RANCANG BANGUN ALAT UKUR KALOR JENIS AIR BERBASIS MIKROKONTROLER

RANCANG BANGUN ALAT UKUR KALOR JENIS AIR BERBASIS MIKROKONTROLER Caecilia Speranda Gultom, Prawito, Arief Sudarmaji Departemen Fisika, FMIPA UI, Kampus UI Depok 16424 [email protected] Abstrak Perubahan energi listrik menjadi energi panas (kalor) dimanfaatkan dalam pembuatan alat pengukur kalor jenis air. Percobaan Calender dan Barnes serta hasil percobaan Joule menjadi dasar teori penelitian ini. Dalam alat ukur ini, akan diteliti dan dibuktikan nilai kalor jenis air dengan teknik memanaskan aliran air melalui pemberian energi panas ke elemen pemanas yang dialiri arus listrik. Oleh karena itu, diperlukan pengukuran besaran-besaran fisika yang berkaitan dalam menentukan kalor jenis yaitu, temperatur di dua titik, sebelum dan sesudah melalui pemanas yang dibaca oleh sensor suhu bertipe LM35; massa air dengan timbangan digital yang memiliki satuan gram; tegangan diberikan kepada pemanas yang diatur melalui mikrokontroler dan pengkondisi sinyal; arus listrik yang mengalir di pemanas dibaca oleh sensor arus bertipe ACS712-20A-T. Mikrokontroler diprogram menggunakan piranti lunak Baskom AVR, sedangkan LCD atau komputer digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran. Komputer diprogram menggunakan program monitoring melalui jalur komunikasi COM yang merupakan standar komunikasi serial. Kata kunci : Percobaan Joule, Kalor Jenis, Mikrokontroler, Percobaan CalenderBarnes Abstract The changes of electrical energy into thermal energy (heat) is utilized in the design of water specific heat capacity measuring instrumentation system. Calender-Barnes’s experimnent and also Joule’s experiment result is the theoretical basis of this study. In this study, the value of water specific heat capacity is studied and proved by means of heating the water flow using the

Rancang bangun ..., Caecilia Speranda Gultom, FMIPA UI, 2012

electrical water. Therefore, it is necessary to measure several physical quantities relating to determining the specific heat capacity, i. e, the temperature of the water before and after flowing the heating element, wich are read by LM35 temperature sensor, the mass of the water that is measured using digital scales, the applied voltage to the electrical heater that is measured by signal conditioning unit and the ADC, and also the electrical current flowing through the heater wich is measured by ACS 712-20A current sensor. A microcontroller is programmed using bascom AVR software to control the overall processed, while the LCD or the computer is used to display the measurement result. Serial communication port is used to connect the microcontroller to the computer. Keywords: Joule’s experiment, Specific capacity, Microcontroller, CalenderBarnes’s experiment

1. PENDAHULUAN Pemilihan penggunaan metode Calender-Barnes dan hasil percobaan Joule sebagai acuan dasar rancang bangun alat ukur kalor jenis air, tak lain untuk membuktikan kebenaran metode fisika yang berhubungan dengan kalor jenis air sebagai parameter ukurnya. Hasil pembuatan alat ini, pengaplikasiannya akan dijadikan sebagai suatu inovasi dalam ilmu pengetahuan fisika. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh James Prescott Joule, didefinisikan menjadi tepat 1 kalori untuk setiap 4,182 Joule dan disebut "The Mechanical Equivalent of Heat“. Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari zat bertemperatur lebih tinggi ke zat yang bertemperatur lebih rendah sampai dicapai kondisi setimbang, yaitu zat-zat dalam kondisi temperatur yang sama. Satuan yang digunakan untuk kalor adalah kalori atau Joule. Kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gram massa bahan sebesar 1 °C[2]. Parameter yang digunakan untuk mendapatkan nilai kalor jenis, yaitu suhu awal dan suhu akhir (perbedaan suhu yang konstan), debit air, dan daya listrik pada pemanas. Parameter-parameter


ini terukur menggunakan sensor-sensor dan rangkaian pengkondisi sinyal kemudian diolah dan ditampilkan pada program monitoring.

