SISTEM INSTRUMENTASI PENGUJI KARAKTERISTIK RESISTIVITAS PADA MATERIAL BETON KONDUKTIF DENGAN METODA EMPAT ELEKTRODA BERBASIS MIKROKONTROLER

SISTEM INSTRUMENTASI PENGUJI KARAKTERISTIK RESISTIVITAS PADA MATERIAL BETON KONDUKTIF DENGAN METODA EMPAT ELEKTRODA BERBASIS MIKROKONTROLER La Ode Husein Z T, Prawito, Arief Sudarmaji Program Sarjana Ekstensi, Departemen Fisika, FMIPA Universitas Indonesia [email protected], [email protected], [email protected] ABSTRAK Sistem instrumentasi telah dibuat untuk pengujian material beton konduktif dengan menggunakan metoda empat elektroda. Sistem ini dapat mengukur resistivitas material dari pengaruh variabel tegangan-injeksi dan perubahan temperature dalam reaktor karakterisasi, serta lamanya durasi proses karakterisasi material. Sistem ini menggunakan sensor arus listrik ACS-172, sensor suhu DS-1820 untuk mengukur suhu material, sensor SHT-11 untuk mengukur suhu dan kelembaban reaktor karakterisasi material, dan sistem DS-1307 RTC (Real -Time Clock) sistem pewaktu dan referensi untuk mengendalikan lamanya pengujian dari material. Sistem instrumentasi memiliki reaktor pemanas untuk sampel materi, serta menggunakan AVR ATMEGA-128 sebagai pengendali, dan juga memiliki antarmuka komputer yang terhubung dengan NI-LabVIEW berbasis “Resistivity dan Analyzer Meter”. Sistem ini dapat dioperasikan dalam dua pilihan, otomatis dan manual. Kata kunci: resistivitas; konduktivitas; empat-elektroda; beton-konduktif. ABSTRACT Instrumentation System for testing of conductive concrete material using fourelectrode method has been built. The system can measure material resistivity under the influence of variable voltage-injection, temperature changing in the characterization reactor, as well as the duration of the material characterization. The system uses an ACS-172 electrical current sensor, a DS-1820 temperature sensor to measure the temperature of the material, a SHT-11 sensor to measure the temperature and humidity of the material characterization reactor, and a DS-1307 RTC (Real-Time Clock) system for timing system and reference for controlling the duration of the material testing. This instrumentation system which has a heating reactor for the material sample, uses AVR-ATMEGA 128 as the controller, and also has an computer interface to connect with NI-LabVIEW-based Resistivity and Conductivity Meter Analyzer. This system can be operated in dual-mode, that is automatic and manual mode. Keywords: resistivity; conductivity; four-electrodes; conductive concrete. I.

PENDAHULUAN Perkembangan ilmu rekayasa material dalam bidang material elektrik mengundang

untuk merekayasa dalam material berupa Beton yang memiliki sifat kelistrikan (Beton Konduktif – Conductive Concrete). Komposisi dari material tersebut sangat berguna dalam aspek kekuatan, serta sistem penghantar kelistrikan, peredam elektromagnetik dan radioaktif.

Sistem instrumentasi..., La Ode Husein Z T, FMIPA UI, 2013

Berdasarkan perkembangan dari penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti di dunia menunjukkan bahwa, nilai resistivity dari suatu material beton konduktif (conductive concrete) kedepannya dapat mengetahui tingkat korosi (The Corrosion Rate), serta analisis keretakan pada struktur material (The Crack Analysis for Material Structure). Untuk mengetahui sifat kelistrikan dari suatu material kita dapat menggunakan banyak metoda dalam pengimplementasiannya, diantaranya terdapat “Metoda Empat Elektroda” (The FourElectrode Method). Metoda empat-elektroda tersebut sering digunakan sebagai model konfigurasi pengujian yang berkaitan dengan sifat kelistrikan dari suatu objek (dalam bidang material, metalurgi, nano-wafer material, material magnetik, material thin-film, Geofisika, Fisika-medis, dan lain sebagainya). Untuk penelitian kali ini, kami memfokuskan untuk melakukan pengujian resistivitas (resistivity) dari material Beton Konduktif (Conductive Concrete) dengan pengaruh dari variasi beda potensial tegangan listrik yang masuk ke sampel, variasi temperatur, serta variasi waktu lamanya proses karakterisasi.

2.

