Pengujian Karakter Sensor Kadar Air Tanah dengan Prinsip Penghamburan Panas Tanah

WENNY PRAYULI

SKRIPSI

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROI,OGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETANUm ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

PENGU
TER SENSOR WAR AIR 'rmm
DENGAN PRINSP PENG
URAN PANAS TAlVAN

WENNY PMYULI

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat memperolel~gclar
Ssrjana Sains
Pada
Program Studi Geofisika dan Meteorologi

DEPARTEMEN GEOPISIKA DAN METEORO1,OGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETANUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

Ringkasan
Wenny Prayuli. 624104004. Pengujian Karakter Sensor G d a r Air Tannh dengan Prinsip
Penghamburan Panas Tanah di bawah bimbingan Ir. Bregas Bndianto, ASS.DpI.
Informasi mengenai ketenediaan air untuk bidang pertanian sangat penting demi
keberhasilan usaha tani. Pengukuran KAT belum menjadi kebiasaan dalam rnenjalankan praktek
pertanian. Kendala umum yang dihadapi adalah ketersediaan alat ukur. Ada beberapa metode
pengukuran kadar air tanah (KAT) antara lain metode langsung (gnwimetrik) d m ddak langsung.
Pengukuran KAT dengan metode gravimeWik memiki tingkat akurasi yang tinggi tetapi
memerlukan biaya yang tinggi. Untuk itu, perlu altematif pengukunn KAT. Alternatif yang bisa
digunakan adalah pengukuran KAT berdasarkan sifat tennal tanah. Salah sahl pengukuran KAT
yang menggunakan pendekatan sifat termal tanah adalah metode penghambur;m panas tanah (heat
dissipation). Pengukuran KAT dengan metode peghamburan panas tanah dapst menggarnbarkan
kondisi tanah pada berbagai tingkat kelengasan dan bisa digunakan pada banyak titik pengamatan.
Salah satu sifat termal tanah yang sangat berpengaruh adalah kapasitas panas tanah. Sehingga

untuk memperoleh dosis panas yang akan digunakan maka dilakukan simulasi kapasitas panas
tanah lembab.
Hasil yang diperoleh dari pengujian sensor adalah perubahan tempztatur tanah pada berbagai
tingkat kelengasan tanah. Perubahan temperatur tanah basah l e b i rendah dibandingkan tanah
kering. Pada tanah basah kapasitas panas air berperan besar dalam proses perambatan panas tanah.
Dalam penelitian ini, ada dua parameter ukur yang digunakan yaitu perubahnn temperatur sebagai
parameter konstan dan waktu pengarnatan sebagai parameter konstan. Kedw parameter ukur ini
memiliki kelebhan dan kekurangannya masing-masing. Dari grafik yang menunjuWtan nilai error
pengukuran, setiap kesalahan pengukuran 0.I0C atau 10 detik a h ~nenyumbangkesalahan
pengukuran 1-5 penen. Nilai ini masih berada pada kisaran akurasi penganatan KAT yang lazim
digunakan. Kemampuan hardware d m sojiware sangat penting untuk desain alat ukur ini
selanjutnya apakah menggunakan pengukuran wsktu atau pengukuran perubahan temperatur.

Keywords :KAT, penghamhuran panas tanah, sifat termal, kapasitas panas tanah.

1

1

Judul

: PENGUJIAN KARAKTER SENSOR KADAR AIR TAI'JAN

DENGAN PRINSIP PENGHAMBURAN PANAS TANNI
Narna : WENNY PRAYULI

NRP : G24104004

Meyetujui,
Pembimbing

h.$rh. Hasim. DEA
NIP. 131 578 806

Penulis dilahikan di Koto Dim pada tanggal 13 Juli 1987 sebagai anak pertama dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Drs. W i l dan Ibu Sovenny.
Pada tahun 1998 penulis lulus dari SDN 17/III Rawang, tahun 20002 lulus SMPN 2
Sungai Penuh dan tahun 2004 penulis lulus dari SMIJN 1 Sungai Penuh. Pada tabun 2004 penulis
diterima di Institut Pertanian Bogor melalui Jalur USMI dan diteri~napada Program Studi
Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam.
Selama menjali studi, penulis aktif dalam berbagai organisasi kemahasiswaan,
d i a n m y a sebagai staf Pengembangan Sumber Daya dan Kesejahteraan Himpunan Profesi
Mahasiswa Meteorologi IPB pada tahun 2005-2006. Dan penulis juga aktil' dalam Organisasi
Mahasiswa Daerah Kerinci (IMK-Bogor) pada tahun 2004 - 2008. Penuiis melaksanakan Praktek
Lapang di Bandar Udara Sultan Thaha Jambi pada tahun 2007.

WENNY PRAYULI

SKRIPSI

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROI,OGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETANUm ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

PENGU
TER SENSOR WAR AIR 'rmm
DENGAN PRINSP PENG
URAN PANAS TAlVAN

WENNY PMYULI

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat memperolel~gclar
Ssrjana Sains
Pada
Program Studi Geofisika dan Meteorologi

DEPARTEMEN GEOPISIKA DAN METEORO1,OGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETANUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

Ringkasan
Wenny Prayuli. 624104004. Pengujian Karakter Sensor G d a r Air Tannh dengan Prinsip
Penghamburan Panas Tanah di bawah bimbingan Ir. Bregas Bndianto, ASS.DpI.
Informasi mengenai ketenediaan air untuk bidang pertanian sangat penting demi
keberhasilan usaha tani. Pengukuran KAT belum menjadi kebiasaan dalam rnenjalankan praktek
pertanian. Kendala umum yang dihadapi adalah ketersediaan alat ukur. Ada beberapa metode

pengukuran kadar air tanah (KAT) antara lain metode langsung (gnwimetrik) d m ddak langsung.
Pengukuran KAT dengan metode gravimeWik memiki tingkat akurasi yang tinggi tetapi
memerlukan biaya yang tinggi. Untuk itu, perlu altematif pengukunn KAT. Alternatif yang bisa
digunakan adalah pengukuran KAT berdasarkan sifat tennal tanah. Salah sahl pengukuran KAT
yang menggunakan pendekatan sifat termal tanah adalah metode penghambur;m panas tanah (heat
dissipation). Pengukuran KAT dengan metode peghamburan panas tanah dapst menggarnbarkan
kondisi tanah pada berbagai tingkat kelengasan dan bisa digunakan pada banyak titik pengamatan.
Salah satu sifat termal tanah yang sangat berpengaruh adalah kapasitas panas tanah. Sehingga
untuk memperoleh dosis panas yang akan digunakan maka dilakukan simulasi kapasitas panas
tanah lembab.
Hasil yang diperoleh dari pengujian sensor adalah perubahan tempztatur tanah pada berbagai
tingkat kelengasan tanah. Perubahan temperatur tanah basah l e b i rendah dibandingkan tanah
kering. Pada tanah basah kapasitas panas air berperan besar dalam proses perambatan panas tanah.
Dalam penelitian ini, ada dua parameter ukur yang digunakan yaitu perubahnn temperatur sebagai
parameter konstan dan waktu pengarnatan sebagai parameter konstan. Kedw parameter ukur ini
memiliki kelebhan dan kekurangannya masing-masing. Dari grafik yang menunjuWtan nilai error
pengukuran, setiap kesalahan pengukuran 0.I0C atau 10 detik a h ~nenyumbangkesalahan
pengukuran 1-5 penen. Nilai ini masih berada pada kisaran akurasi penganatan KAT yang lazim
digunakan. Kemampuan hardware d m sojiware sangat penting untuk desain alat ukur ini
selanjutnya apakah menggunakan pengukuran wsktu atau pengukuran perubahan temperatur.

