Volume tabung yang di buat Volume = ¼
�d
2
t = ¼ x 3,14 x 0,55m
2
x 1,2 = 0,28944 m
3
Jadi dengan menggunakan cara kedua, apabila kebutuhan kompor rata – rata per jam
sebesar 250 liter 0,25m
3
, maka dengan volume tabung fermentasi 0,289 m
3
sudah dapat di gunakan untuk memasak selama kurang lebih satu jam.
2.2 Sensor Gas TGS 2610
Merupakan sensor gas yang digunakan untuk mendeteksi gas etanol
,
hidrogen
,
metana, dan iso-butanapropana.
Gambar 2.4. Sensor gas TGS 2610
[6]
Sensor TGS 2610 membutuhkan 2 tegangan input yaitu tegangan pemanas dan tegangan rangkaian. Tegangan pemanas diterapkan dengan pemanas terintegrasi untuk
mempertahankan sensor pada spesifik suhu yang optimal untuk pengindraan. Tegangan rangkaian digunakan untuk memungkinkan pengukuran V
RL
tegangan beban diseluruh resistor beban R
L
yang terhubung dalam seri dengan sensor.
[6]
Gambar 2.5. Skema sensor gas
[6]
2.3 Sensor Suhu Thermokopel
Termokopel adalah sensor termperatur yang paling banyak digunakan dalam industri disebabkan kesederhanaan dan kehandalanya. Termokopel terdiri dari dua
konduktor atau termoelemen yang berbeda, dihubungkan menjadi satu rangkaian seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 2.6. Diagram skematik termokopel
Dua termoelemen A dan B dihubungkan
junction
dan jika temperatur antara
junction
pertama
cold junction
dan kedua
hot junction
berbeda maka akan timbul
arus akibat gaya gerak listrik EMF.
Gambar 2.7. Pengukuran EMF
Jika
cold junction
open circuit dan dihubungkan dengan voltmeter dengan impedansi yang tak terhingga besar sekali, seperti yang terlihat pada Gambar 2.7,
maka akan terbaca tegangan pada voltmeter, tegangan tersebut dikenal sebagai tegangan
Seebeck
. Laju perubahan nilai tegangan akibat perubahan temperatur disebut dengan koefisien
Seebeck
. Jika termokopel digunakan untuk mengukur temperatur
hot junction
Gambar 2.7 maka tegangan
Seebeck
pada
cold junction, hot junction
serta temperatur
cold junction
harus diketahui terlebih dahulu. Karena
cold junction
juga menghasilkan tegangan
Seebeck
maka untuk mempermudah pembacaan temperatur pada tabel termokopel,
cold junction
ditempatkan pada
ice point of water
titik cair es EMF, sebenarnya timbul karena gradien temperatur sepanjang kawat yang
menghubungkan
hot junction
dan
cold junction
. Dengan mengasumsikan kawat termokopel homogen maka EMF didapat akibat perbedaan temperatur
hot junction
dan
cold junction
.
Hubungan tegangan antara termoelemen A dan B dengan perbedaan temperatur adalah
� = Δ .................................................................. 2.1
Di mana : E
AB
T = tegangan
Seebeck
S T = koefisien
Seebeck
, ΔT = perbedaan temperatur antara
hot junction
dengan
cold junction
.
Perilaku termokopel ideal dapat dijelaskan dengan hukum termoelektrik berikut: 1.
Law of Homogenous Metals
EMF tidak akan ada jika termoelemen A dan B merupakan konduktor dari bahan yang sama.
2.
Law of Intermediate metals
Jika ada penambahan material C pada rangkaian termokopel, maka tegangan
Seebeck
nya akan sama dengan nol jika material tersebut pada temperatur yang seragam.
Gambar 2.8. Ilustrasi Hukum termoelektrik ke 2.
3.
Law of Successive or Intermediate temperaturs
EMF yang timbul dari termokopel di mana kedua
junction
nya pada T
1
dan T
3
adalah sama dengan EMF
junction
pada T
1
dan T
2
ditambah EMF
junction
pada T
2
dan T
3
Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Ilustrasi hukum termoelektrik ke 3
Konsekuensi dari hukum termoelektrik adalah penyolderan dan pengelasan
junction
tidak akan mempengaruhi tegangan output, serta penambahan 2 kawat tembaga homogen yang menghubungkan termokopel dengan voltmeter akan mempengaruhi
tegangan output sehingga tegangan output adalah akumulasi tegangan yang timbul akibat sambungan kawat tembaga dengan dan
hot junction
.
