3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada November 2011 sampai Oktober 2012 di Laboratorium Lapang Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
3.2 Alat dan Bahan
Dalam penelitian ini dilakukan tiga kegiatan yaitu kalibrasi alat, uji penetrasi dan pengukuran kadar air. Oleh sebab itu alat dan bahan digolongkan sebagai berikut:
1. Peralatan dikelompokan menjadi:
(1) Alat kalibrasi penetrometer digital dan penetrometer mekanis terdiri atas: penggaris, timbangan, termometer, kalkulator, penetrometer mekanis dan penetrometer digital.
(2) Alat pengujian penetrometer mekanis dan digital terdiri atas: software pembacaan port, alat tulis, plastik dan pipa besi berdiameter 6 cm.
(3) Alat pengukur kadar air terdiri atas: pengering, cawan, timbangan digital dan alat tulis. 2. Bahan dikelompokan menjadi:
(1) Bahan pengujian penetrometer mekanis dan digital yaitu lahan dengan jenis tanah latosol. (2) Bahan pengukuran kadar air yaitu sampel tanah hasil pengujian lapang.
3.3 Tahapan penelitian
Tahapan penelitian merupakan langkah untuk pengujian sebuah alat dengan adanya tahapan penelitian konsep kerja dari pengujian alat akan berjalan secara sistematis. Adapun tahap pengujian alat disajikan dalam bentuk bagan sebagai berikut:
Gambar 6. Bagan metodologi penelitian
Pengambilan data kadar air tanah Pengambilan data
suhu lingkungan Mulai
Pengambilan sampel tanah dari tiap pengujian penetrometer mekanis dan digital Kalibrasi penetrometer mekanis dan digital
Menghitung cone index
Pengolahan data Selesai Pengukuran gaya dan kedalaman tanah
Pengukuran dengan penetrometer digital
Pengukuran dengan penetrometer mekanis
17
3.4 Prosedur Kalibrasi
Kemampuan alat pengukur penetrometer ditentukan dengan beberapa parameter oleh Holman (1985) sebagai berikut:
a. Alat adalah perubahan yang menunjukan nilai masukan perperubahan nilai keluaran.
b. Ketelitian alat adalah besarnya penyimpangan yang dilakukan oleh instrumen untuk nilai masukan yang telah diketahui.
c. Ketepatan alat adalah kemampuan alat untuk menunjukan kembali angka tertentu untuk ketelitian yang telah diketahui.
d. Kemampuan baca adalah selang nilai parameter yang dapat diukur oleh instrumen.
Untuk memperoleh kemampuan baca penetrometer, pengujian penetrometer dilakukan pada penguat operasional, sensor gaya, sensor suhu dan cincin tranduser. Kalibrasi penetrometer mekanis dilakukan terhadap perbandingan nilai penetrasi dalam skala penetrometer dengan nilai massa yang dikeluarkan pada skala timbangan. Nilai massa yang diberikan dengan interval yaitu 10 kg, 20 kg, 30 kg, 40 kg dan 50 kg.
Kalibrasi penetrometer digital dilakukan terhadap sensor tekanan, sensor kedalaman dan sensor suhu. Untuk kalibrasi sensor tekan dilakukan dua tahap yaitu kalibrasi penguat dan kalibrasi keluaran pada LCD dalam satuan kilogram. Kalibrasi penguat dilakukan dengan cara memberikan beban mati pada cincin tranduser dengan taraf kombinasi 1 kg, 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, 6 kg, 7 kg, 8 kg, 9 kg dan 10 kg dimana konversi 1 kg = 51.8 mV. Sedangkan pembebanan kalibrasi dengan menggunakan timbangan massa dilakukan dengan pemberian massa 10 kg, 20 kg, 30 kg, 40 kg, 50 kg, 60 kg dan 70 kg.
Kalibrasi sensor kedalaman dilakukan dengan cara membandingkan antara jarak pada sensor kedalaman dengan penggaris dengan interval 10 cm yang terdiri dari 60 cm, 50 cm, 40 cm, 30 cm, 20 cm dan 10 cm.