Keywords :KAT, penghamhuran panas tanah, sifat termal, kapasitas panas tanah.

1

1

Judul

: PENGUJIAN KARAKTER SENSOR KADAR AIR TAI'JAN

DENGAN PRINSIP PENGHAMBURAN PANAS TANNI
Narna : WENNY PRAYULI

NRP : G24104004

Meyetujui,
Pembimbing

h.$rh. Hasim. DEA

NIP. 131 578 806

Penulis dilahikan di Koto Dim pada tanggal 13 Juli 1987 sebagai anak pertama dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Drs. W i l dan Ibu Sovenny.
Pada tahun 1998 penulis lulus dari SDN 17/III Rawang, tahun 20002 lulus SMPN 2
Sungai Penuh dan tahun 2004 penulis lulus dari SMIJN 1 Sungai Penuh. Pada tabun 2004 penulis
diterima di Institut Pertanian Bogor melalui Jalur USMI dan diteri~napada Program Studi
Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
Selama menjali studi, penulis aktif dalam berbagai organisasi kemahasiswaan,
d i a n m y a sebagai staf Pengembangan Sumber Daya dan Kesejahteraan Himpunan Profesi
Mahasiswa Meteorologi IPB pada tahun 2005-2006. Dan penulis juga aktil' dalam Organisasi
Mahasiswa Daerah Kerinci (IMK-Bogor) pada tahun 2004 - 2008. Penuiis melaksanakan Praktek
Lapang di Bandar Udara Sultan Thaha Jambi pada tahun 2007.

WENNY PRAYULI

SKRIPSI

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROI,OGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETANUm ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

1.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Air yang terkandung di dalam tanah
merupakan komponen tanah yang sangat
penting
untuk
perhmbuhan
dm
perkembangan tanaman baik sebagai pelarut
hara ataupun untuk pergerakan larutan hara
dalam tanah. Untuk itu, informasi mengenai
ketersediaan air untuk bidang pertanian
sangat penting demi keberhasilan usaba tani.

Informasi kadar air tanah diperlukan mulai
dari perencanaan, praktek irigasi maupun
pengendalian mum hasil panen memalui
rekayasa fisologis.
Pengukuran kadar air tanah (KAT)
belum
menjadi
kebiasaan
dalam
menjalankan praktek pertanian. Kendala
m u m yang dihadapi dalam monitoring
KAT adalah ketersediaan alat ukur karena
factor harga (ex. Impor). Untuk mengatasi
masalah ini, maka perlu dikembangkan alat
untuk memonitor kadar air tanah ekonomis
tapi cukup akurat
Ada dua metode utama yang digunakan
dalam pengukuran KAT, yaitu metode
penetapan KAT secara langsung (metode
gravimetri) dan tidak langsung. Beberapa

metode yang digunakan untuk pengukuran
KAT secara tidak langsung, antam lain heat
pulse probe (HPP) atau penghamburan
bahang (heat drssipation),, Neutron Probe,
Time Domain Reflectronie (TDR),
Velociry Dr@eretntiation Domarn (VDD).
Metode pengukuran KAT s e c m
langsung ataupun tidak langsung memiliki
kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Metode gmvimetri memiliki tingkat
keakuratan yang tinggi. Kelemahan dari
metode ini adalah memerlukan biaya yang
tinggi, efisiensi waktu yang rendah.
Salah satu metode pengukumn KAT
tidak langsung yang cukup akurat adalah
mengynakan pendekatan penghamburan
panas tanah.
Pada umumnya sensor
pengukuran KAT yang diiembangkan
bersifat semi permanen. Pada penelitian
yang dilakukan oleh Rohayati (2001)), sensor
yang diiembangkan bersifat permanen.
Karena pertimbangan efisiensi pengukuran
maka perlu dibuat sensor KAT dengan
mengynakan metode penghamburan panas
tanah yang portable. Sensor ini dibuat agar
bisa melakukan pengukuran di banyak titik
dalam waktu yang singkat d m praktis.
Metode ini bisa menggambarkan sifat
termal tanah pada berbagai kondisi tanah
baik pada tanah dalam keadaan jenuh

(kapasitas lapang) maupun dalam kondisi
l a p pennanenkering (Hopmans, et al.,
2002).
1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah
a. untuk mengembangkan sensor portable
dengan prinsip pengl~amburanpanas.
b. membandingkan dua parameter u l w
KAT (pen~hahantemperatur dan w a h
pengamatan telnperatur).
U. TINJAUAN P U S T A U
2.1 Metode Penghambum Panas Tanah

Metode tidak langsung yang digunakan
untik mengukur kadar air tanah adalah
metode penghamburan panas tanah. Sensor
vana digunakan tlalam tnetode ini adalah

.

-

Gambar 1. Sensor heat dissioafion CS229
(Campbell Scientifc,Inc)
Sensor yang digunakan dalam metode
ini terdiri dari elemen pemanas dan sensor
termokopel yang bcrada disekeliling
keramik berpori. Prinsip dasar metode ini
adalah perubahan suhu tmab sebelum dan
seelah diberi dosis panas yang sama. Pada
tanah basah perubahan suhu yang terjadi
lebih rendah (lambat) dibandin&an dengan
tanah kering (htim:l/sowacs.co~n).
CS229 yang dikembangkan oleh
Cantpbel Scientific n~enggunakan arus
konstan sebesar 50 mA dan pemanas dengan
hambatan sebesar 34 a.Data yang tercatat
ini terekam ke dalam da@ logger. Kalibrasi
alat ini dilakukan pada dua kondisi tanah
yang ekstrim, yaitu pada kondisi kering dan
kondisi kapasitas lapang (Flint, et a1.,2002).

1.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Air yang terkandung di dalam tanah
merupakan komponen tanah yang sangat
penting
untuk
perhmbuhan
dm
perkembangan tanaman baik sebagai pelarut
hara ataupun untuk pergerakan larutan hara
dalam tanah. Untuk itu, informasi mengenai
ketersediaan air untuk bidang pertanian
sangat penting demi keberhasilan usaba tani.
Informasi kadar air tanah diperlukan mulai
dari perencanaan, praktek irigasi maupun
pengendalian mum hasil panen memalui
rekayasa fisologis.
Pengukuran kadar air tanah (KAT)
belum
menjadi
kebiasaan
dalam
menjalankan praktek pertanian. Kendala
m u m yang dihadapi dalam monitoring
KAT adalah ketersediaan alat ukur karena
factor harga (ex. Impor). Untuk mengatasi
masalah ini, maka perlu dikembangkan alat
untuk memonitor kadar air tanah ekonomis
tapi cukup akurat
Ada dua metode utama yang digunakan
dalam pengukuran KAT, yaitu metode
penetapan KAT secara langsung (metode
gravimetri) dan tidak langsung. Beberapa
metode yang digunakan untuk pengukuran
KAT secara tidak langsung, antam lain heat
pulse probe (HPP) atau penghamburan
bahang (heat drssipation),, Neutron Probe,
Time Domain Reflectronie (TDR),
Velociry Dr@eretntiation Domarn (VDD).
Metode pengukuran KAT s e c m
langsung ataupun tidak langsung memiliki
kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Metode gmvimetri memiliki tingkat
keakuratan yang tinggi. Kelemahan dari
metode ini adalah memerlukan biaya yang
tinggi, efisiensi waktu yang rendah.
Salah satu metode pengukumn KAT
tidak langsung yang cukup akurat adalah
mengynakan pendekatan penghamburan
panas tanah.
Pada umumnya sensor
pengukuran KAT yang diiembangkan
bersifat semi permanen. Pada penelitian
yang dilakukan oleh Rohayati (2001)), sensor
yang diiembangkan bersifat permanen.
Karena pertimbangan efisiensi pengukuran
maka perlu dibuat sensor KAT dengan
mengynakan metode penghamburan panas
tanah yang portable. Sensor ini dibuat agar
bisa melakukan pengukuran di banyak titik
dalam waktu yang singkat d m praktis.
Metode ini bisa menggambarkan sifat
termal tanah pada berbagai kondisi tanah
baik pada tanah dalam keadaan jenuh

