DIAN PALUPI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dibimbing oleh Ir. Bregas Budianto, Ass.Dpl dan Ir. Heny Suharsono, MS.
Dalam memprediksi kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat diperlukan data kecepatan dan arah angin dari tempat tersebut. Data pengukuran kecepatan angin yang akurat didapat bila ditunjang dengan alat ukurnya (anemometer) yang dapat mencatat kecepatan angin secara akurat pula.
Untuk memenuhi kebutuhan stasiun pengamatan cuaca mengenai pengadaan alat-alat pengukur cuaca khususnya Cup counter anemometer, Indonesia masih mengimpor dari luar negeri. Hal ini berdampak pada sedikitnya stasiun-stasiun pengamatan cuaca di Indonesia. Sehingga diperlukan suatu penelitian untuk dapat mengembangkan alat ukur kecepatan angin yang dibuat dari bahan-bahan yang mudah didapat, terjangkau harganya akan tetapi dapat menghasilkan data hasil pengukuran yang akurat. Pada penelitian ini Cup counter anemometer dibuat dari lembaran fibreglass (jari-jari) dan belahan bola tenis meja sebagai Cup. Jari-jari yang dibuat dibedakan menjadi lima perlakuan masing-masing dua set (sebagai ulangan) dengan panjang jari-jari sebagai berikut : 5.5 cm, 5.7 cm, 5.9 cm, 6.2 cm dan 6.5 cm. Setiap Cup yang telah dibuat diuji untuk diketahui Cup yang memiliki performa paling baik diantara kelimanya.
Dalam proses pengujian alat yang digunakan sebagai sumber angin adalah wind tunnel, sedangkan untuk mengetahui besarnya kecepatan angin yang dihasilkan oleh wind tunnel digunakan anemometer kontrol tipe AN 1 yang telah terkalibrasi. Nilai kalibrasi dari anemometer tersebut yaitu 1 pulsa per 1,25 x 10-3 km. Pengujian Cup anemometer dilakukan dalam tiga tahapan. Tahap pertama pengujian dilakukan secara serentak dan pengujian tahap kedua yaitu Cup anemometer yang memiliki panjang jari-jari yang sama panjang (5,9 cm) diuji secara bersamaan dengan posisi sejajar. Dari kedua tahap pengujian tersebut hasil data jumlah putaran menunjukan bahwa posisi Cup anemometer didalam wind tunnel berpengaruh terhadap hasil jumlah putaran yang dihasilkan. Maka perlu dilakukan pengujian tahap ketiga yaitu Cup counter anemometer diuji secara satu per satu pada posisi bagian ujung dekat luar dari wind tunnel.
DIAN PALUPI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penulis menuntut ilmu di Sekolah Dasar Negeri Kereo IV (1996), Sekolah Menengah Pertama Negeri 153 Jakarta (1999), Sekolah Menengah Umum Negeri 47 Jakarta (2002). Pada tahun 2002 diterima di Institut Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Geofisika dan Meteorologi melalui jalur USMI.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains IPB, pada akhir masa studi penulis menyusun skripsi dengan judul Uji Karakteristik Dimensi Sensor (jari-jari) dari Cup Counter Anemometer dibawah bimbingan Bapak Ir. Bregas Budianto, Ass Dpl dan Bapak Ir. Heny Suharsono, MS.
karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Judul dari karya ilmiah ini adalah Uji Karakteristik Dimensi Sensor (jari-jari) dari Cup Counter Anemometer.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Bregas Budianto, Ass Dpl dan Bapak Ir. Heny Suharsono, MS selaku pembimbing pertama dan kedua yang telah banyak membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini. 2. Bapak Ir. Impron, M.Agr.Sc yang telah bersedia menjadi dosen penguji pada sidang skripsi. 3. Ibu, Ayah, Diah dan Ical atas doa, kasih sayang dan dukungan yang telah diberikan selama
penulis mengerjakan skripsi ini.
4. “Kru Bengkel Instrumentasi Meteorologi” yaitu Joko, Mian, Vee, ‘Ntie, Ka Nandang, Pak Khairun dan Ka Rohmat atas bantuan dan kebersamaannya selama 7 bulan ini.
5. Arif yulistianto terimakasih atas segala yang berhubungan dengan momen inersia dan semangat yang diberikan selama satu bulan menjelang seminar hasil.
6. Lina, Nida, Aprian dan Away terimakasih buat pinjaman laptop dan komputer kalian selama penulis mengerjakan perbaikan skripsi ini.
7. Pak Pono, Pak Udin, Ka Azis dan Mba Wanti terimakasih atas bantuan yang diberikannya selama ini.
8. Seluruh Mahasiswa Departemen Geofisika dan Meteorologi angkatan ’39 dan ’38 yang tidak bisa disebutkan satu per satu terimakasih atas segala keceriaannya selama 4 tahun ini.
Akhir kata penulis harapkan semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat dan memberikan informasi bagi yang memerlukannya. Penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang membangun mengenai tulisan ini untuk lebih mengembangkan kemampuan dan keterampilan, terutama mengenai Cup counter anemometer.
Bogor, September 2006
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... i
DAFTAR TABEL ... ii
DAFTAR GAMBAR ... ii
DAFTAR LAMPIRAN ... iii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Tujuan ... 1
II. TINJAUAN PUSTAKA... 1
2.1. Angin ... 1
2.2. Alat Pengukur Kecepatan Angin... 1
2.3. Cup Anemometer... 2
2.4. Momen Inersia ... 2
III. METODOLOGI ... 3
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ... 3
3.2. Alat dan Bahan ... 3
3.3. Metode Penelitian ... 3
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 7
4.1. Hasil Pembuatan Cup Anemometer ... 7
4.2. Pengujian Alat dan Pengolahan Data... 8
4.3.Penentuan Cup yang memiliki respon linier yang paling lebar... 10
4.4. Momen Inersia ... 11
4.5. Kalibrasi Alat... 12
V. KESIMPULAN DAN SARAN... 13
5.1. Kesimpulan ... 13
5.2. Saran ... 13
DAFTAR PUSTAKA ... 14
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Nilai R, C dan T ... 4
2. Data pengamatan jumlah putaran yang diuji secara bersamaan ... 8
3. Data Jumlah putaran pada posisi Cup di tengah wind tunnel... 9
4. Data jumlah putaran pada posisi Cup di ujung dekat luar wind tunnel... 9
5. Hasil uji t dari setiap set perlakuan... 10
6. Massa jari-jari dari masing-masing perlakuan ... 12
7. Hasil perhitungan momen inersia ... 12
8. Nilai kalibrasi dari masing-masing perlakuan... 13
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Anemometer tipe AN 1... 2
2. Momen inersia sebuah titik partikel terhadap poros ... 2
3. Momen inersia benda pejal ... 3
4. Segitiga samasisi yang digunakan sebagai pattern... 3
5. Jari-jari anemometer dengan panjang yang berbeda-beda ... 3
6. Belahan bola tenis meja yang digunakan sebagai Cup ... 4
7. Proses penyatuan antara Cup dengan jari-jari ... 4
8. Poros bermagnet... 4
9. Cup anemometer yang diuji secara bersamaan ... 5
10. Cup anemometer (5,9 cm) diuji secara bersamaan ... 5
11. Cup anemometer yang diuji secara satu per satu ... 5
12. Batang uniform dengan sumbu putar melalui salah satu ujung ... 6
13. Setengah bola dengan sumbu putar melalui salah satu ujung... 7
14. Poros bermagnet dengan sumbu putar melalui pusatnya ... 7
15. Cup anemometer yang akan diuji ... 8
16. Pengaruh antara posisi sensor dengan jumlah putaran... 8
17. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.5 cm... 10
18. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.7 cm... 10
19. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.9 cm... 10
20. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 6.2 cm... 10
21. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 6.5 cm... 11
22. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada kelima perlakuan... 11
23. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,5 cm)... 12
24. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,7 cm)... 12
25. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,9 cm)... 13
26. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (6,2 cm)... 13
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Sketsa Cup anemometer yang ”ideal” dan perhitungan panjang jari-jarinya ... 15
2. Tabel jumlah putaran yang diuji secara bersamaan ... 17
3. Tabel jumlah putaran Cup anemometer (5,9 cm) yang diuji secara bersamaan... 19
4. Tabel data jumlah putaran pada 17 kecepatan yang berbeda... 20
5. Tabel data perhitungan putaran per detik ... 28
6. Tabel data putaran per jam dari setiap perlakuan... 29
7. Salah satu contoh tabel jumlah putaran yang akan diolah dengan program Minitab... 30
8. Hasil uji t yang diolah dengan program Minitab... 31
I.
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Angin merupakan salah satu unsur meteorologi yang memiliki peranan penting dalam menentukan kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat. Angin dapat dibatasi sebagai gerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Batasan ini berasumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah yaitu < 1 ms-1 (June, 1993).
