1.5 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada Mei - Agustus 2013 di Stasiun Klimatologi Klas I Sampali
– Medan, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika.
1.6 Alat dan Bahan
Komponen yang digunakan untuk penelitian ini adalah : 1.
Hall Effect Sensor IC 276; 2.
Rangkaian Pengolah Sinyal IC 4047; 4066; 3.
Rangkaian driver, untuk menyambungkan semua peralatan; 4.
Seperangkat PC, digunakan untuk menampilkan hasil dari sensor untuk penyimpanan data.
1.7 Metode Penelitian
Untuk mencapai tujuan dari penelitian ini, penulis menerapkan metode eksperimental sebagai berikut ;
1. Pengumpulan peralatan dan bahan, yaitu menyediakan peralatan elektronika
seperti perlengkapan elektronik, personal komputer laptop serta pengumpulan bahan-bahan kerja seperti komponen elektronika beserta PCB, seperangkat sensor
hujan tiping bucket dan software bahasa pemograman tingkat tinggi Visual Basic 6.0.
2. Studi Kepustakaan, yaitu mempelajari buku-buku penunjang, literatur dan
khususnya yang berhubungan dengan pokok penelitian. 3.
Eksperimen, yaitu melakukan pembuatan perangkat keras dan perancangan
perangkat lunak aplikasi program beserta penulisan script program.
4.
Implementasi dan kalibrasi alat dengan penakar hujan manualobservatorium.
1.8 Sistematika Penulisan
Agar pembahasan dalam skripsi ini lebih terstruktur dan mudah dipahami, penulis membuat sistematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Universitas Sumatera Utara
Dalam Bab membahas latar belakang penelitian, batasan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat dan waktu penelitian, alat dan
bahan penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Landasan teori, dalam bab ini menguraikan pembahasan teori-teori, metode dan hal-hal yang terkait menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan
untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang sensor ATS276, bahasa program yang digunakan, serta
karekteristik dari komponen-komponen pendukung.
BAB III SISTEM KERJA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas sistem kerja rangakian, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematika dan masing-masing rangkaian.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
Pada bab ini membahas karakteristik keluaran sensor-sensor cuaca elektronik yang telah diintegrasikan dalam satu rangkaian peralatan ukur unsur
cuacaiklim yang portobel dengan membandingkan peralatan konvensional yang digunakan saat ini.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang berisi kesimpulan yang didapat selama penelitian serta saran-saran untuk pengembangan penelitian
yang serupa pada masa yang akan datang.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 HUJAN
2.1.1 Pengertian Curah Hujan
Hujan merupakan salah satu fenomena alam yang terdapat dalam siklus hidrologi dan sangat dipengaruhi iklim. Keberadaan hujan sangat penting dalam kehidupan, karena
hujan dapat mencukupi kebutuhan air yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup.
Hujan merupakan gejala meteorologi dan juga unsur klimatologi. Hujan adalah hydrometeor yang jatuh berupa partikel-partikel air yang mempunyai diameter 0.5 mm
atau lebih. Hydrometeor yang jatuh ke tanah disebut hujan sedangkan yang tidak sampai tanah disebut Virga Tjasyono : 2006. Hujan yang sampai ke permukaan tanah
dapat diukur dengan jalan mengukur tinggi air hujan tersebut dengan berdasarkan volume air hujan per satuan luas. Hasil dari pengukuran tersebut dinamakan dengan
curah hujan. Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang datanya diperoleh dengan cara mengukurnya dengan menggunakan alat penakar hujan, sehingga dapat
diketahui jumlahnya dalam satuan millimeter mm. Curah hujan 1 mm adalah jumlah air hujan yang jatuh di permukaan per satuan luas m
2
dengan catatan tidak ada yang menguap, meresap atau mengalir. Jadi, curah hujan sebesar 1 mm setara dengan 1 liter
m
2
Aldrian, E. dkk, 2011. Curah hujan dibatasi sebagai tinggi air hujan yang diterima di permukaan sebelum mengalami aliran permukaan, evaporasi dan peresapan ke
dalam tanah.
Berdasarkan ukuran butiran, hujan dapat dibedakan menjadi: a Hujan gerimis drizzle, dengan diameter butirannya kurang dari 0,5 mm.
Universitas Sumatera Utara
b Hujan salju snow, adalah kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku 0
o
C. c Hujan batu es, curahan batu es yang turun didalam cuaca panas awan yang
temperaturnya dibawah titik beku 0
o
C. d Hujan deras rain, dengan curah hujan yang turun dari awan dengan nilai
temperatur diatas titik beku berdiameter butiran ± 7 mm.
