PEMANFAATAN MIKROKONTROLER
UNTUK ANALISIS DATA PADA ALAT OSK 4565-A
THERMAL CONDUCTIVITY MEASURING APPARATUS
Oleh:
IHSAN SURUR
G74102030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
IHSAN SURUR. Pemanfaatan Mikrokontroler untuk Analisis Data pada Alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus. Dibimbing oleh Ir. IRMANSYAH, M.Si dan ARDIAN ARIEF, M.Si.
Pengukuran merupakan hal yang sangat penting terutama dalam menentukan kadar maupun kualitas suatu bahan. Melalui pengukuran juga sifat, karakteristik dan informasi-informasi fisis lainnya bisa kita dapatkan. Konduktivitas termal suatu bahan merupakan sumber informasi fisis yang bisa dijadikan acuan untuk mendapatkan informasi lainnya seperti kualitas, jenis dan lebih jauh bisa menentukan kekuatan, maupun struktur makro suatu bahan. Konduktivitas termal dapat didefinisikan sebagai ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas. Untuk itu dirancang sebuah alat pengukur konduktivitas termal yang berdasarkan model makroskopik. Alat ukur secara digital memberikan banyak keunggulan dan keuntungan dibanding alat ukur secara analog (manual) terutama untuk penerkaan nilai dalam kualitas, efektivitas waktu dalam kuantitas pengukuran, efisiensi daya, portabilitas, pengoperasiannya yang user friendly serta ragam penyajian data yang lebih representatif. OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus Tipe: HVS-40-200F buatan Ogawa Seiki Co., LTD. Japan tahun 1980, merupakan alat yang dapat digunakan untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal suatu bahan. Untuk menambah nilai guna dalam pengukuran, alat tersebut dipadukan dengan mikrokontroler agar data dapat diproses lebih lanjut, kemudian hasilnya ditampilkan langsung melalui LCD dan dapat dikirim ke Personal Computer (PC) atau Laptop melalui port serial.
PEMANFAATAN MIKROKONTROLER
UNTUK ANALISIS DATA PADA ALAT OSK 4565-A
THERMAL CONDUCTIVITY MEASURING APPARATUS
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
IHSAN SURUR
G74102030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Thermal Conductivity Measuring Apparatus
Nama : Ihsan Surur
NRP :
G74102030
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Irmansyah, M.Si
Ardian Arief, M.Si
NIP. 132 104 953
NIP. 132 321 392
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP. 131 578 806
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 19 Juli 1983 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Salim Mahmud dan Dedah Nurlaela.
Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri Gunung Batu 5 Bogor pada tahun 1996, pendidikan menengah tingkat pertama di SLTP Negeri 4 Bogor tahun 1999, dan melanjutkan ke SMU Negeri 5 Bogor.
Pada tahun 2002, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pemanfaatan Mikrokontroler untuk Analisis Data pada Alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus”, yang dilakukan dalam rangka memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan dan tauladan kita Rasulullah Muhammad SAW beserta para sahabat, keluarga dan ummatnya hingga akhir zaman.
Suatu kebahagiaan yang sangat besar, karya ini dapat diselesaikan dengan penuh perjuangan dan kesabaran serta dukungan dari berbagai pihak untuk melaluinya. Patutlah melalui kesempatan ini penulis ingin sampaikan terima kasih kepada :
Bapak Irmansyah dan Bapak Ardian Arief selaku pembimbing dalam penelitian ini yang telah membimbing dengan penuh motivasi, petunjuk dan kesabaran dari awal hingga akhir. Bapak Faozan Ahmad selaku penguji.
Mba Yessie dengan tawaran proyek-proyeknya pada penulis.
Bapak Nur Indro selaku Ketua Program Studi S1 Departemen Fisika yang menjadi ketua sidang dan seluruh dosen yang telah mengajarkan ilmunya kepada penulis dari TPB sampai semester terakhir ini.
Pak Setyo yang selalu memberikan izinnya untuk tidak masuk kerja.
Pak Firman atas bantuan administrasinya juga Pak Mus, Pak Yani, Pak Faisal dan Pak Tony atas bantuannya di Lab bengkel, Lab Komputer dan Lab Elektronika.
Ibu, Bapak, Aa Uyung, Teteh Neni, Tatat serta Umi yang senantiasa memotivasi, mendoakan penulis baik diwaktu pagi, siang dan malam serta didikan dan kasih sayang yang selalu tercurah untuk penulis.
Keluarga kostan Elvo : Niko, Sonny, Arif, Marwan, Eko S., Eko F., Rian, Tedi, Anam, dan Nono serta pelengkap suasana Luthfan, Didit, Ananto, Tyo, Erus.
Erus, Hasti, Rizal dan Rika yang telah banyak membantu penulis di kampus.
Rekan-rekan seperjuangan Fisika 39. Terima kasih atas segala bantuan dan kerjasamanya selama di bangku perkuliahan, semoga kita tetap menjaga silaturahmi selamanya.
Rekan-rekan Fisika 38, Fisika 40, Fisika 41, Instek 39, Eltek 40 dan Eltek 41. Seluruh sahabat penulis semasa di sekolah.
Walau bagaimanapun tidak ada satupun gading yang tak retak, karya ini jauh dari kesempurnaan untuk itu penulis sangat membutuhkan segala macam saran dan kritik dari pembaca. Semoga apa yang disampaikan oleh penulis dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Do the best as you can...!
Bogor, Desember 2007
Free -energy!
DAFTAR ISI
Halaman
PRAKATA ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL... iii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR LAMPIRAN ... iv
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 1
Tujuan Penelitian ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Kalor ... 1
Perpindahan Kalor ... 2
Konduksi ... 2
Konduktivitas Termal ... 2
Alat Pengukur Konduktivitas Termal ... 3
Termokopel... 4
Mikrokontroler ATmega8535 ... 5
DT-AVR Low Cost Micro System ... 5
Penyajian Data ... 6
Komunikasi Serial ... 6
Multiplekser ... 6
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 7
Alat dan Bahan... 7
Diagram Alir Alat ... 7
Thermometer RI-501 ... 7
Data Loger ... 7
Pembuatan Rangkaian dan Pengujian ... 8
Kalibrasi Alat dan Pengujian ... 8
Penyelesaian Alat ... 8
Pengambilan Data ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN Pemindaian ... 8
Data Pemindaian ... 11
Perhitungan ... 11
Material Uji ... 15
Data Pengujian ... 15
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 18
Saran ... 18
iii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Konduktivitas termal pada berbagai bahan ... 3
Tabel 2. Sifat dari beberapa tipe termokopel pada 25° C ... 4
Tabel 3. Konfigurasi pin LCD... 6
Tabel 4. Konfigurasi pin Multiplekser ... 7
Tabel 5. Tabel kebenaran multiplekser 16 bit ... 7
Tabel 6. Tabel koding pemindaian SevenSegment ... 9
Tabel 7. Tabel pengujian Data Loger ... 11
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Proses perpindahan kalor... 1Gambar 2. Proses perpindahan kalor pada dua benda yang bersentuhan ... 2
Gambar 3. Proses aliran kalor pada suatu penampang ... 2
Gambar 4. Laju aliran kalor ... 2
Gambar 5. Segmentasi pada proses pengukuran ... 3
Gambar 6. OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus... 3
Gambar 7. Skema umum OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 3
Gambar 8. Skema flow chart OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 3
Gambar 9. Sensor termokopel ... 5
Gambar 10. DT-AVR Low Cost Micro System... 5
Gambar 11. Liquid Crystal Display (LCD) ... 6
Gambar 12. HyperTerminal ... 6
Gambar 13. Multiplekser 74HC/HCT4067 ... 6
Gambar 14. Diagram alir kerja alat ... 7
Gambar 15. Hubungan antar alat... 8
Gambar 16. Thermometer RI-501 ... 8
Gambar 17. Dual SevenSegment ... 8
Gambar 18. Pemasangan multiplekser pada Thermometer RI-501 ... 9
Gambar 19. Skema rangkaian Data Loger ... 9
Gambar 20. Kurva hubungan antara nilai pembacaan Data Loger dengan referensi suhu ... 11
Gambar 21. Pengujian Data Loger ... 11
Gambar 22. Material-material yang diuji ... 15
Gambar 23. Penempatan material uji ... 15
Gambar 24. Kurva pengukuran stainless steel pada rentang suhu 100°C dan 27.6°C... 16
Gambar 25. Kurva pengukuran stainless steel pada rentang suhu 200°C dan 28.0°C... 16
Gambar 26. Kurva pengukuran fiberplastik pada rentang suhu 50°C dan 26.4°C. ... 16
Gambar 27. Kurva pengukuran fiberplastik pada rentang suhu 100°C dan 26.0°C.. ... 16
Gambar 28. Kurva pengukurankayu pada rentang suhu 100°C dan 27.4°C. ... 17
Gambar 29. Kurva pengukuran kayu pada rentang suhu 200°C dan 27.2°C... 17
Gambar 30. Kurva pengukuran kuningan pada rentang suhu 100°C dan 26.9°C. ... 17
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian ... 20
Lampiran 2. Spesifikasi dan dimensi alat OSK 4565-A TCMA ... 21
Lampiran 3. Skema umum OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 22
Lampiran 4. Skema flow chart OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 23
Lampiran 5. Skema pemasangan pengukuran OSK 4565-A TCMA ... 24
Lampiran 6. Skema pengkabelan OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus .. 25
Lampiran 7. Skema rangkaian Data Loger ... 26
Lampiran 8. Data hasil pengukuran material uji stainless steel ... 27
Lampiran 9. Data hasil pengukuran material uji fiberplastik ... 28
Lampiran 10. Data hasil pengukuran material uji kayu ... 29
Lampiran 11. Data hasil pengukuran material uji kuningan ... 30
Lampiran 12. Tabel pengolahan manual pada buku instruction manual ... 31
Lampiran 13. Metoda grafik pada buku instruction manual ... 32
Lampiran 14. Datasheet ATMEGA 8535 ... 34
Lampiran 15. Datasheet DT-AVR Low Cost Micro System ... 37
Lampiran 16. Datasheet Multiplekser 74HC/HCT4067 ... 38
PEMANFAATAN MIKROKONTROLER
UNTUK ANALISIS DATA PADA ALAT OSK 4565-A
THERMAL CONDUCTIVITY MEASURING APPARATUS
Oleh:
IHSAN SURUR
G74102030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
IHSAN SURUR. Pemanfaatan Mikrokontroler untuk Analisis Data pada Alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus. Dibimbing oleh Ir. IRMANSYAH, M.Si dan ARDIAN ARIEF, M.Si.
