Upload
amri-yogi
View
81
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Praktikum Instrumentasi Suhu
Citation preview
2 April 2014
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Universitas Gadjah Mada GEOFISIKA
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Pengukuran Suhu
Bab I
Pendahuluan
Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat memberikan
berbagai kemudahan bagi akvitas manusia, mulai dari mengirim pesan, membaca berita hingga
dalam mengukur suhu. Dahulu sebelum ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang seperti
sekarang ini, dalam mengukur suhu suatu benda manusia hanya menggunakan indra peraba
saja, sehingga hasil yang diperoleh adalah angka yang kualitatif.
Dalam bidang geofisika pengukuran suhu adalah penting. Misalnya dalam melakukan
eksplorasi geothermal, maka dibutuhkan sumber panas bumi yang sesuai agar dapat
dieksploitasi, kira-kira 230-250 oC. Jika sumber panas yang terukur kurang atau melebihi batas
yang telah ditentukan, maka tentu saja sumber panas tersebut tidak dapat dikembangkan lebih
lanjut.
Tujuan
Mengamati watak thermometer air raksa, thermocouple dan LM35
Bab II
Dasar Teori
Dasar Teori
Dalam geofisika, pengukuran suhu sebagai fungsi tempat dilakukan pada survei
geothermal dan pengukuran daya hantar panas batuan. Sensor suhu yang digunakan bisa sensor
suhu mekanik dan sensor suhu elektronik. Thermometer air raksa merupakan salah satu sensor
suhu mekanik. Air raksa mengkonversi suhu mmenjadi panjang. Merupakan sifat fisis suatu
benda, yaitu akan memuai jika suhunya naik dan akan menyusut jika suhunya turun, beberapa
sensor suhu elektronik antara lain:
1. Resistence Type
Berupa logam, hambatannya semakin tinggi jika suhunya naik. Contoh: platinum
resistence
2. Thermistor
Menggunakan bahan semikonduktor, bersifat sebagai thermal resistor, contoh: PTC
(Positive Temperature Coefficient of Resistence), hambatannya akan naik jika suhunya
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
naik dan NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistence), hambatannya akan
turun jika suhunya naik.
3. Thermocouple
Sambungan dua macam logam, memberikan ggl, semakin tinggi suhu semakin tinggi
ggl yang dihasilkan.
4. Sensor LM35
Berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk
tegangan. Komponen ini mampu mengukur suhu hingga 100 OC.
Bab III
Metode Eksperimen
Alat dan Bahan
Thermometer air raksa
Thermokopel
LM35
Box logam dengan pemanas
Kabel
Voltmeter
Skema Percobaan
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Tata Laksana
1. Rangkaian dipasng sesuai dengan skema percobaan
2. Kedua multimeter dihidupkan dan diset pada pengukuran tegangan
3. Kabel power dipasang
4. Kenaikan suhu yang terjadi diamati: catat nilai suhu pada thermometer air raksa setiap
kenaikan suhu 1o celcius dan catat pula nilai tegangan yang dihasilkan pada
thermocouple serta LM35.
5. Kabel power dilepaskan
6. Penirunan suhu yang terjadi diamati: catat nilai suhu pada thermometer air raksa
setiap penurunan suhu 1o celcius dan catat pula nilai tegangan yang dihasilkan pada
thermocouple serta LM35.
7. Data yang dihasilkan dianalisa, diamati peruubahan nilai tegangan (pada
thermocouple amupun LM35) apakah liner terhadap perubahan suhu yang dihasilkan
thermometer air raksa
Bab IV
Data dan Analisa Data
Data
1. Pengukuran kenaikan suhu
No. Suhu (oC) Thermokopel (V) LM35 (V)
1 50 0,0002 0,130
2 51 0,0002 0,128
3 52 0,0003 0,118
4 53 0,0003 0,116
5 54 0,0003 0,134
6 55 0,0003 0,142
7 56 0,0003 0,140
8 57 0,0003 0,137
9 58 0,0003 0,135
10 59 0,0003 0,156
11 60 0,0003 0,149
12 61 0,0003 0,151
13 62 0,0003 0,154
14 63 0,0004 0,162
15 64 0,0004 0,156
16 65 0,0004 0,162
17 66 0,0004 0,181
18 67 0,0004 0,193
19 68 0,0004 0,204
20 69 0,0005 0,207
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
2. Pengukuran penurunan suhu
No. Suhu (oC) Thermokopel (V) LM35 (V)
1 70 0,0005 0,305
2 69 0,0005 0,313
3 68 0,0005 0,309
4 67 0,0004 0,296
5 66 0,0004 0,264
6 65 0,0004 0,263
7 64 0,0004 0,255
8 63 0,0004 0,250
9 62 0,0004 0,262
10 61 0,0004 0,285
11 60 0,0004 0,270
12 59 0,0003 0,273
13 58 0,0003 0,267
14 57 0,0003 0,263
15 56 0,0003 0,258
16 55 0,0003 0,246
17 54 0,0003 0,248
18 53 0,0003 0,238
19 52 0,0003 0,236
20 51 0,0002 0,224
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Analisa Data
Tabel Data
No. Suhu (oC) Thermokopel (V) LM35 (V)
1 ..... ..... .....
