ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengukuran Metode Injeksi Adjacent
4.2. Pengujian Objek Uji Tanah Simultan Homogen
Gambar 4.1. Distribusi Arus dengan Metode Adjacent
4.2. Pengujian Objek Uji Tanah Simultan Homogen
Tujuan pengujian objek uji tanah ini dilakukan pengukuran beda potensial pada objek dengan tanah homogen secara simultan. Tanah homogen dapat diartikan sebagai tanah yang sejenis atau seragam yang tidak ada anomali seperti batu atau kayu yang ada pada tanah dan simultan adalah proses penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet. Untuk dapat menggabungkan kedua sistem tersebut secara simultan maka perlu dicari parameter sistem injeksi yang sesuai dengan parameter sistem induksi.
Gambar 4.2. Jenis Tanah Homogen
Berikut adalah tahapan yang dilakukan untuk menggabungkan kedua sistem
tersebut: (Pengujian objek uji tanah homogen dilakukan pada suhu ruangan 22˚C
dan kelembaban 34%)
1. Pengukuran Objek dengan Sistem Induksi
Parameter yang digunakan untuk mengukuran potensial objek dengan sistem induksi adalah frekuensi = 1 kHz, Vrms = 7,37 V, ukuran koil = 13 x 13 cm, dan jumlah lilitan = 600 lilitan dengan jarak koil ke tanah sejauh 15 cm. Tegangan diinjeksikan terhadap lilitan koil yang kemudian menghasilkan medan magnet yang menginduksi objek. Beda potensial pada tepi objek dapat terukur karena objek uji memiliki resistivitas yang ketika diinduksikan oleh medan magnet akan menghasilkan beda potensial. Besar medan magnet di setiap titik permukaan objek berbeda-beda karena arah medan magnet yang datang tidak selalu tegak lurus dengan permukaan objek. Dengan data yang diketahui yaitu ⁄ , i = 0,043 A, N = 600, dan L = 15 cm (jarak kumparan ke tanah) prakiraan besar induksi medan magnet dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Tesla
Grafik 4.1. Data Potensial pada Sistem Induksi Homogen
Grafik tersebut menunjukkan bahwa beda potensial di setiap titik berbeda-beda karena dipengaruhi oleh arah medan magnet yang tidak selalu tegak lurus menembus objek uji dan juga dipengaruhi oleh resistivitas tanah yang berubah setiap waktu. Beda potensial yang terukur di setiap titik berbeda-beda karena dipengaruhi oleh arah medan magnet yang tidak selalu tegak lurus menembus objek uji dan juga dipengaruhi oleh resistivitas tanah yang berubah setiap waktu. Hal ini berpengaruh terhadap nilai eddy current yang terbentuk pada tanah sehingga beda potensial yang terukur pada tepi objek juga berbeda.
2. Penentuan Nilai Arus Injeksi
Pada tahap ini dilakukan pencarian parameter pada sistem injeksi yang memiliki selisih terdekat dengan beda potensial pada sistem induksi. Pencarian beda potensial dilakukan dengan memberikan sumber arus yang nilainya bervariasi. Variasi nilai arus yang telah ditentukan adalah 1 mA, 5 mA, 10 mA, 20 mA, dan 30 mA. Ada pun beda potensial yang terukur terlihat pada grafik berikut:
Grafik 4.2 Penentuan Parameter Sistem Injeksi Arus Listrik Tanah Homogen
Data menunjukkan bahwa nilai arus yang menghasilkan beda potensial yang memiliki selisih terdekat yang sama (selisih nilai potensial tidak jauh berbeda, yakni rentang 1-3 mV) dengan beda potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi adalah nilai arus sebesar 5 mA. Tanda negatif yang terukur pada voltmeter disebabkan oleh nilai tegangan yang terukur oleh probe sebelah kiri (berwarna merah) pada voltmeter lebih kecil dari nilai tegangan yang terukur oleh probe sebelah kanan (berwarna hitam) pada voltmeter. Karena sesungguhnya nilai yang terukur pada voltmeter adalah nilai selisih antara kedua probe pada voltmeter. Untuk membuktikan validasi bahwa nilai injeksi arus sebesar 5 mA dapat dijadikan parameter untuk menggabungkan kedua sistem tersebut, berikut ditampilkan data dari nilai selisih antara nilai maksimum dan minimum, rerata, dan variansi melalui grafik berikut:
Grafik 4.3. Nilai Selisih, Rerata, dan Variansi dari Variasi Nilai Arus dan Induksi Tanah Homogen