Pengukuran merupakan hal yang sangat penting terutama dalam menentukan kadar maupun kualitas suatu bahan. Melalui pengukuran juga sifat, karakteristik dan informasi-informasi fisis lainnya bisa kita dapatkan. Konduktivitas termal suatu bahan merupakan sumber informasi fisis yang bisa dijadikan acuan untuk mendapatkan informasi lainnya seperti kualitas, jenis dan lebih jauh bisa menentukan kekuatan, maupun struktur makro suatu bahan. Konduktivitas termal dapat didefinisikan sebagai ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas. Untuk itu dirancang sebuah alat pengukur konduktivitas termal yang berdasarkan model makroskopik. Alat ukur secara digital memberikan banyak keunggulan dan keuntungan dibanding alat ukur secara analog (manual) terutama untuk penerkaan nilai dalam kualitas, efektivitas waktu dalam kuantitas pengukuran, efisiensi daya, portabilitas, pengoperasiannya yang user friendly serta ragam penyajian data yang lebih representatif. OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus Tipe: HVS-40-200F buatan Ogawa Seiki Co., LTD. Japan tahun 1980, merupakan alat yang dapat digunakan untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal suatu bahan. Untuk menambah nilai guna dalam pengukuran, alat tersebut dipadukan dengan mikrokontroler agar data dapat diproses lebih lanjut, kemudian hasilnya ditampilkan langsung melalui LCD dan dapat dikirim ke Personal Computer (PC) atau Laptop melalui port serial.
PEMANFAATAN MIKROKONTROLER
UNTUK ANALISIS DATA PADA ALAT OSK 4565-A
THERMAL CONDUCTIVITY MEASURING APPARATUS
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
IHSAN SURUR
G74102030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Thermal Conductivity Measuring Apparatus
Nama : Ihsan Surur
NRP :
G74102030
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Irmansyah, M.Si
Ardian Arief, M.Si
NIP. 132 104 953
NIP. 132 321 392
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP. 131 578 806
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 19 Juli 1983 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Salim Mahmud dan Dedah Nurlaela.
Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri Gunung Batu 5 Bogor pada tahun 1996, pendidikan menengah tingkat pertama di SLTP Negeri 4 Bogor tahun 1999, dan melanjutkan ke SMU Negeri 5 Bogor.
Pada tahun 2002, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pemanfaatan Mikrokontroler untuk Analisis Data pada Alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus”, yang dilakukan dalam rangka memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan dan tauladan kita Rasulullah Muhammad SAW beserta para sahabat, keluarga dan ummatnya hingga akhir zaman.
Suatu kebahagiaan yang sangat besar, karya ini dapat diselesaikan dengan penuh perjuangan dan kesabaran serta dukungan dari berbagai pihak untuk melaluinya. Patutlah melalui kesempatan ini penulis ingin sampaikan terima kasih kepada :
Bapak Irmansyah dan Bapak Ardian Arief selaku pembimbing dalam penelitian ini yang telah membimbing dengan penuh motivasi, petunjuk dan kesabaran dari awal hingga akhir. Bapak Faozan Ahmad selaku penguji.
Mba Yessie dengan tawaran proyek-proyeknya pada penulis.
Bapak Nur Indro selaku Ketua Program Studi S1 Departemen Fisika yang menjadi ketua sidang dan seluruh dosen yang telah mengajarkan ilmunya kepada penulis dari TPB sampai semester terakhir ini.
Pak Setyo yang selalu memberikan izinnya untuk tidak masuk kerja.
Pak Firman atas bantuan administrasinya juga Pak Mus, Pak Yani, Pak Faisal dan Pak Tony atas bantuannya di Lab bengkel, Lab Komputer dan Lab Elektronika.
Ibu, Bapak, Aa Uyung, Teteh Neni, Tatat serta Umi yang senantiasa memotivasi, mendoakan penulis baik diwaktu pagi, siang dan malam serta didikan dan kasih sayang yang selalu tercurah untuk penulis.
Keluarga kostan Elvo : Niko, Sonny, Arif, Marwan, Eko S., Eko F., Rian, Tedi, Anam, dan Nono serta pelengkap suasana Luthfan, Didit, Ananto, Tyo, Erus.
Erus, Hasti, Rizal dan Rika yang telah banyak membantu penulis di kampus.
Rekan-rekan seperjuangan Fisika 39. Terima kasih atas segala bantuan dan kerjasamanya selama di bangku perkuliahan, semoga kita tetap menjaga silaturahmi selamanya.
Rekan-rekan Fisika 38, Fisika 40, Fisika 41, Instek 39, Eltek 40 dan Eltek 41. Seluruh sahabat penulis semasa di sekolah.
Walau bagaimanapun tidak ada satupun gading yang tak retak, karya ini jauh dari kesempurnaan untuk itu penulis sangat membutuhkan segala macam saran dan kritik dari pembaca. Semoga apa yang disampaikan oleh penulis dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Do the best as you can...!
Bogor, Desember 2007
Free -energy!