TINJAUAN TEORITIS Sistem instrumentasi yang dibuat mengimplementasikan metoda empat-elektroda

untuk mengukur resistivity material beton konduktif. Pada proses pengukuran resistivity tersebut terdapat dua bagian, yaitu pengukuran permukaan (surface) dan pengukuran antarmuka (interface). Berikut ini merupakan konfigurasi dasar dari sistem konfigurasi empatelektroda yang akan diimplementasikan kesistem instrumentasi. Berikut ini merupakan persamaan dasar dari pengukuran interface resistivity (resistivitas antar-muka) dari material yang digunakan: 2

+

=

= di mana: Rr = Resistansi Elektroda (Ω) Rc = Resistansi Concrete / Beton Konduktif (Ω) V = Tegangan listrik antara titik b dan c (V) I = Arus listrik pada titik b dan c (A)

 = resistivity pada material Beton Konduktif (Ω.m) l = panjang antara titik a dan b (m)


(1) (2)

A = luasan area pada kontak antara Beton Konduktif dengan elektroda (m2)

Gambar 1. Konfigurasi Metoda Empat Elektroda Pengukur Resistivity antar-muka material[1]

Gambar 2. Konfigurasi Metoda Empat-Probe Pengukur Resistivity permukaan (surface) material [2]

Berikut ini merupakan persamaan dasar dari pengukuran surface resistivity (resistivitas permukaan) yang digunakan:

=

2

1 1

=

1 1 1 − − +

2 

di mana:  V = tegangan listrik (V)  I = Arus listrik (A)


(3)

(4)

  = resistivity material (.m)  π = phi (3,14)  r = diameter (m)  a = jarak (m)  b = jarak (m)  c = jarak (m)  d = jarak (m)

Secara mendasar, gerakan elektron dianggap mengalir melalui sebuah resistor secara paralel dengan resistor variabel dan kapasitor. Resistor tersebut merupakan hambatan listrik dari material steel shaving dalam pasta semen dan serat baja yang secara langsung terhubung, resistor variabel merupakan hambatan listrik dari serat baja dan steel shaving yang tidak langsung terhubung, dan kapasitor variabel merupakan gaps antara serat baja dan steel shaving dengan pasta semen sebagai dielektrik. Di zona saturasi, tegangan yang diberikan cukup tinggi untuk kapasitor masuk dalam kondisi break down, dan arus listrik akan melalui beton konduktif meningkat dengan cepat.[3]

Gambar 3. Model Fisika Kelistrikan Pada Material Beton Konduktif [3]

3.

METODE PENELITIAN Berdasarkan penjelasan pada bagian tinjauan teoritis, pada sistem instrumentasi yang

dibuat ini menggunakan metoda empat elektroda yang tertanam pada sampel material (untuk mengukur interface resistivity), dan menggunakan four-probe pada permukaan material (untuk mengukur surface resistivity). Berdasarkan konfigurasi tersebut, sebelumnya pada bagian ini akan dibahas mengenai komposisi dari sampel material yang dibuat, serta sistem elektronik. Material yang diteliti merupakan material komposit: conductive concrete (beton konduktif), dengan menggunakan sistem instrumentasi Resistivity Meter Analyzer yang telah dibuat. Proses pengambilan data secara real-time dan data yang diperoleh dapat disimpan dalam file dalam hasil proses akuisisi data yang berlangsung.


Berikut ini merupakan daftar komposisi dari beton konduktif yang dibuat dalam penelitian. Tabel 1. Komposisi Material Beton Konduktif yang dibuat [4] Jenis Material

Proportion

Keterangan

Cement

25%

Material Cement Tipe-I

Coarse Aggregates

20%

Diameter max = 30 mm

Fine Aggregates

15%

Diameter max = 2 mm

Steel Fiber

5%

Panjang max = 40 mm

Steel Grit

25%

Diameter max = 1.42 mm

Water Cement Ratio (W/C)

0,4

Perbandingan berat air dengan material cement

# Perbandingan Air = 15%

Standardisasi Pembuatan Sampel : SNI 03-2834-2000

Semen yang digunakan merupakan semen merk Tiga Roda, dan pembuatan : Normal Concrete, menggunakanan dasar perbandingan Berat dari Bahan (Material).