2 ..... ..... .....
3 ..... ..... .....
... ..... ..... .....
Grafik
Pembahasan
Dianalisis bentuk grafiknya bagaimana ?
Bagaimana hubungan suhu dengan tegangan ?
Bagaimana watak thermocouple dan LM35 ?
.
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
45 50 55 60 65 70 75
Tgan
gan
(V
)
Temperatur (0C)
Grafik Kenaikan Suhu
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Bab V
Hasil Eksperimen dan Pembahasan
Hasil Eksperimen
1. Grafik kenaikan suhu
0,0001
0,00015
0,0002
0,00025
0,0003
0,00035
0,0004
0,00045
0,0005
0,00055
45 50 55 60 65 70 75
Tega
nga
n (
V)
Suhu (0C)
Grafik Kenaikan Suhu ThermocoupleTegangan (V) Vs Suhu (0C)
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0,22
45 50 55 60 65 70 75
Tega
nga
n (
V)
Suhu (0C)
Grafik Kenaikan Suhu LM35Tegangan (V) Vs Suhu (0C)
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
2. Grafik penurunan suhu
Pembahasan
Analisa yang digunakan dalam praktikum pengukuran suhu ini adalah dengan
mengunakan analisa grafik. Dengan menggunakan analisa grafik, dapat diketahui hubungan
secara langsung variabel-variabel yang terkait, apakah berbanding lurus, berbanding terbalik
atau secara eksponensial. Dengan menggunakan analisa grafik dapat memudahkan dalam
memahami data yang diperoleh saat melakukan percobaan. Namun beberapa kekurangan
dalam metode analisa grafik adalah kekurangan atau kesalahan dalam konversi satuan tidak
dapat dilakukan, sehingga hasil yang di dapat mungkin akan kurang sesuai.
0,0001
0,00015
0,0002
0,00025
0,0003
0,00035
0,0004
0,00045
0,0005
0,00055
45505560657075
Tega
nga
n (
V)
Suhu (0C)
Grafik Penurunan Suhu ThermocoupleTegangan (V) Vs Suhu (0C)
0,2
0,22
0,24
0,26
0,28
0,3
0,32
45505560657075
Tega
nga
n (
V)
Suhu (0C)
Grafik Penurunan Suhu LM35
Tegangan (V) Vs Suhu (0C)
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Beberapa kesulitan saat melakukan percobaan adalah pembacaan angka yang keluar
pada multimeter yang berubah-ubah atau tidak tetap. Terdapat juga kelebihan dalam
melakukan percobaan yaitu multimeter yang digunakan adalah multimeter digital yang dapat
secara otomatis menghasilkan angka dalam satuan standar, tanpa harus mengalikan dengan
faktor pengali seperti yang terdapat pada multimeter analog.
Grafik yang terbentuk tidak membentuk grafik yang linear sempurna. Berdasarkan
referensi untuk LM35 jika untuk setiap kenaikan 10C akan menaikkan besar tegangan pada
LM35 sebesar 10 mV. Namun dalam percobaan tidak didapatkan demikian, hal itu karena
beberapa faktor yang dapat mempengaruhi hasil data yang diperoleh saat praktikum seperti alat
yang kurang bagus, pengaruh dari luar seperti kipas angin, kabel yang tersambung secara tidak
sempurna dan lain sebagainya. Sehingga hasil grafik yang diperoleh berbentuk tidak beraturan
atau fluktuatif yang cenderung linear naik saat kenikan suhu dan cenderung linear turun saat
penurunan suhu. Sedangkan untuk Thermocouple berdasarkan referensi merupakan sensor
tidak terlalu sensitif seperti pada LM35, sehingga untuk setiap kenaikan 10C akan menaikkan
besar tegangan Thermocouple secara perlahan. Hal ini akan mengakibatkan saat berada pada
rentang suhu tertentu grafik akan horozontal dan kemudian akan mengalami naik atau turun
menyesuaikan dengan percobaan yang dilakukan. Sehingga hasil grafik yang diperoleh
berbentuk tidak beraturan yang beberapa saat tertentu akan horizontal yang cenderung linear
naik saat kenikan suhu dan cenderung linear turun saat penurunan suhu. Sehingga hubungan
daripada suhu dan tegangan baik untuk Thermocouple dan LM35 adalah berbanding lurus
untuk kenaikan suhu maupun penurunan suhu.