DAFTAR ISI
Halaman
PRAKATA ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL... iii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR LAMPIRAN ... iv
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 1
Tujuan Penelitian ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Kalor ... 1
Perpindahan Kalor ... 2
Konduksi ... 2
Konduktivitas Termal ... 2
Alat Pengukur Konduktivitas Termal ... 3
Termokopel... 4
Mikrokontroler ATmega8535 ... 5
DT-AVR Low Cost Micro System ... 5
Penyajian Data ... 6
Komunikasi Serial ... 6
Multiplekser ... 6
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 7
Alat dan Bahan... 7
Diagram Alir Alat ... 7
Thermometer RI-501 ... 7
Data Loger ... 7
Pembuatan Rangkaian dan Pengujian ... 8
Kalibrasi Alat dan Pengujian ... 8
Penyelesaian Alat ... 8
Pengambilan Data ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN Pemindaian ... 8
Data Pemindaian ... 11
Perhitungan ... 11
Material Uji ... 15
Data Pengujian ... 15
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 18
Saran ... 18
iii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Konduktivitas termal pada berbagai bahan ... 3
Tabel 2. Sifat dari beberapa tipe termokopel pada 25° C ... 4
Tabel 3. Konfigurasi pin LCD... 6
Tabel 4. Konfigurasi pin Multiplekser ... 7
Tabel 5. Tabel kebenaran multiplekser 16 bit ... 7
Tabel 6. Tabel koding pemindaian SevenSegment ... 9
Tabel 7. Tabel pengujian Data Loger ... 11
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Proses perpindahan kalor... 1Gambar 2. Proses perpindahan kalor pada dua benda yang bersentuhan ... 2
Gambar 3. Proses aliran kalor pada suatu penampang ... 2
Gambar 4. Laju aliran kalor ... 2
Gambar 5. Segmentasi pada proses pengukuran ... 3
Gambar 6. OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus... 3
Gambar 7. Skema umum OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 3
Gambar 8. Skema flow chart OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 3
Gambar 9. Sensor termokopel ... 5
Gambar 10. DT-AVR Low Cost Micro System... 5
Gambar 11. Liquid Crystal Display (LCD) ... 6
Gambar 12. HyperTerminal ... 6
Gambar 13. Multiplekser 74HC/HCT4067 ... 6
Gambar 14. Diagram alir kerja alat ... 7
Gambar 15. Hubungan antar alat... 8
Gambar 16. Thermometer RI-501 ... 8
Gambar 17. Dual SevenSegment ... 8
Gambar 18. Pemasangan multiplekser pada Thermometer RI-501 ... 9
Gambar 19. Skema rangkaian Data Loger ... 9
Gambar 20. Kurva hubungan antara nilai pembacaan Data Loger dengan referensi suhu ... 11
Gambar 21. Pengujian Data Loger ... 11
Gambar 22. Material-material yang diuji ... 15
Gambar 23. Penempatan material uji ... 15
Gambar 24. Kurva pengukuran stainless steel pada rentang suhu 100°C dan 27.6°C... 16
Gambar 25. Kurva pengukuran stainless steel pada rentang suhu 200°C dan 28.0°C... 16
Gambar 26. Kurva pengukuran fiberplastik pada rentang suhu 50°C dan 26.4°C. ... 16
Gambar 27. Kurva pengukuran fiberplastik pada rentang suhu 100°C dan 26.0°C.. ... 16
Gambar 28. Kurva pengukurankayu pada rentang suhu 100°C dan 27.4°C. ... 17
Gambar 29. Kurva pengukuran kayu pada rentang suhu 200°C dan 27.2°C... 17
Gambar 30. Kurva pengukuran kuningan pada rentang suhu 100°C dan 26.9°C. ... 17
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian ... 20
Lampiran 2. Spesifikasi dan dimensi alat OSK 4565-A TCMA ... 21
Lampiran 3. Skema umum OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 22
Lampiran 4. Skema flow chart OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus ... 23
Lampiran 5. Skema pemasangan pengukuran OSK 4565-A TCMA ... 24
Lampiran 6. Skema pengkabelan OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus .. 25
Lampiran 7. Skema rangkaian Data Loger ... 26
Lampiran 8. Data hasil pengukuran material uji stainless steel ... 27
Lampiran 9. Data hasil pengukuran material uji fiberplastik ... 28
Lampiran 10. Data hasil pengukuran material uji kayu ... 29
Lampiran 11. Data hasil pengukuran material uji kuningan ... 30
Lampiran 12. Tabel pengolahan manual pada buku instruction manual ... 31
Lampiran 13. Metoda grafik pada buku instruction manual ... 32
Lampiran 14. Datasheet ATMEGA 8535 ... 34
Lampiran 15. Datasheet DT-AVR Low Cost Micro System ... 37
Lampiran 16. Datasheet Multiplekser 74HC/HCT4067 ... 38
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pengukuran dalam bidang fisika merupakan hal yang sangat penting terutama dalam menentukan kadar maupun kualitas suatu bahan. Melalui pengukuran juga sifat, karakteristik dan informasi-informasi fisis lainnya bisa kita dapatkan. Konduktivitas termal suatu bahan merupakan sumber informasi fisis yang bisa dijadikan acuan untuk mendapatkan informasi lainnya seperti kualitas, jenis dan lebih jauh bisa menentukan kekuatan, maupun struktur makro suatu bahan. Dengan demikian alat ukur memiliki peranan penting untuk memperoleh nilai tersebut.
Alat ukur secara digital mempunyai banyak keuntungan dan keunggulan dibanding alat ukur secara analog seperti:
y Terhindar dari kesalahan paralaks pengguna
y Data lebih mudah diproses
y Lebih beragam dalam penyajian data y Lebih cepat didapatkan nilai
y Biasanya berukuran kecil dan ringan y Konsumsi daya kecil
y Kompatibel dengan alat digital lain. y User friendly
Seiring dengan perkembangan teknologi yang pesat maka banyak alat ukur yang didesain secara digital dengan mengacu pada keunggulan diatas.
Perumusan Masalah
OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus Tipe: HVS-40-200F merupakan piranti untuk mengukur nilai konduktivitas termal suatu bahan padat. Alat ini masih beroperasi secara analog walaupun beberapa bagian alat telah menggunakan mekanisme digital, sehingga dalam mendapatkan hasil masih bersifat manual. Data hasil pengukuran berupa suhu harus melalui proses pencatatan pada media kertas dalam tabel kemudian data-data tersebut diplot ke dalam media kertas grafik khusus untuk memperoleh titik potong selisih suhu kemudian perhitungan melalui persamaan yang diberikan di buku panduan alat untuk mendapatkan nilai konstanta konduktivitas termal bahan yang diuji. Dengan demikian dalam pengukuran orde banyak akan sangat merepotkan pengguna.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menambah nilai guna (modifikasi) OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus Tipe: HVS-40-200F buatan Ogawa Seiki Co., LTD. Japan tahun 1980an. Alat ini mempunyai keunggulan dalam kualitas peralatan dan ketelitian juga mempunyai kehandalan pengukuran yang cukup baik. Metode pengukuran yang digunakan sudah memperhitungkan faktor koreksi dalam mendapatkan hasil yang tepat. Alat ini menggunakan 12 sensor suhu yaitu termokopel.
Ide dasar penelitian ini yaitu menghubungkan besaran analog dari alat ukur ini ke dalam besaran digital agar dapat diolah dan disajikan dalam beberapa tampilan yang lebih informatif. Alat digital yang dibuat akan menggunakan mikrokontroler jenis AVR seri ATMega8535 dan rangkaian pendukung lainnya dan dapat dihubungkan dengan komputer untuk mendapatkan log data.
TINJAUAN PUSTAKA
Kalor
Suhu merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya suatu benda. Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas.
T1 T2 Gambar 1. Proses perpindahan kalor. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda[2]. Kalor digunakan bila menjelaskan perpindahan energi dari satu tempat ke yang lain.
Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 C menjadi 15,5 C.
Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi 64 F.
1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10-3 Btu 1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10-4 Btu 1 Btu = 1055 J = 252,0 kal
Perpindahan Kalor
Perpindahan panas terjadi secara alamiah dari tempat bertemperatur tinggi (panas) ke tempat bertemperatur rendah (dingin), sampai keduanya memiliki keadaan temperatur yang sama atau dalam keadaan seimbang. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu : konduksi, konveksi dan radiasi[4]
.
Konduksi
Adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu medium (padat, cair, gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung[8].
Proses perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan ditumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi.
Gambar 2. Proses perpindahan kalor pada dua benda yang bersentuhan
Sebelum dipanaskan kisi atom dari logam bergetar pada posisi setimbang. Pada ujung logam mulai dipanaskan, pada bagian ini kisi atom bergetar dengan amplitudo yang makin membesar. Selanjutnya bertumbukan dengan kisi atom disekitarnya dan memindahkan sebagian energinya. Kejadian ini berlanjut hingga pada atom dan elektron di ujung logam yang satunya. Konduksi terjadi melalui getaran kisi atom.
Bila T2 dan T1 dipertahankan terus besarnya, maka kesetimbangan termal tidak akan pernah tercapai, dan dalam keadaan mantap/tunak (steady state), kalor yang mengalir persatuan waktu sebanding dengan luas penampang A, sebanding dengan perbedaan temperatur ΔT dan berbanding terbalik dengan lebar bidang Δx
x T A H t Q Δ Δ ∝ = Δ Δ …(1)
T1 T2 Aliran kalor A
Δx
Gambar 3. Proses aliran kalor pada suatu penampang.
Konduktivitas Termal
Konduktivitas termal dapat didefinisikan sebagai ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas[10]. Konduktivitas termal adalah sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika gradien suhunya satu. Bahan yang mempunyai konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator. Konduktivitas termal berubah dengan suhu, tetapi dalam banyak soal perekayasaan perubahannya cukup kecil untuk diabaikan. Nilai angka konduktivitas termal menunjukkan seberapa cepat kalor mengalir dalam bahan tertentu. Makin cepat molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas termal bergantung pada suhu. Pada pengukuran konduktivitas termal mekanisme perpindahannya dengan cara konduksi[8].