Pada grafik tersebut terlihat bahwa nilai selisih, rata-rata, dan variansi beda potensial yang dihasilkan dari injeksi arus 5 mA memiliki nilai beda potensial yang paling mendekati nilai beda potensial pada sistem induksi. Perhitungan nilai selisih, rerata, dan variansi dari variasi nilai arus dan induksi tanah homogen terlampir pada lampiran 6. Untuk membuktikan hal tersebut, berikut adalah grafik nilai selisih antara beda potensial sistem injeksi dari setiap nilai arus dengan beda potensial pada sistem induksi:
Grafik 4.4. Nilai Selisih Beda Potensial antara Variasi Nilai Arus dengan Induksi Tanah Homogen
Grafik tersebut membuktikan bahwa nilai injeksi arus sebesar 5 mA layak untuk dijadikan parameter untuk penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet karena nilai selisihnya paling kecil di antara nilai yang lain. Perhitungan nilai selisih beda potensial antara variasi nilai arus dengan induksi tanah homogen terlampir pada lampiran 7. Grafik 4.2 juga membuktikan kebenaran teori Hukum Ohm yang menjelaskan bahwa nilai arus yang diberikan berbanding lurus dengan nilai tegangan yang dihasilkan. Semakin besar nilai arus yang diberikan maka semakin besar pula nilai tegangan yang terukur pada bidang tepi objek (asumsi resistansi konstan). Ada pun grafik dari beda potensial yang terukur dengan variasi nilai arus adalah sebagai berikut:
Grafik 4.5. Data Beda Potensial dari Variasi Nilai Arus Injeksi Homogen
Grafik tersebut menunjukkan bahwa hanya pada data-1 dan data-16 kebenaran teori Hukum Ohm terhadap data potensial yang terukur dapat terbukti, yaitu semakin besar nilai arus maka semakin besar pula beda potensial yang terukur pada bidang tepi objek (asumsi resistansi konstan) karena hanya data-1 dan data-16 yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus listrik. Data-2, 14, dan 15 sebenarnya juga bisa dikatakan sesuai, namun data potensial yang terukur pada probe sebelah kiri lebih besar dibanding data potensial yang terukur pada probe sebelah
kanan sehingga beda potensial yang terukur pada voltmeter bernilai negatif.
Grafik 4.6. Perbandingan Sistem Injeksi 5 mA dengan Sistem Induksi
Pada grafik tersebut terlihat bahwa data potensial yang dihasilkan oleh sistem injeksi memiliki fase yang sama dengan data potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi. Hal ini menunjukkan bahwa sistem injeksi arus listrik layak digabungkan dengan sistem induksi medan magnet. Grafik tersebut juga menunjukkan bahwa beda potensial yang dihasilkan oleh sistem injeksi arus listrik sebesar 5 mA memiliki selisih terdekat dengan beda potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi pada daerah yang berdekatan dengan plat injeksi arus di titik 1 dan 2, yaitu data 1, 2, 14, 15, dan 16. Hal ini disebabkan karena data pada titik tersebut adalah data yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus, yakni titik 1 dan 2.
3. Pengukuran Objek secara Simultan
Setelah mendapatkan parameter dari sistem injeksi yang memiliki selisih terdekat dengan sistem induksi, langkah selanjutnya adalah menggabungkan kedua sistem secara simultan. Setelah itu beda potensial diukur pada bidang tepi objek uji. Data hasil pengukuran beda potensial pada tepi objek terlihat pada grafik berikut:
Grafik 4.7. Perbandingan Sistem Injeksi, Induksi dan Simultan Homogen
Grafik tersebut menunjukkan bahwa besar beda potensial yang dihasilkan oleh sistem simultan lebih besar pada data yang berdekatan dengan injeksi arus 1 dan 2, yaitu data 1 dan data-16. Hal ini disebabkan karena pengaruh injeksi arus listrik paling besar terdapat pada elektroda yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus, yaitu data-1 dan data-16. Sistem simultan juga menghasilkan selisih terdekat dengan sistem injeksi arus listrik dan sistem induksi medan magnet. Maka dari itu, penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet layak untuk dilakukan.
Namun, beda potensial yang dihasilkan oleh sistem simultan di titik lain (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) lebih kecil daripada beda potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi. Hal ini disebabkan karena perbedaan fase antara sistem injeksi dan sistem induksi. Oleh karena itu, kedepannya perlu ada penambahan pembalik fase pada salah satu masukan dari sistem injeksi atau sistem induksi.