Untuk mendapatkan data pengukuran kecepatan angin yang akurat diperlukan suatu alat ukur yang dapat mencatat kecepatan maupun arah pergerakan angin secara akurat pula. Pengukuran kecepatan angin itu sendiri dapat dilakukan dengan beberapa metode, dimana setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Untuk itu dalam membuat suatu alat ukur kecepatan angin perlu dipertimbangkan untuk keperluan apa alat tersebut dibuat.
Alat pengukur kecepatan angin yang umum digunakan pada stasiun pengamatan cuaca adalah anemometer jenis Cup counter yang menerapkan metode mekanik dalam pengukurannya. Untuk mendapatkan alat ini, stasiun pengamatan cuaca di Indonesia perlu mengimpor dari luar negeri, sehingga diperlukan biaya yang cukup mahal untuk memiliki alat ini. Sebagaimana kita ketahui bahwa prinsip kerja dari alat ini cukup sederhana yaitu Cup yang berjumlah tiga buah berputar pada suatu tiang yang dihubungkan dengan counter. Dengan mengetahui prinsip yang sederhana tersebut kita dapat mengembangkan alat ini, yaitu dengan cara membuat Cup counter anemometer dari bahan-bahan yang mudah didapat dan terjangkau harganya akan tetapi dapat bekerja secara optimal.
1.2.Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mencari desain dalam hal ini panjang jari-jari yang optimal dari anemometer jenis Cup yang dibuat dari bahan fibreglass dan belahan bola tenis meja (celluloid).
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Angin
Angin adalah gerak nisbi terhadap permukaan bumi. Gerak atmosfer terhadap permukaan bumi ini memiliki dua arah yaitu arah horizontal dan arah vertikal. Kedua gerak
atmosfer ini disebabkan oleh ketidaksetimbangan radiasi bersih, kelembaban dan momentum di antara lintang rendah dan lintang tinggi di satu pihak dan di antara permukaan bumi dan atmosfer di pihak lain (Prawirowardoyo, 1996). Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi gerak atmosfer itu sendiri yaitu topografi, distribusi antara permukaan daratan dan lautan, serta arus laut.
Gerak atmosfer yang umum adalah gerak horizontal, karena daerah yang diliputinya jauh lebih luas dan kecepatan horizontalnya jauh lebih besar daripada vertikalnya. Akan tetapi yang merupakan sumber pembentukan awan konvektif dan curahan yang berperan penting dalam menentukan cuaca dan iklim adalah gerak vertikal.
Perubahan cuaca di atas permukaan bumi pada dasarnya adalah hasil dari gerak atmosfer atau gerak udara, yaitu gerak yang dihasilkan oleh berbagai gaya yang bekerja pada paket udara. Adapun gaya utama penggerak angin yaitu gaya gradien tekanan, yang timbul karena adanya perbedaan tekanan yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Sedangkan gaya-gaya sekunder yang mempengaruhi angin yaitu gaya Coriolis (yang timbul karena adanya rotasi bumi), gaya sentrifugal dan gaya gesekan.
2.2.Alat Pengukur Kecepatan Angin
Tipe-tipe anemometer dapat diklasifikasikan berdasarkan metode pengukurannya yaitu tekanan, termoelektrik gelombang suara dan mekanik. Berikut ini akan diuraikan secara singkat jenis-jenis anemometer berdasarkan metode pengukurannya.
Pitot tube adalah salah satu contoh anemometer yang prinsip kerjanya berdasarkan tekanan. Perbedaan tekanan diantara dua tube yang diumpamakan seperti hembusan udara ke dalam satu tube dan ditransfer ke tube lainnya secara langsung berhubungan dengan kecepatan angin. Sistem pitot tube merupakan sistem yang paling akurat dan umumnya digunakan sebagai standar untuk mengkalibrasi sensor kecepatan angin lainnya.
Anemometer termoelektrik diwakili oleh tipe hot-wire. Anemometer jenis ini dapat digunakan dalam pengukuran kecepatan angin yang sangat lemah, seperti pada kanopi tanaman. Metode ini memanfaatkan suatu elemen kecil yang dipanasi secara elektrik. Pendinginan konvektif yang diakibatkan oleh angin yang melalui elemen tersebut digunakan sebagai fungsi dari kecepatan angin.
angin, yang memanfaatkan kecepatan rambat suara yang dikirim melalui emitter menuju penerima. Suara akan merambat lebih cepat apabila searah dengan angin dan merambat lebih lambat apabila berlawanan dengan arah angin.
Metode pengukuran kecepatan angin selanjutnya adalah secara mekanik. Anemometer jenis Cup adalah salah satu contoh alat yang prinsip kerjanya secara mekanik. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang berasal dari angin yang bekerja pada alat tersebut. Alat lain yang menggunakan metode ini dalam pengukuran kecepatan angin yaitu wind vanes, bivanes dan trivanes. Metode pengukuran secara mekanik merupakan metode yang paling sering digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Metode ini paling sederhana yaitu dengan memperhitungkan jelajah angin dari Cup yang berputar dan dapat mengukur kecepatan angin dari segala arah.
2.3.Cup Anemometer
Pada tahun 1450, arsitek seni dari Italia bernama Leon Battista Alberti menemukan anemometer mekanik yang pertama. Instrumen tersebut terdiri dari piringan yang ditempatkan tegak lurus dengan angin. Cup anemometer yang masih digunakan sampai sekarang diciptakan pada tahun 1846 oleh peneliti dari Irlandia yang bernama John Thomas Romney Robins (http://en. wikipedia.org/wiki/anemo).
Cup anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju angin dimana sensor laju anginnya terdiri atas tiga Cup yang dihubungkan oleh lengan yang ditempelkan pada as. Seluruh Cup menghadap ke satu arah melingkar sehingga bila angin bertiup maka rotor berputar pada arah tetap. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang berasal dari angin yang bekerja pada alat tersebut. Gaya dinamik angin pada permukaan cekung Cup lebih besar daripada permukaan cembung Cup. Perputaran sumbu sistem Cup dihubungkan secara mekanik atau elektronik dengan suatu alat yang dinamakan generator sinyal, untuk keperluan pencatatan. Generator sinyal ini berupa alat penghitung putaran.
Anemometer yang akan digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini adalah anemometer tipe AN 1 buatan Delta-T, Inggris. Mangkok rotornya terbuat dari plastik ABS yang kuat dan tahan cuaca (Delta-T devices). Konstruksi dari anemometer ini terbuat dari campuran alumunium, stainless steel dan plastik tahan cuaca untuk semua bagian yang terbuka. Bola-bola besi yang digunakan sebagai penopang kumparan rotor tangkainya
terbuat dari bahan yang tahan karat dan terlindung dari masuknya embun dan debu. Sehingga anemometer ini dapat ditempatkan pada tempat yang terbuka dan tahan terhadap cuaca yang cukup ekstrim.
Spesifikasi dari alat ini adalah sebagai berikut, kecepatan minimum yang dapat diukur alat ini yaitu 0,2 ms-1 dan kecepatan maksimum yang dapat diukur dari alat ini yaitu 75 ms-1. Kalibrasi alat ini yaitu 800 putaran per kilometer atau 1 pulsa per 1,25x10-3 kilometer.
Dengan tinggi alat 200 mm dan diameter kotak 55 mm (Delta-T devices). Di bawah ini adalah gambar dari anemometer tipe AN 1 yang digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini.
Gambar 1. Anemometer tipe AN1
sumber : Delta-T devices
2.4.Momen Inersia
Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya (malas bergerak) dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan geraknya atau malas berhenti (Kanginan, 2004). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak) inilah yang disebut sebagai kelembaman atau inersia. Sehingga dapat didefinisikan bahwa momen inersia adalah ukuran resistansi atau kelembaman sebuah benda terhadap perubahan dalam gerak rotasi (Tippler, 1991). Momen inersia ini tergantung pada distribusi massa benda relatif terhadap sumbu rotasi benda.
Momen inersia dari sebuah partikel bermassa m terhadap poros yang terletak sejauh r dari massa partikel didefinisikan sebagai hasil kali massa partikel terhadap kuadrat jarak dari titik poros, atau ditulis I = mr2 .
r
m poros
DIAN PALUPI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dibimbing oleh Ir. Bregas Budianto, Ass.Dpl dan Ir. Heny Suharsono, MS.
Dalam memprediksi kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat diperlukan data kecepatan dan arah angin dari tempat tersebut. Data pengukuran kecepatan angin yang akurat didapat bila ditunjang dengan alat ukurnya (anemometer) yang dapat mencatat kecepatan angin secara akurat pula.
Untuk memenuhi kebutuhan stasiun pengamatan cuaca mengenai pengadaan alat-alat pengukur cuaca khususnya Cup counter anemometer, Indonesia masih mengimpor dari luar negeri. Hal ini berdampak pada sedikitnya stasiun-stasiun pengamatan cuaca di Indonesia. Sehingga diperlukan suatu penelitian untuk dapat mengembangkan alat ukur kecepatan angin yang dibuat dari bahan-bahan yang mudah didapat, terjangkau harganya akan tetapi dapat menghasilkan data hasil pengukuran yang akurat. Pada penelitian ini Cup counter anemometer dibuat dari lembaran fibreglass (jari-jari) dan belahan bola tenis meja sebagai Cup. Jari-jari yang dibuat dibedakan menjadi lima perlakuan masing-masing dua set (sebagai ulangan) dengan panjang jari-jari sebagai berikut : 5.5 cm, 5.7 cm, 5.9 cm, 6.2 cm dan 6.5 cm. Setiap Cup yang telah dibuat diuji untuk diketahui Cup yang memiliki performa paling baik diantara kelimanya.