Jenis-jenis hujan berdasarkan besarnya curah hujan menurut BMKG dibagi manjadi tiga, yaitu :
1. Hujan sedang, 20 - 50 mm per hari. 2. Hujan lebat, 50-100 mm per hari.
3. Hujan sangat lebat, di atas 100 mm per hari.
Intensitas curah hujan merupakan ukuran jumlah hujan per satuan waktu tertentu selama hujan berlangsung. Hujan umumnya dibedakan menjadi 5 tingkatan
sesuai intensitasnya seperti yang disajikan pada Tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1. Tingkatan Hujan Berdasarkan Intensitasnya
Tingkatan Intensitas mmmenit
Sangat lemah 0.02
Lemah 0.02
– 0.05 Sedang
0.05 – 0.25
Deras 0.25
– 1 Sangat deras
1 Sumber : Mori et. Al 1997
Data hujan mempunyai variasi yang sangat besar dibandingkan unsur iklim lainnya, baik variasi menurut tempat maupun waktu. Data hujan biasanya disimpan
dalam satu hari dan berkelanjutan. Dengan mengetahui data curah hujan kita dapat melakukan pengamatan di suatu daerah untuk pengembangan dalam bidang pertanian
dan perkebunan. Selain itu dapat juga digunakan untuk mengetahui potensi suatu daerah terhadap bencana alam yang disebabkan oleh faktor hujan.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Penakar Hujan
Penakar hujan adalah instrumen yang digunakan untuk mendapatkan dan mengukur jumlah curah hujan pada satuan waktu tertentu. Panakar hujan mengukur tinggi hujan
seolah-olah air hujan yang jatuh ke tanah menumpuk ke atas merupakan kolom air. Air yang tertampung volumenya dibagi dengan luas corong penampung, hasilnya
adalah tinggi atau tebal, satuan yang dipakai adalah milimeter mm.
Salah satu tipe pengukur hujan manual yang paling banyak dipakai adalah tipe observatorium obs atau sering disebut ombrometer. Curah hujan dari pengukuran
alat ini dihitung dari volume air hujan dibagi dengan luas mulut penakar. Alat tipe observatorium ini merupakan alat baku dengan mulut penakar seluas 100 cm2 dan
dipasang dengan ketinggian mulut penakar 1,2 meter dari permukaan tanah. Alat pengukur hujan otomatis biasanya memakai prinsip pelampung, timbangan atau
jungkitan. Keuntungan menggunakan alat ukur otomatis ini antara lain seperti, waktu terjadinya hujan dapat diketahui, intensitas setiap terjadinya hujan dapat dihitung,
pada beberapa tipe alat, pengukuran tidak harus dilakukan tiap hari karena periode pencatatannya lebih dari sehari, dan beberapa keuntungan lain.
Tinggi curah hujan diasumsikan sama di sekitar tempat penakaran, luasan yang tercakup oleh sebuah penakar hujan bergantung pada homogenitas daerahnya maupun
kondisi cuaca lainnya. Penakar hujan dibagi dalam dua golongan yaitu tipe manual dan tipe otomatis. Bila yang diinginkan hanyau jumlah hujan harian, maka dipakai
tipe manual. Informasi lebih banyak diperoleh dari alat otomatis. Alat yang dipakai yang ada di lapangan. Makin canggih suatu alat makin banyak ketrampilan dan
kemampuannya.
Kepadatan minimum jaringan penakar hujan untuk kepentingan hidro –
meteorologis umum menurut Linsley 1982 direkomendasikan sebagai berikut : 1.
Untuk daerah datar, beriklim sedang, mediteranean dan zona tropis 600 – 900 km
2
untuk setiap stasiun 2.
Untuk daerah-daerah pegunungan beriklim sedang, mediteranean dan zone tropis, 100
– 250 km
2
untuk setip stasiun.
Universitas Sumatera Utara
3. Untuk pulau-pulau dengan pegunungan kecil dengan hujan yang beraturan, 25
km
2
untuk setiap stasiun. 4.
Untuk zone-zone kering dan kutub, 1500 - 10.000 km
2
untuk setiap stasiun.
Secara umum alat penakar hujan terbagi dalam 3 jenis yaitu : a.