Pada percobaan kenaikan suhu tegangan pada suhu 500C untuk Thermocouple adalah
0,0002 volt dan untuk LM35 adalah 0,130 volt. Sedangkan pada percobaan penurunan suhu
tegangan pada saat suhu mencapai batas 500C untuk Thermocouple adalah 0,0002 volt dan
untuk LM35 adalah 0,224 volt. Dan pada percobaan kenaikan suhu tegangan pada saat suhu
mencapai batas 690C untuk Thermocouple adalah 0,0005 volt dan untuk LM35 adalah 0,270
volt. Sedangkan pada percobaan penurunan suhu tegangan pada saat suhu 700C untuk
Thermocouple adalah 0,0005 volt dan untuk LM35 adalah 0,305 volt. Dapat dilihat perbedaan
tegangan pada masing-masing suhu baik untuk kenaikan suhu dan penurunan suhu. Hal itu
terjadi karena pengaruh pada sistem pemanas, pada saat percobaan kenaikan suhu,
Thermometer masih berada dalam lingkungan yang relatif dingin sehingga pada suhu 500C saat
kenaikan suhu tegangannya 0,130 volt, sedangkan pada suhu 500C saat penurunan suhu
tegangannya 0,224 volt. Hal yang sama juga terjadi pada suhu 700C.
Termokopel adalah sebuah alat yang dibuat dari dua jenis kawat dari logam yang
berbeda dan disatukan pada salah satu ujungnya. Ujung ini disebut dengan istilah “junction
end” atau ujung sambungan dan dapat disebut juga ujung pengukuran (T2). Dua kawat tersebut
disebut thermoelement yang merupakan kaki-kaki dari termokopel. Keduanya dibedakan
menjadi kaki positif dan kaki negatif. Kemudian, ujung lain dari masing-masing kawat disebut
dengan ‘tail end’ (ujung ekor) atau ‘reference end’ (T1).
Beberapa kelebihan dari thermocouple adalah range pengukuran suhu yang tinggi pada
thermocouple pada umumnya yang diperlukan untuk furnace, oven, mesin pengering, boiler,
dan sebagainya dimana suhu bisa mencapai 600 oC atau bahkan lebih. Harga thermocouple
juga relatif murah. Linearitas dan keakurasian pada thermocouple tidak terlalu penting,
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
misalkan tidak apa-apa minta suhu 200 oC dapatnya 198 oC atau 220 oC. Thermocouple juga
memiliki beberapa kekurangan seperti kurang efektif jika keakurasian dan linearitas sangat
diperlukan, kurang efektif jika rentang suhu yang diukur relatif sempit.
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki
keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi
yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan
rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Rentang suhu yang jauh,
antara -55 oC sampai +150 oC, low self-heating sebesar 0.08 oC, dapat beroperasi pada tegangan
4 sampai 30 V, dan tidak memerlukan pengkondisian sinyal. Sedangkan kekurangan daripada
LM35 yaitu membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.
Bab VI
Kesimpulan
Kesimpulan
1. Bentuk grafik Tegangan (V) vs Suhu (0C) adalah linear
2. Semakin besar Suhu (0C) maka Tegangan (V) yang dihasilkan akan semakin besar
3. Semakin kecil Suhu (0C) maka Tegangan (V) yang dihasilkan akan semakin kecil
4. Penggukuran suhu dengan thermocouple maupun LM35 diprngaruhi oleh faktor
internal (alat) dan eksternal (lingkungan)
5. Thermocouple adalah sambungan dua macam logam yang dapat memberikan ggl
6. Thermocouple kurang efektif dalam rentang suhu yang diukur relatif sempit.
7. Range suhu Thermocouple dari 0 oC hingga 600 oC
8. Sensor LM35 berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam
bentuk tegangan
9. LM35 efektif dalam rentang suhu yang diukur relatif sempit dengan low self-heating
sebesar 0.08 oC
10. Range suhu LM35 dari -55 oC hingga +150 oC
Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu
Bab VII
Daftar Pustaka
Asisten Instrumentasi Geofisika. 2014. MODUL PRAKTIKUM INSTRUMENTASI
GEOFISIKA. Lab. Geofisika. Fakultas MIPA UGM.
http://jackkzz.blogdetik.com/tag/sensor-suhu/
http://riyadi2405.wordpress.com/2009/12/29/sensor-suhu/
http://tutorial-elektro.blogspot.com/2011/10/prinsip-dasar-termokopel.html