Dalam proses pengujian alat yang digunakan sebagai sumber angin adalah wind tunnel, sedangkan untuk mengetahui besarnya kecepatan angin yang dihasilkan oleh wind tunnel digunakan anemometer kontrol tipe AN 1 yang telah terkalibrasi. Nilai kalibrasi dari anemometer tersebut yaitu 1 pulsa per 1,25 x 10-3 km. Pengujian Cup anemometer dilakukan dalam tiga tahapan. Tahap pertama pengujian dilakukan secara serentak dan pengujian tahap kedua yaitu Cup anemometer yang memiliki panjang jari-jari yang sama panjang (5,9 cm) diuji secara bersamaan dengan posisi sejajar. Dari kedua tahap pengujian tersebut hasil data jumlah putaran menunjukan bahwa posisi Cup anemometer didalam wind tunnel berpengaruh terhadap hasil jumlah putaran yang dihasilkan. Maka perlu dilakukan pengujian tahap ketiga yaitu Cup counter anemometer diuji secara satu per satu pada posisi bagian ujung dekat luar dari wind tunnel.
DIAN PALUPI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penulis menuntut ilmu di Sekolah Dasar Negeri Kereo IV (1996), Sekolah Menengah Pertama Negeri 153 Jakarta (1999), Sekolah Menengah Umum Negeri 47 Jakarta (2002). Pada tahun 2002 diterima di Institut Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Geofisika dan Meteorologi melalui jalur USMI.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains IPB, pada akhir masa studi penulis menyusun skripsi dengan judul Uji Karakteristik Dimensi Sensor (jari-jari) dari Cup Counter Anemometer dibawah bimbingan Bapak Ir. Bregas Budianto, Ass Dpl dan Bapak Ir. Heny Suharsono, MS.
karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Judul dari karya ilmiah ini adalah Uji Karakteristik Dimensi Sensor (jari-jari) dari Cup Counter Anemometer.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Bregas Budianto, Ass Dpl dan Bapak Ir. Heny Suharsono, MS selaku pembimbing pertama dan kedua yang telah banyak membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini. 2. Bapak Ir. Impron, M.Agr.Sc yang telah bersedia menjadi dosen penguji pada sidang skripsi. 3. Ibu, Ayah, Diah dan Ical atas doa, kasih sayang dan dukungan yang telah diberikan selama
penulis mengerjakan skripsi ini.
4. “Kru Bengkel Instrumentasi Meteorologi” yaitu Joko, Mian, Vee, ‘Ntie, Ka Nandang, Pak Khairun dan Ka Rohmat atas bantuan dan kebersamaannya selama 7 bulan ini.
5. Arif yulistianto terimakasih atas segala yang berhubungan dengan momen inersia dan semangat yang diberikan selama satu bulan menjelang seminar hasil.
6. Lina, Nida, Aprian dan Away terimakasih buat pinjaman laptop dan komputer kalian selama penulis mengerjakan perbaikan skripsi ini.
7. Pak Pono, Pak Udin, Ka Azis dan Mba Wanti terimakasih atas bantuan yang diberikannya selama ini.
8. Seluruh Mahasiswa Departemen Geofisika dan Meteorologi angkatan ’39 dan ’38 yang tidak bisa disebutkan satu per satu terimakasih atas segala keceriaannya selama 4 tahun ini.
Akhir kata penulis harapkan semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat dan memberikan informasi bagi yang memerlukannya. Penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang membangun mengenai tulisan ini untuk lebih mengembangkan kemampuan dan keterampilan, terutama mengenai Cup counter anemometer.
Bogor, September 2006
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... i
DAFTAR TABEL ... ii
DAFTAR GAMBAR ... ii
DAFTAR LAMPIRAN ... iii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Tujuan ... 1
II. TINJAUAN PUSTAKA... 1
2.1. Angin ... 1
2.2. Alat Pengukur Kecepatan Angin... 1
2.3. Cup Anemometer... 2
2.4. Momen Inersia ... 2
III. METODOLOGI ... 3
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ... 3
3.2. Alat dan Bahan ... 3
3.3. Metode Penelitian ... 3
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 7
4.1. Hasil Pembuatan Cup Anemometer ... 7
4.2. Pengujian Alat dan Pengolahan Data... 8
4.3.Penentuan Cup yang memiliki respon linier yang paling lebar... 10
4.4. Momen Inersia ... 11
4.5. Kalibrasi Alat... 12
V. KESIMPULAN DAN SARAN... 13
5.1. Kesimpulan ... 13
5.2. Saran ... 13
DAFTAR PUSTAKA ... 14
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Nilai R, C dan T ... 4
2. Data pengamatan jumlah putaran yang diuji secara bersamaan ... 8
3. Data Jumlah putaran pada posisi Cup di tengah wind tunnel... 9
4. Data jumlah putaran pada posisi Cup di ujung dekat luar wind tunnel... 9
5. Hasil uji t dari setiap set perlakuan... 10
6. Massa jari-jari dari masing-masing perlakuan ... 12
7. Hasil perhitungan momen inersia ... 12
8. Nilai kalibrasi dari masing-masing perlakuan... 13
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Anemometer tipe AN 1... 2
2. Momen inersia sebuah titik partikel terhadap poros ... 2
3. Momen inersia benda pejal ... 3
4. Segitiga samasisi yang digunakan sebagai pattern... 3
5. Jari-jari anemometer dengan panjang yang berbeda-beda ... 3
6. Belahan bola tenis meja yang digunakan sebagai Cup ... 4
7. Proses penyatuan antara Cup dengan jari-jari ... 4
8. Poros bermagnet... 4
9. Cup anemometer yang diuji secara bersamaan ... 5
10. Cup anemometer (5,9 cm) diuji secara bersamaan ... 5
11. Cup anemometer yang diuji secara satu per satu ... 5
12. Batang uniform dengan sumbu putar melalui salah satu ujung ... 6
13. Setengah bola dengan sumbu putar melalui salah satu ujung... 7
14. Poros bermagnet dengan sumbu putar melalui pusatnya ... 7
15. Cup anemometer yang akan diuji ... 8
16. Pengaruh antara posisi sensor dengan jumlah putaran... 8
17. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.5 cm... 10
18. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.7 cm... 10
19. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 5.9 cm... 10
20. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 6.2 cm... 10
21. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin dengan panjang jari-jari 6.5 cm... 11
22. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada kelima perlakuan... 11
23. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,5 cm)... 12
24. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,7 cm)... 12
25. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,9 cm)... 13
26. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (6,2 cm)... 13
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Sketsa Cup anemometer yang ”ideal” dan perhitungan panjang jari-jarinya ... 15
2. Tabel jumlah putaran yang diuji secara bersamaan ... 17
3. Tabel jumlah putaran Cup anemometer (5,9 cm) yang diuji secara bersamaan... 19
4. Tabel data jumlah putaran pada 17 kecepatan yang berbeda... 20
5. Tabel data perhitungan putaran per detik ... 28
6. Tabel data putaran per jam dari setiap perlakuan... 29
7. Salah satu contoh tabel jumlah putaran yang akan diolah dengan program Minitab... 30
8. Hasil uji t yang diolah dengan program Minitab... 31
I.
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Angin merupakan salah satu unsur meteorologi yang memiliki peranan penting dalam menentukan kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat. Angin dapat dibatasi sebagai gerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Batasan ini berasumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah yaitu < 1 ms-1 (June, 1993).
Untuk mendapatkan data pengukuran kecepatan angin yang akurat diperlukan suatu alat ukur yang dapat mencatat kecepatan maupun arah pergerakan angin secara akurat pula. Pengukuran kecepatan angin itu sendiri dapat dilakukan dengan beberapa metode, dimana setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Untuk itu dalam membuat suatu alat ukur kecepatan angin perlu dipertimbangkan untuk keperluan apa alat tersebut dibuat.
Alat pengukur kecepatan angin yang umum digunakan pada stasiun pengamatan cuaca adalah anemometer jenis Cup counter yang menerapkan metode mekanik dalam pengukurannya. Untuk mendapatkan alat ini, stasiun pengamatan cuaca di Indonesia perlu mengimpor dari luar negeri, sehingga diperlukan biaya yang cukup mahal untuk memiliki alat ini. Sebagaimana kita ketahui bahwa prinsip kerja dari alat ini cukup sederhana yaitu Cup yang berjumlah tiga buah berputar pada suatu tiang yang dihubungkan dengan counter. Dengan mengetahui prinsip yang sederhana tersebut kita dapat mengembangkan alat ini, yaitu dengan cara membuat Cup counter anemometer dari bahan-bahan yang mudah didapat dan terjangkau harganya akan tetapi dapat bekerja secara optimal.
