur pembahan temperatur dan juga pembahan waktu. Besamya perubahan suhu atau pembahan walttu dijadikan indikasi kadar air tanah. Pengujian sensor dilakukan dari kondisi basah hingga lceriug. Hal ini dilakukan agar air yang diberikan pada setiap jenis tanab bisa memta. Jika tanah berada pada kondisi basah, maka perubahan tempentur yang tercapai pada waktu yang telah ditentukan &an semakin kecil (http:l/~vww.sowacs.com).
3.4 Pengujian sensor IO\T Desain sensor yang telab dibuat, diuji pada berbagai tingkat kelengasan tanah. Pengujian sensor ini dilakukan pada tiga jenis tanah yang berbeda sifat fisiknya. Tanah yang diynakan adalah tanah organik, pasir dan tanah liat. 'Tingkat kelengasan media tanah yang digunakan ini diusahakan bemda pada kondiii yang sama. Pengujian sensor ini, dilakukan dengan interval waktu lima detik. Pelaksanaan pengamatan berikutnya dilakukan setelah 1.5 sampai 2 jam. Dengan asumsi bahwa pengamh panas yang diberikan pada pengkumn sebelumnya telah hilang. Hasil pengukuran ini diplotkan kedalam grafik yang menyatakan hubungan antara waktu dan perubahan temperatur.
+ Studi Pustaka
jumlahltakaran kalor yang diperlukan
Desain sensor dan pembuatan
I
Gambar 6. Pmsedur Penelitian 3.5 Desain Sensor Kadar Air Tanab
untuk
mengurangi
gangguan
dalam
Desain sensor yang telah telah dikembangkan untuk pengukuran dikenal dengan nama CS229. Pengukuran KAT dilakukan dengan mengukur suhu awal tanah dan suhu tanah setelah diberi kalor konstan. Perbedaan suhu tanah inilah yang menunjukkan keberadaan air di dalam tanah. 3.5.1 Desain sensor I Pemanas dibuat dengan meuggunakan resistance wire yang dililitkan pada sebuah stick bambu. Sebelum resistance wire dililitkan, stick bambu dilapisi dengan isolator. Sensor termokopel terletak pada senml pemanas. Pemanas dihubungkan dengan pemhangkit arus konstan sebesar 4 1 mA dan sensor temokopel diiubungkan dengan alat pembaca penguat sinyal. Desain sensor pertama dapat diliat pada gambar 7. Hasil pengujian alat tidak menunjukkan performa yang sepadan dengan hasil simulasi (lihat bab pembahasan sensor I). Selanjutnya dicari altematif desain sensor
Gambar 7. Desain sensor KAT I
3.5.2 Desain sensor I1 Perbedaan desain sensor ini dengan desain sensor yang pettama terletak pada posisi sensor termokopel. Sensor termokopel pada desain sensor kedua ini terletak sekitar 1 cm dari pemanas. Posisi sensor seperti ini diaksudkan agar suhu yang terukur adalah temperatur tanah setelah penghamburan panas. Desain sensor kedua ini dapat diilustrasikan sebagai berikut :
,
Gambar 10. Rangkaian pembangkit orus listrik konstan 3.6.2 Sistem Pembaca Temperatur Rangkaian temperatur dibuat dengan menggunakan empat OP-AMP Pada rangkaian subu, digunakan penguat sinyal sebesar 250 kali.
,
Gambar 11. Sken~apenguat sinyal250 kali L
Gambar 8. Desain sensor KAT I1 3.6 Pembangkit Arus Listrik Konstan dan Sistem pembaea temperatur 3.6.1 Pembangkit Arus Listrik Konstan Dalam penelitian ini, arus digunakan sebagai sumber pemanas. ANS yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebesar 41mA dengan hambatan sebesar 30R. Adapun rangkaian pengahu panas yang
Gambar 12. Ranghian termometer
1
I
Gambar 9. Skema rangkaian pembangkit arus listrik konstan
IV.
HASlL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasit Pengujian Sensor I Pada desain sensor yang pertama ini, perubahan temperatur yang terukul: oleh alat pemhaca temperatur sangat tinggi. Hasil yang diperoleh dari pengujian desain sensor 1 :
I
L
Gambar 14. Perubahan temperatur pada tanah liat 14
€3 1 2
e,
3
-
10
*
E
6
2 &
parirkerbgl
rimlarr pssirkerhg
z
-, 3.
. slmulasipnsibrsah
0 0
20
40
60
80
100
WsktuPalgsmntanTeropwatur(detik)
Gambar 15. Perubahan temperatur pada tanah pasir 8
