13
5 BAB II STUDI PUSTAKA A. Skydiving Terjun payung yang juga dikenal dengan skydiving, adalah tindakan akrobat yang dilakukan selama terjun bebas, Sejarah Skydiving dimulai oleh Andre- Jacques Garnerin yang membuat parasut dan sukses melompat dari balon udara pada 1797. Teknologi terjun payung militer dikembangkan sebagai cara untuk menyelamatkan awak pesawat dari keadaan darurat di atas kapal balon dan pesawat dalam penerbangan, kemudian sebagai cara mengirimkan tentara ke medan perang. (Wikipedia). B. Alat Latih Skydiving Di Indonesia Alat latih Skydiving telah dikembangkan Oleh PT. Sumber Daya Primatamanusa dengan nama “Skydiving Trainning chamber”. Skydiving Training Chamber adalah sarana latihan terjun bebas di dalam ruangan dengan menggunakan aliran udara buatan, yang lebih dikenal dengan Indoor Skydiving. Ruangan utama dari Indoor Skydiving adalah Flying Chamber dan Antechamber. Flying Chamber adalah ruangan yang memiliki aliran udara dengan kecepatan tinggi sehingga mampu mengangkat tubuh manusia melayang di udara. Sedangkan Antechamber adalah ruang tunggu yang tidak memiliki aliran udara. (indonetwork) Gambar I.1 Alat Latih Skydiving

Cara Kerja Tabung Pitot

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Bagaimana cara kerja tabung pitot?

Citation preview

Page 1: Cara Kerja Tabung Pitot

5

BAB II

STUDI PUSTAKA

A. Skydiving

Terjun payung yang juga dikenal dengan skydiving, adalah tindakan akrobat

yang dilakukan selama terjun bebas, Sejarah Skydiving dimulai oleh Andre-

Jacques Garnerin yang membuat parasut dan sukses melompat dari balon udara

pada 1797. Teknologi terjun payung militer dikembangkan sebagai cara untuk

menyelamatkan awak pesawat dari keadaan darurat di atas kapal balon dan

pesawat dalam penerbangan, kemudian sebagai cara mengirimkan tentara ke

medan perang. (Wikipedia).

B. Alat Latih Skydiving

Di Indonesia Alat latih Skydiving telah dikembangkan Oleh PT. Sumber

Daya Primatamanusa dengan nama “Skydiving Trainning chamber”. Skydiving

Training Chamber adalah sarana latihan terjun bebas di dalam ruangan dengan

menggunakan aliran udara buatan, yang lebih dikenal dengan Indoor Skydiving.

Ruangan utama dari Indoor Skydiving adalah Flying Chamber dan Antechamber.

Flying Chamber adalah ruangan yang memiliki aliran udara dengan kecepatan

tinggi sehingga mampu mengangkat tubuh manusia melayang di udara.

Sedangkan Antechamber adalah ruang tunggu yang tidak memiliki aliran udara.

(indonetwork)

Gambar I.1 Alat Latih Skydiving

Page 2: Cara Kerja Tabung Pitot

6

C. Skala Kecepatan Angin

berdasarkan skala beaufort secara umum angin terdiri dari tiga belas skala

berbeda, yaitu dari skala (0) yang artinya angin tenang (calm) dengan kecepatan

dibawah 1 Km/jam, sampai skala (12) yang artinya skala tertinggi yaitu angin

siklon dengan kecepatan diatas 118 Km/jam. berikut ini adalah tabel tentang skala

angin dan kecepatan yang dihasilkanya :