Tabel 2. Hasil Perhitungan Komposisi material dalam standar Berat Jenis Material

Komposisi 1 sampel (kg)

Komposisi 2 sampel (kg)

Cement

3,780

7,560

Coarse Aggregates

3,024

6,048

Fine Aggregates

2,268

4,536

Steel Fiber

0,756

1,512

Steel Grit

3,780

7,560

Water Cement Ratio (W/C)

1,512

3,024

Total

15,120

30,240

Berat isi = 2.400 kg/m3 Ukuran Balok = p x l x t = 20 x 20 x 15 cm Volume = 6.000 cm3 = 0,006 m3 Massa Total 1 sampel = 0,006 m3 x 2.400 kg/m3 Maka, massa total dari Beton Konduktif = 14,4 kg


Berikut ini merupakan Blok-diagram dari sistem instrumentasi yang dibuat dalam penelitian kali ini.

Gambar 4. Blok Diagram Sistem Instrumentasi Resistivity Analyzer

Sistem instrumentasi ini terdiri atas mode AUTO (proses menggunakan koneksi ke Komputer) dan MANUAL (sistem hanya menggunakan panel modul sistem instrumentasi, tanpa menggunakan computer, serta data hanya ditampilkan ke LCD di Panel Sistem Instrumentasi). Secara terintegrasi, sistem elektronik pada sistem instrumentasi tersebut dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu: 

Sistem Power Supply.



Sistem Elektronik Pemeroses: Kontrol Tegangan, Elemen Aktifasi Pemanas, Pengkondisi Sinyal Buffer Pengukur Vin, Vload, Sensor Arus Listrik ACS-172.



Sistem Mikrokontroler ATMEGA-128.



Sistem I/O --- Input/Output Elektroda dan divais elektronika eksternal lainnya.

Berikut ini merupakan sistem elektronika dalam sistem instrumentasi yang dibuat: Skematik elektronika Power Supply untuk keseluruhan sistem instrumentasi. Sistem elektronika menghasilkan tegangan keluaran sebesar ±15 volt dan ±5 volt untuk sistem catudaya sistem instrumentasi yang terintegrasi menjadi satu kesatuan.


Gambar 5. Skematik Elektronika Power Supply ±15 volt dan ±5 volt mikrokontroler dan sistem elektronika

Gambar 6.Skematik Elektronika Power Supply untuk Vin sampel (VMax = ± 24 volt)

Sistem pengendali sumber tegangan (Voltage Source) yang akan diberikan ke sampel material dengan menggunakan teknik PWM (Pulse Width Modulation), sistem dilengkapi rangkaian pengkondisi sinyal buffer elektronik dengan Operational Amplifier TL-081 untuk pengukur tegangan input yang diberikan ke sampel material (Vinput) serta pengkondisi sinyal pengukur tegangan beban (Vload) yang dihasilkan sampel material yang terukur dari sistem pengkabelan 4-elektroda. Pada bagian lainnya terdapat konektor sensor arus listrik ACS-172 yang terhubung dengan sistem pengkabelan 4-elektroda.Pada kontrol aktivasi pemanas reaktor, sistem ini dilengkapi elemen pengendali RELAY pengaktif.


Gambar 7.Skematik Elektronika Power Supply (Voltage Source) controller untuk injeksi ke sampel material (Vout = 42 volt)

Gambar 8. Konfigurasi Pin Sensor Arus Listrik ACS-172

Gambar 9. Skematik Pengkondisi Sinyal pengukur Vin (tegangan input ke sampel) dan Vload material

Gambar 10.Skematik Sistem Elektronik Aktivasi Pemanas Reactor karakterisasi dengan Relay


Pada skematik rangkaian Mikrokontroler ATMEGA-128 merupakan sistem terintegrasi yang terdiri atas Chip Mikrokontroler AVR ATMEGA-128, RTC (Real Time Clock) DS1307, MAX-232 untuk komunikasi Serial RS-232, Channel ADC 10-bit. Konektor Sensor: DS-1820 (Sensor Temperatur tipe digital untuk mengukur temperatur material), SHT-11 (sensor kelembaban dan temperatur reaktor), ACS-172 (sensor arus listrik, mengukur aliran muatan elektron yang di-injeksi ke sampel material), Panel Kontrol (ON/OFF, RUN, STOP, RESET), konektor Keypad 4x4, dan LCD 20x4. Berikut ini merupakan skematik sistem mikrokontroler yang dibuat.

