III. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2011 hingga Juni 2011 di
Workshop Instrumentasi
Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Seperangkat perlengkapan elektronik Digital Volt Meter DVM
Catu Daya Aki 12V Sistem Kalibrasi Pompa, Pipa, Kran,
dan Bak air Seperangkat Komputer dan interface
sebagai data logger Glue Gun
Sedangkan bahan-bahan
yang digunakan dalam penelitian ini berupa:
Sensor suhu LM35 DZ Rangkaian elekronik Pemanas
Kawat email Epoxy Plastic Steel
3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Simulasi Karakter Sensor Pengukur
Laju Aliran Pemodelan
dilakukan dengan
menghitung jumlah kalor yang diberikan kepada pemanas dan jumlah kalor yang
dapat diserap oleh air yang mengalami kontak dengan pemanas.
Jumlah Kalor yang diserap oleh air dapat
dihitung dengan
menggunakan persamaan:
Q = A h ΔT……3 Dimana,
Q : Panas yang terserap air akibat konveksi Watt
h : Koefisien konveksi paksa 50-20.000 Wm
2 o
C A : Luas Permukaan sensor m
2
ΔT : Perbedaan suhu Sensor dan Lingkungan
o
C Dengan asumsi bahwa semua daya
listrik yang diberikan pada kawat pemanas berubah menjadi energi kalor, maka
besarnya kebutuhan arus listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
P = I
2
R ….4
Dimana, P : Daya Listrik Watt
I : Arus Listrik A
R : Hambatan Kawat Ω
3.3.2 Kajian Self Heating sebagai
Pemanas Sensor
Salah satu sifat dari sensor suhu elektronik adalah memiliki keluaran panas
Self Heating
pada saat
beroperasi. Pengujian dilakukan untuk mengetahui
pengaruh self heating tersebut terhadap pengukuran yang dilakukan pada berbagai
input catudaya
DC. Catudaya
yang digunakan berupa aki 4 volt, 6 volt, 12 volt,
18 volt, dan 30 volt. Pengujian ini dilakukan untuk mengkaji kemungkinan self heating
tersebut digunakan sebagai pemanas. 3.3.3 Pembuatan Sensor dan Rangkaian
Elektronik
3.3.3.1 Sensor LM35 DZ TO 220 memiliki bentuk
fisik datar pada sisi depannya dan cembung pada sisi belakang. LM35 DZ dibuat lebih
kecil untuk
mengurangi massanya.
Pengurangan massa
sensor dilakukan
dengan menipiskan sensor sebagai usaha untuk mengurangi turbulensi aliran lebih
stream line. Pengurangan massa pada LM35 satu dan lainnya diasumsikan
memiliki ciri yang sama.
Gambar 8 Modifikasi bentuk sensor suhu. Dalam pembuatan sensor laju aliran air
kaki-kaki LM35
ditutup dengan
menggunakan epoxy untuk mengisolasi aliran listrik pada saat sensor dimasukkan ke
dalam air. Sensor yang telah ditipiskan kemudian dililit oleh kawat email tembaga
sebagai pemanas. Pada sensor 1 dan 2, Kaki
Kepala
1 2
3 1 = V+
2 = V
out
3 = Ground
untuk mempercepat reaksi sensor kawat pemanas dililitkan secara langsung pada
kaki ground IC LM35.
3.3.3.2 Rangkaian Elektronik Pemanas Besarnya panas yang dikeluarkan oleh
kawat pemanas tergantung pada jumlah arus yang diberikan pada kawat pemanas
tersebut. Rangkaian elektronik pengatur arus konstan digunakan untuk mengatur jumlah
arus yang diberikan pada kawat pemanas.
Rangkaian elektronik dibuat dengan menggunakan komponen utama LM317.
Jumlah arus yang diberikan tergantung pada besarnya nilai resistan yang digunakan pada
rangkaian dengan menggunakan persamaan:
I =
1.25 R
.........5
Gambar 9 Rangkaian elektronik pengatur arus konstan.
www.national.com 3.3.3.3 Differential Amplifier
Penguat diferensial
differential amplifier merupakan suatu jenis penguat
elektronika yang memiliki faktor penguatan gain tertentu dengan dua masukan dan satu
keluaran. Penguat diferensial dibuat dengan menggunakan IC 741.
Gambar 10 Rangkaian Differential Amplifier. Besarnya nilai tegangan keluaran dapat
dihitung dengan persamaan: V
out
=
� +�
1
� � +�
2
�
1
�
2
−
� �
1
�
1
……6 Jika R
1
= R
2
dan R
f
= R
g
maka keluaran differential amplifier adalah:
V
out
=
� �
1
�
2
− �
1
…..7
3.3.4 Pengujian Lilitan Kawat Sensor