Tabel I.1 Skala Beaufort

Skala Keadaan Angin

Kecepatan Angn

Knot Ms-1

Km/jam

0 Tenang <1 0 - 0.2 < 1

1 Udara ringan 1 – 3 0.3 – 1.5 1 - 3

2 Sepoi lemah 4 – 6 1.6 - 3.3 4 – 7

3 Sepoi lembut 7 – 10 3.4 – 5.4 12 – 19

4 Sepoi sedang \11 – 16 5.5 – 7.9 20 – 28

5 Sepoi segar 17 – 21 8.0 –10.7 29 – 38

6 Sepoi kuat 22 – 27 10.8 –13.8 39 – 49

7 Angin rebut lemah 28 – 33 13.9 – 17.1 50 – 61

8 Angin rebut 34 – 40 17.2 – 20.7 62 – 74

9 Angin rebut kuat 41 – 47 20.8 – 24.4 75 – 88

10 Badai 48 – 55 24.5 – 284 89 – 102

11 Badai amuk 56 – 63 28.5 – 32.6 103 –117

12 Siklon >64 >32.7 >118

(Bayong Tjasyono,2006)

Selain skala beaufort, kecepatan angin juga dikatagorikan berdasarkan

skala kekuatanya. Menurut skala saffir simpson angin dibagi atas lima kelas

katagori yaitu minimal, moderat, ekstensif, ekstrim, katastropik.

Page 3: Cara Kerja Tabung Pitot

7

Tabel I.2 Skala Saffir simpson

Katagori Kecepatan angin

maksimum (m/s, kt)

Tekanan udara

permukaan

minimum (mb)

Storm surge

(m,ft)

Minimal 33-42 m/s [64-83 kt] >= 980mb 1.0-1.7 m [3-5

ft]

Moderat 43-49 [84-96] 979-965 1.8-2.6 [6-8]

Ekstensif 50-58 [97-113] 964-945 2.7-3.8 [9-12]

Ekstrim 59-69 [114-135] 944-920 3.9-5.6 [13-

18]

Katastropik > 69 [> 135] < 920 > 5.6 [> 18]

(wien R. Irawan S.Si, 2005)

Berdasarkan skala beaufort dan Saffir simpson, angin yang dihasilkan oleh

alat latih skydiving tergolong angin berkecepatan tinggi karena angin yang

dihasilkan oleh alat latih skydiving yang dibuat oleh PT.Sumber Daya

Primatamanusa menghasilkan kecepatan lebih dari 120 Km/jam .

Page 4: Cara Kerja Tabung Pitot

8

D. Mengukur Kecepatan Angin Dengan Pitot Bernoulli

Hukum Bernoulli adalah suatu hukum yang dapat digunakan untuk

menjelaskan gejala yang berhubungan dengan gerakan zat alir melalui suatu

penampang pipa. Hukum tersebut diturunkan dari Hukum Newton dengan

berpangkal tolak pada teorema kerja-tenaga aliran zat cair dengan beberapa

persyaratan antara lain aliran yang terjadi merupakan aliran steady (mantap,

tunak), tak berolak (laminier, garis alir streamline), tidak kental dan tidak

termampatkan. Persamaan dinyatakan dalam Hukum Bernoulli tersebut

melibatkan hubungan berbagai besaran fisis dalam fluida, yakni kecepatan aliran

yang memiliki satu garis arus, tinggi permukaan air yang mengalir, dan

tekanannya. Bentuk hubungan yang dapat dijelaskan melalui besaran tersebut

adalah besaran usaha tenaga pada zat cair. Tabung pitot memiliki luas penampang

yang sama. Pada tabung pitot, ada bagian dari pipa manometer yang menembus

kedalam tabung. Pipa manometer yang menembus tabung pitot tersebut

dihadapkan ke arah datangnya fluida, dengan demikian fluida yang mengalir akan

menghasilkan tekanan dan menekan permukaan raksa yang menempati pipa

manometer, pada umumnya tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan

udara atau gas didalam pipa tertutup. Dengan mengukur perbedaan tinggi

permukaan raksa didalam manometer, dapat ditentukan kelajuan fluida di dalam

tabung pitot. Berdasarkan persamaan Bernoulli akan diperoleh,

Gambar I.2 Skema tabung pitot

Page 5: Cara Kerja Tabung Pitot

9

Tabung pitot adalah komponen utama dalam pembuatan alat ukur kecepatan

angin extra tinggi, sebelumnya pengukuran kecepatan angin dilakukan secara

manual oleh PT. Sumber Daya Primatamanusa, dengan melihat ketinggian

permukaan air pada tabung pitot. Tabung pitot berdiameter 6mm dengan panjang

10 meter yang berbentuk seperti huruf „U‟ yang memiliki dua sisi, yaitu tabung

dinamis, dan tabung statis. Tabung pitot memiliki tiga bagian utama yaitu :

1) Bagian atas, bagian ini berfungsi sebagai saluran masuknya angin kedalam

tabung pitot, yang memiliki panjang 100mm.