Jenis penakar hujan biasa tipe Obervatorium Obs atau konvensional
Gambar 2.1 Penakar Hujan Obs
Universitas Sumatera Utara
b. Jenis penakar hujan mekanik recorder Jenis Hellman
Gambar 2.2 Penakar Hujan Hellman
c. Jenis penakar hujan otomatispenakar hujan tipping bucket
Gambar 2.3 Penakar Hujan Tipping Bucket
Jenis penakar hujan otomatis ini lah yang akan digunakan sebagai dasar dari pembuatan penulisan Skripsi ini. Perangkat sensor penakar hujan otomatis merupakan
Universitas Sumatera Utara
penakar hujan yang menggunakan sistem penjungkit yang akan menghasilkan tipping bila penjungkit telah terisi air dalam skala yang telah ditentukan. Dimana pada saat
bucketnya saling berjungkit, secara elektrik terjadi kontak dan menghasilkan keluaran nilai curah hujan yang displaynya dapat dilihat pada monitor. Alat ini di pasang pada
sebuah pondasi dengan ketinggian 1,2 m dari atas permukaan tanah. Penakar hujan tipe tipping bucket, nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit tidak sama, serta luas
permukaan corongnya beragam tegantung dari merk pembuatnya. Masing-masing penakar hujan yang berbeda merk, dan luas permukaan corongnya tersebut, berbeda
pula nilai tiap jungkittip bucketnya, misalnya ada yang 0,1 mm, 0,2 mm dan 0,5 mm. Pada penulisan Skripsi ini penulis menggunakan penakar hujan tipe tipping bucket
dengan nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit adalah 0,5 mm.
Tipping Bucket Sensor
Prinsip alat, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan berjungkit dan air
dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercapat pada pias atau menggerakkan
counter penghitung. Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Hal ini dikarenakan mode
jungkitan pada alat ini didesain hanya untuk beban seberat 0,5 mm atau lebih. Semua alat penakar hujan di atas harus diperhatikan penempatannya di lapangan terbuka
bebas dari halangan. Alat yang teliti dengan menempatkan yang salah akan mengukur besaran yang salah pula. Alat yang otomatis, pemeliharaannya harus lebih intensif.
Pada prinsipnya apabila hujan turun, maka air akan masuk melalui corong besar dan corong kecil, kemudian kapasitas curah hujan diukur dengan penghitungan jumlah
tumpahan pada penampung berayun tipping bucket. Pada alat ini terdapat dua wadah yang diisi bergantian, setiap kali wadah terisi penuh maka alat ini akan tumpah pada
satu sisinya. Tipping bucket sensor bekerja dengan cara menghitung pulsa persatuan waktu
yang ditentukan dari banyaknya air yang masuk ke dalam corong sensor tersebut. Sehingga dari pulsa-pulsa tersebut dapat diketahui besarnya curah hujan persatuan
luas persatuan waktu. Air hujan ditampung ke dalam bejana yang berjungkit. Bila air
Universitas Sumatera Utara
mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm atau sesuai dengan spesifikasi sensor akan berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah
bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercatat pada pias atau menggerakkan counter penghitung. Jumlah
hitungan dikalikan dengan 0,5 mm atau sesuai dengan spesifikasi sensor merupakan tinggi hujan yang terjadi. Tipping bucket tidaklah seteliti instrumen standar lainnya,
dikarenakan hujan dapat saja berhenti sebelum bejana berjungkit karena curah hujan belum mencapai nilai 0,5 mm. sehingga nilai curah hujan di bawah 0,5 mm tidak
tercatat. Ketika bejana berjungkit, akan menggerakkan saklar seperti reed switch yang kemudian direkam secara elektronik. Cara kerja alat penakar hujan ditunjukkan
pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Cara kerja penakar hujan jenis Tipping Bucket
Keuntungan dari alat pengukur hujan tipe tipping bucket adalah karakter dari hujan ringan, sedang atau berat dapat dengan mudah diperoleh. Karakter hujan ditentukan
oleh jumlah hujan yang turun dalam beberapa waktu biasanya 1 jam serta dengan menghitung jumlah jungkitan dalam jangka waktu 10 menit pengamat dapat
menentukan karakter dari hujan.
Kalibrasi Sensor
Kalibrasi pada tipping bucket sensor dilakukan dengan cara mengatur keseimbangan jungkitan dengan merubah ketinggian baut penahan jungkitan tersebut. Untuk
mendapatkan volume yang tertampung dalam curah hujan diperoleh dari luas penampang corong pada tipping bucket dikalikan dengan tinggi curah hujan yang
diinginkan. Misalnya diameter corong tabung 22,5 cm dan ketinggian curah hujan
Universitas Sumatera Utara
yang diinginkan 0,5 mm maka untuk mendapatkan volume pada setiap jungkitan dihitung dengan cara :
Volume setiap jungkitan V = Luas corong x tinggi curah hujan V
= π x r
2
x 0,5 mm V
= 3,14 x 11,2 cm
2
x 0,05 cm V
= 19,69 cm
3
V ≈ 20 cm
3
2.2 HALL EFFECT SENSOR
Kategori