2. TINJAUAN TEORITIS a. Percobaan Calender dan Barnes Eksperimen Calender dan Barnes menjadi dasar acuan penelitian ini. Calender dan Barnes melakukan percobaan tentang kalor jenis air dengan cara mengalirkan air melewati pemanas pada sistem mekaniknya, menjaga suhu awal air sebelum memasuki pemanas untuk tetap konstan kemudian mengukur suhu akhir atau suhu setelah air melewati pemanas. Debit air yang mengalir juga diukur, keadaan pemanas dibuat terlindungi dari pengaruh lingkungan untuk tetap menjaga panasnya hingga mencapai titik yang stabil pada perubahan suhu air atau tidak lagi mengalami perubahan suhu air sesudah melewati pemanas dalam waktu tertentu. Dengan melakukan dua kali percobaan maka ditemukan besar nilai kalor jenis air pada sistem yang mengalir : C = ( P2 - P1 ) / (m2 - m1 ) (

1-

0)

Dimana : P1

= Daya Listrik 1

P2

= Daya Listrik 2

m

= massa (Kg)

c

= Kalor Jenis (J/kg°C) 1

= Suhu Akhir air (°C)

0

= Suhu Awal air (°C)

Gambar 1. Percobaan Calender dan Barnes


(2.5)

3. METODE PENELITIAN a. Perancangan Mekanik Skema dan blok diagram alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini.

Gambar 2. Rancang Bangun Alat Ukur Kalor Jenis Air Berbasis Mikrokontroler

Keterangan gambar 1 : 1. Bak Penampung Air; 2. Pompa Air; 3.Tabung Ketinggian Air; 4. Tabung Pemanas Air; 5. Timbangan dan wadah; 6. Power Supply Variable.

Gambar 3. Block Diagram ”Alat Ukur Kalor Jenis Air Berbasis Mikrokontroler”


Sistem mekanik terdiri dari pompa air yang mengalirkan air dari bak penampung air melewati tabung pemanas untuk dipanaskan. Pemanas diberi beda potensial dengan nilai tertentu melalui pengaturan PWM (Pulse Width Modulation) dari mikrokontroler. Suhu air sebelum dan sesudah melewati pemanas akan diukur menggunakan sensor suhu tipe LM35, beda potensial terukur melalui pengkondisi sinyal tegangan, dan arus yang terukur terbaca oleh sensor arus ACS 712. Air yang telah dipanaskan akan mengalir ke wadah terakhir dan ditimbang untuk memperoleh nilai debit air. Semua parameter yang dibutuhkan untuk memperoleh nilai kalor jenis air dikirim ke program monitoring untuk diolah dan ditampilkan.

b. Perancangan Sistem Kontrol Dalam proses rancang bangun alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler dibuat perancangan sistem control untuk mengatur beda potensial yang diberikan ke elemen pemanas (heater) dimana beda potensial diatur menggunakan nilai PWM (Pulse Width Modulation) mikrokontroler. IC mikrokontroler yang digunakan yaitu, IC mikrokontroler AVR ATmega 16. RXD2 RXD RXD1