2) Bagian tengah, bagian ini berfungsi sebagai jalur masuknya angin sebelum

mengenai permukaan air yang berada didalam tabung Pitot

3) Bagian utama, pada bagian inilah kecepatan angin dihitung sesuai dengan

ketinggian permukaan air. Air yang masuk dari sisi tabung dinamis yang

kemudian menghasilkan tekanan yang mendorong air lebih rendah,

sebaliknya pada sisi tabung statis permukaan air menjadi naik.

Gambar I.3 Mengukur kecepatan angin berdasarkan ketinggian air

Page 6: Cara Kerja Tabung Pitot

10

Fluida di bagian pipa manometer (1) tidak dapat mengalir karena tertahan oleh

ujung pipa manometer sehingga v1=0. Diketahui pula ketinggian tabung (1) dan

tabung (2) sama tinggi (h1 = h2) diukur dari bidang acuan karena tabung

ditempatkan mendatar sehingga persamaan Bernoulli akan menjadi

persamaan (1)

Dengan menggunakan persamaan tekanan hidrostatis, bahwa tekanan di titik P

sama dengan tekanan di titik Q dapat diperoleh

Persamaan (2)

Dengan menggabungkan persamaan (1) dan persamaan (2) akan didapatkan

Jadi secara umum kecepatan aliran fluida di dalam tabung pitot adalah

Dengan keterangan :

= masa jenis fluida di dalam tabung pitot

= masa jenis raksa

= perbedaan tinggi raksa di dalam manometer

V = kecepatan fluida di dalam tabung pitot

(Cerdas Belajar Fisika, Kamajaya)

E. Mikrokontroler ATMEGA 8535

Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah sistem komputer yang

dikemas dalam sebuah chip. Artinya bahwa di dalam sebuah IC mikrokontroler

sebenarnya sudah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja,

yaitu meliputi mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan Clock seperti halnya yang

dimilikioleh sebuah komputer PC.

Page 7: Cara Kerja Tabung Pitot

11

AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur Harvard dimana antara

koding program dan data disimpan dalam memori secara terpisah. Umumnya

arsitektur Harvard ini menyimpan koding program dalam memori permanen atau

semi-permanen (non-volatile) sedangkan data disimpan dalam memori tidak

permanen (volatile). Sehingga dengan arsitektur seperti ini memori program

mikrokontroler menjadi lebih terlindungi dari tegangan dan factor lingkungan lain

yang dapat merusak koding program.

Salah satu keluarga mikrokontroler keluarga AVR yaitu ATMega8535,

mikrokontroler ATMega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mulai dari

kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi,

timer/counter, PWM, USART, TWI, analog comparator, EEPROM internal ada

juga ADC internal yang semuanya ada di dalam ATMega8535. Selain itu

kecepatan eksekusi yang lebih tinggi menjadi alasan bagi penelitian ini

menggunakan mikrokontroler dari keluarga AVR yaitu ATMega8535 untuk

membuat alat ukur kecepatan angin extra tinggi Berbasis Graphical User

Interface (GUI). (Agus Bejo, 2009)

Gambar I.4 Mikrokontroler ATMega8535

F. Komunikasi Data Serial

Metode transmisi data serial dapat berupa sinkron maupun asinkron. Pada

transmisi sinkron, data dikirim dalam blok dengan kecepatan tetap, dimana awal

dan akhir dari blok diberi tanda berupa byte atau bit tertentu. Sedangkan pada

transmisi asinkron setiap satu byte data terdiri dari 1 bit yang mengidentifikasikan

awal byte data dan 1 atau 2 bit sebagai ahir byte data. Oleh karena setiap byte data

diidentifikasikan sendiri-sendiri maka data dapat dikirim pada setiap saat

(asinkron).