1.2.Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mencari desain dalam hal ini panjang jari-jari yang optimal dari anemometer jenis Cup yang dibuat dari bahan fibreglass dan belahan bola tenis meja (celluloid).
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Angin
Angin adalah gerak nisbi terhadap permukaan bumi. Gerak atmosfer terhadap permukaan bumi ini memiliki dua arah yaitu arah horizontal dan arah vertikal. Kedua gerak
atmosfer ini disebabkan oleh ketidaksetimbangan radiasi bersih, kelembaban dan momentum di antara lintang rendah dan lintang tinggi di satu pihak dan di antara permukaan bumi dan atmosfer di pihak lain (Prawirowardoyo, 1996). Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi gerak atmosfer itu sendiri yaitu topografi, distribusi antara permukaan daratan dan lautan, serta arus laut.
Gerak atmosfer yang umum adalah gerak horizontal, karena daerah yang diliputinya jauh lebih luas dan kecepatan horizontalnya jauh lebih besar daripada vertikalnya. Akan tetapi yang merupakan sumber pembentukan awan konvektif dan curahan yang berperan penting dalam menentukan cuaca dan iklim adalah gerak vertikal.
Perubahan cuaca di atas permukaan bumi pada dasarnya adalah hasil dari gerak atmosfer atau gerak udara, yaitu gerak yang dihasilkan oleh berbagai gaya yang bekerja pada paket udara. Adapun gaya utama penggerak angin yaitu gaya gradien tekanan, yang timbul karena adanya perbedaan tekanan yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Sedangkan gaya-gaya sekunder yang mempengaruhi angin yaitu gaya Coriolis (yang timbul karena adanya rotasi bumi), gaya sentrifugal dan gaya gesekan.
2.2.Alat Pengukur Kecepatan Angin
Tipe-tipe anemometer dapat diklasifikasikan berdasarkan metode pengukurannya yaitu tekanan, termoelektrik gelombang suara dan mekanik. Berikut ini akan diuraikan secara singkat jenis-jenis anemometer berdasarkan metode pengukurannya.
Pitot tube adalah salah satu contoh anemometer yang prinsip kerjanya berdasarkan tekanan. Perbedaan tekanan diantara dua tube yang diumpamakan seperti hembusan udara ke dalam satu tube dan ditransfer ke tube lainnya secara langsung berhubungan dengan kecepatan angin. Sistem pitot tube merupakan sistem yang paling akurat dan umumnya digunakan sebagai standar untuk mengkalibrasi sensor kecepatan angin lainnya.
Anemometer termoelektrik diwakili oleh tipe hot-wire. Anemometer jenis ini dapat digunakan dalam pengukuran kecepatan angin yang sangat lemah, seperti pada kanopi tanaman. Metode ini memanfaatkan suatu elemen kecil yang dipanasi secara elektrik. Pendinginan konvektif yang diakibatkan oleh angin yang melalui elemen tersebut digunakan sebagai fungsi dari kecepatan angin.
angin, yang memanfaatkan kecepatan rambat suara yang dikirim melalui emitter menuju penerima. Suara akan merambat lebih cepat apabila searah dengan angin dan merambat lebih lambat apabila berlawanan dengan arah angin.
Metode pengukuran kecepatan angin selanjutnya adalah secara mekanik. Anemometer jenis Cup adalah salah satu contoh alat yang prinsip kerjanya secara mekanik. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang berasal dari angin yang bekerja pada alat tersebut. Alat lain yang menggunakan metode ini dalam pengukuran kecepatan angin yaitu wind vanes, bivanes dan trivanes. Metode pengukuran secara mekanik merupakan metode yang paling sering digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Metode ini paling sederhana yaitu dengan memperhitungkan jelajah angin dari Cup yang berputar dan dapat mengukur kecepatan angin dari segala arah.
2.3.Cup Anemometer
Pada tahun 1450, arsitek seni dari Italia bernama Leon Battista Alberti menemukan anemometer mekanik yang pertama. Instrumen tersebut terdiri dari piringan yang ditempatkan tegak lurus dengan angin. Cup anemometer yang masih digunakan sampai sekarang diciptakan pada tahun 1846 oleh peneliti dari Irlandia yang bernama John Thomas Romney Robins (http://en. wikipedia.org/wiki/anemo).
Cup anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju angin dimana sensor laju anginnya terdiri atas tiga Cup yang dihubungkan oleh lengan yang ditempelkan pada as. Seluruh Cup menghadap ke satu arah melingkar sehingga bila angin bertiup maka rotor berputar pada arah tetap. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang berasal dari angin yang bekerja pada alat tersebut. Gaya dinamik angin pada permukaan cekung Cup lebih besar daripada permukaan cembung Cup. Perputaran sumbu sistem Cup dihubungkan secara mekanik atau elektronik dengan suatu alat yang dinamakan generator sinyal, untuk keperluan pencatatan. Generator sinyal ini berupa alat penghitung putaran.
Anemometer yang akan digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini adalah anemometer tipe AN 1 buatan Delta-T, Inggris. Mangkok rotornya terbuat dari plastik ABS yang kuat dan tahan cuaca (Delta-T devices). Konstruksi dari anemometer ini terbuat dari campuran alumunium, stainless steel dan plastik tahan cuaca untuk semua bagian yang terbuka. Bola-bola besi yang digunakan sebagai penopang kumparan rotor tangkainya
terbuat dari bahan yang tahan karat dan terlindung dari masuknya embun dan debu. Sehingga anemometer ini dapat ditempatkan pada tempat yang terbuka dan tahan terhadap cuaca yang cukup ekstrim.
Spesifikasi dari alat ini adalah sebagai berikut, kecepatan minimum yang dapat diukur alat ini yaitu 0,2 ms-1 dan kecepatan maksimum yang dapat diukur dari alat ini yaitu 75 ms-1. Kalibrasi alat ini yaitu 800 putaran per kilometer atau 1 pulsa per 1,25x10-3 kilometer.
Dengan tinggi alat 200 mm dan diameter kotak 55 mm (Delta-T devices). Di bawah ini adalah gambar dari anemometer tipe AN 1 yang digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini.
Gambar 1. Anemometer tipe AN1
sumber : Delta-T devices
2.4.Momen Inersia
Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya (malas bergerak) dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan geraknya atau malas berhenti (Kanginan, 2004). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak) inilah yang disebut sebagai kelembaman atau inersia. Sehingga dapat didefinisikan bahwa momen inersia adalah ukuran resistansi atau kelembaman sebuah benda terhadap perubahan dalam gerak rotasi (Tippler, 1991). Momen inersia ini tergantung pada distribusi massa benda relatif terhadap sumbu rotasi benda.
Momen inersia dari sebuah partikel bermassa m terhadap poros yang terletak sejauh r dari massa partikel didefinisikan sebagai hasil kali massa partikel terhadap kuadrat jarak dari titik poros, atau ditulis I = mr2 .
r
m poros
Akan tetapi jika terdapat banyak partikel dengan massa masing-masing m1, m2, m3,....,mn
dan mempunyai jarak r1, r2, r3,...,rn terhadap
poros, momen inersia total adalah penjumlahan momen inersia setiap partikel, yaitu I = ∑ mi ri
2
. Apabila sebuah benda pejal terdiri dari distribusi materi yang kontinyu, benda terdiri dari sejumlah besar elemen massa dm yang tersebar merata di seluruh benda, maka momen inersia benda adalah jumlah dari momen inersia semua elemen massa tersebut yaitu r2 dm. Untuk dm yang jumlahnya banyak, penjumlahan menjadi sebuah integral yaitu I = ∫ r2 dm.
r dm
sumbu rotasi
Gambar 3. Momen inersia benda pejal
III.
METODOLOGI
3.1.Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan Juli 2006 di Workshop Instrumentasi Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
3.2.Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Interface pencacah putaran beserta perangkat lunak, variable transformer, seperangkat perkakas perbengkelan mekanik, timbangan digital dan wind tunnel.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bola tenis meja, lembaran fibreglass
(tebal 1 mm), pipa alumunium, detektor pencacah putaran, dan perekat epoxy.
3.3.Metode Penelitian
Metode yang diterapkan dalam penelitian ini melalui beberapa tahapan, yaitu sebagai berikut :
1. Persiapan Perancangan dan Pembuatan Sensor Cup Anemometer
Langkah awal dalam pembuatan Cup anemometer yaitu dengan membuat gambar sketsa Cup anemometer. Dalam penelitian ini sketsa yang dibuat yaitu Cup anemometer dengan menggunakan tiga Cup. Pembuatan sketsa Cup anemometer ini bertujuan untuk mempermudah dalam memperhitungkan panjang jari-jari yang dianggap ”ideal”. Sketsa
Cup anemometer beserta perhitungan panjang jari-jarinya dapat dilihat pada lampiran 1.
Selanjutnya persiapan dalam pembuatan jari anemometer. Sebelum membuat jari-jari anemometer dibuat segitiga samasisi pada lembaran fibreglass yang akan digunakan sebagai pattern dalam pembuatan jari-jari anemometer. Sehingga jari-jari yang dibuat memiliki bentuk yang uniform dan yang membedakan hanya panjangnya saja.