5 3 1

J4 TX RX GND

3 2 1

C6 105

C1+ C1-

4 5

TXD

11

TXD

10

C2-

RXD1 12 RXD2

IC2 MAX232

C2+

9

TX1out

TX2in

TX2out

RX1out

RX1in

RX2out

RX2in

1 2 3 4 5 6 7 8

S1 S2 S3 S4 MOSI MISO SCK RST VCC

9 10 30

C4

104

TX

RST

(SCL)/PC.0 (SDA)/PC.1 (TCK)/PC.2 (TMS)/PC.3 (TDO)/PC.4 (TDI)/PC.5 (TOSC1)/PC.6 (TOSC2)/PC.7

IC1 ATMEGA16

XTAL2

XTAL1

30

40 39 38 37 36 35 34 33

I1 V1 I2 V2 SEL T1 T2 T3

22 23 24 25 26 27 28 29

RS E DB4 DB5 DB6 DB7

14 15 16 17 18 19 20 21

(RXD)/PD.0 (TXD)/PD.1 (INT0)/PD.2 (INT1)/PD.3 (OC1B)/PD.4 (OC1A)/PD.5 (ICP)/PD.6 (OC2)/PD.7

GND

12 X1 11MHz 13

3 2 1

VO GND

J6 GND I1 V1 I2 V2 SEL T1 VCC T2

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

T3 PWM PUMP S1 S2 S3 S4 +12V

RXD TXD PWMA PWMB PUMP AL

GND C5

DB4 DB5 DB6 DB7 AL GND

AGND

11

C2

RX2

(ADC0)/PA.0 (ADC1)/PA.1 (ADC2)/PA.2 (ADC3)/PA.3 (ADC4)/PA.4 (ADC5)/PA.5 (ADC6)/PA.6 (ADC7)/PA.7

AREF

31

30

8

AVCC

32

C1

7

13 TX

PB.0/(XCK/T0) PB.1/(T1) PB.2/(INT2/AIN0) PB.3/(OC0/AIN1) PB.4/(SS) PB.5/(MOSI) PB.6/(MISO) PB.7/(SCK)

VCC

10uH 104

14 RX1

PWMB PWM PWMA

R1

106

R3 220

4K7

+

L1 C3

C9 105

6

VS-

TX1in

GND VCC VO RS GND E

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

C8 105

3

C7 105

2

VS+

VCC

2 1 J5

LCD 1

+12V GND

5K

J3

6 4 2

VR1

J2 RX2 RX RX1

+

C11

106

GND

MOSI LED RST SCK MISO

VCC GND GND GND GND

2 4 6 8 10

+5V

GND Vin

RST SCK MISO

ISP AVR

TIP2955

1 3 5 7 9

T1

J1 MOSI

IC3

VCC VCC

7805

RST

GND

C10

334

GND +12V +12V

R2

47

Gambar 4. Rangkaian Minimum sistem ATmega 16


Port-port yang digunakan yaitu, PortA sebagai pembacaan nilai ADC dari sensorsensor yang digunakan. PortD.4 dan PortD.5 pengendalian nilai PWM (Pulse Width Modulation).

Gambar 5. Rangkaian Pemanas

Tegangan yang dihasilkan oleh power supply, dihubungkan ke rangkaian pemanas. Pada rangkaian pemanas terdapat IC BD 139, IC BD 140, IC 4N28, IC TL 081 yang bekerjasama dengan beberapa komponen lainnya untuk mempertahankan tegangan yang masuk dari power supply (+VDC,-VDC) dan tegangan ini dapat diatur sesuai kebutuhan pemanas melalui PWM oleh IC IC 4N28 dan IC TL 081 yang diperkuat hingga memanaskan heater atau pemanas dengan besar hambatan 11,52 Ω. Tegangan keluaran yang dihasilkan untuk memanaskan elemen pemanas dari 0VDC sampai + 24 VDC,-24VDC. Rangkaian ini diatur melalui PWM dari mikrokontroler, sehingga dapat dikontrol sesuai dengan penggunaan. Transistor TIP 147 dan TIP 142, berfungsi untuk menyearahkan dan mempertahankan nilai

Vo LM35

2 R29 2K7

+V IC9

+

3

1

GND

positif dan negatif pada keluaran rangkaian pemanas.