Page 8: Cara Kerja Tabung Pitot

12

Logic „1‟

Logic „0‟

+5V

0V

Pada saat tidak ada data dikirim, jalur sinyal akan high atau mark. Awal

byte data ditandai sinyal low atau space selama satu waktu bit(bit time) dan bit

data kemudian dikirim sesudahnya dimulai dari bit order terendah (LSB), dimana

lebar data dapat 5,6,7 atau 8 bit. Setelah data bit adalah parity bit yang dapat

berupa parity ganjil atau genap atau tanpa memakai parity. Fungsi parity bit

adalah untuk memeriksa ada tidaknya kesalahan pada data yang diterima. Bit yang

terakhir adalah stop bit, dimana jalur sinyal diubah menjadi high atau mark paling

sedikit 1 atau 2 bit.

DATA STOP

Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 PARITY

Gambar I.5 Format bit transmisi serial asinkron

Baud rate atau kecepatan transfer dari data serial didefinisikan sebagai

1/(waktu 1 bit). Jika data bit 3,33 ms, maka baud rate nya 1/3,33 ms atau sebesar

300 baud. Baud rate yang sering digunakan adalah 110,300,1200,2400,4800,9600

dan 19200 baud.( Eko Putra, Agfianto,2002).

G. RS-232

Komunikasi RS-232 bersifat asinkron (Asynchronous), artinya sinyal clock

tidak dikirimkan bersamaan dengan data. Masing-masing word disinkronkan

menggunakan bit start-nya dan clock internal pada masing-masing perangkat.

Gambar I.6 Diagram struktur data 8N1 tingkat TTL

komposisi data RS-232 dalam tingkat TTL (dari UART) yang menggunakan

format 8N1 (8 bit data, tidak ada paritas dan 1 bit stop). Jalur RS-232 , saat diam

(idle) dalam kondisi tertunda (logika 1). Suatu transmisi akan dimulai dengan

DATA

Start 0 1 2 3 4 5 6 7 STOP

Page 9: Cara Kerja Tabung Pitot

13

Mark

Space

10V

+10V

sebuah bit start (logika 0), kemudian masing-masing bit dikirimkan berurutan

diawali dengan LSB-nya dan diakhiri dengan bit stop (logika 1).

Terlihat bahwa bit berikut setelah bit stop adalah logika 0. Ini artinya ada bit

lain yang dikirimkan dan ini merupakan bit start-nya. Jika tidak ada data lagi yang

dikirimkan maka jalur transmisi akan tetap dalam kondisi diam (logika 1). Ada

suatu sinyal yang disebut sebagai sinyal “break”, yang terjadi saat jalur data

ditahan dalam kondisi 0 untuk jangka waktu yang lebih lama dari saat pengiriman

seluruh word. Dengan demikian, jika tidak mengembalikan lagi jalur ini ke

kondisi diam (idle), maka penerima akan mengartikan sebagai sebagai suatu

sinyal “break”. Pengiriman data semacam itu dinamakan dengan pengiriman data

dalam frame (kerangka), sebab data ada dalm “kerangka” bit start dan stop. Jika

bit stop yang diterima sebagai logika 0, maka terjadilah framing error dan hal ini

dapat terjadi jika kedua piranti yang sedang berkomunikasi tidak dalam kecepatan

yang sama.