(kapasitas lapang) maupun dalam kondisi
l a p pennanenkering (Hopmans, et al.,
2002).
1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah
a. untuk mengembangkan sensor portable
dengan prinsip pengl~amburanpanas.
b. membandingkan dua parameter u l w
KAT (pen~hahantemperatur dan w a h
pengamatan telnperatur).
U. TINJAUAN P U S T A U
2.1 Metode Penghambum Panas Tanah

Metode tidak langsung yang digunakan
untik mengukur kadar air tanah adalah
metode penghamburan panas tanah. Sensor
vana digunakan tlalam tnetode ini adalah

.

-

Gambar 1. Sensor heat dissioafion CS229
(Campbell Scientifc,Inc)
Sensor yang digunakan dalam metode
ini terdiri dari elemen pemanas dan sensor
termokopel yang bcrada disekeliling
keramik berpori. Prinsip dasar metode ini
adalah perubahan suhu tmab sebelum dan
seelah diberi dosis panas yang sama. Pada
tanah basah perubahan suhu yang terjadi
lebih rendah (lambat) dibandin&an dengan
tanah kering (htim:l/sowacs.co~n).
CS229 yang dikembangkan oleh
Cantpbel Scientific n~enggunakan arus
konstan sebesar 50 mA dan pemanas dengan
hambatan sebesar 34 a.Data yang tercatat
ini terekam ke dalam da@ logger. Kalibrasi
alat ini dilakukan pada dua kondisi tanah
yang ekstrim, yaitu pada kondisi kering dan
kondisi kapasitas lapang (Flint, et a1.,2002).

2.2 Sifat Termal Tanah
Suhu tanah mempakan faktor utama
yang mempengaruhi proses kimia, fisika,
biologi tanah dan perhnnbuhan tanaman
(Jluy dan Horton, 2004). Sifat termal tanah
yang berperan dalam proses penghamburan
panas tanah
terdiri dari konduktivitas
termal, kapasitas panas volumehik,
difusivitas termal dan juga kapasitas panas.
a. Konduktivitas termal (KT) mempakan
banyaknya panas yang mengalir pada
waktu tertentu dalam bubungannya
dengan gradien temperator. Nilai KT
dipengaruhi oleh fase padat, cair dan
gas medium tanah.
b. Kapasitas termal 1 Heat Capacity (Cp)
mempakan jumlah
panas yang
diperlukan untuk menaikkan suhu satu
gram bahan sebesar satu derajat (" C ).
Kapasitas panas diiyatakan dengan J grgi
deg*'.
c. Kapasitas panas volumetrik (C,)
mempakan jumlah
panas yang
diperlukan untuk rnenaikkan temperatur
1
sebesar 1 K. Kapasitas ~an!s
volumetrik dimyatakan dalam J m K

'

'.

Hubungan kapasit~ipanas volumetrik
dan kapasitas panas &pat dimyatakan
dengan persanlaan :
[ .6% ; > = L C
............................... (I)
Keterangan :
C,: kapasitas termal (J gi' deg-')
p :kerapatan (kg m.3 atau gr
c, : kapasitas termal volumetrik (J m-3
KJ).

d. DiEusivitas termal (a) m e m p a h
perbandingan antara konduktivitas
termal dan kapasitas termal volumetrik.
Dalam peilelitian hi, pengukuran KAT
dilakukan dengan pendekatan
sifat
penghamburan panas tanah. Prinsip dasar
dari
metode ini adaial~ perbedaan
temperatur tanah sebelm dan setelah diberi
kalor yang telah ditentukan besamya. Pada
tanah basah, pembahan temperatur tanah
setelah diberikan kdor lebih kecil
dibandiigkan dengan tanah yang kering.
Perbedaan ternperatur ini disebabkan oleh
perbedaan kapasitas pan= tanah.

Sifat termal berbagai jenis tanah dapat diliat pada tabel berikut :

(Sumber : Rosenberg, 1974)

-

Berikut ini adalah sifat termal tanah oada kondisi kaoasitas laoane dan law
- uetmanen.
.
Tabel 2. Sifat termal tanah pada dua'tingkat lteleng&n tanah'
Jenis bahan
Konduktivitas termal Difusivitas
Cal cm-' degl sec-'
cm2sec
Pasir
I
I
kering
2.23
basah
8.0

/

1

Liat
kerine
bas&
(Sumber : La1 clan Manoj 2004)

-'

1
1

1.5

5.97

1

0.26
2.69

1

2.3 Kadar Air Tanah
Kadar air tanah mempakan besamya air
yang bisa dievapomi dari tanah yang
dipanaskan pada suhu 105'C (La1 dan
Manoj, 2004). Tertahannya air di dalam
tanah disebabkan oleh proses adhesi antara
air dan tanah ataupun kohesi antara molekul
air itu sendiii.
Xi yang terdapat dalam tanah dapat
digolongkan menjadi air gravitasi, air
kapiler dan air higroskopik.
Karena
pengaruh dari gaya yang ini, maka air tanali
dapat dibedakan menjadi kapasitas lapang,
titik layu permanen dan air tersedia. Kadar
air kapasitas lapang adalah jumlah air yang
ditahan dalam pori-pori tanah dan tidak
terpengaruh lagi oleh gaya gavitasi
(Haridjaja, 1980). Kadar air pada titik layu
permanen mempakan kandungan air yang
dijemp (diikat) kuat oleh gaya mahik tanah
sehingga tidak dapat diserap oleh akar
tanaman. Menurut Hillel (1980) kadar air
tersedia adalah jumlah air yang bemda pada
pori tanah karena potensial matriks tanah
setelah potensial gravitasi tidak bekej a lagi
pada air dalam pori tanah tersebut dan air
tanah masib dapat diserap oleh tanaman.
Air tenedia juga dapat diartikan sebagai
selisih antam kadar air pada kapasitas
lapang dan titik layu pemanen. Selain
dipengamhi oleh gaya ikatan mahiks,
osmosis dan kapiler, kadar air tanah jugs
dipengamhi oleh pori tanah. Ukuran pori
tanah
mengatur
penyirnpanan
air,
menyediakan udara dan mang untuk
pertumbuhan tanaman.
2.3.1 Penetapan kadar air tanah dapat
dinyatakan dengan cara :
a. Gravimetric soil moisture content (w) :
merupakan perbandingan antara massa
air (M,) terhadap massa padatan (M*)
dan dmyatakan dalam persen (%).
:.h,
1%"=
= ?f,> .................
;I:
:i*::-.-rc
(2)
Keterangan :

- -

w
M,

: kadar air tanah gavimenik (%)
: massa air
M, : massa tanah (pndatm)
Mi, :massa inorganik
M, : massa organik

b. Volumetric roil moisture content (8) :
merupakan perbandingan antara volume
air yang tcrkandung di dalam tanah
ierhadap volunle padatnnya. Kadar air
volumehik ini juga dinyatakan dalam
persen (%).