C18 106

+

VCC

C17 106

T1

0V

Gambar 6. Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Suhu LM 35


LM35 adalah sensor temperatur dengan keluaran berupa tegangan analog yang linier terhadap temperatur yang berada di sekitar permukaan sensor. Perbandingan keluaran tegangan terhadap temperatur adalah 10 mV/°C. Dengan melihat spesifikasi dari sensor LM35 dapat ditentukan rangkaian yang dibutuhkan agar sensor dapat dikoneksikan dengan mikrokontroler yang digunakan dalam sistem, yaitu AVR ATmega16. Pin keluaran dari LM35 dihubungkan dengan pin ADC yang dimiliki oleh ATmega16 secara langsung tanpa memerlukan rangkaian penguat, karena dengan sensitivitas yang dimiliki LM35, 10 mV/°C, tegangan keluaran dari LM35 dapat dengan baik dibaca oleh pin masukan ADC. Kemudian ditambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin keluaran LM35 dan tegangan nol (ground) agar tegangan keluaran dari LM35 lebih stabil dan perubahan akan lebih halus tanpa sinyal derau (noise).

Gambar 7. Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus ACS 712-20A-T ACS712-20A-T adalah sensor arus dengan keluaran berupa tegangan analog yang linier terhadap arus yang mengalir melalui pin-pin IP+ menuju pin pin IP-. Perbandingan keluaran tegangan terhadap temperatur adalah 100 mV/A. Dengan melihat spesifikasi dari sensor ACS712-20A-T dapat ditentukan rangkaian

yang

dibutuhkan

agar

sensor

dapat

dikoneksikan

dengan

mikrokontroler yang digunakan dalam sistem, yaitu AVR ATmega16. Pin keluaran dari ACS712-20A-T dihubungkan dengan pin ADC yang dimiliki oleh ATmega16 secara langsung tanpa memerlukan rangkaian penguat, karena dengan sensitivitas yang dimiliki ACS712-20A-T, 100 mV/A, tegangan keluaran dari ACS712-20A-T dapat dengan baik dibaca oleh pin masukan ADC. Kemudian ditambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin keluaran ACS712-20A-T dan tegangan nol (ground) agar tegangan keluaran dari ACS712-20A-T lebih stabil


dan perubahan akan lebih halus tanpa sinyal derau (noise). Selain itu pada pin VCC dari sensor ACS712-20A-T pun dihubungkan kapasitor yang pin kedua dari kapasitornya terhubung dengan tegangan nol (ground), hal tersebut dimaksudkan agar tegangan di pin VCC dapat terjaga kestabilannya.

Gambar 8. Rangkaian pengkondisi sinyal tegangan Sensor tegangan yang digunakan berupa rangkaian rasio tegangan yang bertujuan mengkonversi tegangan DC yang besar menjadi tegangan DC yang dapat diterima oleh pin ADC dari mikrokontroler AVR ATmega16, yaitu maksimal 2,56 Volt sebagai tegangan referensi internal dari mikrokontroler. IC6

AD620

J7 1 10K 10K

VR3 10K

24.7K

6

8

R28 2K7

24.7K 10K 10K

3

VR4

20K

C14

104

T3 +

4

5

7

R27 120K

-Vs

106

Vref +Vs C15

+15V

104

C16

2 1

2

-15V 0V

Gambar 9. Rangkaian Pengkondisi Sinyal Timbangan Digital Sinyal yang diberikan oleh timbangan digital berupa tegangan yang harus dikonversi terlebih dahulu sebelum diteruskan ke pin ADC dari mikrokontroler AVR ATmega16, yaitu maksimal 2,56 Volt. Pada rangkaian pengkondisi sinyal ini terdapat rangkaian Zero dan span dimana, zero berfungsi meng-nol kan tegangan yang keluaran awal ketika timbangan saat 0 gram belum menunjukan