Gambar 4. Laju aliran kalor.
dl dT A
q=−λ …(2), dan
At E q= …(3) Arah aliran panas
l
Pemanas
T panas
A T dingin
Pendingin Kalor
3
Keterangan:
q : Laju aliran panas tiap satuan luas A tiap satuan waktu t
E : Energi
A: Luas penampang lintang sampel T : Suhu
λ : Konduktivitas termal t : Waktu
Metode pengambilan titik-titik suhu pada sampel sebanyak 10 titik, dimana pada setiap titik tersebut terdapat satu buah sensor termokopel dengan jarak tertentu satu sama lain seperti ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Segmentasi pada proses pengukuran. Silinder standar menggunakan logam Cu (Tembaga) terdiri dari 3 segmen mempunyai diameter 40 mm dengan ketebalan 90 mm pada segmen atas, 30 mm pada segmen tengah dan 90 mm pada segmen bawah. konduktivitas termal 320 Kcal/cmh°C atau 397 W/m.°C. Sedangkan sampel yang digunakan berjumlah dua buah dengan diameter 40mm dan ketebalan masing-masing 4 mm dan 2 mm. Sampel diletakkan diantara segmen silinder standar.
Konduktivitas termal untuk beberapa bahan ditunjukkan pada tabel 1:
Tabel 1. Konduktivitas termal pada berbagai bahan[12]
Bahan λ
(W/m.
o
K)
Bahan λ (W/m.
o
K)
Aluminium 237 Air 0,6 Baja Stainless 14 Akrilik 0,16
Besi 79,5 Gelas 0,8
Emas 314 Karet 0,2
Intan 2000 Kayu 0,21
Tembaga 390 Timah 34,7
Kuningan 151 Udara 0,0234
Alat Pengukur Konduktivitas Termal
Alat ukur ini dinamakan OSK 4565-A
Thermal Conductivity Measuring Apparatus
Tipe: HVS-40-200F buatan Ogawa Seiki Co., LTD. Japan tahun 1980 ditunjukkan pada gambar 6, digunakan untuk mengukur konduktivitas termal bahan padat yang homogen . Alat ini bekerja secara analog dan masih menggunakan metode manual
dalam mencari nilai yaitu menggunakan proses pencatatan dan ploting grafik (lihat lampiran 12 dan lampiran 13).
Alat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu plat nama, bak penampung air (pendingin), pengontrol suhu pemanas, termometer, outlet listrik, tombol power, switch pemilih termokopel, pembuangan air, susunan sistem sensor termokopel (CA), pemanas elektrik, sistem pipa dan sirip pendingin.
Gambar 6. OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus
Skema umum dan skema flow chart dari alat pengukur konduktivitas termal OSK 4565-A berturut-turut ditunjukkan pada gambar 7 dan gambar 8:
NAME PLATE
TEMPERATURE SET & CONTROLLER
THERMOMETER
THERMO-COUPLE SELECTOR
ELECTRIC LIVE OUTLET
POWER
COOLING FIN
DRAIN
DRAIN CHILL WATER BATH
ELECTRIC HEATER
THERMO-COUPLE(CA)
Gambar 7. Skema umum OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus[3]
SELECTOR THERMO-COUPLE 1COM TEST PIECE HEAD TANK WITH SQUARE WEIR STANDARD CYLINDER V2 V4 V1 V3 V5 CITY WATER SERVICE PIPING
CHILL WATER BATH THYRISTOR POWER UNIT
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t12 C B A
P.I.D FUNCTION CONTROLLER TYPE SR-20
TEMPERATURE SET & CONTROLLER A B -+ IMMERSION ELECTRIC HEATER THERMOMETER MODEL RI-501 POWER SUPPLY DRAINING PIPING V8 V6
OVERFLOW DRAINING PIPING (2) D
E
Metode pengukuran yang digunakan yaitu konduksi langsung antara silinder standar dan material uji. Silinder standar merupakan material pembanding yang sudah diketahui nilai konduktivitas termalnya.
Untuk mendapatkan nilai λ (konstanta konduktivitas termal) material uji berdasarkan nilai yang terukur menggunakan konsep kesamaan laju konduksi kalor pada silinder standar dan material uji menggunakan persamaan:
Lx tx A x LR tR A R
q=
λ
⋅ ⋅Δ =λ
⋅ ⋅Δ …(5)Pada persamaan diatas, A sama pada kedua sisi dan jika
λ
R, , , LR dan Lx diketahui makatR
Δ Δtx
x
λ
menjadi: R LR Lx tx tR xλ
λ
⋅ ⋅ Δ Δ= … (6)
Dalam pengujian biasanya permukaan kontak antar silinder standar dan material uji akan menunjukkan penurunan temperatur yang disebabkan oleh adanya resistansi kontak sehingga hal ini perlu adanya koreksi[3]
.
Pada material uji yang disisipkan diantara silinder standar terdapat suatu lapisan yang menunjukkan adhesi yang kuat. Lapisan ini terdapat baik di permukaan bagian atas maupun bagian bawah material uji, maka digunakan dua buah material uji yang mempunyai ketebalan berbeda untuk menghilangkan resistansi kontak ini[3]
. Jika Rc adalah Resistansi kontak dan Ra dan Rb adalah nilai resistansi material uji pada masing-masing ketebalan La dan Lb, maka:
Ra Rc a
R' =2 + , R'b=2Rc+Rb … (7) Sehingga: Ra Rb a R b
R' − ' = − (Lb > La) … (8) Rb – Ra menunjukkan resistansi dari material uji dengan ketebalan (Lb – La). Karena resistansi merupakan kebalikan dari konduktansi maka: ) ( 1 A La Lb Ra
Rb− = −
λ
… (9)Maka R’a dan R’b menjadi:
A La a a
R = ⋅
' 1 '
λ
, ALb b b R = ⋅
' 1 '
λ
… (10)λa’ dan λb’ menunjukkan konduktivitas termal termasuk derajat konduksi material uji serta ruang antara material uji dan silinder standar. Nilai tersebut bisa diperoleh dari persamaan (6):
R LR La ta tR a
λ
λ
⋅ ⋅ Δ Δ =' … (11)
R LR Lb tb tR b
λ
λ
⋅ ⋅ Δ Δ =' … (12)
Dari persamaan (8), (9) dan (10) didapat:
A la Lb a La b Lb
A
λ
λ
λ
− = − ) ' ' ( 1 … (13)
Sehingga nilai konstanta konduktivitas termal material uji diperoleh melalui persamaan: a a b b a b
L
L
L
L
λ
λ
λ
′
−
′
−
=
… (14)Nilai yang didapat merupakan nilai konduktivitas termal yang sebenarnya yang sudah termasuk koreksi.
Termokopel (Thermocouple)
Termokopel adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur suhu. Bentuk dari termokopel sangat halus dan dapat beroperasi dengan rentang suhu yang sangat besar. Pada 4 tabel berikut ini disajikan tipe-tipe termokopel berikut material penyusun, temperatur kerja dan sensitivitas:
Tabel 2. Sifat dari beberapa tipe termokopel pada 250C[9]
Tipe Material ( + dan -)
Temp.Kerja (0C)
Sensitif (µV/0C)
E Ni-Cr dan Cu-Ni
-270 ~ 1000 60.9 J Fe dan Cu-Ni -210 ~ 1200 51.7 K Cr dan
Ni-Al
-270 ~ 1350 40.6 T Cu dan Cu-Ni -270 ~ 400 40.6
R Pt dan
Pt(87%)-Rh(13%)
-50 ~ 1750 6
S Pt dan
Pt(90%)-Rh(10%)
-50 ~ 1750 6
B Pt(70%)-h(30%) dan
Pt(94%)-Rh(6%)
5
Gambar 9. Sensor termokopel
Sebuah termokopel terdiri dari dua buah kawat yang kedua ujungnya disambung sehingga menghasilkan suatu open-circuit voltage sebagai fungsi dari suhu, diketahui sebagai tegangan termolistrik atau disebut dengan seebeck voltage. Berikut adalah tabel dari beberapa tipe termokopel. [9]
Termokopel yang digunakan oleh alat ukur konduktivitas termal OSK 4565-A yaitu tipe K dengan rentang suhu yang akan diukur yaitu 0°C hingga 200°C.
Mikrokontroler ATmega8535
Sistem kontrol yang digunakan pada alat digital ini dibangun dalam suatu algoritma yang diproses oleh sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler yang dipakai adalah AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) yang memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. AVR yang digunakan yaitu Seri ATMega8535.
ATMega8535 memiliki bagian dan fitur sebagai berikut[5]:
y Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu PortA, PortB, PortC dan PortD
y ADC 10 bit sebanyak 8 saluran pada PortA
y Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan
y CPU yang terdiri dari 32 buah register y Watchdog Timer dengan osilator
internal
y Unit interupsi internal dan eksternal y Port antarmuka SPI
y Antarmuka komparator analog
y Port USART (Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter) untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps y Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis
RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz
y Kapabilitas memori flash 8 KB dengan kemampuan Read While Write, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte yang diprogram saat operasi
y Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik
DT-AVR Low Cost Micro System
Modul rangkaian yang digunakan pada penelitian ini adalah DT-AVR Low Cost Micro System. Rangkaian ini merupakan modul single chip mikrokontroler yang menggunakan chip ATmega8535.