Gambar 4. Segitiga samasisi yang digunakan sebagai pattern
Panjang jari-jari yang dibuat yaitu 5,5 cm; 5,7 cm; 5,9 cm; 6,2 cm dan 6,5 cm masing-masing dua set (sebagai ulangan).
Gambar 5. Jari-jari anemometer dengan panjang yang berbeda-beda
Gambar 6. Belahan bola tenis meja yang digunakan sebagai Cup
Jari-jari dan Cup yang telah dibuat di timbang dengan menggunakan timbangan digital untuk diperhitungkan besarnya momen inersia dari anemometer tersebut.
Langkah selanjutnya adalah pembuatan sensor Cup anemometer yaitu proses penggabungan antara Cup dengan jari-jari. Dalam proses penggabungan digunakan alat bantu papan penjepit jari-jari, sehingga dalam proses penyatuan antara Cup dan jari, jari-jari benar-benar berada di tengah-tengah Cup.
Gambar 7. Proses penyatuan antara Cup dengan jari-jari
Cup anemometer yang telah dibuat ditempelkan pada poros bermagnet yang digunakan sebagai perantara antara Cup anemometer dengan tiang penyangga. Magnet yang terdapat pada ring digunakan untuk memberikan pulsa terhadap hall sensor yang ada dibawahnya.
Gambar 8. Poros bermagnet
2. Pembuatan Rangkaian Elektronik
Dalam pengolahan sinyal digital diperlukan ketukan atau aba-aba agar proses dapat dilakukan secara sinkron. Secara elektronik untuk membangkitkan ketukan dengan irama yang konstan dikenal sebagai pembangkitan pulsa dengan periode atau frekuensi yang tetap. Sedangkan untuk pengendalian pulsa itu sendiri ditentukan oleh nilai komponen resistor dan kapasitor pada
circuit.
Perangkat multivibrator yang digunakan dalam membuat anemometer yaitu perangkat monostable (4047). Perangkat ini dibuat untuk membangkitkan pulsa digital dari lintasan magnet terhadap hall sensor.
Cup anemometer yang dibuat pada penelitian ini mampu mengukur kecepatan
angin sampai 60 km jam-1. Perangkat
monostable yang dibuat mampu membangkitkan pulsa dengan periode 0,0054 sekon. Besarnya nilai resistor yang digunakan yaitu 220 kilo ohm dan nilai kapasitornya sebesar 10 nF. Nilai-nilai tersebut didasarkan pada perhitungan berikut ini :
Vangin : 60 km/jam ~ 1666,66 cm/s
Banyaknya putaran/s :
98
,
21
66
,
1666
: 75,82 putaran/s Agar alat dapat mengukur kecepatan angin
sampai kecepatan 60 km jam-1 maka
banyaknya putaran setiap sekon dikalikan dua sehingga menjadi 152 putaran/sekon. Maka periodenya :
Periode :
152
1
: 0,0066 sekon
Persamaan untuk periode dari rangkaian monostable yaitu T = 2,48 x RC, dengan persamaan tersebut dapat dihitung besarnya nilai R dan C. Berikut ini adalah tabel simulasi nilai R, C dan T.
Tabel 1. Nilai R, C dan T
C (nF) R
(ohm) T (sekon)
10 220000 0.005456
33 220000 0.0180048
Berdasarkan tabel 1 di atas nilai resistor dan kapasitor yang memiliki nilai periode < 0,0066 sekon yaitu pada saat besarnya nilai resistor 220 kilo ohm dan kapasitornya 10 nF.
3. Konstiguna Program Pencacah Putaran
Program pencacah putaran atau simultan dibuat dengan bahasa pemrogaman Turbo Basic. Bahasa pemrogaman Turbo Basic memiliki kelebihan yaitu proses eksekusinya lebih cepat karena bentuk pemrogaman lebih terstruktur, tidak perlu menggunakan bahasa
assembler untuk mengakses port, BIOS, DOS, memori maupun peranti pendukung komputer (joystick, mouse, printer), juga tidak adanya keharusan pemakaian nomor baris dalam
listing programnya, selain itu program juga dapat langsung di compile dan dijalankan dari komputer (Razi, 2003).
Rangkaian elektronik yang telah dibuat dihubungkan ke komputer sehingga setiap 1 putaran dalam gerakan Cup anemometer dapat terbaca sebanyak 2 pulsa pada program tersebut. Dikarenakan hardware yang dibuat berhubungan dengan parallel interface maka program yang dibuat pun dapat membaca banyaknya putaran secara bersamaan, apabila Cup anemometer diuji secara serentak. Data jumlah putaran yang terbaca pada program tersimpan di dalam file-file Microsoft Excel setiap selang waktu ± 1 menit.
4. Pengujian Alat
Pengujian Cup anemometer dilakukan dalam tiga tahapan. Tahap pertama Cup anemometer diletakan berbaris memanjang (6 Cup anemometer) di dalam wind tunnel. Pada pengujian tahap pertama ini dilakukan pengacakan posisi Cup sebanyak tiga kali pengacakan. Hal ini bertujuan untuk melihat apakah posisi berpengaruh terhadap hasil jumlah putaran yang dihasilkan oleh Cup anemometer. Pengujian dilakukan dalam selang waktu yang sama yaitu 8 menit 7 detik.
Gambar 9. Cup anemometer yang diuji secara bersamaan
Pengujian tahap kedua yaitu kedua Cup anemometer yang memiliki perlakuan sama (panjang jari-jari 5,9 cm) diletakan secara sejajar. Pada tahap kedua ini untuk melihat berpengaruh atau tidaknya jumlah putaran dari Cup anemometer yaitu dengan menukar posisi Cup tersebut. Pengujian dilakukan dalam selang waktu 4 menit 28 detik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 10 berikut ini.
Gambar 10. Cup anemometer (5,9 cm) diuji bersamaan
Berdasarkan kedua pengujian tersebut ternyata posisi Cup di dalam wind tunnel
berpengaruh terhadap jumlah putaran yang dihasilkan oleh Cup anemometer. Pada pengujian tahap ketiga, pengujian dilakukan secara satu per satu. Hal ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya ketidakseragaman perlakuan. Cup anemometer diletakan di dalam
wind tunnel (ujung dekat luar) dan tinggi Cup diletakan sejajar dengan pusat putaran kipas.
Gambar 11. Cup anemometer yang diuji secara satu per satu
Untuk membangkitkan atau mengatur jalannya kipas pada wind tunnel digunakan
5. Pengolahan Data
Setiap alat diuji dalam selang waktu ± 5 menit dan data jumlah putaran tersimpan di dalam file data Microsoft Excel. Data jumlah putaran yang tersimpan adalah data sejak Cup anemometer mulai bergerak hingga Cup anemometer berhenti bergerak. Data yang dipergunakan untuk menghitung jumlah putaran per detik yaitu data yang berada ditengah-tengah selang waktu pengukuran (putaran Cup mulai stabil).
Untuk mengetahui besarnya kecepatan angin yang dijalankan dengan variable transformer, yaitu dengan cara mengalikan jumlah putaran setiap jam dari anemometer kontrol (yang telah terkalibrasi) dengan 1,25x10-3 kilometer setiap putaran. Besarnya kecepatan angin dari masing-masing voltase hasil dari perhitungan tersebut dalam bentuk km jam-1.
Uji yang dilakukan pada penelitian ini yaitu uji t, dengan hipotesa nol (Ho = μ1 = μ2).
Hal ini berarti bahwa data jumlah putaran pada panjang jari-jari i yang pertama sama dengan data jumlah putaran pada panjang jari-jari i yang kedua. Dengan hipotesa tandingan (H1 = μ1≠μ2), yang berarti sebaliknya.
6. Penentuan Cup yang optimal dan
Kalibrasi Alat.
Langkah selanjutnya yaitu penentuan Cup anemometer yang dapat bekerja secara optimal. Pemilihan Cup yang optimal didasarkan pada grafik hubungan antara kecepatan angin (sumbu x) dengan jumlah putaran (sumbu y) yang memiliki respon usable range yang paling lebar.
Secara umum kalibrasi alat adalah memberikan perlakuan angin terhadap sensor dan alat lain yang sudah terkalibrasi, mencatat keluaran dari alat tersebut dan membuat pola hubungan yang dihasilkan antara alat yang telah dibuat dan alat standar yang telah terkalibrasi.