Tingkat logika RS-232 menggunakan tegangan +3 hingga +25 volt untuk

logika 0 dan -3 hingga -25 volt untuk logika 1. Sembarang tegangan antara +3 dan

-3 volt tidak didefinisikan. Dengan demikian dibutuhkan suatu “converter tingkat

RS-232” (RS-232 Level Converter). (Setiawan, Rachmad. 2008)

Gambar I.7 Diagram struktur data 8N1 tingkat RS-232

Standar komunikasi serial RS-232 ditunjang dengan komponen utama

yaitu 8250 UART ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter) atau USART

(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). UART INS 8250

memiliki register-register antara lain :

TX Buffer

Menampung dan menyimpan data yang akan dikirim. Data ini dirikim oleh

CPU ke TX buffer setelah mengecek kepastian tentang diperbolehkannya

melakukan pengiriman.

DATA

Start 0 1 2 3 4 5 6 7 STOP

Page 10: Cara Kerja Tabung Pitot

14

RX Buffer

Menampung dan menyimpan data yang diterima dari luar. Data ini harus

dibaca oleh CPU setelah mengecek kepastian tentang masuknya data.

Baut Rate Divisor LSB

Baud Rate Divisor LSB menampung angka byte rendah untuk pembagi

clock yang dimasukan ke INS 8250, agar diperoleh baud rate yang dipilih.

Interrupt Enable Register

Menampung pemrograman agar jika terjadi sesuatu keadaan khusus dapat

melangsungkan interupsi ke CPU

1) Bit 0 bernilai 1 bila telah menerima data dan mengaktifkan interrupt

pada CPU.

2) Bit 1 bernilai 1 bila Tx Register kosong dan interrupt pada CPU

diaktifkan.

3) Bit2 bernilai 1 bila mengaktifkan interrupt oleh keaddan pada line

status register.

4) Bit 3 bernilai 1 jika mengkhifkan interrupt oleh keadaan pada modem

status register.

5) Bit 4 harus selalu berilai 0.

Bit 7 Bit Bit 5 Bit 4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit 0

Page 11: Cara Kerja Tabung Pitot

15

6) .Bit 5 harus selalu berilai 0.

7) Bit 6 harus selalu berilai 0.

8) .Bit 7 harus selalu berilai 0.

Interrupt Identification Register

Menampung pemrograman agar dapat menentukan bagian mana yang

diberi urutan prioritas khusus untuk dapat melangsungkan interupsi ke CPU

1) Bit 0 bernilai 0 Berarti interupsi menunggu.

2) Bit 1 dan bit 2 00; prioritas interupsi oleh line status register.

01; 6 bit data

01; 7 bit data

11; 8 bit data

Bit 7 Bit Bit 5 Bit 4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit 0

Page 12: Cara Kerja Tabung Pitot

16

3) Bit 3 bernilai 1 jika mengkhifkan interrupt oleh keadan pada modem

status register.

4) Bit 4 harus selalu berilai 0

5) Bit 5 harus selalu berilai 0

6) Bit 6 harus selalu berilai 0

7) Bit 7 harus selalu berilai 0

Line Control Register

Menampung ketentuan yang dipilih untuk menentukan beberapa jumlah

bit bagi setiap data, beberapa jumlah stop bitnya, apakah menggunakan parity cek

dan apakah akan menentukan baud rate divisor.

Tabel I.3 Fungsi-Fungsi kaki (pena/pin)

Singkatan Keterangan Fungsi

TD Transmit Data Untuk mengirikan data serial (TXD)

RD Receive Data Untuk peneriaan data serial (RXD)

CTS Digunakan untuk meberitahukan bahwa mode siap

untuk melakukan pertukaran

DCD Data Carrier Detect Saat mode endeteksi suatu ‘carrier’ dari mode lain

(perangkat lain) maka sinyal ini akan diaktifkan

DSR Data Set Ready Memberitahukan UART bahwa modem siap melakukan

hubungan komunikasi

DTR Data Terminal

Ready

Kebalikan dari DSR, untuk memberitahukan bahwa

UART siap melakukan komunikasi

RTS Request To Send Sinyal untuk menginformasikan modem bahwa UART

siap melakukan pertukaran data

Page 13: Cara Kerja Tabung Pitot

17

RI Ring Indicator Akan aktif jika modem mendeteksi adanya sinyal dering

dari saluran telepon