Keterangan :
8 : kadar air tanah volumemk (%)
V, : volunte air
V, : volume total tanah
V, : volume padatan
VI : volume porosibs
V, :volume liquid

c. Liquid ratio ..
(8,)
I t
8, = ..................(4)
.: = -*.: -,;
Keterangan :
8, : liquid ratio
V, :volume air
V, :volume tanah @adatan)
Vi, : volume inorganic
d. Degree of saturation (s) : mewpakin
perbandingan antara pori yang berisi air
ierhadap porositas total, dan dimyatakan
dalam persen (%).
7.

s = - => i-/ .
,.
.*

t.

>I<

:!-':;,

. -

.......................(5)

Kererangan :
s
:Degree of saturation
V, :volume air
Vf : volume porositas
V, :volume liquid
V, : volume padatan

2.4 Tsnah yang dignnakau untuk
pengujian desain sensor
Dalam bidang pertanian, tanah diartikan
sebagai media tumbuhnya tanaman darat.
Tanah berasal dari pelapukan batuan yang
bercmpur dengan bahan-bahan oganik dan
organisme (vegetasi hewan) yang hidup
diatas atau di dalamnya (Hardjowigeno,
2003).
Salah satu sifat fisik tanah yang menjadi
pertimbangan untuk pemilihan jenis tanah
dalam pengujian sensor ini adalah tekstur
tanah. Tekstur tanah merupakan keadaan
tingkat kehalusan tanah yang tejadi karena
terdapatnya perbedaan komposisi kandnngan
fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung
pada tnnah. dari ketiga jenis M s i tersebut
partikel pasir mempunyai ukuran diameter
paling besar yaitu 2
0.05 mm, debu
dengan &wan 0.05 - 0.002 mm dan liat
dengan ukuran < 0.002 mm. Keadaan
tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap
keadaan sifat-sifat tanah seperti struktur
tanah, pemeabilitas tanah, porositas.
Berdasarkan perbandingan banyaknya
butir-butir pasir, debu dan liat maka tanah
dapat dikelompokkan menjadi beberapa lima
kelas tekstur :
a. Kasar
: pasir, pasir berlempung
b. Agak kasar :
lempung
berpasir,
lempung berpasir halus
: lempung,
lempung
c. Sedang
berdebu, debu
d. Agak halus : lempung liat, lempung
lit berpasir, lempung liat berdebu
e. Halus
: liat berpasir, liat berdebu,
liat
Kelas tekstur ini dapat digambarkan dalam

Berdasarkan sifat tekstur di atas, maka
diynakan pasir dan liat serta tanah organik
dalam pengujian desain censor.

3.1 Waktu dau Ternpal
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Maret 2008 bertempat di Workshop
Instrumentasi Meteorologi, Institut Pertanian
Bogor.
3.2 Bahan dan Alat
Bahan yang digunalczu~untuk membnat
sensor pengukur kadar air tanab yaitu :
a. kawat vernanas

-

.

.

I

Gambar 3. Kawat pemanas (diameter : 0.1
mm, resistarlce : 157Wrneter)

b.
c.
d.

Sensor suhu temukopel (konstantan
dan tembaga)
isolator (heat shrink tube)
kabel

Bahan yang digwakan nntuk pengamatan :
a. media tanah (liat, pasir dan tanah
o r m i k ) dengan mu% sekitar 150

3: Slty clay loam

40

Y%50

4: randy clay
5: randy clay loa
6: clay loom
7: Slt
8: 411 loam
9: loam
1D:and
11: loamy s n a
12:andvloam

Gambar 2. Diagram tekstur tanah

I

Alat yang digwiakan dalam penelitian ini
adalah
a. sumber arus listrik konstan
b. penguat sinyal

i
I

2.4 Tsnah yang dignnakau untuk
pengujian desain sensor
Dalam bidang pertanian, tanah diartikan
sebagai media tumbuhnya tanaman darat.
Tanah berasal dari pelapukan batuan yang
bercmpur dengan bahan-bahan oganik dan
organisme (vegetasi hewan) yang hidup
diatas atau di dalamnya (Hardjowigeno,
2003).
Salah satu sifat fisik tanah yang menjadi
pertimbangan untuk pemilihan jenis tanah
dalam pengujian sensor ini adalah tekstur
tanah. Tekstur tanah merupakan keadaan
tingkat kehalusan tanah yang tejadi karena
terdapatnya perbedaan komposisi kandnngan
fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung
pada tnnah. dari ketiga jenis M s i tersebut
partikel pasir mempunyai ukuran diameter
paling besar yaitu 2
0.05 mm, debu
dengan &wan 0.05 - 0.002 mm dan liat
dengan ukuran < 0.002 mm. Keadaan
tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap
keadaan sifat-sifat tanah seperti struktur
tanah, pemeabilitas tanah, porositas.
Berdasarkan perbandingan banyaknya
butir-butir pasir, debu dan liat maka tanah
dapat dikelompokkan menjadi beberapa lima
kelas tekstur :
a. Kasar
: pasir, pasir berlempung
b. Agak kasar :
lempung
berpasir,
lempung berpasir halus
: lempung,
lempung
c. Sedang
berdebu, debu
d. Agak halus : lempung liat, lempung
lit berpasir, lempung liat berdebu
e. Halus
: liat berpasir, liat berdebu,
liat
Kelas tekstur ini dapat digambarkan dalam

Berdasarkan sifat tekstur di atas, maka
diynakan pasir dan liat serta tanah organik
dalam pengujian desain censor.

3.1 Waktu dau Ternpal
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Maret 2008 bertempat di Workshop
Instrumentasi Meteorologi, Institut Pertanian
Bogor.
3.2 Bahan dan Alat
Bahan yang digunalczu~untuk membnat
sensor pengukur kadar air tanab yaitu :
a. kawat vernanas

-

.

.

I

Gambar 3. Kawat pemanas (diameter : 0.1
mm, resistarlce : 157Wrneter)

b.
c.
d.

Sensor suhu temukopel (konstantan
dan tembaga)
isolator (heat shrink tube)
kabel

Bahan yang digwakan nntuk pengamatan :
a. media tanah (liat, pasir dan tanah
o r m i k ) dengan mu% sekitar 150

3: Slty clay loam

40

Y%50

4: randy clay
5: randy clay loa
6: clay loom
7: Slt
8: 411 loam
9: loam
1D:and
11: loamy s n a
12:andvloam

Gambar 2. Diagram tekstur tanah

I

Alat yang digwiakan dalam penelitian ini
adalah
a. sumber arus listrik konstan
b. penguat sinyal

i
I

Gambar 4. Multimeter
d.