0Volt pada alat ukur multimeter. Sedangkan span berfungsi untuk mengatur keluaran maksimum dari timbangan agar diterima mikrokontroler sesuai dengan tegangan maksimal yang diinginkan, yaitu 2,56 Volt. IC yang digunakan adalah IC AD 620. c. Perancangan Software Perancangan software pada rancang bangun alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler bertujuan untuk menjalankan sistem kontrol. Perancangan software berupa pemograman pada chip mikrokontroler AVR ATmega16. Aliran program terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 10. Aliran Program dari alat ukur kalor jenis berbasis mikrokontroler Program ini diawali dengan menginisialisasi LCD, TIMER, ADC, Port dan Eksternal Interupt yang digunakan setelah melakukan proses mulai, kemudian mengkonversi nilai ADC yang diterima dari sensor-sensor dan rangkaian elektronik sebagai parameter perhitungan kalor jenis air. Setelah dikonversi


parameter-parameter tersebut ditampilkan ke LCD sebagai display dan menunggu persetujuan permintaan pengiriman data ke program monitoring untuk diolah dan ditampilkan melalui grafik. d. Program Monitoring Program monitoring digunakan dalam percobaan ini sebagai tampilan akhir dari hasil percobaan dan pengatur PWM antara pengguna dan sistem. Parameter yang ditampilkan pada program monitoring yaitu, daya elemen pemanas, perbedaan suhu awal dan akhir setelah melewati pemanas, debit air dan perhitungan nilai kalor jenis air. Grafik yang ditampilkan adalah grafik perubahan suhu awal dan akhir sebelum dan sesudah melewati pemanas persatuan waktu.

Gambar 11. Front panel alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler


Gambar 12. Block diagram alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler Block diagram dari alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler terdiri dari empat bagian, yaitu: 1.

Inisialisasi penggunaan nilai baud rate, jumlah bit yang digunakan, COM serial yang digunakan, dan tombol Start sebagai awal dari mulainya proses kerja alat.

2.

Penggunaan Fungsi number to decimal string untuk mengubah jenis karakter yang dikirim dari mikrokontroler ke program monitoring agar dapat dibaca olehnya dan diolah, pada bagian ini dilakukan pengaturan nilai daya yang diinginkan oleh pengguna.

3.

Bagian ini terdapat fungsi select, berfungsi untuk mengatur dua atau tiga proses yang hendak dijalankan terlebih dahulu. Pada alat ukur kalor jenis air terjadi dua proses pemilihan, yang pertama ketika program

monitoring

menerima perintah dengan karakter $H# berarti proses yang dijalankan adalah mengirim perbedaan suhu awal dan akhir melewati pemanas pada proses pertama dengan nilai daya heater 1. Jika perintah dengan karakter $P# berarti proses yang dijalankan adalah mengirim perbedaan suhu awal dan akhir melewati pemanas pada proses kedua dengan nilai daya heater 2. Kemudian mengambil nilai konversi ADC dari setiap sensor melalui fungsi Split dan fungsi decimal to number untuk diolah dengan fungsi Formula dan dikirim ke grafik dan tampilan pada program monitoring serta hasil nya disimpan pada proses bagian terakhir atau ke empat.


4.

Bagian terakhir dari pemograman monitoring yaitu, proses penyimpanan semua parameter yang diperoleh dalam sebuah tipe file, misalnya excel menggunakan fungsi format into file. Penyimpanan dan pemberhentian proses kerja alat akan terjadi ketika program monitoring menerima perintah berupa karakter $S#.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah melakukan pengerjaan rancang bangun alat ukur kalor jenis air berbasis mikrokontroler maka dilakukan pengujian pada setiap sistem dan pengambilan data keseluruhan sistem serta penganalisaan terhadap alat, sistem yang sudah bekerja sesuai yang diinginkan atau tidak. Hasil pengujian terlihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 13. Grafik Pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 10 Watt. Hasil pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 10 Watt menunjukan bahwa ketika daya pemanas 73 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 1,5 °C dan ketika daya pemanas 83 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 2°C, berarti beda suhu antara daya pemanas 1 dan daya pemanas 2 yaitu, 0,5°C. ketika debit air yang terukur 252,8 g/menit maka nilai kalor jenis yang diperoleh 4,7J/g°C. Dengan formula c = beda daya / ((debit/60) ( beda suhu 2 -


beda suhu 1 )). Pada grafik terlihat hasil sensor suhu tipe LM 35 untuk beda suhu 1 dan beda suhu 2 tidak terlihat stabil, ini dikarenakan sensor yang kurang sensitive terhadap perubahan suhu yang cepat. Kesalahan literatur kalor jenis air dari alat ukur kalor jenis air ketika dilakukan percobaan berulang-ulang dengan beda daya 10 Watt adalah 13,0%.