Kalibrasi sensor suhu dengan membandingkan alat suhu yaitu termometer pada taraf suhu 29 oC, 30 oC, 31 oC, 32 oC, 33 oC, 34 oC dan 35 oC. Setelah itu dimunculkan melalui LCD.
3.5 Tahapan Pengujian Penetrometer
Pengujian dilakukan menggunakan penetrometer mekanis dan penetrometer digital. Tanah yang digunakan adalah tanah jenis latosol Dramaga IPB. Pengujian kedua penetrometer dengan memberikan kompresi ke dalam tanah pada setiap interval kedalaman 10 cm yang terdiri dari 10 cm, 20 cm, 30cm, 40 cm, 50 cm dan 60 cm. Penentuan titik dilakukan setiap hari secara acak. Setiap titik pengujian akan dibuat pengujian yang dilakukan pagi, siang, sore dan malam hari. Jumlah titik yang diambil setiap pengujian adalah sepuluh titik. Setiap titik dibuat garis membentuk segitiga. Dari setiap titik pada segitiga tersebut dilakukan penetrasi sebanyak enam kali, tiga kali untuk penetrometer analog dan tiga kali untuk penetrometer digital.
3.6 Tahap Pengukuran Kadar Air
Pengukuran kadar air diawali dengan mengambil sempel tanah pada setiap kedalaman 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm dan 60 cm. Sampel tanah tersebut kemudian di timbang dengan menggunakan timbangan digital. Setelah itu, sampel tanah yang sudah ditimbang akan dimasukkan ke dalam pengering untuk dikeringkan dengan suhu 110 oC selama 24 jam. Setelah sampel tanah kering sampel tanah ditimbang ulang dengan menggunakan timbangan digital. Kegiatan ini untuk mengetahui hasil kadar air tanah di lahan tersebut. Pengambilan sampel tanah yaitu dengan membuat lubang menggunakan pipa besi berdiameter 6 cm. Setelah kedalaman 60 cm setiap 10 cm diambil
18 sampel tanah menggunakan cone yang memiliki penampang lingkaran yang lebar dengan diameter 4 cm. Tanah akan menempel pada sisi atas cone. Selanjutnya tanah diambil dan dimasukan ke dalam plastik. Setelah semua sampel tanah dikemas, sampel tanah dibawa ke Laboratorium Mekatronika IPB untuk ditimbang dan dikeringkan dengan menggunakan pengering. Sampel tanah yang ditimbang yaitu hasil dari campuran tanah di tiga titik setiap pengujian. Hasil tersebut kemudian ditimbang dengan menggunakan timbangan digital. Sampel tanah dikeringkan dengan suhu 110 oC. Tanah yang dikeringkan, yaitu sampel tanah yang diambil dari kedalaman 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm dan 60 cm.
Gambar 7. Timbangan digital dan cawan
19
3.7 Tahapan Pengolahan Data
a. Perhitungan Peneterasi Tanah dan Cone index
Untuk penetrasi tanah dilakukan dengan menggunakan penetrometer digital dan penetrometer tipe SR-2 (Gambar 11) dengan kerucut berpenampang 2 cm2.
(1)
Dimana :
Ci = Cone index (kg/ ) F = Tahanan penetrasi (kg) A = Luas kerucut kecil ( ) b. Perhitungan kadar air
Kadar air merupakan jumlah air yang tersedia dalam pori tanah dalam massa tertentu. Kadar air tanah diukur dengan mengambil contoh tanah pada titik uji dengan ring sample, kemudian ditimbang (massa tanah basah + cawan). Contoh tanah dikeringkan di dalam pengering selama 24 jam dengan suhu 110 oC kemudian ditimbang (massa tanah kering + cawan). Kadar air tanah untuk seluruh contoh dihitung. Kadar air tanah dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Kadar air =
x 100 (2)
Dimana :
W1 = Massa cawan + tanah basah (gram) W2 = Massa cawan + tanah kering (gram) W3 = Massa cawan kosong (gram) W1 –W2 = Massa air (gram)
20