Berikut adalah spesifikasi DT-AVR Low Cost Micro System[11]
:
y Mendukung semua fitur ATMega y Dimensi: 8,6 cm (P) x 7,2 cm (L) x 1,8
cm (T)
y Mendukung varian AVR® 40 pin antara lain: AT90S8535,
ATmega8535L, ATmega16(L), ATmega8515(L), AT90S8515, dan ATmega162(L) (Seri AVR® yang tidak memiliki ADC membutuhkan converter socket)
y Memiliki fasilitas In-System Programming untuk IC yang mendukung, dilengkapi LED ProgrammingIndicator
y Memiliki hingga 35 pin jalur input/output
y Lengkap dengan osilator 4 MHZ dan memiliki kemampuan komunikasi Serial UART RS-232 yang sudah disempurnakan
y Lengkap dengan rangkaian reset, tombol manualreset, dan brown-out detector
y Menggunakan tegangan input 9 - 12 VDC dan memiliki tegangan output 5 VDC
Penyajian Data
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display)digunakan untuk menampilkan informasi dari alat secara langsung (Tanpa melalui PC) berupa nilai bacaan dari sensor (suhu), nilai konstanta konduktivitas termal, menampilkan teks dan menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632, yang merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris, 16 pin dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). Berikut adalah tabel konfigurasi pin dari LCD yang digunakan[11]
: Tabel 3. Konfigurasi pin LCD
No. Nama Pin Deskripsi
1. Vcc +5V
2. GND 0V
3. VEE Tegangan Kontras LCD 4. RS Register Select, 0 = Register
Perintah, 1 = Register Data 5. R/W 1 = Read, 0 = Write
6. E Enable Clock LCD, logika 1 setiap pengiriman dan pembacaan data
7. D0 Data Bus 0 8. D1 Data Bus 1 9. D2 Data Bus 2 10. D3 Data Bus 3 11. D4 Data Bus 4 12. D5 Data Bus 5 13. D6 Data Bus 6 14. D7 Data Bus 7
15. Anode Tegangan positif backlight 16. Katode Tegangan negatif backlight
Pin-pin dari LCD ini akan dihubungkan dengan salah satu I/O dari mikrokontroler ATMega8535. Tampilan dari LCD ini diatur oleh pemrograman mikrokontroler. LCD ini akan menampilkan nilai suhu, konstanta konduktivitas termal dan informasi lainnya.
Gambar 11. Liquid Crystal Display (LCD)
Komunikasi Serial
Komunikasi serial yang digunakan menggunakan sistem USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter), berikut beberapa keuntungan dari sistem USART:
1. Operasi full duplex
2. Mode operasi asinkron dan sinkron 3. Mendukung komunikasi multiprosesor 4. Mode kecepatan transmisi berorde
Mbps (hingga 2,5 Mbps)
Komunikasi serial ini digunakan untuk mengkomunikasikan alat ukur konduktivitas termal dengan komputer sehingga data yang diperoleh dapat langsung dicatat oleh komputer untuk proses lebih lanjut. Keuntungan menggunakan komputer adalah untuk menghemat pekerjaan jika pengukuran yang dilakukan berulang-ulang. Data hasil pengukuran diperoleh melalui program HyperTerminal dalam format T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 [λ(W/mK)].
Gambar 12. HyperTerminal
Multiplekser
Multiplekser merupakan sirkuit pemilih satu saluran dari beberapa saluran input sehingga pada suatu saat tertentu hanya salah satu input dipilih untuk dikirim ke output. Multiplekser disebut juga data selector (pemilih data). Multiplekser yang digunakan yaitu 74HC/HCT4067 dengan 16-channel input analog buatan Philips Semiconductors merupakan high speed Si-Gate CMOS yang mempunyai waktu tanggap sekitar 28ns.
74HC/HCT4067
16 bit Multiplexer
7
Konfigurasi pin dan tabel kebenaran dari multiplekser berturut-turut ditunjukkan pada tabel 6 dan tabel 7.
Tabel 4. Konfigurasi pin Multiplekser.
PIN NO. SYMBOL NAME AND FUNCTION
1
9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16 10, 11, 14, 13
12 15 24
Z Y0 to Y15
S0 to S3
GND E Vcc Common input/output Independent inputs/outputs Address input Ground (0V) Enable input (active LOW) Positive supply voltage
Tabel 5. Tabel kebenaran multiplekser 16 bit
INPUTS
E S3 S2 S1 S0
CHANNEL ON L L L L L L L L L L L L L L L L H L L L L L L L L H H H H H H H H X L L L L H H H H L L L L H H H H X L L H H L L H H L L H H L L H H X L H L H L H L H L H L H L H L H X
Y 0– Z
Y 1– Z
Y 2– Z
Y 3– Z
Y4– Z
Y 5– Z
Y 6– Z
Y 7– Z
Y 8– Z
Y 9– Z
Y 10– Z
Y 11– Z
Y 12– Z
Y 13– Z
Y 14– Z
Y 15– Z
None
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Elektronika dan Laboratorium Mikrokontroler, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Akan dilakukan pada periode bulan Januari sampai Agustus 2007.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
y PC (Personal Computer) y Variable power supply
y Osiloskop y Digital multimeter
y Protoboard (Breadboard) y Solder
y Penyedot timah y Mesin bubut
y OSK-4565-A TCMA
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
y Microcontroller AVR y Komponen umum elektronika y PCB (Printed Board Circuit) kosong y Timah
y Sampel bahan y Fiberglass
y Sekrup dan mur
Diagram Alir Alat
Gambar 14. Diagram alir kerja alat
Thermometer RI-501
y Nilai analog didapat dari sensor termokopel yang terhubung pada tiap titik pengukuran.
y Switching pemilihan sensor dimaksudkan untuk memilih salah satu sensor secara bergantian.
y Penguatan dilakukan karena tegangan yang dihasilkan dari sensor berorde sangat kecil (mikrovolt).
y A/D Converter berfungsi untuk mengubah besaran analog ke digital. ADC ini dilengkapi dengan coder 3½ digit LED driver. Sehingga hasil pembacaan mampu menampilkan nilai 0 hingga 199.9.
Data Loger
y Multiplekser digunakan untuk memindai data dari tiap pin keluaran 3½ Digit A/D Converter.
y Mikrokontroler memiliki tugas mengendalikan selektor multiplekser,
Switching pemilihan sensor Nilai analog
3½ Digit A/D Converter
Mikrokontroler Termokopel
Penguatan sinyal sensor
SevenSegmen Multiplekser Thermometer RI-501
LCD
mengambil data hasil pemindaian dan mengolah data.
y Penyajian data ditampilkan melalui LCD.
y Data hasil pembacaan dan pengolahan dikirim ke komputer melalui port serial, bisa diperoleh melalui program HyperTerminal.
Pembuatan Rangkaian dan Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pembuatan rangkaian elektronika untuk tiap blok fungsional secara terpisah. Rangkaian elektronik dirangkai pada protoboard sehingga mudah untuk pengembangan dan troubleshooting masalah.
Kalibrasi Alat dan Pengujian
Kalibrasi ini dilakukan dengan mencocokkan hasil pembacaan suhu dari alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus dengan alat yang dibuat. Pengujian dilakukan untuk menguji apakah alat sudah dapat menampilkan data yang sesuai dan teliti. Jika belum alat harus dikalibrasi ulang. Pengujian dilakukan beberapa kali untuk melihat kestabilan rangkaian yang dibuat.
Penyelesaian Alat
Jika alat sudah mampu beroperasi dengan baik dan data yang ditampilkan benar dan teliti (stabil) maka dilakukan perangkaian pada papan PCB (Printed Circuit Board). Alat tersebut kemudian di-attach ke alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus, kemudian dilakukan pengujian ulang dan pengambilan data.
Pengambilan Data
Data yang akan diperoleh berupa nilai suhu dari tiap-tiap sensor (T1-T10) nilai-nilai tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler sehingga didapatkan nilai konstanta konduktivitas termal. Data-data tersebut kemudian ditampilkan melalui LCD dan komputer. Gambar 15 berikut menunjukkan hubungan antar alat.
LCD Sensor
OSK 4565-A
Thermal Conductivity
Measuring Apparatus
Thermometer RI-501
Data Loger
Gambar 15. Hubungan antar alat.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemindaian
Sensor termokopel yang digunakan pada alat OSK 4565-A Thermal Conductivity Measuring Apparatus berjenis C.A Thermocouple dengan Ni-Cr bermuatan positif dan Ni-Al bermuatan negatif mempunyai sensitivitas sebesar 40.6 µV tiap kenaikan 10C. Sinyal hasil pembacaan suhu kemudian langsung diumpankan ke Thermometer (Model RI-501)
Gambar 16. Thermometer RI-501
Data loger yang dibuat memperoleh sinyal data langsung pada alat termometer diatas melalui keluaran pin IC ICL7107 (3½ Digit A/D Converter) sehingga data yang diperoleh adalah berupa data coder SevenSegment 3½ digit yang mempunyai range nilai 0 hingga 199.9.