Gambar 11. Skematik Mikrokontroler Modul dengan AVR Atmega-128

Gambar 12.Skematik sistem RTC (Real-Time Clock) chip DS-1307

Sistem ini RTC digunakan untuk pengedali scheduling pengambilan data pengujian. Diamana sistem ini dapat mengendalikan dengan format Tahun, Bulan, Hari, Tanggal, Menit serta Detik.


4.

HASIL PENELITIAN Sampel material yang diuji merupakan material konduktif (conductive concrete – beton

konduktif), dimana material tersebut dapat menghantarkan muatan listrik apabila diberikan beda potensial (voltage input). Akibat gejala pembebanan dari sampel material, maka akan menimbulkan arus listrik yang mengalir melalui sampel konduktif tersebut. Nilai resistivity akan berubah karena pengaruh dari temperatur, waktu serta beda potensial yang diberikan ke sampel material yang diuji. Dari hasil eksperimen yang dilakukan sistem memiliki simpangan pengukuran seperti perhitungan standar deviasi dari proses pengukuran. Berdasarkan data yang diperoleh, nilai pengukuran yang salah diakibatkan terdapat ketidak-stabilan sinyal yang masuk ke channel ADC akibat respon dari filter yang terkadang kurang baik. Secara real-time sistem dapat melakukan plotting data karakterisasi sampel yang diuji.

Gambar 13. Konfigurasi Metoda Empat-Probe Pengukur Resistivity permukaan (kanan) dan antar-muka (kiri) dari material Conductive Concrete

Gambar 14. Sistem Instrumentasi Resistivity Analyzer

Gambar 15. Menu Program Resistivity dan Conductivity Analyzer- LabVIEW


Gambar 16. Kurva Iin vs Vin hasil karakterisasi dari material beton konduktif

Berikut ini merupakan grafik hasil proses pengujian secara langsung terhadap material dengan nilai tegangan maksimum. Hasil dapat dilihat berdasarkan plot seperti grafik di bawah ini.

Gambar 17. Kurva Vload vs Vin hasil karakterisasi material beton konduktif

Gambar 18. Kurva Iin vs Vload hasil karakterisasi material beton konduktif


Gambar 19. Kurva Resistivity (Ohm.m) vs Vin (Volt) hasil karakterisasi material beton konduktif dengan variasi beda potensial

Berikut ini merupakan spesifikasi standarisasi yang digunakan dalam metoda pengukuran. l=

0.05

m

A=

pxl

cm2

Panjang =

9.00

cm

Lebar =

3.00

cm

Luas Elektroda (A) =

0.27

m2

Tabel 3. Pengujiian Voltage Source dengan efek pembebanan Nilai Resistansi

Nilai Desimal

Voltase Input

Arus Listrik

beban (Ohm)

PWM

ke R (volt)

(Ampere)

500

0.80

2.68

1023

0.70

2.41

500

28.80

0.06

1023

41.70

0.09

500

28.70

0.03

1023

41.80

0.04

0.33

470

1000


Gambar 20. Grafik Hasil Eksperimen dari pengukuran Resistivity terhaadap pengaruh beda potensial input ke sampel material

Grafik di atas merupakan hasil pengujian sampel material dari sistem instrumentasi terhadap pengaruh perubahan beda potensial listrik yang diberikan ke sampel. Dapat terlihat, nilai resistivitas yang terukur memiliki nilai yang rendah pada pemberian beda potensial listrik yang besar (Vin = 40 volt). Apabila di invers nilai resistivitas tersebut, maka akan didapatkan nilai konduktifitas. Maka dari hal tersebut semakin kecil nilai resistivitas, maka akan semakin tinggi tingkat konduktivitas listrik dari material (dibandingkan dengan nilai resistivitas yang tinggi).

Hasil dari proses pengukuran = Resistivity (Vin=40 volt ) = 193.51 ± 38.35 Ohm.m Resistivity (Vin=30 volt ) = 241.85 ± 112.89 Ohm.m Resistivity (Vin=20 volt ) = 469.70 ± 355.27 Ohm.m Resistivity (Vin=10 volt ) = 791.87 ± 1058.13 Ohm.m

Gambar 21. Grafik Plot Hasil Eksperimen dari pengukuran Resistivity terhaadap pengaruh beda potensial input ke sampel material (10-40 volt)


Gambar 22. Hasil Eksperimen Vin=40 volt

Tabel 4. Data Nilai Resistivity pada proses Karakterisasi Material dengan Vin = 40 volt, variasi temperatur (25,27 – 69,37oC), dan waktu (26 menit) Resistivity (Ohm.m) Teori

Sistem Instrumentasi

Persen Error (%)

190.80

170.62

10.58

184.76

189.16

2.38

183.60

170.62

7.07

182.44

189.16

3.68

179.94

212.23

17.95

172.99

142.65

17.54

165.42

189.16

14.35

160.95

170.62

6.00

177.61

179.28

9.94

10.26

20.51

Standar Deviasi

Skala Terkecil Alat Ukur Standar = 0,01 u = 0,005 u = nilai kesalahan sistematik (nilainya = ½ skala ukur standar yang digunakan).


