Simulasi Karakter Sensor Pengukur Kajian Self Heating sebagai Pemanas

Gambar 11 Sistem kalibrasi dengan satu sensor. Besarnya debit aliran diukur dengan menggunakan wadah ukur. Wadah ukur tersebut di tempatkan pada tempat keluarnya aliran yang kemudian diukur volumenya terhadap waktu tertentu. Hal ini dilakukan berulang-ulang untuk mendapatkan nilai debit aliran sistem kalibrasi pada setiap tahap pengaturan aliran. Sistem aliran dibuat supaya sensor dapat terendam sempurna tanpa celah udara pada pipa. Pipa yang dipasang sensor dibuat transparan agar kondisi sensor dapat diamati setiap saat dan untuk memastikan bahwa posisi sensor berada tepat di tengah-tengah pipa. Hal ini dilakukan karena gaya gesek di tengah pipa lebih kecil dibandingkan dengan gaya gesek pada bagian tepi pipa.

3.3.6 Pengujian Karakteristik Sensor Pengukur Laju Aliran

3.3.6.1 Pengambilan Data Pengambilan data dilakukan dengan berbagai pemberian arus pada kawat pemanas. Kalor yang diberikan pada sensor berpemanas pada pengambilan data adalah 0.313 Watt, 0.7 Watt, dan 2.8 Watt. Besarnya laju aliran akan berbanding terbalik dengan besarnya selisih antara suhu sensor dan suhu air. Sesuai dengan prinsip transfer energi panas, semakin banyak air yang melewati pemanas yang diindikasikan dengan semakin besarnya laju aliran maka energi panas yang diserap air semakin banyak sehingga suhu pada pemanas akan semakin dingin dan menyebabkan selisih antara suhu sensor dan suhu air akan semakin kecil. 3.3.6.2 Pengolahan Data Setelah data diperoleh, kemudian data diolah sehingga menghasilkan persamaan yang menunjukkan hubungan antara selisih suhu dengan laju aliran. Dengan adanya pengolahan data juga dapat ditentukan nilai arus yang sesuai untuk mengukur laju aliran.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Simulasi Karakter Sensor Pengukur

Laju Aliran Berdasarkan model termal sensor untuk sensor dengan luas permukaan 70 mm 2 membutuhkan intensitas kalor sebesar 2.8 Joule detik 2,8 Watt apabila suhu sensor harus naik 5 o C lebih tinggi dari suhu air dengan laju aliran sebesar 0.05 ms dengan asumsi yang digunakan kapasitas transfer konveksi sebesar 730 Wattm 2 o C. Ketika air mulai bergerak pada laju aliran lebih tinggi, maka banyaknya air yang menyentuh sensor akan bertambah tergantung pada volume air yang melewati sensor pada saat itu sehingga panas yang terserap oleh air akan semakin besar dan akan menurunkan suhu pada sensor. Pada saat sensor dan air mengalami kontak termal maka akan terjadi aliran panas dari sensor yang memiliki suhu lebih panas menuju ke air yang memiliki suhu lebih dingin. Semakin banyak jumlah air yang mengalami kontak dengan sensor maka laju perpindahan panas akan semakin bertambah. Ketika pemberian arus listrik pada sensor lebih kecil dibandingkan dengan laju perpindahan panas antara sensor dengan air, maka sensor akan mengalami pendinginan. Gambar 13 menunjukkan hubungan antara respon perubahan suhu terhadap laju aliran air. Pada gambar tersebut terlihat pada laju aliran yang rendah alat memiliki sensitivitas yang tinggi tetapi pada laju aliran tinggi sensitivitas alat berkurang. Hal ini disebabkan oleh energi listrik yang dialirkan pada kawat pemanas tidak sebanding dengan laju penyerapan kalor oleh air. Kalor yang diserap air lebih besar dibandingkan dengan kalor yang diberikan oleh kawat pemanas sehingga pada laju aliran yang tinggi kenaikan suhu sensor akan semakin berkurang. Gambar 13 Hasil simulasi hubungan perubahan suhu sensor berpemanas terhadap laju aliran air.

4.2 Kajian Self Heating sebagai Pemanas

Sensor Pengukuran suhu dengan menggunakan LM35 DZ dilakukan dengan berbagai tingkat catudaya. Spesifikasi catudaya minimum yang digunakan untuk LM35 sebesar 4 volt sedangkan catudaya maksimumnya adalah 30 volt. Pengukuran pengaruh Self Heating dilakukan dengan menggunakan catudaya 4 volt, 6 volt, 12 volt, 18 volt, dan 30 volt. Hasil pengukuran menunjukkan adanya perbedaan nilai keluaran tegangan listrik yang terukur pada berbagai pemberian tegangan pada LM35 DZ. Pada tegangan minimum 4 volt, nilai suhu yang terukur memiliki nilai yang kecil sedangkan pada tegangan maksimum 30 volt, nilai suhu yang terukur memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan tegangan lainnya. Tetapi, besarnya tegangan yang digunakan tidak sebanding dengan meningkatnya suhu yang terukur pada sensor, hal ini dapat terlihat pada tegangan 18 volt, nilai suhu yang terukur lebih rendah dibandingkan dengan suhu yang terukur pada tegangan 6 volt dan 12 volt. Hal ini menunjukkan bahwa tidak cukup pengaruh besarnya tegangan yang diberikan terhadap peningkatan suhu pada sensor LM35 DZ. Gambar 14 Grafik pengukuran suhu dengan menggunakan LM35 DZ pada berbagai pemberian tegangan catu pada suhu ruangan. 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Sel is ih Su h u C o Laju Aliran ms 26.50 26.55 26.60 26.65 26.70 26.75 26.80 26.85 26.90 26.95 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Su hu C ͦ Waktu Menit 4 Volt 6 Volt 12 Volt 18 Volt 30 Volt

4.3 Sensor dan Rangkaian Elektronik