7. Perhitungan Momen Inersia
Perhitungan momen inersia dalam setiap perlakuan dihitung secara terpisah, sehingga dalam setiap Cup anemometer hasil perhitungannya dikalikan 3 (jari-jari dan cup). Tujuan dari perhitungan ini untuk melihat apakah dengan semakin besarnya momen inersia dari Cup anemometer maka alat tersebut semakin malas untuk bergerak dan semakin malas untuk berhenti. Adapun rumus dari masing-masing bentuk benda dari anemometer ini berbeda-beda yaitu sebagai berikut :
Momen inersia untuk benda yang berbentuk batang dengan sumbu putar tegak lurus dengan batang yang melalui salah satu ujungnya didapat dengan rumus sebagai berikut, massa total dari batang (M) didistribusikan secara uniform sepanjang L, sehingga kerapatan massa linier adalah ρ = M/L, jadi dm = ρ.dx = (M/L) dx, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 12 di bawah ini :
Gambar 12. Batang uniform dengan sumbu putar melalui salah satu ujung
sehingga momen inersia terhadap sumbu yang tegak lurus batang yaitu :
I =
x
dm
L
∫
0 2 =∫
Ldx
L
M
x
0 2 =∫
Ldx
x
L
M
0 2 = Lx
L
M
0 33
1
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
= 2
3
1
ML
Dan momen inersia dari belahan bola tenis meja yaitu sebagai berikut :
Gambar 13. Setengah bola dengan sumbu putar melalui salah satu ujung
Maka perhitungan momen inersianya adalah sebagai berikut :
I =
∫
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
ag
w
dr
r
r
2 0 2 22
3
2
π
=∫
adr
r
g
w
2 0 43
4
π
= ar
g
w
2 0 55
1
3
4
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
π
=
32
515
4
a
g
w
π
=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
32
1
3
2
5
2
3 2a
g
w
a
π
Dimana W =
a
3w
5
2
π
, makaI =
32
23
2
a
g
w
I = 2
3
64
ma
Sedangkan momen inersia untuk benda berbentuk poros bermagnet yang melewati pusatnya yaitu dengan mengambil elemen massa dm (gambar 14). Dimana setiap elemen massa adalah sebuah cincin berjari-jari r yang tebalnya dr.
Gambar 14. Poros bermagnet dengan sumbu putar melalui pusatnya
Momen inersia untuk setiap elemen adalah r2 dm dan luas tiap elemen adalah dA = 2πr dr, maka massa setiap elemen adalah :
dm =
A
M
dA =A
M
2πr dr
Dengan A = πR2 adalah luas lingkaran, jadi didapat :
I =
∫
r
2dm
=
∫
Rr
A
M
r
02
2
π
dr =
∫
Rdr
r
R
M
0 3 22
π
π
=4
2
4 2R
R
M
= 2
2
1
MR
Sehingga rumus momen inersia untuk benda berbentuk Cup anemometer yaitu :
I = 3 2 2 2
2
1
3
64
3
1
MR
ma
ML
⎟
+
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran kecepatan angin yang akurat adalah salah satu faktor penting dalam penelitian bidang meteorologi, pertanian, transportasi, perkapalan, industri dan dalam bidang lainnya. Untuk mengukur besarnya kecepatan angin itu sendiri dapat dilakukan dengan empat metode, akan tetapi metode yang umum digunakan pada stasiun pengamatan cuaca yaitu metode pengukuran kecepatan angin secara mekanik.
Alat ukur kecepatan angin yang prinsip kerjanya secara mekanik yaitu Cup counter anemometer. Alat tipe ini yang dikembangkan oleh pabrik terbuat dari bahan logam yang tidak mudah berkarat. Pada penelitian ini Cup anemometer terbuat dari bahan fibreglass (jari-jari) dan belahan bola tenis meja yang akan digunakan sebagai Cup.
4.1. Hasil Pembuatan Cup Anemometer
panjang jari-jari yang ”ideal” sepanjang 5,9 cm. Panjang ini yang digunakan sebagai titik tengah untuk menentukan panjang yang lainnya yang akan diuji. Sketsa Cup anemometer tersebut dianggap ”ideal”, karena antara Cup yang satu dengan yang lainnya tidak saling terhalang satu sama lain, sehingga apabila ada angin yang mengenai salah satu Cup, respon Cup tersebut untuk bergerak lebih tanggap karena tidak terhalang oleh bagian Cup yang lain.
Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat Cup anemometer dalam penelitian ini dipilih bahan yang mudah didapat dan terjangkau harganya. Bahan bola tenis meja dipilih sebagai Cup hal ini dikarenakan bola tenis meja memiliki bentuk yang bulat sempurna dan massanya yang ringan akan tetapi kuat karena terbuat dari bahan celluloid.
Sedangkan bola tenis meja yang dipakai yaitu bola tenis meja yang memiliki standar Internasional dalam permainan bola tenis meja, sehingga bola tersebut memiliki keseragaman antara satu dengan yang lainnya. Untuk jari-jarinya bahan yang dipilih yaitu fibreglass (1 mm) dengan alasan bahan ini kaku, kuat akan tetapi ringan.
Berikut ini adalah Cup counter anemometer yang siap untuk diuji dan telah dilengkapi hall sensor yang akan dihubungkan pada rangkaian elektronik.
Gambar 15.Cup anemometer yang akan diuji
4.2. Pengujian Alat dan Pengolahan data
Pada awal pengujian alat, Cup anemometer diuji secara bersamaan, yaitu dengan cara kelima anemometer dengan panjang jari-jari yang berbeda-beda dan anemometer kontrol diletakan secara berurutan di dalam wind tunnel. Pengujian ini dilakukan dengan tiga kali pengacakan hal ini bertujuan untuk melihat apakah posisi sensor berpengaruh terhadap jumlah putaran yang dihasilkan oleh masing-masing perlakuan. Hasil pengolahan datanya dapat dilihat pada
tabel 2 di bawah ini dan untuk lebih jelasya dapat dilihat pada gambar 16.
Tabel 2. Data pengamatan jumlah putaran yang diuji secara bersamaan
Sensor Jari-jari
(cm) ∑ putaran
1 6.5 3809 2 6.2 4079 3 5.9 3155 4 5.7 3618 5 5.5 3998 6 Kontrol 5700 1 5.7 4730 2 5.9 4359 3 6.2 2903 4 6.5 3003 5 Kontrol 3137 6 5.5 8282 1 5.7 3798 2 Kontrol 2743 3 5.5 3727 4 5.9 3566 5 6.2 3882 6 6.5 7032
0 2000 4000 6000 8000 10000
0 1 2 3 4 5 6 7
Pos isi s e ns or
Ju m lah p u tar an Uji I Uji II Uji III
Gambar 16. Pengaruh antara posisi sensor dengan jumlah putaran
Sensor nomor satu diletakan di dalam wind tunnel yang paling ujung dalam dekat kipas dan sensor nomor 6 diletakan di dalam wind tunnel yang paling ujung dekat luar, sedangkan sensor nomor 2,3,4 dan 5 di letakan secara berurutan di depan sensor nomor 1. Berdasarkan gambar 16 terlihat bahwa posisi atau letak dari anemometer di dalam wind tunnel berpengaruh terhadap jumlah putaran dari masing-masing Cup dalam selang waktu yang sama. Cup anemometer yang diletakan paling ujung dekat luar dari wind tunnel
diletakan pada posisi paling ujung dekat luar dapat menangkap angin lebih besar dan anemometer yang ada di belakangnya sudah terhalang oleh anemometer yang ada di depannya.
Pengujian yang kedua yaitu dengan cara meletakan kedua Cup anemometer secara sejajar. Pada pengujian ini dengan menggunakan Cup anemometer yang memiliki panjang jari-jari yang sama panjang yaitu 5,9 cm. Pada pengujian tahap ini pun dilakukan dengan dua perlakuan yaitu yang pertama kedua Cup diletakan pada bagian tengah wind tunnel dan yang kedua yaitu dengan cara kedua Cup diletakan pada bagian ujung dekat luar dari wind tunnel. Untuk melihat bahwa posisi berpengaruh terhadap jumlah putaran pada pengujian tahap ini alat yang sebelumnya diletakan di sebelah kanan (jika dilihat dari luar
wind tunnel) ditukar menjadi pada posisi sebelah kiri. Berikut ini adalah tabel jumlah putaran dari hasil pengamatan pengujian yang kedua.
Tabel 3. Data jumlah putaran pada posisi Cup di tengah wind tunnel
Panjang jari-jari (cm) 5.9 (1) kiri 5.9 (2) kanan 5.9 (2) kiri 5.9 (1) kanan
∑putaran 1860 1640 1817 1523 Selisih
putaran 220 294
Tabel 4. Data jumlah putaran pada posisi Cup di ujung dekat luar wind tunnel
Panjang jari-jari (cm)
5.9 (1) kiri 5.9 (2) kanan 5.9 (2) kiri 5.9 (1) kanan
∑putaran 2180 1510 2158 1416 Selisih
putaran 670 742
Dari tabel 3 dan tabel 4 di atas terlihat adanya perbedaan jumlah putaran dari masing-masing Cup meskipun Cup tersebut memiliki panjang jari-jari dan bentuk yang sama. Dari kedua perlakuan tersebut Cup anemometer yang diletakan disebelah kiri menghasilkan jumlah putaran yang lebih banyak dibandingkan dengan Cup anemometer yang diletakan disebelah kanan dalam selang waktu yang sama (4 menit 28 detik). Hal ini diduga terjadi karena pada bagian kiri dari wind tunnel
terdapat beberapa lubang yang menyebabkan adanya angin yang berasal dari luar masuk kedalam wind tunnel sehingga menyebabkan besarnya angin yang diterima lebih besar pada bagian sebelah kiri dan berpengaruh terhadap hasil pengukurannya. Dan dari tabel tersebut
juga terlihat bahwa Cup anemometer yang diletakan dibagian ujung dekat luar dari wind tunnel memiliki jumlah putaran yang lebih benyak dibandingkan dengan Cup anemometer yang diletakan dibagian tengah wind tunnel.