Hasil dari dari pengukuran = Vin

= 39.21 ± 0.32 volt

Vload

= 9.39 ± 0.02 volt

Iin

= 0.29 ± 0.14 Ampere

Resistivity =177.61 ± 61.54 Ohm.m

Gambar 23. Hasil Eksperimen Vin=39,7 volt

Gambar 24. Grafik Eksperimen pengukuran berdasarkan pengaruh temperatur dan waktu Berbagai pertimbangan khusus dalam pengukuran Resistivity material conductive concrete: [6] 

Jenis tegangan dan frekuensi.



Bentuk dan ukuran dari specimen material.



Jenis dari Elektroda serta material elektroda.



Metode kontak dari elektroda dan specimen material.



Pengaruh suhu dan kelembaban relative.


Hasil pengukuran resistivity pada permukaan material beton konduktif.

Gambar 25. Grafik Eksperimen pengukuran berdasarkan pengaruh temperatur dan waktu

5.

PEMBAHASAN Sistem instumentasi dapat bekerja dengan optimal apabila di-injeksi beda potensial

yang besar. Sifat konduktivitas terlihat pada tegangan yang tinggi. Metoda ini (4-elektroda) yang ditanam pada sampel material optimal untuk mengukur resistansi spesimen dari material beton konduktif. Dari hasil percobaan yang dilakukan dengan percobaan pengukuran resistivity pada permukaan (surface) material tidak mengalami perubahan pada tegangan beban material (voltage load) akibat muatan listrik mengalir melalui material keramik (semen) yang kurang baik nilai konduktifitas listriknya. Dengan metode 4-elektroda yang ditanam pada sampel beton konduktif dapat bekerja karena muatan listrik yang mengalir melalui plat elektroda mengenai komposisi material steel fiber dan steel grit secara langsung pada material yang bersifat konduktif. Sistem instrumentasi tersebut dapat bermanfaat sebagai sistem pengujian pengkarakterisasian nilai resistivity material. Material Beton Konduktif (Conductive Concrete) tersebut dapat digunakan dalam sistem kelistrikan, electronics, electromagnetic interference shielding (sistem peredam ganguan elektromagnetik), anti-static listrik di pabrik, serta dapat diaplikasikan untuk pemanasan ruang umum, dan sistem pencairan es. Resistansi beton meningkat secara signifikan setelah kehilangan kadar air (free water). Sedangkan resistansi akan berkurang setelah arus listrik dihidupkan. Hal tersebut terjadi karena serat baja dalam beton telah membentuk sistem yang memiliki sifat kapasitansi, dan ada nilai pada kedua ujung material kapasitansi setelah electrifying (menimbulkan sifat