Spesifikasi Neraca Digital HC-3
Kapasitas maksimum :3kg,

3.3 Langkah Kerja
3.3.1
Mempelajari karakteristik air
tanah
Karakteristik kadar air tanah diperoleh
dari simulasi kapasitas panas tanah lembab.
Besamya kalor yang diperlukan dihitung
dengan menggunakan persamaan :
Q = .??I x c, x AT

Q

m
C8

AT
3.2.2

: kalor yang diperlukan (J)
:massa (gr)
:kapasitas panas tanah (J gr "C)
:pembahan suhu (OC)

Desain Dan Pembuatan Sensor
Kadar Air Tanah
Prinsip dasar dari sifat pengharnburan
panas tanah adalah perbedaan teniperahu

yang terjadi sebelum dan setelah diberi dosis
panas yang konstan. Pentbuatan sensor
KAT ini diusahakan sesemgam mungkin.
Tanah yang digunaka~i untuk pengujian
sensor KAT adalah tanah yang memiliki
sifat fisik yang berbeda, misalnya tanah
organik, pasir dan liat. Perbedaan jenis
tanah yang diuji ini dimaksudkan untuk
melihat sensitivitas sensor KAT.
Prinsip dasar dari sifat penghamburan
panas tanah adalah perbedaan temperatur
yang terjadi sebelum d m setelah diberi dosis
panas yang konstan. Pembuatan sensor
KAT ini diusahakan sesemgam mungkin.
Tanah yang digunakau untuk pengujian
sensor KAT adalah tanah yang memiliki
sifat fisik yang berbala, misalnya tattah
organik, pasir dan liat. Perbedaan jenis
tanah yang diuji ini dimaksudkan untuk
melihat sensitivitas sensor KAT.
Pengukuran pembalran temperatur tanah
dengan pendekatan pengbambumn panas
tanah bisa dilakukan dengan cara mengukur
pembahan temperatur dan juga pembahan
waktu. Besamya perubahan suhu atau
pembahan walttu dijadikan indikasi kadar air
tanah. Pengujian sensor dilakukan dari
kondisi basah hingga lceriug. Hal ini
dilakukan agar air yang diberikan pada
setiap jenis tanab bisa memta. Jika tanah
berada pada kondisi basah, maka perubahan
tempentur yang tercapai pada waktu yang
telah ditentukan &an semakin kecil
(http:l/~vww.sowacs.com).

3.4 Pengujian sensor IO\T
Desain sensor yang telab dibuat, diuji
pada berbagai tingkat kelengasan tanah.
Pengujian sensor ini dilakukan pada tiga
jenis tanah yang berbeda sifat fisiknya.
Tanah yang diynakan adalah tanah organik,
pasir dan tanah liat. 'Tingkat kelengasan
media tanah yang digunakan ini diusahakan
bemda pada kondiii yang sama.
Pengujian sensor ini, dilakukan dengan
interval waktu lima detik. Pelaksanaan
pengamatan berikutnya dilakukan setelah
1.5 sampai 2 jam. Dengan asumsi bahwa
pengamh panas yang diberikan
pada
pengkumn sebelumnya telah hilang. Hasil
pengukuran ini diplotkan kedalam grafik
yang menyatakan hubungan antara waktu
dan perubahan temperatur.

+
Studi Pustaka

jumlahltakaran kalor yang
diperlukan

Desain sensor dan pembuatan

I

Gambar 6. Pmsedur Penelitian
3.5 Desain Sensor Kadar Air Tanab

untuk

mengurangi

gangguan

dalam

Desain sensor yang
telah telah
dikembangkan untuk pengukuran dikenal
dengan nama CS229. Pengukuran KAT
dilakukan dengan mengukur suhu awal
tanah dan suhu tanah setelah diberi kalor
konstan. Perbedaan suhu tanah inilah yang
menunjukkan keberadaan air di dalam tanah.
3.5.1 Desain sensor I
Pemanas dibuat dengan meuggunakan
resistance wire yang dililitkan pada sebuah
stick bambu. Sebelum resistance wire
dililitkan, stick bambu dilapisi dengan
isolator. Sensor termokopel terletak pada
senml pemanas. Pemanas dihubungkan
dengan pemhangkit arus konstan sebesar 4 1
mA dan sensor temokopel diiubungkan
dengan alat pembaca penguat sinyal. Desain
sensor pertama dapat diliat pada gambar 7.
Hasil pengujian alat tidak menunjukkan
performa yang sepadan dengan hasil
simulasi (lihat bab pembahasan sensor I).
Selanjutnya dicari altematif desain sensor

Gambar 7. Desain sensor KAT I

3.5.2 Desain sensor I1
Perbedaan desain sensor ini dengan
desain sensor yang pettama terletak pada
posisi sensor termokopel.
Sensor
termokopel pada desain sensor kedua ini
terletak sekitar 1 cm dari pemanas. Posisi
sensor seperti ini diaksudkan agar suhu
yang terukur adalah temperatur tanah setelah
penghamburan panas. Desain sensor kedua
ini dapat diilustrasikan sebagai berikut :

,

Gambar 10. Rangkaian pembangkit orus
listrik konstan
3.6.2 Sistem Pembaca Temperatur
Rangkaian temperatur dibuat dengan
menggunakan empat OP-AMP Pada
rangkaian subu, digunakan penguat sinyal
sebesar 250 kali.

,

Gambar 11. Sken~apenguat sinyal250 kali
L

Gambar 8. Desain sensor KAT I1

3.6 Pembangkit Arus Listrik Konstan
dan Sistem pembaea temperatur
3.6.1 Pembangkit Arus Listrik Konstan
Dalam penelitian ini, arus digunakan
sebagai sumber pemanas. ANS yang
digunakan dalam penelitian ini adalah
sebesar 41mA dengan hambatan sebesar
30R.
Adapun rangkaian pengahu panas yang

Gambar 12. Ranghian termometer

I

Gambar 9. Skema rangkaian pembangkit
arus listrik konstan

1

IV.

HASlL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasit Pengujian Sensor I
Pada desain sensor yang pertama ini, perubahan temperatur yang terukul: oleh alat pemhaca
temperatur sangat tinggi. Hasil yang diperoleh dari pengujian desain sensor 1 :

I

L

Gambar 14. Perubahan temperatur pada tanah liat
14

€3 1 2

e,

3

E

-

10

*
6

2
&

parirkerbgl

rimlarr pssirkerhg

z

-, 3.

. slmulasipnsibrsah

0
0

20

40

60

80

100

WsktuPalgsmntanTeropwatur(detik)

Gambar 15. Perubahan temperatur pada tanah pasir
8

IV.

HASlL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasit Pengujian Sensor I
Pada desain sensor yang pertama ini, perubahan temperatur yang terukul: oleh alat pemhaca
temperatur sangat tinggi. Hasil yang diperoleh dari pengujian desain sensor 1 :

I

L

Gambar 14. Perubahan temperatur pada tanah liat
14

€3 1 2

e,

3

E

-

10

*
6

2
&

parirkerbgl

rimlarr pssirkerhg

z

-, 3.

. slmulasipnsibrsah

0
0

20

40

60

80

100

WsktuPalgsmntanTeropwatur(detik)

Gambar 15. Perubahan temperatur pada tanah pasir
8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

W a k t u P e n g a m ~ t R n T ~ w a t u(detik)
r

Gambar 16. Perubahan temperatur pada tanah organik
Pada pengujian sensor I, perubahan
temperatur yang terukur pada alat pembaca
temperatur jauh dari hasil simulasi. Pada
desain pertama, temperatur yang terukur
adalah temperatur pemanas yang telah dialiri
sumber panas konstan. Hal ini terlihat pada
data hasii pengukuran temperatur (gambar
14 sampai 16). Karena permasalahan ini,
maka dibuatlah desain sensor 11. Pada
gambar 16 unWc tanah organik kering #2
perubahan temperatur yang terukur lebii
tinggi daripada organik kering #I.

Perbedaan nilai ini disebabkan oleh kontak
antara pemanas dan sensor yang kurang
baik. Sehimgga temperatur yang terukur
adalah tempera& pemanas ymg dialiri arus
konstan.