Dari kedua pengujian di atas terlihat bahwa posisi sangat berpengaruh terhadap unjuk kerja dari Cup anemometer. Sehingga Cup anemometer tidak dapat diuji secara bersamaan. Untuk mengurangi terjadinya perbedaan tersebut maka Cup anemometer diuji secara satu persatu dengan posisi bagian ujung dekat luar dari wind tunnel dengan tinggi Cup berada sejajar dengan bagian tengah kipas. Dengan alasan yaitu pada posisi ini Cup anemometer dapat merespon angin secara optimal, hal ini dapat terlihat dari dua pengujian sebelumnya bahwa jumlah putaran Cup anemometer yang diletakan pada posisi ini menghasilkan jumlah putaran yang paling banyak dibandingkan dengan yang lainnya.
Untuk menggerakan kipas pada wind tunnel digunakan variable transformer dan untuk mengetahui besarnya kecepatan angin yang dihasilkan oleh wind tunnel diperlukan anemometer kontrol yang sudah terkalibrasi. Pada penelitian ini anemometer kontrol yang digunakan yaitu anemometer tipe AN1 buatan Inggris. Kalibrasi dari alat ini yaitu 800 putaran per kilometer atau 1 pulsa per 1,25x10-3 kilometer.
Kipas yang terdapat pada wind tunnel baru dapat mulai bergerak pada tegangan 35 Volt dan pengujian dilakukan pada 17 titik kecepatan yaitu 35, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 125, 150 dan 175 volt. Untuk menyeragamkan besarya voltase pada saat pengujian maka variable transformer
dihubungkan dengan voltmeter sehingga angka voltase dapat terbaca pada voltmeter.
12,2; 14,8; 19,6; 20,2; 22,0; 25,4; 28,7; 31,1; 36,6; 39,4; 42,5; 44,7; dan 45,8 (km jam-1).
Pada penelitian ini masing-masing perlakuan dibuat sebanyak dua set (sebagai ulangan). Untuk memastikan bahwa setiap set perlakuan menghasilkan jumlah putaran yang tidak jauh berbeda, maka diperlukan suatu pengujian statistik. Uji yang digunakan yaitu uji t. Berikut ini tabel hasil perhitungan uji t yaitu nilai t dan nilai P. Nilai t tabel didapat dari
tabel t pada taraf nyata 0,05 dengan derajat bebas 84.
Tabel 5. Hasil uji t dari setiap set perlakuan
Cup
Anemometer t hitung P hitung
5,5 cm 0.01 0.992
5,7 cm -0.03 0.997
5,9 cm 0.07 0.946
6,2 cm 0.12 0.908
6,5 cm 0.03 0.980
Dengan menggunakan uji t diperoleh nilai t dan nilai P seperti yang ditunjukan pada tabel 5 dan besarnya nilai t tabel 19,89. Seluruh nilai t
yang diperoleh memiliki nilai t hitung < t tabel dan
nilai P yang jauh lebih besar dari taraf nyata (α) 0,05. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa data jumlah putaran mendukung untuk menerima hipotesis nol dengan kata laindata jumlah putaran pada panjang jari-jari i yang pertama sama dengan data jumlah putaran pada panjang jari-jari i yang kedua, dengan tingkat kepercayaan 95 %.
4.3. Penentuan Cup yang memiliki respon linier yang paling lebar
Penentuan Cup anemometer yang dapat mengukur kecepatan angin secara optimal didasarkan pada grafik hubungan antara kecepatan (sumbu x) dengan jumlah putaran (sumbu y) dan grafik tersebut memiliki respon
usable range yang paling lebar. Data hasil pengujian yang telah tercatat dibuat grafik hubungan tersebut dan hasilnya dapat dilihat pada gambar 17, 18, 19, 20, 21dan 22 berikut ini.
y = 13.455x + 3.992 R2 = 0.9881
0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Kecepatan (km jam-1)
Ju m lah p u tar an
Gambar 17. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada panjang jari-jari 5,5 cm
y = 13.236x - 18.739 R2 = 0.9819
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Ke ce patan (k m jam-1)
Ju m lah p u ta ra n
Gambar 18. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada panjang jari-jari 5,7 cm
y = 11.572x + 13.22 R2 = 0.9889
0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Kecepatan (km jam-1)
Ju m la h p u tar a n
Gambar 19. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada panjang jari-jari 5,9 cm
y = 10.582x + 6.2467 R2 = 0.9825
0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Ke ce patan (k m jam-1)
Ju m lah p u tar a n
y = 9.6653x - 14.391 R2 = 0.9698
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Ke ce patan (k m jam-1)
Ju m lah p u tar an
Gambar 21. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada panjang jari-jari 6,5 cm
0 100 200 300 400 500 600 700
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Kecepatan (km jam-1)
Ju m lah p u tar an 5,5 cm 5,7 cm 5,9 cm 6,2 cm 6,5 cm
Gambar 22. Hubungan jumlah putaran dengan kecepatan angin pada kelima perlakuan
Berdasarkan gambar 17, 18, 19, 20 dan 21 terlihat bahwa Cup anemometer yang terbuat dari bahan lembaran fibreglass (jari-jari) dengan belahan tenis meja (Cup) mampu mengukur kecepatan angin dari kecepatan yang paling rendah dan masih memberikan respon yang linier sampai kecepatan tertinggi. Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan anemometer kontrol, kecepatan terendah yang mampu dihasilkan oleh wind tunnel yaitu sebesar 1,2 km jam-1 dan
kecepatan tertingginya sebesar 45,8 km jam-1. Dari gambar tersebut juga terlihat bahwa kelima perlakuan yang diuji pada penelitian ini memiliki respon linier yang sama, hanya saja yang membedakannya adalah slope atau kemiringannya dari setiap perlakuan. Akan tetapi perbedaan slope tidak dapat dijadikan sebagai penentu dalam memilih Cup anemometer yang mampu bekerja secara optimal.
Cup anemometer dengan panjang jari-jari 5,5 cm mampu berputar lebih banyak dengan bertambahnya kecepatan angin jika dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini diduga karena panjang jari-jarinya yang pendek maka Cup mampu menangkap jumlah angin (lebih banyak) yang dihasilkan oleh putaran kipas. Selain itu alat ini memiliki kelembaman yang paling kecil sehingga lebih mudah untuk digerakan.
Cup anemometer dengan panjang jari-jari 6,5 cm menghasilkan jumlah putaran yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan keempat perlakuan yang lainnya. Hal ini dapat terlihat dari nilai slope yang paling rendah (gambar 19). Faktor yang menyebabkan terjadinya hal ini dimungkinkan karena pengaruh dari panjang jari-jarinya yang lebih panjang sehingga lebih sukar untuk digerakan. Sedangkan untuk jari-jari 5,7; 5,9; dan 6,2 cm besarnya nilai slope mengikuti variasi dari jari-jari tersebut atau dengan kata lain semakin panjang jari-jarinya maka nilai slopenya semakin rendah.
Penelitian ini belum mampu menentukan Cup anemometer yang mampu mengukur kecepatan angin secara optimal. Hal ini dikarenakan wind tunnel yang digunakan sebagai sumber angin tidak dapat menghasilkan kecepatan angin yang lebih besar lagi sehingga tidak dapat melihat batas maksimum alat ini tidak menghasilkan grafik yang linier.
4.4. Momen Inersia
Anemometer tipe Cup counter memiliki massa yang berputar, hal ini menyebabkan tanggapan yang lambat pada saat permulaan berputar dan lambat untuk berhenti pada saat angin sudah mulai berhenti. Perhitungan momen inersia pada penelitian ini hanya sebagai penunjang untuk mengetahui berapa besarnya momen inersia dari alat yang berbentuk Cup anemometer. Hasil dari perhitungan momen inersia tidak dapat dijadikan sebagai pilihan dalam menentukan Cup anemometer yang dapat bekerja secara optimal.
Tabel 6. Massa Jari-jari dari masing-masing perlakuan
Jari-jari (cm)
m batang I (gr)
m batang II (gr)
5.5 0.544 0.547 5.7 0.557 0.558 5.9 0.587 0.588 6.2 0.597 0.596 6.5 0.647 0.633
[image:30.612.323.505.372.634.2]Setelah dilakukan perhitungan didapat hasil dari besarnya momen inersia dari masing-masing perlakuan yaitu sebagai berikut :
Tabel 7. Hasil perhitungan momen inersia
Perlakuan MI
gr cm2(1)
MI gr cm2(2)
1 401.0 401.1
2 402.6 402.7
3 405.0 405.0
4 407.5 407.4
5 411.9 411.3
Dari tabel 7 terlihat bahwa semakin panjang jari-jarinya (semakin berat massanya) maka semakin besar kelembaman benda, begitu pula sebaliknya.