Gambar 2.10 Bak es sebagai
reference junction
Termokopel adalah tranduser yang mengubah besaran fisis ke besaran elektrik. Output yang dihasilkan adalah tegangan dc. Output dapat diukur menggunakan
voltmeter dan potensiometer, tetapi mengharuskan penggunaan eksternal kompensator untuk
cold junction
di mana hal ini tidak efisien karena harus menyediakan media isotermal untuk reference
junction
dan memerlukan penggunaan tabel untuk mengkonversi tegangan menjadi besaran temperatur. Saat ini output termokopel
dihubungkan ke thermometer
readout
selain tidak memerlukan media isotermal, kelebihan lain adalah keluaran termokopel langsung terbaca dalam besaran temperatur.
Thermometer
readout
telah menyediakan kompensator
cold junction
CJC yang tertanam didalamnya.
Thermowell
Termokopel yang digunakan untuk mengukur temperatur, biasanya diberi pelindung atau yang biasa disebut
thermowell
.
Thermowell
pada umumnya terdiri dari pelindung logam dan isolator adalah keramik.
Thermowell
digunakan untuk melindungi kawat termokopel dari gangguan mekanik, elektrik serta kontaminan. Penggunaan
thermowell
dapat mengubah waktu tanggap dari termokopel, di mana salah satu kelebihan termokopel adalah waktu tanggap yang cepat.
Hot junction
termokopel pada umumnya dibagi menjadi tiga, yaitu:
1.
Exposed junction
Kawat termokopel tidak terproteksi tetapi memiliki waktu tanggap yang cepat.
2.
Ungrounded junction
Kawat terproteksi dengan baik tetapi memiliki waktu tanggap yang lebih lambat. 3.
Grounded junction
Kawat terproteksi dan waktu tanggap cepat.
Gambar 2.11. Jenis
junction
termokopel
Selain itu ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan
thermowell
, yaitu: 1. Pada temperatur tinggi termokopel dapat terkontaminasi akibat migrasi atom
Chromium ke termoelemen sehingga material tidak homogen lagi. 2. Kemampuan insulator keramik
magnesium oxide
sebagai pelindung dari gangguan elektrik akan menurunkan akibat umur dan penyerapan uap air.
3. Perbedaan koefisien ekspansi termal antara antara kawat termokopel dan pelindung logam tidak boleh terlalu besar karena akan menyebabkan ekstra
regangan pada kawat termokopel ketika dilakukan proses annealing pada termokopel.
4. Penggunaan
thermowell
menyebabkan penambahan kawat penyambung sebagai
cold junction
-nya
Jenis-Jenis Termokopel 1. Tipe K Chromel Ni-Cr alloyAlumel Ni-Al alloy: Termokopel untuk
tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu −200°C hingga
+1200°C. 2. Tipe E ChromelConstantan Cu-Ni alloy: Tipe E memiliki output yang besar
68μV°C membuatnya cocok digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.
3. Tipe J IronConstantan: Rentangny a terbatas −40 hingga +750°C
membuatnya kurang populer dibanding tipe K. Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52μV°C.
4. Tipe N Nicrosil Ni-Cr-Si alloyNisil Ni-Si alloy: Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang
tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200°C. Sensitifitasnya sekitar 39μV°C pada 900°C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan
perbaikan dari tipe K. 5. Type B Platinum-RhodiumPt-Rh: Cocok mengukur suhu di atas 1800°C.
Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0°C hingga 42°C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50°C.
6. Type R PlatinumPlatinum, 7 Rhodium: Cocok mengukur suhu di atas 1600°C. Sensitivitas rendah 10μV°C dan biaya tinggi membuat mereka tidak
cocok dipakai untuk tujuan umum. 7. Type S PlatinumPlatinum, 10 Rhodium: Cocok mengukur suhu di atas
1600°C. Sensitivitas rendah 10μV°C dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S
digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas 1064,43°C. 8. Type T Copper Constantan: Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C.
Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian
kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 μV°C.
[7]
Pada perancangan ini menggunakan termokopel
type
K baut
Chromel Ni-Cr alloy Alumel Ni-Al alloy
dengan rentang suhu 0 ℃ hingga +400 ℃ karena mudah
ditemukan dipasaran dan harganya relatif murah.
2.4 Sensor Tekanan MPX 5500D