kelistrikan). Suhu meningkat setelah electrifying. Sementara itu, konduktivitas blok beton meningkat dengan pengurangan diameter agregat, serta peningkatan konten grafit [5]. Beton sedikit terdapat materi yang bersifat konduktif, tetapi dapat dibuat memiliki sifat konduktansi listrik, untuk efektifitas shielding EMI (Electro Magnetic Interference), dan material penyerap gelombang (wave absorbing property) yang cukup kecil. Resistivitas beton dapat dikurangi dengan menggunakan campuran konduktif listrik, seperti nanofibres karbon yang terputus (discontinuous carbon nanofibres), serat baja terputus (discontinuous steel fibres), steel shaving, dan partikel grafit (graphite particles). Menggabungkan dan mengubah rasio campuran menyebabkan nilai yang berbeda dari nilai resistivity. Sifat konduktif dari beton konduktif biasanya ditingkatkan melalui penambahan proporsi dari serat baja (steel fiber) dan grafit. Untuk pengujian dari material tersebut dapat menggunakan listrik dengan sistem AC (Alternating Current – Arus Listrik Bolak Balik) dan DC (Direct Current – Arus Listrik Searah). Namun, pada penelitian kali ini, kami menggunakan sistem DC. Hambatan listrik dari material beton konduktif bergantung pada konduktivitas dan sifat fisik dari interaksi material dengan bahan penyemenan. Sebagai tambahan, hambatan material bergantung pula dengan ukuran partikel penyusun, bentuk, dan distribusi komposisi material dalam beton yang telah terintegrasi menjadi satu kesatuan [5]. Pengukuran listrik dapat memberikan informasi tentang perubahan struktur dari pori material karena proses hidrasi. Hal ini penting untuk menggunakan spesimen ganda untuk pengukuran ini karena inhomogenity dan variabilitas yang sesuai dari material semen (kategori material keramik). Untuk menentukan konduktivitas material, Resistansi bulk (Rb) yang diperoleh dari respon impedansi dinormalisasi dari spesimen dan geometri elektroda.[7] Hambatan volume pada masing-masing diabaikan dan dibandingkan dengan resistansi kontak pada persimpangan, sehingga resistansi yang diukur (misalnya, tegangan dibagi dengan arus) adalah resistansi kontak. Resistansi kontak dikalikan dengan daerah persimpangan yang memberikan resistivitas kontak, yang independen dari daerah persimpangan dan menjelaskan struktur dari antarmuka material.[8] Pengukuran yang bersifat kualitatif membuat interpretasi data sulit.

[9]

Efek suhu pada

Beton dalam pengukuran listrik akan memberikan pengaruh dari variasi suhu dan konduktivitas listrik yang akan berfluktuasi dalam simpati dengan suhu beton. Ketika melakukan pengukuran listrik pada beton itu diharapkan dapat membedakan antara perubahan konduktivitas akibat perubahan tingkat kejenuhan pori dan atau akibat dari konsentrasi ion dalam cairan dengan pori-dan perubahan konduktivitas akibat perubahan suhu lingkungan.[10]


6.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil eksperimen terhadap sistem instrumentasi berupa:

Hasil Pengujian Resistivity material: Pengujian dengan variasi tegangan listrik: Resistivity (Vin=40 volt ) = 193.51 ± 38.35 Ohm.m Resistivity (Vin=30 volt ) = 241.85 ± 112.89 Ohm.m Resistivity (Vin=20 volt ) = 469.70 ± 355.27 Ohm.m Resistivity (Vin=10 volt ) = 791.87 ± 1058.13 Ohm.m

Pengujian Vinput = 40 volt, pengaruh waktu dan temperatur (25,3 – 69,37 oC): Resistivity = 177.61 ± 61.54 Ohm.m Secara spesifik, maka kami dapat menyimpulkan hasil penelitian ini berdasarkan data yang diperoleh sebagai berikut ini: 

Sistem dapat bekerja dengan baik dengan sistem empat elektroda, dengan konfigurasi Wanner Array untuk pengukuran resistivitas pada antar-muka (interface) dari material, sebaliknya untuk pengukuran resistivity permukaan (surface) dengan probe tidak dapat bekerja baik untuk proses karakterisasi.



Material Beton Konduktif mengalami pengaruh sifat kelistrikan (resistivity dan konduktifitas listrik) apabila didiberikan pengaruh: perbedaan temperatur, waktu, serta variasi besarnya penginjeksian muatan/tegangan listrik.



Pengukuran Voltage Input ke sampel material dan Voltage Load dari sampel dapat diukur dengan baik tanpa data fluktuatif (pengukuran dapat konstan tanpa noise), sedangakan untuk pengukuran arus listrik data masih fluktuatif akibat kurang cocoknya filter elektronik yang digunakan.



Nilai Resistivity tinggi saat di-injeksi beda potensial yang kecil (Vin = 10 volt) ke material, sebaliknya, apabila diberikan beda potensial yang tinggi (Vin = 40 volt), maka nilai resistivity lebih rendah (berarti lebih konduktif untuk karakterisasi beda potensial yang besar).


7.

SARAN Proses ekperimen dalam aktivitas yang dilakukan untuk karakterisasi material beton

konduktif (The Conductive Concrete) untuk kedepannya dapat dilengkapi dengan berbagai pengujian. Berdasarkan referensi berbagai penelitian yang telah dilakukan, maka sistem instrumentasi ini kedepanya dapat dirancang dengan pengembangan sistem seperti berkut ini: 

Menggunakan chip ADC (Analog to Digital Converter) dengan nilai resolusi yang lebih besar (lebih besar dari ADC 14-Bit).