4.2 Hasil Pengujian Sensor 11
Dalam pengujian sensor digunakan tiga
jenis tanah y a ~ gberbcda. Tanah yang
digunakan adalah tanah liat, pasir dan
organik.

Pengujian sensor dilakukan pada
berbagai tingkat kelengasan tanah, mulai
dari tanah basah bingga kering. Pengukrvan
pada berbagai tingkat kelengasan ini
dimaksudkan untuk mengetahui perambatan
bahang pada berbagai jenis dan tingkat
kelengasan tanah.
Desain sensor dibuat seseragam
mungkin supaya dalam pengukuran
pengaruh sensor bisa diabaikan. Pada
pengujian sensor ini, nilai yang terukur pada

multimeter adalah nilai temperatur.
Perubahan temperatus sebelum dan setelah
dialirkan panas dijadikan indikasi air yang
terkandung di dalam tanah.
Hasil pengukuran beda temperatus tanah
liat #I dan #2 yang diukur pada kondisi
basah bingga kering dapat dilibat pada
gambar 18 dan 19, pasir #I dan #2 (gan~bar
20 dan 21), organik #I dan 112 (gambar 22
dan 23).

wakn~~m~~matonTempmilt~~(druk)

Gambar 18. Pembahan temperatur tanah liat #I pada berbagai tingkat kelengasan tanah
KAT (% volume)
-33

.--->,
--29

...-

'-2.6

24

,

W ~ k N P m g a m ~ m T r r n (pdc u~ )~ ~ ~ ~ ~ ~

,.

.--*-2,

I

Gambar 19. Perbedm tempentur tanah liat tt2 pada berbngni tindcat kelengasan mall

KAT (%volume)
-33
-"-31

--29
- 2 2
......., 9

...-

-.-- 18

0

10

20

30

40

50

€8

70

80

90

103

I5

I

WaktuPeng~mtanTwnpmahu(dctUt)

Gambar 20. Pembahan ternperatur tanah pasir #1 pada berbagai tingkat kelengasan tanah
KAT (% volume)
---33
--31

-.-

-6-29

22

../'

>

0

10

20

30

40

50

MI

70

80

90

,*
"'

10)

-#-I9

..-. 18

1

W&tuPslsarmtanTaquahu (d&)

Gambar 21. Pembahan temperatur tanah pasir #2 pada berbagai tingkat kelengasan tanah

-

KAT (% volumc)
>*

.*-

33

--31

WakhtPengRrnalaaTmqemhu'(de6k)

Gambar 22. Pembahan temperatur tanah organik #1 berbagai tingkat kelcngasan tanah
KAT (%volume)

WnktuPfn~arnatanTrmpw~hu
(dm)

I

Gambar 23. Pembahan temperatur tanah organik #2 pada berbagai tit~gkatkelengasan tanah

pori tanah. Senlakin besw pori tanah, maka
air yang tersimpan dalanl tanah akan lebii
banyak.
Berdasarkan hasil simulasi dan
pengamatan, pa5ir kering memiliki
pembahan temperatur yang lebih tinggi
dibandingkan dengan tailah liat dan tanah
organik. Pada kondisi basah, perubahan
temperatur pasir lebih rendah dibandingkan
dengan tanah liat dan tanah organik. Akan
tetapi, perubahan temperatur tanah pasir #2
pada kondisi jenuh lebih tinggi daripada
tanah organik dan liat Agar mendapatkan
gambmn pada tanah ke~ingataupun basah,
maka dibuatlah gafik perubahan temperatur
berdasarkan interval KAT.
Jii
perubahan
tempentur
dikelompokkan berdasarkan interval kadar
air tanah, maka diperoleh grafik berikut :

Berdasarkan data di atas, perubahan
temperatur pada tanah kering lebih tinggi
dibandingkan dengan
tanah basah.
Kapasitas panas yang dimiliki oleh air
adalah sekitar 4.18 J g " R'lebih besar dari
kapasitas panas udan dan mineral tanah.
Kapasitas
panas
yang
tinggi
menyebabkan kenaikan temperatur yang
kecil.
Sehingga tanah basah akan
menghasilkan kenaikan temperatur yang
lebih rendah daripada tanah kering pada
dosis panas yang sama. Kondisi ini tejadi
untuk semua jenis tanah yang digunakan
dalam proses pengujian alat.
Besar
kecilnya perubahan temperatur tidak hanya
disebabkan oleh kapasitas panas, tetapi juga
dipengaruhi oleh sifat fisik tanah itu sendiri.
Sifat fisik tanah yang berpengaruh, antara
lain : tekstur tanah, massa jenis tanah, pori-

/./"

Interval

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

KAT (% volume)

-0.3

A

100

WaktuPwsamntnsT~c1.~NI'(dcULI)

I

Gambar 24. Pembahan temperatur tanah liat #1 pada berbagai intewal KAT

Interval KAT (% volume)

.--

0.5

.--6.10
--11-15

-16-20
.-

21-25

--26-35
.--. .mlarililtkaing
.--.+ ~ m l s sliatbanh
i
0

10

20

30

40

50

M)

70

80

90

i

100

WakttuPengnla~tnnTcd"p~zhlr
(detlk)

I

Gambar 25. Perubahan temperatur tanah liat #2 pada herbagai interval KAT

13

I

1

Gambar 26. Pembahan temperatur tanah pasir #I pada berbagai interval KAT

Intenjal KAT (96volume )
--6-10

--11-15
--16-20

--21-25
--26-35

0

20

40

60

80

100

W ~ k ~ P e ~ g r m t a n T e o l p a(detik)
.~tw

Gambar 27. Pembahan temperatur tanah pasir #2 pada berbagai interval KAT

lntelvd KAT (% volumc)

-*--

0.5

+-6-10
11-15

-16-20
--

21-25
26-35

-n i n u l a i x q m k k q

---

I

rmlsner@mlba&

I
Gambar 28. Perubahan temperahir tanah organik #1 pada berbagai interval KAT

Intend KAT (% volume)
-0-5

4-6-10

---

11-15
16-20
21-25

--

26.35

1

Gambar 29. Perubahan temperatur tanah organik #2 pada herhagai interval KAT
Setelah dilakukan pengelompokkan
perubahan temperatur berdasarkan interval
KAT, semakin terlihat bahwa perubahan
temperatur pada pasu #2 sangat berbeda
dengan hasil simnlasi. Ada beberapa ha1
yang menyebabkan kondisi ini, misalnya :
jatak antar pemanas dengan sensor suhu, ada
kemungkinan bahwa pemanas tidak kontak
langsung dengan tanah, sehingga pada smt

I

diberi panas yang konstan, maka temperatur
yang terukur adalah temperatur udam di
sekitar media yang dipanaskan.
Untuk melihat konsistensi sensor KAT
maka dibuatlah gnfik hubungan KAT untuk
tanah liat, pasir dan organik. Gtafik ini
dibuat untuk tanah yang berada pada kondisi
keting dan basah.

4.0

"#
v

a

z

t

C:
33!

3.5
3.0
2.5

U'

,.

2.0

&

*" B
,

1.5

/

P

PI

k n i s Tanah :
'- liatkering
-..~..-p,,&rk&,g

*

,

.F(

1.0

/,/=.'

0.5

/ - C

__-m-

0.0

r.