Gambar 14. Pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 20 Watt Hasil pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 20 Watt menunjukan bahwa ketika daya pemanas 35 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 2,2 °C dan ketika daya pemanas 55 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 3°C, berarti beda suhu antara daya pemanas 1 dan daya pemanas 2 yaitu, 0,8°C. ketika debit air yang terukur 307,4 g/menit maka nilai kalor jenis yang diperoleh 4,9J/g°C. Dengan formula c = beda daya / ((debit/60) ( beda suhu 2 beda suhu 1 )). Pada grafik terlihat hasil sensor suhu tipe LM 35 untuk beda suhu 1 dan beda suhu 2 tidak terlihat stabil, ini dikarenakan sensor yang kurang sensitive terhadap perubahan suhu yang cepat. Kesalahan literatur kalor jenis air dari alat ukur kalor jenis air ketika dilakukan percobaan berulang-ulang dengan beda daya 20 Watt adalah 16,1%.


Gambar 15. Pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 33 Watt Hasil pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 33 Watt menunjukan bahwa ketika daya pemanas 55 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 2,5 °C dan ketika daya pemanas 88 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 3,5°C, berarti beda suhu antara daya pemanas 1 dan daya pemanas 2 yaitu, 0,5°C. ketika debit air yang terukur 307,4 g/menit maka nilai kalor jenis yang diperoleh 6,4J/g°C. Dengan formula c = beda daya / ((debit/60) ( beda suhu 2 beda suhu 1 )). Pada grafik terlihat hasil sensor suhu tipe LM 35 untuk beda suhu 1 dan beda suhu 2 tidak terlihat stabil, ini dikarenakan sensor yang kurang sensitive terhadap perubahan suhu yang cepat. Kesalahan literatur kalor jenis air dari alat ukur kalor jenis air ketika dilakukan percobaan berulang-ulang dengan beda daya 33 Watt adalah 53,3%.


Gambar 16. Pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 38 Watt Hasil pengujian sistem alat ukur kalor jenis air dengan beda daya 38 Watt menunjukan bahwa ketika daya pemanas 35 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 1,5 °C dan ketika daya pemanas 73 Watt maka beda suhu antara suhu sebelum dan sesudah melewati pemanas sebesar 2,5°C, berarti beda suhu antara daya pemanas 1 dan daya pemanas 2 yaitu, 1°C. ketika debit air yang terukur 307,4 g/menit maka nilai kalor jenis yang diperoleh 7,4J/g°C. Dengan formula c = beda daya / ((debit/60) ( beda suhu 2 beda suhu 1 )). Pada grafik terlihat hasil sensor suhu tipe LM 35 untuk beda suhu 1 dan beda suhu 2 tidak terlihat stabil, ini dikarenakan sensor yang kurang sensitif terhadap perubahan suhu yang cepat. Kesalahan literatur kalor jenis air dari alat ukur kalor jenis air ketika dilakukan percobaan berulang-ulang dengan beda daya 38 Watt adalah 70,0%. Dari data pengujian sistem alat ukur kalor jenis air yang dilakukan dengan melakukan perubahan beda daya ditiap pengambilan data menunjukan bahwa semakin besar daya yang diberikan maka semakin cepat perubahan suhu yang terjadi, perubahan nilai massa ditiap menit nya atau debit air yang berubah-ubah menunjukan bahwa kurang sensitifitas dari alat yang digunakan, begitu juga terlihat pada data suhu yang mengalami perubahan beda suhu kurang konstan dapat disebabkan oleh sensor suhu yang kurang baik dalam pembacaan data yang cepat saat pengiriman, sensitifitas yang kurang terhadap objek yang diteliti. Keadaan beda daya mampu memanaskan heater dengan baik, terlihat pada