Gambar 17. Dual Sevensegmen
16
17
3 15 14
2 1 18
11
10
6
12 13
9
Pengambilan data dilakukan melalui proses pemindaian langsung pada pin-pin SevenSegment dengan memanfaatkan sebuah multiplekser 16 bit. SevenSegment yang digunakan adalah dua buah dual SevenSegment Common Anode.
Metode pemindaian yang digunakan penulis namakan ”metode P”. Karena hanya titik-titik a,b,e,f dan g saja yang dipindai. Metode ini diambil karena dapat menghemat jumlah pin multiplekser yang dipakai, waktu pemindaian, jumlah kabel-kabel data ke mikrokontroler dan memori flash mikrokontroler namun tetap memperhatikan ketepatan hasil proses pemindaian.
Proses pemindaian dilakukan mulai dari pin a hingga pin g. Tabel 8 berikut menunjukkan tabel koding dari pemindaian sevensegmen.
Tabel 6. Tabel koding pemindaian sevensegmen
Seven
Segmen g f e b a
Nilai Desimal
1 0 0 0 0 16
1 1 1 0 1 29
0 1 0 0 0 8
0 1 1 0 0 12
0 0 1 0 1 5
0 0 1 1 0 6
0 0 0 1 0 2
1 1 1 0 0 28
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 4
Gambar 18. Pemasangan multiplekser pada Thermometer RI-501.
Sekuen pemindaian dimulai dari nilai puluhan, satuan kemudian nilai koma. Dan terakhir adalah pemindaian nilai ratusan. Pemindaian nilai puluhan, satuan dan nilai
koma masing-masing menggunakan 5 buah pin input multiplekser sedangkan sisa 1 pin input multiplekser terakhir digunakan untuk pemindaian nilai ratusan. Nilai ratusan pada SevenSegment hanya dipindai pada pin b saja, karena nilai yang mungkin muncul pada nilai ratusan adalah angka satu dan kosong (tidak ada angka yang tampil). Metode ”P” ini tidak melakukan pemindaian pada titik sevensegmen. Skema rangkaian data loger yang dibuat ditunjukkan pada gambar 19:
74HC/HCT4067
16 bit Multiplexer
J1
J8 J7 J6 JUMPERSLCT2SLCT1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 ATMEGA 8535 U2 C4 1uF RJ11 100nFC10
4MHz X1 C1 100uF D3 BAT05 TX RX 3 3 2 2 1 1 D1 BAT05
J5 J4 D5 D4 LED SW1 SW RST 100nFR11 390R POWER I ND
J2 D2 VI N VOUT
1N4002U1I CJ3 7805 GND + 9VDC GND + 5VDC C5 10uF 390 R15 VCC +5V GND VCC +5V GND RESET MASUK KIRI KANAN VCC GND VR 10K +5V
Gambar 19. Skema rangkaian Data Loger. Berikut adalah source code pemrograman pemindaian pada mikrokontroler ATMega 8535 menggunakan program Bascom AVR:
Sub Pindai() Datasuhu = 0 D = 0 Temp(1) = 0 Temp(2) = 0 Temp(3) = 0 Do
Portd = D * 4 Waitms 1
Temp(3) = D Mod 5 If Pinc.0 = 1 Then
Temp(2) = 2 ^ Temp(3) Temp(1) = Temp(1) + Temp(2) End If
Select Case Temp(1) Case 16 : Temp(4) = 0 Case 29 : Temp(4) = 1 Case 8 : Temp(4) = 2 Case 12 : Temp(4) = 3 Case 5 : Temp(4) = 4 Case 6 : Temp(4) = 5 Case 2 : Temp(4) = 6 Case 28 : Temp(4) = 7 Case 0 : Temp(4) = 8 Case 4 : Temp(4) = 9 Case 31 : Temp(4) = 0 End Select
Temp(1) = 0
Datasuhu = Datasuhu* 10 Datasuhu = Datasuhu+ Temp(4) End If
D = D + 1 Loop Until D = 15 Portd = 15 * 4 Waitms 1
If Pinc.0 = 0 Then Datasuhu = Datasuhu + 1000
End Sub
Untuk memilih pin input multiplekser pada portd mikrokontroler digunakan sintaks Portd = D * 4 dan D = D + 1 karena portd yang digunakan yaitu pin 4, 5, 6 dan 7, nilai penambahan D dibatasi sampai 14 sehingga hasil yang diharapkan yaitu nilai 0,4,8,12,16,...,56. Hal ini dilakukan karena pin 0 s/d 3 tidak berfungsi. Lalu dilakukan penundaan waktu selama 1ms karena multiplekser mempunyai waktu tanggap sekitar 28ns. 1ms dipilih karena merupakan waktu tunda terkecil yang disajikan program Bascom.
Temp(3) = D Mod 5 dimaksudkan untuk mendapatkan nilai 0, 1, 2, 3 dan 4 setiap kali variabel D looping hingga nilai 14. Sintaks berikut digunakan untuk memindai pin SevenSegment yang aktif (bernilai 1). Nilai yang aktif akan diduapangkatkan (karena berupa bilangan biner sedangkan untuk mempermudah pemrograman maka dikonversi ke desimal) dengan variabel Temp(3)kemudian hasil pemangkatan akan diakumulasikan di variabel Temp(1).
If Pinc.0 = 1 Then
Temp(2) = 2 ^ Temp(3) Temp(1) = Temp(1) + Temp(2) End If
Dalam menentukan posisi pemindaian untuk memisahkan antara nilai puluhan, nilai satuan dan nilai koma digunakan sintaks If Temp(3) = 4 Then untuk memeriksa apakah sudah pin SevenSegment terakhir (pin g) dipindai. Jika sudah maka nilai desimal yang ditampung akan
dibandingkan dengan tabel koding pemindaian sevensegmen, digunakan perintah Select Case:
Select Case Temp(1) Case 16 : Temp(4) = 0 Case 29 : Temp(4) = 1 Case 8 : Temp(4) = 2 Case 12 : Temp(4) = 3 Case 5 : Temp(4) = 4 Case 6 : Temp(4) = 5 Case 2 : Temp(4) = 6 Case 28 : Temp(4) = 7 Case 0 : Temp(4) = 8 Case 4 : Temp(4) = 9 Case 31 : Temp(4) = 0 End Select
Agar data hasil pemindaian tidak tumpang tindih dengan nilai yang lain digunakan sintaks Temp(1) = 0. Karena proses pemindaian dimulai dari nilai puluhan maka digunakan sintaks
Datasuhu = Datasuhu * 10
kemudian data sementara disimpan di variabel Datasuhu dengan sintaks
Datasuhu = Datasuhu + Temp(4). Semua proses diatas berulang hingga proses pemindaian dilakukan pada pin terakhir SevenSegment nilai koma, sehingga nilai yang ditampung berdigit 3 angka (tanpa koma).
Proses pemindaian terakhir dibaca pada pin terakhir multiplekser (pin 15) menggunakan sintaks Portd = 15 * 4. Pin terakhir multiplekser ini dihubungkan dengan pin b SevenSegment untuk melihat apakah SevenSegment menampilkan nilai 1 atau tidak. Jika pembacaan multiplekser bernilai 0 maka SevenSegment terakhir yang dipindai tersebut menampilkan angka 1 sehingga sintaks yang digunakan If Pinc.0 = 0 Then Datasuhu =
Datasuhu + 1000. Nilai ini
ditambahkan dengan variabel Datasuhu sebelumnya. Maka sekarang variabel Datasuhu akan menampung semua nilai yang ditampilkan di sevensegmen.
Nilai yang ditampung pada variabel Datasuhu bukan nilai sebenarnya maka, data yang diperoleh dan disimpan di variabel Datasuhu kemudian dibagi dengan 10 dan hasilnya disimpan di variabel array bertipe real (dalam Bascom digunakan tipe single). Dengan demikian sintaks yang digunakan
Rq(qh) = Datasuhu / 10. Variabel
[image:30.595.117.290.87.293.2]11
memori mikrokontroler dan mempermudah pemrograman.
Data Pemindaian
Untuk memeriksa apakah nilai yang diperoleh oleh alat yang telah dibuat sesuai dengan data yang ditampilkan oleh Thermometer RI-501, alat diuji pada rentang nilai tertentu.
[image:31.595.332.509.167.309.2]Data hasil percobaan pemindaian ditunjukkan pada tabel 9:
Tabel 7. Tabel pengujian Data Loger.