Cup anemometer dengan panjang jari-jari 5,5 cm memiliki momen inersia sebesar 401 gr cm2. Dengan momen inersia yang rendah maka alat ini mampu berputar dan menghasilkan jumlah putaran yang paling banyak dibandingkan dengan keempat perlakuan yang lainnya. Dengan panjang jari-jari yang pendek alat ini diduga kurang sensitif pada kecepatan angin lemah karena beratnya yang ringan sehingga dapat dikalahkan oleh gaya gesekan.
Pada Cup anemometer dengan panjang jari-jari 6,5 cm memiliki momen inersia sebesar 412 gr cm2. Dengan jari-jari yang paling panjang alat ini diduga lebih sensitif pada kecepatan angin lemah karena adanya momentum yang lebih berat yang mampu mengalahkan gaya gesekan. Akan tetapi jumlah putaran yang dihasilkan pada kecepatan rendah dari anemometer ini paling sedikit. Hal ini dimungkinkan jari-jarinya yang terlalu panjang sehingga semakin menjauhi pusat putaran kipas dan angin yang dapat ditangkap Cup lebih sedikit.
4.5. Kalibrasi Alat
Dalam proses kalibrasi alat yang digunakan sama saja dengan proses pengujian yaitu sebuah sumber kecepatan angin (wind tunnel) yang kecepatan putaran
baling-balingnya dapat diatur dengan variable transformer dan sebuah anemometer kontrol. Kecepatan maksimum yang dapat dihasilkan oleh wind tunnel ini adalah 45,8 km jam-1. Kecepatan ini dapat diketahui melalui pengukuran dengan alat yang telah dikalibrasi (Cup anemometer kontrol) pada saat kecepatan putaran baling-balingnya maksimum.
Dalam proses kalibrasi, data jumlah putaran yang didapat dikonversi dalam bentuk jumlah putaran per jam. Data yang di konversi yaitu nilai jumlah putaran Cup pada saat Cup anemometer berputar secara stabil dan dibagi dengan waktu putarnya. Berdasarkan hasil uji t, besarnya jumlah putaran dari setiap set perlakuan memberikan hasil yang tidak berbeda jauh. Maka nilai kalibrasi alat pada penelitian ini diperoleh dari hasil rerata jumlah putaran per waktu dari setiap set tersebut.
Performa dari Cup anemometer ditunjukan dengan persamaan y = bx, dimana y adalah kecepatan dalam km jam-1, b adalah koefisien (km per putaran) dan x adalah jumlah putaran (putaran per jam). Hasil kalibrasi dapat dilihat pada gambar 23, 24, 25, 26, dan 27 berikut ini :
y = 0.0007x - 0.2915
-10 0 10 20 30 40 50 60
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Putaran pe r jam
K ece p a ta n ( k m jam -1)
Gambar 23. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,5 cm)
y = 0.0007x + 1.394
0 10 20 30 40 50 60
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Putaran pe r jam
K e c e pa ta n ( k m j a m -1)
y = 0.0008x - 0.7906 -10 0 10 20 30 40 50 60
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Putaran pe r jam
K ecep at an ( k m j a m -1)
Gambar 25. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (5,9 cm)
y = 0.0009x - 0.1434
-10 0 10 20 30 40 50 60
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Putaran pe r jam
K e c e pa ta n ( k m j a m -1)
Gambar 26. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (6,2 cm)
y = 0.001x + 1.6787
0 10 20 30 40 50 60
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Putaran per jam
[image:31.612.130.311.74.487.2]K e c e pa ta n ( k m j a m -1)
Gambar 27. Hubungan antara jumlah putaran per jam dengan kecepatan (6,5 cm)
Untuk mempermudah melihat hasil nilai kalibrasi tersebut dapat dilihat pada tabel 8 di bawah ini, dimana hasil kalibrasi dalam bentuk km jam-1.
Tabel 8. Nilai kalibrasi dari masing-masing perlakuan
Cup
anemometer Kalibrasi
5.5 cm V = 0.0007x - 0.29 5.7 cm V = 0.0007x + 1.39 5.9 cm V = 0.0008x - 0.79 6.2 cm V = 0.0009x - 0.14 6.5 cm V = 0.001x + 1.68
Variable x pada nilai kalibrasi tersebut adalah jumlah putaran setiap jam yang dihasilkan alat. Nilai kalibrasi tersebut
dipergunakan untuk mengetahui besarnya kecepatan angin dari masing-masing perlakuan. Hal ini tentunya apabila Cup anemometer yang dibuat sesuai dengan penelitian ini (bahan dan kontruksi yang sama).
Cup anemometer dengan panjang jari-jari 5,5 cm memiliki nilai kalibrasi V = 0.0007x - 0.29, artinya untuk mengetahui besarnya kecepatan angin yaitu dengan cara mengalikan jumlah putaran setiap jam dengan 7 x 10-4 dan dikurangi 0,29 maka didapat besarnya kecepatan dalam satuan km jam-1. Selanjutnya untuk jari-jari 5,7 cm; 5,9 cm; 6,2 cm dan 6,5 cm dengan cara yang sama dapat dihitung kecepatannya.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Cup anemometer yang terbuat dari bahan bola tenis meja dan fibreglass berdasarkan hasil pengujian pada penelitian ini mampu bekerja dengan baik dan menghasilkan grafik yang linier hingga kecepatan 50 km jam-1. Besarnya kecepatan angin yang dihasilkan oleh
wind tunnel didasarkan pada anemometer kontrol (delta-T) yang telah terkalibrasi.
Wind tunnel yang digunakan pada penelitian ini diduga masih memiliki beberapa kelemahan antara lain kecepatan maksimum yang dapat dihasilkan oleh wind tunnel sebesar 46 km jam-1, aliran udara di dalam wind tunnel
masih terganggu turbulensi. Oleh karena itu pengujian alat hanya dapat dilakukan secara satu per satu pada posisi yang sama.
Dari kelima perlakuan yang diuji belum dapat ditentukan Cup anemometer yang memiliki performa paling baik. Hal ini disebabkan keterbatasan alat pembangkit angin (wind tunnel) untuk menghasilkan kecepatan angin yang lebih besar sehingga titik belok respon liniernya belum diketahui.
5.2. Saran
Dalam penelitian ini belum dapat ditentukan Cup anemometer yang memiliki
performa paling baik. Hal ini dikarenakan wind tunnel yang dipergunakan hanya dapat menghitung kecepatan angin sampai kecepatan 46 km jam-1. Sehingga diperlukan wind tunnel
[image:31.612.139.300.572.668.2]DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 1996. Delta-T Devices Ltd. Cambridge, England. 14 p.
Baynton, H.W. 1976. Errors in wind run estimates from rotational anemometers. J.Meteo. 9: 1127-1130.
Darwinsyah. 2004. Rancang Bangun dan Unjuk Kerja Anemometer Termal. Skripsi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Foster, B. 2000. Fisika. Erlangga. Jakarta. 220 halaman.
June, T. 1993. Angin. Dalam: Handoko (ed). Klimatologi Dasar. Bogor. Halaman: 73-95.
Kanginan, M. Fisika. 2004. Erlangga. Jakarta. 347 halaman.
Mattjik, A.A. 2002. Perancangan percobaan dengan aplikasi SAS dan Minitab. Edisi ke-2. IPB Press. 263 halaman.
Miller. A.A and Parry, M. 1958. Everyday Meteorology. The Anchor Press Ltd. London. 272 p.
Prawirowardoyo, S. 1996. Meteorologi. Institut Teknologi Bandung Press. Bandung.
Razi, M. 2003. Otomatisasi Sistem Pengukuran dan Perekaman Unsur-Unsur Cuaca. Praktek lapang. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Rosenberg, N.J. 1974. Microclimate : The Biological Environment. John Wiley & Sons, Inc. New York. 315 p.
r
a
60o
Segitiga Y Segitiga X
b
d 60o
c
e
Lampiran 1. Sketsa Cup anemometer yang ideal dan perhitungan panjang
jari-jarinya
Sketsa Cup anemometer yang “ideal”
Perhitungan panjang jari-jari yang ”ideal”
Diketahui :
Panjang a : 2 cm
Panjang b : 0.25 cm
Tinjau segitiga x :
60o
d
cm
o0
.
25
60
cos
=
cm
cm
d
5
.
0
25
.
0
=
d
=
0
.
5
cm
Panjang e : 1,75 cm – 0,5 cm
: 1,25 cm
cm
c
tg
o25
.
0
60
=
c
=
1
.
73
×
0
.
25
cm
c
=
0
.
43
cm
Tinjau segitiga y :
f
cm
o1
.
25
30
cos
=
87
.
0
25
.
1
cm
f
=
f
=
1
.
44
cm
Panjang r = panjang c + panjang f
= 0.43 cm + 1.44 cm
= 1.87 cm
= 1.9 cm (pembulatan)
Jadi panjang jari-jari anemometer yang “ideal” : 4 cm +1.9 cm
: 5.9 cm
30o
Lampiran 2. Tabel jumlah putaran yang diuji secara bersamaan