perubahan suhu air saat mengalir sebelum melewati dan sesudah melewati pemanas. Namun, sistem ini telah berjalan dengan baik sebab mampu menghitung nilai kalor jenis air walau dengan hasil perhitungan yang kurang tepat. Kesalahan literatur rata-rata pada percobaan ini yaitu, ± 29 % menunjukan bahwa percobaan ini dapat dikatakan bahwa sistem alat ini berjalan baik tetapi dengan hasil perhitungan yang kurang tepat. Semakin besar nilai beda suhu 1 dan beda suhu 2 maka nilai kesalahan literatur terhadap hasil kalor jenis air semakin besar. Tabel 1. Hasil data alat ukur kalor jenis air

Beda Daya

Beda suhu

Debit

Kalor jenis

Kesalahan

(Watt)

(°C)

(g/menit)

(J/g°C)

literatur (%)

1

10

0,5

252,8

4,7

13,0

2

20

0,8

307,4

4,9

16,1

3

33

0,5

307,4

6,4

53,3

4

38

1

307,4

7,4

70,0

No.


5. KESIMPULAN

1.

Sensor-sensor yang digunakan telah mengalami pengujian dan memberikan hasil yang baik sebagai kelayakan pemakaian.

2.

Nilai pengaturan dan perubahan PWM mempengaruhi besar nilai tegangan yang diinginkan untuk memanaskan pemanas.

3.

Kesalahan pengukuran terjadi karena proses pertukaran kalor antara air di dalam tabung pemanas dengan kalor di lingkungan atau pengaruh luar lainnya dan kurangnya kesensitifitas dari sensor dan alat pendukung. Kesalahan literatur rata-rata dari pengukuran sebesar ± 29%.

6. SARAN

1. Penggunaan sensor-sensor yang lebih sensitif akan menghasilkan data yang lebih akurat. 2. Mengubah aliran air secara berkala dan sistem aliran yang tepat akan menghasilkan data perubahan suhu yang lebih baik. Penggunaan jenis air yang baik dengan penyaringan berulang seperti Aquades. 3. Penambahan

vacuum jacket pada tabung pemanas akan memperkecil

temperature yang terlepas ke udara.


7. DAFTAR ACUAN 1. Halliday, D dan Resnick, R .1984. Fisika Jilid 1, Edisi ke-3. Jakarta: Penerjemah Pantur Silaban Ph.D dan Drs. Erwin Sucipto. Penerbit Erlangga (722-748). 2. Sear, F.W dan Zemansky, M.W .1994. Fisika Untuk Universitas 1 Jilid 1. Jakarta. Penerbit BINACIPTA (373-398). 3. Tipler, Paul. A. 1998. Fisika Jilid 1, Edisi ke-3. Jakarta: Penerjemah Lea Prasetio dan Rahmad W.Adi. Penerbit Erlangga (597-618). 4. Bunyi hukum-hukum dalam ilmu fisika, http://www.scribd.com/doc/56041220/Bunyi-Hukum dibuka 2 mei 2012-20.00 5. Joule’s Experiment .Wolfram Demonstration Projects, http://demonstrations.wolfram.com/JoulesExperiment/ dibuka 2 mei 2012-20.10 6. www. all datasheet.com , dibuka pada 10-sept-2012 7. Pulse Width Modulation (PWM), http://ini-robot.blogspot.com/2012/05/pulse-width-modulation-pwm.html ,dibuka pada 10-sept-2012


RANCANG BANGUN ALAT UKUR KALOR JENIS AIR BERBASIS MIKROKONTROLER

Recommend Documents