0

..--10

20

30

40

W*Pmgamatm

50

60

70

80

90

100

Tmpmm(dct&)

Gambar 30. Data Pengamatan berbagai jenis tanah pada kondisi kering (Kadar Air 4 0 % )
4.0
3.5

0
O!

3.0

3
%

2-5

8
h

-

Jenis Tanah :

2.0

-

1.5

P

g

--a---parirbar*
organkbrrnh

m'

'...

1.0

liatbarah

a

0.5
0.0

" -" -.."'-

&-.-

0

10

*--i-=-''-.

a- 2
'
-

"%-'.-"---

20

30

40

50

60

70

80

90

100

WaktuPeng~matmnTempwatur (detik)
Gambar 3 1. Data Pengamatan berbagai jenis tanah pada kondisi basah (Kadar Air >30%)
Pada kondisi kering, perubahan
temperatur pada pasir lebih tinggi
dibandiigkan dengan liat dan organik. Pada
kondisi ini, sifat termal tanah sangat
dipengaruhi oleh variasi sifat mineral tanah.
Hal ini sesuai dengan nilai konduktivitas
pasir (6.4 x 10-3 cal cdl deg.I sec-I) lebih
besar dibandiigkan konduktivitas liat (2.88
x 10-3 cal cm-' deg-' sec-') dan organik (2.70
x 10-4 cal cm-I deg-' sec-I), (Rosenberg,
1974).
Nilai konduktivitas tanah
menunjukkan besamya panas yang bisa
dialikan (La1 dan Manoj 2004). Semakin
besar nilai konduktivitas tanah maka nilai

perubahan temperatur juga akan semakin
tinggi.
Pada pasir basah, pcmbahan temperatur
lebib rendab dibandingkan dengan dua jenis
tanah yang lain. Pada kondisi basah, sifat
termal tanah lebih banyak dipengaruhi
jumlah air yang terkandiig dalam tanah
dibandiigkan variasi sifat mineral tanah.
Untuk mengetahui tingkat aktuasi sensor,
maka dalam proses pengukuran perubahan
temperatur digunakan dua ulangan. Hasil
pengamatan doa buah sensor pada masingmasing jenis tanah dapat dilihat pada
ganlbar 32 higga gambni 34 :

0

40

20

60

80

100

WsktuPa%gamatanT~ntpa~hu.
(dm)

Gambar 32. Perubahan ternperatur untuk liat #I, #2 dan lmsil simulasi

Ei

$

5.0
4.5

,#

4.0
3.5
3.0

8 2.3

--pa*"v*ung
--pasir
bs&

C

.-,
s

2.0

1
1

- ' - *,mlrrip.rir*erng

1.5

r

,A?
",C_

/.,.-

e, 1.0

rimlnripuirbsr*

,,,#

0.5
0.0

p~.,,..,.*.&-*',,'a'"-'-

P"..

0

,

defggL
20

40

60

80

100

WalrtuPen~amatnnTclnpc~~)hu.
( d m )

Garnbar 33. Perubahan temperatur untuk pasir dan hasil simulasi

0

20

40

60

SO

WakhtPslgnmatnnTanpaatur ( d m )

Gambar 34. Perubahan suhu untuk organik #I, #2 dan h a i l simulasi
17

Gambar 32 sampai 34 menunjukkan tingkat
konsistensi dan a h i sensor. Jika sensor
dibuat sesetagam mungkin, maka akurasi
pengamatan yang diperoleh akan semakin
tinggi. Hal ini terbukti pada dua jenis tanah
(liat dm organik) dimana pembahan subu
yang terjadi mengikuti fungsi waMu dan
tingkat kelengasan tanah. Untuk pasir,
terdapat perbedaan hasil pengamatan antara
sensor #1 dan #2. Pada sensor pasir #I,
h a i l pengamatannya menunjukkan adanya
konsistensi antara fungsi w a h dan suhu
pada berbagai tingkat kelengasan tanah.
Akan tetapi, pada sensor pasir #2 karena
jarak antara pemanas dan sensor temperatur
terlalu dekat maka pembahan snhu yang
terukur lebih tinggi dari pembahan
temperatur yang seharusnya.
Kendala yang sering terjadi dalam
proses pengujian adalah kawat pemanas
sering putus. Untuk mengatasi ha1 ini,
disarankan menggunakan resistarice wire
yang berdiameter lebih besar. Jarak antara
pemanas dan sensor temperatur juga h m s
konsisten supaya perambatan panas bisa
seragam untuk semua sensor. KAT dapat
dinyatakan dengan dua cam, yaitu
pembahan temperatur sebagai parameter
30

konstan dan pembahart waktu sebagai
parameter konstan. Kenaikan temperatur
secara signifikan mulai terlihat setelah 60
detik. Jadi, untuk desain dan pengukuran
KAT selanjutnya bisa dilakukan hingga
detik ke 60.
Pengukuran temperahu atau waktu
pengamatan sebagai parruneter konstan
memiliki kelebihan dan kekurangannya
masing-masing. Hal ini tergantung pada
kemampum hardware dan sojhare yang
digunakan.
Jika pembahan temperatur
dijadikan sebagai parameter konstan, inaka
dibutuhkan kemompuan sofmare yang bisa
mencatat waktu untuk mencapai pembahan
temperahlr tertentu. Sedangkim jika waktu
pengamatan
yang dijadikan parameter
konstan maka h m s dibuat alat ukur
temperatur yang akurat.
Selain graNc yang menyatakan
hubungan antam waktu dan pembahsn
temperatur, dari data pengamatan juga bisa
diperoleh informasi laju penurunan KAT
pada temperatur mangan dan juga p f i k
yang menyakan hubungan antara KAT d m
pembahan temperatur pi~daberbagai jenis
tanah.

I\

KAT (4b Volume)

Gambar 35. hubungan KAT dengan pembahan temperatur

I

Jika dalam pengujian sensor, waktu
pengamatan dijadikan parameter konstan,
maka hams dibuat alat ukur temperatur yang
memiliki akurasi tinggi. Setiap kenaikan
suhu sebesar 0.l0C menyebabkan error
dalam pengukuran KAT sebesar 1-5 persen.
100

Jika resolusi alnt t~kwtemperatur semakin
tinggi maka akurasi pengukuran juga akan
semakin tinggi. Sehingga pengukuran KAT
dengan prinsip penghaniburan panas bisa
dijadikan alat uktu KAT yang memiliki
akurasi dan resolusi yang tinggi.

,
Pcmbahan Ternperslur

90

I

80

r
-g

.'

-

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5

q . 6

5

';60

0.7
0.8

h
(L

so

2;

0.9

40

-AT :0.IaC

%

-AT

1

$30

: 0.TC
AT :0.3%

-AT : 0.4-C

20
10

-

I
T
_
T
-

--

AT :0.5-C

- - --AT : 0.bC
.- AT : 0.7?'C
AT OO%C

0

-AT
0

5

I0

15

20

25

30

KAT (?6 volume)
1

O W

3 5 - - - ~ ~I T

Gambar 36. hubungan KAT dengan waktu pengamatan

Jika dalam pengujian sensor, perubaban
temperatur dijadikan parameter konstan,
maka barus dibuat alat ukur waktu (cozmter)
yang memiliki akurasi tinggi.
Setiap
kenaikan waktu sebesar 10 detik
menyebabkan error dalam pengukuran KAT
sebesar 1-5 persen. Kisaran nilai ini masih
berada dalam akurasi pengukuran KAT.
Dalam pengkuran KAT dengan
pembaban tempemtur sebagai parameter
konstan,
waktu
pengamatan
yang
menunjukkan nilai KAT mulai terliat nyata
setelab 60 detik atau setara dengan
perubaban suhu sebesar 0.6OC @ada I(AT 05 persen). Semakin lama waktu yang
digunakan dalam pemberian dosis panas
maka penghamburan panas tanah akan
semakin terliat jelas.
Waktu yang
digunakan juga harus dibatasi, karena
pemberian dosis panas yang terlalu lama
dapat melelehkan isolator.
Jika pembaban waktu dijadikan
parameter konstan, maka perubaban
temperatur yang menunjukkan nilai KAT
mulai terlihat nyata setelab tempemtw naik