Mengimplementasikan sistem penekan sampel material untuk mengetahui pengaruh faktor tekan terhadap nilai resistivity dari material yang diuji.



Melakukan proses standardisasi terhadap alat ukur standar untuk resistivity-meter maupun resistivity-analyzer lainnya.



Membuat Probe atau Elektroda dengan isolasi korosi dan non-resistance probe (dapat mengimplementasikan coating denganunsur emas pada elektroda/probe).



Menggunakan elektroda dalam jumlah banyak, yang nantinya dapat mengaplikasikan sistem pencitraan (Electrical Impedance Tomography).



Menggunakan sistem elektronika Current Source.



Mengimplemantasikan variasi pengaruh perubahan frekuensi pada bagian sinyal listrik yang diberikan ke sampel material, dan sumber arus listrik yang dapat divariasikan nilai frekuensi yang diberkan ke sampel material.



Menggunakan kabel yang memiliki standardisasi pengukuran resistivity dengan nilai konstanta resistansi yang sesuai ketentuan yang telah ada.



Menguji pada sistem Sumber Tegangan Tinggi (The High Voltage System) pada orde kilo-Volt (kV).



Melakukan kalibrasi pengukuran standar terhadap jumlah material yg lebih banyak lagi.



Melakukan pengujian dengan komposisi material yang berbeda: terkhusus pada komposisi material: steel grit dan steel fibre.



Melakukan proses kalibrasi degan The Resistivity-meter for Conductive Concrete Materials Instrument.



Mengembangkan sistem ini berdasarkan data

resistivity

yang didapat untuk

menganalisis tingkat korosi pada material (dapat menggunakan metoda Impedance Tomography). 

Melengkapi sistem dengan pengukur densitas material.


8.

KEPUSTAKAAN

[1] Lee, C. Y., dan Wang, S. R. (2010). Application of Four-electrode Method to Analysis Resistance Characteristics of Conductive Concrete. World Academy of Science, Engineering and Technology. 72. 101 – 105. [2] J., W., Bryant. (April 2001). Non-Invasive Permeability Assessment of High-Performance Concrete Bridge Deck Mixtures. Disertasi (Ph.D) Faculty of Virginia Polytechnic Institute and State University – Civil Engineering [3] Tuan, C. Y., dan Yehia, S. H. (2002, Mei). Airfield Pavement Deicing with Conductive Concrete Overlay. Presented for The 2002 Federal Aviation Administration Technology Transfer Conference. [4] Lee, C. Y., dan Wang, S. R. (2010). Analysis of Resistance Characteristics of Conductive Concrete Using Press-Electrode Method. World Academy of Science, Engineering and Technology. 72. 91 – 94. [5] S. U., Shengxi., Yan, Y., dan Yu, X. (2011). Conductivity and Mechanical Properties Study of Steel Fiber Reinforced Graphite Conductive Concrete. IEEE. 2052 – 2054 [6] Newlands, M. D. et al. (2008). Sensitivity of Electrode Contact Solutions and Contact Pressure in Assessing Electrical Resistivity of Concrete. RILEM – Materials and Structures. 621 – 632. [7] Poursaee, A., dan Weiss, W. J. (2009). An Automated Electrical Monitoring System (AEMS) to Assess Property Development in Concrete. Elseiver – Automation in Construction. 485 – 490.. [8] Luo, X., dan Chung, D. D. L. (2000). Concrete-concrete Pressure Contacts Under Dynamic Loading, Studied by Contact Electrical Resistance Measurement. Elseiver – Pergamon – Cement and Concrete Research. 30. 323–326. [9] Martínez, I., dan Andrade, C. (2009). Examples of Reinforcement Corrosion Monitoring by Embedded Sensors in Concrete Structures. Elseiver – Cement & Concrete Composites. 31. 545 – 554. [10] McCarter, W. J., et al. (2005). Field Monitoring of Electrical Conductivity of Cover-zone Concrete. Elseiver – Cement & Concrete Composites. 27. 809 – 817.


SISTEM INSTRUMENTASI PENGUJI KARAKTERISTIK RESISTIVITAS PADA MATERIAL BETON KONDUKTIF DENGAN METODA EMPAT ELEKTRODA BERBASIS MIKROKONTROLER

Recommend Documents