Referensi suhu Termometer RI-501 Data Loger
-0.1 Error Error
0.2 0.2 0.2 1.1 1.1 1.1 2.5 2.5 2.5 3.1 3.1 3.1 4.5 4.5 4.5 5.2 5.2 5.2 7.7 7.7 7.7 8.6 8.6 8.6 10.2 10.2 10.2 11.9 11.9 11.9 12.0 12.0 12.0 14.2 14.2 14.2 15.4 15.4 15.4 16.8 16.8 16.8 27.9 27.9 27.9 28.1 28.1 28.1 28.2 28.2 28.2 28.4 28.4 28.4 34.7 34.7 34.7 34.8 34.8 34.8 48.5 48.5 48.5 48.7 48.7 48.7 48.9 48.9 48.9 70.2 70.2 70.2 81.8 81.8 81.8 94.5 94.5 94.5 97.9 97.9 97.9 98.1 98.1 98.1 98.4 98.4 98.4 98.6 98.6 98.6 107.2 107.2 107.2 118.5 118.5 118.5 132.0 132.0 132.0 145.2 145.2 145.2 157.9 157.9 157.9 170.4 170.4 170.4 182.8 182.8 182.8 199.9 199.9 199.9 201.1 Error Error
Dari hasil diatas diperoleh kesimpulan bahwa rentang nilai yang dapat diuji hanya pada rentang 0°C hingga 199,9°C saja.
Pada gambar 20 Kurva hubungan antara nilai pembacaan Data Loger dengan referensi suhu diperoleh persamaan y=x pada rentang 0°C hingga 199,9°C.
Kurva Hubungan antara Nilai Pembacaan Data Loger dengan Referensi Suhu
y = x
0 50 100 150 200 250
[image:31.595.112.297.250.760.2]0 50 100 150 200 250 Data Loger R e fe re ns i S uhu
Gambar 20. Kurva hubungan antara nilai pembacaan Data Loger dengan referensi suhu.
Sehingga pada rentang demikian diperoleh:
Ketelitian = 100% Ketepatan = 100% Galat = 0%
Gambar 21. Pengujian Data Loger.
Perhitungan
Proses perhitungan data untuk mendapatkan nilai konstanta konduktivitas termal meliputi:
a. Mencari nilai selisih suhu Δta dan Δtb (sampel a dan sampel b) yang diturunkan dari gradien garis pada silinder standar. 10 7 90 1 T T m −
= …(15)
10 95 1 1 T ta m −
= …(16)
Substitusi didapatkan nilai ta1
10 ) 10 7 ( 18 19
1 T T T
ta ⎟+
⎠ ⎞ ⎜
⎝
⎛ −
[image:31.595.331.508.331.487.2]6 5 30 2 T T m −
= …(18)
2 2 5 35 ta T m −
= …(19)
6 35 1 2 t tb m −
= …(20)
Substitusi didapatkan nilai ta2
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − −
= ( 5 6)
6 7 5
2 T T T
ta …(21)
Substitusi didapatkan nilai tb1
6 ) 6 5 ( 6 7
1 T T T
tb ⎟+
⎠ ⎞ ⎜
⎝
⎛ −
= …(22)
4 1 90 3 T T m −
= …(23)
2 3 1 95 tb T m −
= …(24)
Substitusi didapatkan nilai tb2
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − −
= ( 1 4)
18 19 1
2 T T T
tb …(25)
Dengan demikian
Δta =
ta
2=ta
1 …(25)Δtb = tb2=tb1 …(26)
Δta =
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − −
− ( 7 10)
18 19 ) 6 5 ( 6 7 10
5 T T T T T
T
…(27)
Δtb = ⎟
⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − −
− ( 5 6)
6 7 ) 4 1 ( 18 19 6
1 T T T T T
T
…(28)
Menghitung rata-rata selisih suhu untuk tiap titik pada silinder standar
ΔtR = (Δt1,2 + Δt2,3 + Δt3,4 + Δt7,8 +
Δt8,9 + Δt9,10)/6 …(29)
b. Menghitung nilai λ′a dan λ′b yang
merupakan konstanta konduktivitas termal untuk masing sampel termasuk kadar konduksi sampel dan ruang antara sampel dan silinder standar.
R R a a R a L t L t λ λ Δ Δ =
′ …(30)
R R b b R b L t L t λ λ Δ Δ =
′ …(31)
c. Menghitung nilai konstanta
konduktivitas termal sampel dalam Kcal/cmh°C a a b b a b L L L L λ λ λ ′ − ′ −
= …(32)
d. Menghitung nilai konstanta
konduktivitas termal sampel dalam W/mK
0.859824 /
λ
λn= …(33)
Berikut adalah source code pemrograman perhitungan nilai konstanta konduktivitas termal pada mikrokontroler ATMega 8535 menggunakan program Bascom AVR:
Sub Hitung() Upperline
Lcd " Pengolahan... " Waitms 500
Lowerline
Lcd " Tolong Tunggu! " Waitms 200
Alih
Rq(17) = Rq(7) - Rq(10) Rq(14) = 1.056 * Rq(17) Rq(17) = Rq(5) - Rq(6) Rq(16) = Rq(17) * 1.167 Rq(14) = Rq(16) + Rq(14) Rq(17) = Rq(5) - Rq(10)
Rq(14) = Rq(17) - Rq(14) 'DeltaTA
Rq(17) = Rq(1) - Rq(4) Rq(17) = Rq(17) * 1.056 Rq(15) = Rq(17) + Rq(16) Rq(17) = Rq(1) - Rq(6)
Rq(15) = Rq(17) - Rq(15) 'DeltaTB
Rq(17) = Rq(2) - Rq(1) Rq(16) = Rq(3) - Rq(2) Rq(13) = Rq(4) - Rq(3) Rq(12) = Rq(8) - Rq(7) Rq(11) = Rq(9) - Rq(8) Rq(16) = Rq(16) + Rq(17) Rq(17) = Rq(10) - Rq(9) Rq(16) = Rq(16) + Rq(17) Rq(16) = Rq(16) + Rq(13) Rq(16) = Rq(16) + Rq(12) Rq(16) = Rq(16) + Rq(11)
Rq(16) = Rq(16) / -6 'DeltaTR
Rq(17) = Rq(16) / Rq(14)
Rq(12) = Rq(17) * 21.333 'LamdaA
Rq(17) = Rq(16) / Rq(15)
Rq(13) = Rq(17) * 42.667 'LamdaB
Rq(17) = 4 / Rq(13) Rq(11) = 2 / Rq(12) Rq(11) = Rq(17) - Rq(11)
Rq(11) = 2 / Rq(11) 'Lamda
Rq(17) = Rq(11) / 0.859824'LamdaN
Hasil(1) = Fusing(rq(17) , ".##") + " W/mK "
Hasil(2) = Fusing(rq(11) , ".##") + " Kcal/mh" + Chr(223) + "C " Hasil(3) = Fusing(rq(12) , ".##")
+ " Kcal/mh" + Chr(223) + "C " Hasil(4) = Fusing(rq(13) , ".##")
+ " Kcal/mh" + Chr(223) + "C " Hasil(5) = Fusing(rq(14) , ".#") +
13
Hasil(6) = Fusing(rq(15) , ".#") + Chr(223) + "C "
Hasil(7) = Fusing(rq(16) , ".#") + Chr(223) + "C "
For Qh = 1 To 10
If Suhuword(qh) > 9 Then
Judul(qh) = Str(suhuword(qh))
Judul(qh) = Format(judul(qh)
"0.0") ,
Else
Judul(qh) = "0" + Str(suhuword(qh))
Judul(qh) = Format(judul(qh) , "0.0")
End If
Next Qh
Print Judul(1) ; " " ; Judul(2) ;
" " ; Judul(3) ; " " ; Judul(4) ; " " ; Judul(5) ; " " ; _ Judul(6) ; " " ; Judul(7) ;
" " ; Judul(8) ; " " ; Judul(9) ; " " ; Judul(10) ; " [" ; _ Fusing(rq(17) , ".##") ; "]"
Judul(1) = " " + Chr(178) + " "
Judul(2) = " " + Chr(178) + " "
Judul(3) = " " + Chr(178) + "A "
Judul(4) = " " + Chr(178) + "B "
Judul(5) = "DeltaTA " Judul(6) = "DeltaTB " Judul(7) = "DeltaTR " Judul(8) = " Suhu "
Upperline
Lcd "[<] " ; Judul(1) ; " [>] " Waitms 500
Select Case Rq(17)
Case 1000 To 2500 : Hasil(8) =
"Berlian"
Case 406 To 429 : Hasil(8) =
"Perak"
Case 385 To 401 : Hasil(8) =
"Tembaga"
Case 314 To 318 : Hasil(8) =
"Emas"
Case 205 To 237 : Hasil(8) =
"Alumunium"
Case 109 To 159 : Hasil(8) =
"Kuningan"
Case 55 To 80.4 : Hasil(8) =
"Besi"
Case 42 To 50 : Hasil(8) =
"Perunggu"
Case 34.7 To 35.3 : Hasil(8) =
"Timah"
Case 16.3 To 21.9 : Hasil(8) =
"Titanium"
Case 14 To 16.3 : Hasil(8) =
"Baja Stainless"
Case 1.73 To 3.98 : Hasil(8) =
"Granit"
Case 1.2 To 1.4 : Hasil(8) =
"Kaca"
Case 1.13 To 1.2 : Hasil(8) =
"Beton"
Case 0.8 To 1.13 : Hasil(8) =
"Tanah/Beton"
Case 0.52 To 0.8 : Hasil(8) =
"Tanah"
Case 0.4 To 0.52 : Hasil(8) =
"Polimer HiD"
Case 0.33 To 0.4 : Hasil(8) =
"Polimer HiD/Kayu" Case 0.04 To 0.33 : Hasil(8) =
"Polimer LoD/Kayu"
Case 0.003 To 0.03 : Hasil(8) =
"Silica Aerogel" 'Cas :e Hasil(8) = ""
Case Is < 0 : Hasil(8) = "Data Salah !!"