Nyan atau tidaknya
sebesar 0.6"C.
pembaban wakta dan pezubahan temperatur
ditentukan (dilihat) dari slope g a f k yang
dillasilkan oleh setiap data.
Pada pengukuran !CAT, setiap jenis
sensor dan metode yang digunakan memiliki
kelebihan dan kekurangm masing-masing.
Begitu juga dengan sensor IOlT yang
didesain pada penelitim ini. Kelebihan
pengukuran
KAT
dengan
prinsip
penghambwan panas tanah adalab bisa
mengukur KAT baik pad5 kondisi basah d m
kondisi kering, Selain itu pengukuran KAT
dengan p ~ s i pini bisa digunakan untuk
berbagai jenis tanab tanpa dipengarubi oleh
sifat dielektrik tanah.

V. Kesimpulan dan Saran

DAFTAR PUSTAKA

5.1 Kesimpulan
Desain sensor portable sudah berhasil
dibuat.
Hasil
pengukwan
mampu
menunjukkan pernbahan temperatur yang
menjadi indikasi air yang terkandung di
dalam tanah pada berbagai tingkat
kelengasan tanah.
Ada dua parameter ukw yang
digunakan untuk menentukan kadar air yaitu
pernbahan temperatur sebagai parameter
konstan dan waktn pengamatan temperatur
sebagai panmeter konstan.
Kedua
parameter ukur ini memiliki kelebihan dan
kekurangannya masing-masing. Dari grafik
yang menunjuWcan nilai ermr pengukuran,
setiap kesalahan pengukuran 0.I0C atau 10
detik akan menyumbang kesalahan
pengukuran 1-5 persen. Nilai ini masih
berada pada kisaran akurasi pengamatan
KAT yang lazim dignnakan.
ladi,
kemampuan teknis hardware dan sofhvare
yang
akan
menentukan
desain
pengembangan alat ukur selanjutnya apakah
menggunakan pengukuran waktu atau
pengukuran pernbahan temperatur.

Flint et al, 2002.
Callibration and
Temperature Correction of Heat
Dissipation Mafric Pote~~fial
Sensors.
Soil Science Society of America Journal
66:1439-1445 (2002).

5.2 Saran

Kendala yang diadapi dalam pengujian
sensor adalah kawat pemanas yang sering
putus. Untuk mengatasi keudala yang teqadi
maka perlu dilakukan peuelitian dengan
menggunakan kawat pemanas yang
berdiameter lebih besar dari O.lmm.
Dalam penelitian ini, contoh tanah yang
digunakan hanya 150 gram. Sehingga pada
saat penimbangan contoh tanall sangat
memungkiikan tertariknya sensor yang
menyebabkan kontak antara pemanas
dengan tanah tidak sempuma. Jika ada
timbangan dengan kapasitas yang lebii
besar
dengan
resolusi
tinggi,
makapengukuran bisa dilaknkan dengan
menggunakan contoh tanah dengan volume
atau massa yang lebih besar. Dengan
menggunakan contoh tanah yang lebih besar
maka kemungkinan tertarilmya sensor pada
saat penimbangan contoh tanah bisa
diperkecil.

Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah.
Jakarta : Akddemika Pressindo
Haridjaja, 0. 19110. Penganlar Fisika Tanah.
Institnt Pendidikan Latihan dan
Penyuluhan Pemlian.
Institut
Pertanian Bogor.
Hillel, D. 1980. Fudamental of Soil Physic.
New York :Academic Press.
Hopmans. JW, et ol., 2002. Indirect
estimation of soil thernral properties
and water flu using heat pulse probe
measurements:
Geomctry
and
dispersion
effects.
WATER
RESOURCES RESEARCH, VOL. 38,
NO. 1.

httD://www.camobelsci.c~i(diakses tanggal
19 fehruary 2008).
httD://www.sowacs.com (diakses tanggal 13
febrnary 2005).
Jury, W dan Horton. 2004. Soil Physics
sixth editon. United States of America :
John Wiley & Sons, inc.
Lal, R dan Manoj K.S. 2004. Principles of
Soil Physics. New York : Marcel
Dekker, Inc.
Rohayati, E.D .2000. Pengembangan Alat
Ukur Kadar Air 'I'anah Berdasarkan
Prinsip Penghamburan Bahang ( Heat
Dissipation ). Skripsi. Bogor Fakultas
Matematika dan llmu Pengetahuan
Alam. Institut Pertauian Bogor.
Roseuberg, J.N. 1974. Mic~oclimate, the
Biological Environtnlent. New York :A
wiley-Interscience Publication.

Alat Ukur Kadar Air Tanah
Metode

* 0.003m3m-'

Campbell CR616 and the M K O
Trime.

Tingkat akurasi TDR dipengaruhi oleh waktu dan kalibmi KAT yang berada disekitar
'probe". Untuk tanah yang mengandung logam TDR tidak dapat bekeja dengan baik.

TDR

akurasi

Foto Alat

Prinsip Keja

Kelebihan : akurat, tidak perlu dikalibrasi, tidak dipengaruhi oleh kadar garam yang
terkandung di &lam tanah.
Kekurangan : elektronik yang kompleks, biaya yang tinggi untuk "pure" TDR.

Sifat DielekIrik
Tan&

I

*2%

I. Soil Moisture Probe
sensor MP4M menggmakan &elruensitinggi untuk mendeteksi kelembaban tanah.
KAT diukur berdesarkan sifat dielektrik tanah.
I

I

Kelebihan :dapat dipasang vertikal untuk memonitor KAT rala-rata pa& kolom tanah
horizontal ataupun KAT pada kedalaman tertentu.
KAT diukur berdasarkan sifat dielektrik tanah.

1

. % m a y ay ynmm q o uqu"lupfdunmam'eaOL e33mg q n u a c p u q m u n ueq&!p
os!q t h q ' 8 v a y qeue$yn)m um@uad qmd no laqms !pocuam es!q "sum[
aA!lofar (y!1!1 n l ~ opod)
s
uemynBuad m u u mqwnq!p 3wK ye& .uals!suoy yopp
'36upser: %!",I 961mq !p %r~!~oguow
epr?d ,w.!~!inlss T l u n mmquSuad :ue9-ax

.(ZOOZ '.ID !a 'swmdoK) Bu!ray/oauewad d e [ !s!puoy
m p p unduour (3uedol W!sedey) qnuaFumpeay m l o p qmw epod ~ o q q~ u m!s!puoy
!e8wqlaq op8d y e w [ouual aej!s wynqmeS3uam os!q pjepe
apozam p p ueqtqalax
a q O d d cdSltld l U 3 H '2
Suem

%waypw w3uap wy3qpmq!p
( ~ o q m yepuai
~)
qqal !peGai 3ueK uqns ueyeqruad p m q y e w epe J ' o m s S ~mued
X
s!soP !iaqp yelaas w p umlaqas yeugl uqns ueyeqiuad yelepe !q apo$ama m p d ! s m
UO!!U@SS!~ J D a H

'1