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