Case Else : Hasil(8) = "Belum Tahu"
End Select
Qh = 1 Siklus:
Do
Waitms 10
If Pinc.2 = 1 Then
Bitwait Pinc.2 , Reset
If Qh = 19 Then Qh = 0 h Q = Qh + 1
End If
If Pinc.3 = 1 Then
Bitwait Pinc.3 , Reset
If Qh = 1 Then Qh = 20 Qh = Qh - 1
End If
If Qh = 19 Then
Upperline
Lcd "[<] Ulangi! [>] " Lowerline
Lcd " Tekan Reset! " Goto Siklus
End If
If Qh = 18 Then
Upperline
Lcd "[<]?Prakiraan[>] " Lowerline
Lcd "> " ; Hasil(8) ; " "
Goto Siklus End If
If Qh < 8 Then
Upperline
Lcd "[<] " ; Judul(qh) ; " [>] "
Lowerline
Lcd Hasil(qh) ; " " Else
Upperline
Lcd "[<] " ; Judul(8) ; " [>] "
Lowerline
Temp(1) = Qh - 7
Lcd "T " ; Temp(1) ; " = " ; Fusing(rq(temp(1)) ,
"#.#") ; Chr(223) ; "C " End If
Untuk menentukan nilai selisih suhu sampel a (Δta)
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − − =
Δ ( 7 10)
18 19 ) 6 5 ( 6 7 10
5 T T T T T
T ta
digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(7) - Rq(10) Rq(14) = 1.056 * Rq(17) Rq(17) = Rq(5) - Rq(6) Rq(16) = Rq(17) * 1.167 Rq(14) = Rq(16) + Rq(14) Rq(17) = Rq(5) - Rq(10)
Rq(14) = Rq(17) - Rq(14) 'DeltaTA
Δta disimpan di variabel Rq(14)
Untuk menentukan nilai selisih suhu sampel a (Δtb)
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − − =
Δ ( 5 6)
6 7 ) 4 1 ( 18 19 6
1 T T T T T
T tb
digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(1) - Rq(4) Rq(17) = Rq(17) * 1.056 Rq(15) = Rq(17) + Rq(16) Rq(17) = Rq(1) - Rq(6)
Rq(15) = Rq(17) - Rq(15) 'DeltaTB
Δta disimpan di variabel Rq(15)
Untuk menentukan nilai rata-rata selisih suhu untuk tiap titik pengukuran pada silinder standar (ΔtR)
ΔtR = (Δt1,2 + Δt2,3 + Δt3,4 + Δt7,8 + Δt8,9
+ Δt9,10)/6
digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(2) - Rq(1) Rq(16) = Rq(3) - Rq(2) Rq(13) = Rq(4) - Rq(3) Rq(12) = Rq(8) - Rq(7) Rq(11) = Rq(9) - Rq(8) Rq(16) = Rq(16) + Rq(17) Rq(17) = Rq(10) - Rq(9) Rq(16) = Rq(16) + Rq(17) Rq(16) = Rq(16) + Rq(13) Rq(16) = Rq(16) + Rq(12) Rq(16) = Rq(16) + Rq(11)
Rq(16) = Rq(16) / -6 'DeltaTR
ΔtR disimpan di variabel Rq(16)
Untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal sampel a (λ’a)
R R a a R a L t L t λ λ Δ Δ = ′ digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(16) / Rq(14)
Rq(12) = Rq(17) * 21.333 'LamdaA
λ’a disimpan di variabel Rq(12)
Untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal sampel b (λ’b)
R R b b R b L t L t λ λ Δ Δ = ′ digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(16) / Rq(15)
Rq(13) = Rq(17) * 42.667 'LamdaB
λ’b disimpan di variabel Rq(13)
Untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal sampel dalam Kcal/mh°C a a b b a b L L L L λ λ λ ′ − ′ − = digunakan sintaks: Rq(17) = 4 / Rq(13) Rq(11) = 2 / Rq(12) Rq(11) = Rq(17) - Rq(11)
Rq(11) = 2 / Rq(11) 'Lamda
λ disimpan di variabel Rq(11)
Untuk menentukan nilai konstanta konduktivitas termal sampel dalam W/mk
0.859824 /
λ λn=
digunakan sintaks:
Rq(17) = Rq(11) / 0.859824 'LamdaN
λn disimpan di variabel Rq(17)
Database mengenai nilai konduktivitas termal dari material ditulis menggunakan Select Case, berikut adalah sintaksnya:
Select Case Rq(17)
Case 1000 To 2500 : Hasil(8) =
"Berlian"
Case 406 To 429 : Hasil(8) =
"Perak"
Case 385 To 401 : Hasil(8) =
"Tembaga"
Case 314 To 318 : Hasil(8) =
"Emas"
Case 205 To 237 : Hasil(8) =
"Alumunium"
Case 109 To 159 : Hasil(8) =
"Kuningan"
Case 55 To 80.4 : Hasil(8) =
"Besi"
Case 42 To 50 : Hasil(8) =
"Perunggu"
Case 34.7 To 35.3 : Hasil(8) =
"Timah"
Case 16.3 To 21.9 : Hasil(8) =
"Titanium"
Case 14 To 16.3 : Hasil(8) =
"Baja Stainless"
Case 1.73 To 3.98 : Hasil(8) =
15
Case 1.2 To 1.4 : Hasil(8) =
"Kaca"
Case 1.13 To 1.2 : Hasil(8) =
"Beton"
Case 0.8 To 1.13 : Hasil(8) =
"Tanah/Beton"
Case 0.52 To 0.8 : Hasil(8) =
"Tanah"
Case 0.4 To 0.52 : Hasil(8) =
"Polimer HiD"
Case 0.33 To 0.4 : Hasil(8) =
"Polimer HiD/Kayu" Case 0.04 To 0.33 : Hasil(8) =
"Polimer LoD/Kayu"
Case 0.003 To 0.03 : Hasil(8) =
"Silica Aerogel" 'Case : Hasil(8) = ""
Case Is < 0 : Hasil(8) = "Data Salah !!"
Case Else : Hasil(8) = "Belum Tahu"
End Select
Nilai konduktivitas termal yang dimasukkan ke database adalah dalam satuan W/mK. Sehingga variabel yang digunakan adalah
Rq(11).
Data yang dikirim ke komputer melalui port serial digunakan sintaks:
Print Judul(1) ; " " ; Judul(2) ;
" " ; Judul(3) ; " " ; Judul(4) ;
" " ; Judul(5) ; " " ; _ Judul(6) ; " " ; Judul(7) ;
" " ; Judul(8) ; " " ; Judul(9) ;
" " ; Judul(10) ; " [" ; _ Fusing(rq(17) , ".##") ; "]"
Data tersebut diterima oleh komputer pada program HyperTerminal dalam format T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 [λ(W/mK)].
Material Uji
[image:35.595.126.289.86.293.2]Material yang digunakan untuk pengujian alat dalam mengukur nilai konduktivitas termal adalah Stainless Steel, Kuningan, Fiberplastik dan kayu. Pada persiapan bahan kerataan permukaan sangat menentukan ketepatan nilai konstanta konduktivitas termal yang diperoleh.
Gambar 22. Material-material yang diuji
Material yang digunakan berjumlah dua buah tiap jenis dengan diame
![Gambar 7. Skema umum OSK 4565-A Thermal [3]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/575564.341936/23.595.341.492.494.722/gambar-skema-umum-osk-a-thermal.webp)
