BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tekanan udara adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakkan massa udara dalam satuan wilayah tertentu dari suatu tempat ke tempat lainnya. Tekanan udara sangat dipengaruhi tingkat kepadatan atau kerapatan (densitas) massa udara. Densitas udara adalah massa per satuan volume gas atmosfer . Hal ini dilambangkan dengan huruf
Yunani rho (ρ) . Kepadatan udara tergantung pada suhu dan tekanan udara . Satua
massa jenis udara adalah-3).
Udara memiliki massa meskipun sangt kecil. Akan tetapi dengan jumlah mereka yang sangat banyak massa mereka tidak bisa dianggap ringan. Di bumi ada yang namanya berat. Berat udara inilah yang akan menekan permukaan bumi sehingga timbul tekanan udara. Jadi pengertian tekanan udara adalah besarnya berat udara pada satu satuan luas bidanng tekan.
a. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Udara
ada 2 hal yang sangat mempengaruhi tekanan udara yaitu suhu dan tinggi suatu daerah
1. Tinggi Suatu Tempat, Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya tinggi suatu tempat berbanding terbalik dengan tekanan udara di daerah tersebut.
2. Suhu Udara, sangat mempengaruhi tekanan udaranya. Ketika
molekul udara akan mengembang dan volume udara menjadi lebih besar.
Jika
naik, massa udara total akan berkurang, berat udara berkurang, demikian juga dengan tekanan udara. Sebaliknya, ketika suhu rendah makan tekanan udara akan semakin tinggi.
Tekanan udara di berbagai tempat berbeda-beda terutama tergantung pada tinggi daerah tersebut dari permukaan air laut. Perbedaan tekanan udara inilah yang mengakibatkan berbagai fenomena cuaca seperti angin, topan, badai, dan sebagainya.
a. Rumus Tekanan Udara
Bagaimana menetukan tinggi suatu tempat bila diketahui tekanannya? Bagaimana pula menentukan tekanan jika yang kita ketahui adalah tekanannya. Tekanan udara dipermukaan air laut adalah 76 cmHg yang akan jadi patokan dan setiap perubahan tinggi 100 m maka akan terjadi perubahan tekanan sebesaar 1 mmHg.
Ph = (Pu – h/100) cmHg Ph = tekanan pada ketinggian h
Pu = tekanan udara permukaan air laut
Jadi, Tekanan udara merupakan alat ukur yang dinamakan barometer yang berasal dari bahasa yunani baros = berat
dan metron = udara. Barometer ada beberapa jenis seperti barometer. Alat yang
ditemukan oleh Ilmuwan asal Irlandia (Robert Boyle) ini memiliki beberapa jenis seperti barometer air raksa, barometer air, barometer aneroid, dan beberapa jenis barometer lainnya. Pada umumnya dunia menggunakan hektopascal untuk menyatakan nilai tekanan udara. Akan tetapi sobat hitung mungkin masih ada yang menjumpai satuan cmHg pada barometer tua dengan konversi satuan 1 cmHg = 1,103 x 105 Pa = 1 x 1,013 x 103 hektopascal. Penggunaan hektopascal sebagai pengganti milibar. Hektopascal adalah satuan pengukuran langsung dari tekanan udara (gaya/luas alas) seperti halnya newton/cm persegi tetapi dalam satuan metrik. 1 Hektopascal = 100 Pascal sedangkan 1 bar = 100.000 newton/m2 = 100.000 Pa.
Massa jenis udara merupakan salah satu besaran yang diperhitungkan untuk menentukan koreksi dalam proses pengujian alat ukur di laboratorium massa dan volume. Selama ini pada penerapannya di laboratorium massa, volume, dan tekanan, nilai massa jenis udara didapat dengan tiga cara. Yaitu cara pertama, nilai massa jenis udara didapatkan dari perhitungan manual berdasarkan hasil pengukuran termohygrometer dan barometer. Cara kedua, nilai massa jenis udara langsung diasumsikan sama dengan nilai massa jenis udara rata-rata menurut ISA (International Standard Atmosphere) yaitu 1.2 kg/m3. Cara ketiga, nilai massa jenis udara didapat dari pembacaan tabel hubungan antara massa jenis udara dengan ketinggian permukaan tanah yang disusun oleh CSIRO Australia (The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Australia).
1.2 Identifikasi Masalah
a. Bagaimana merancang suatu alat yang dapat mengukur ketinggian tempat berdasaran tekanan udara ?
b. Bagaimana mengukur ketinggian suatu tempat jika tekanan udara berbeda ? c. Bagaimana mengukur tekanan udara di suatu wilayah, jika wilaya sangat ditentukan oleh ketinggian tempat atau wilayah tersebut dari permukaan air laut ?
d. Bagaimana system kerja dari sensor BMP085 ?
1.3 Batasan Masalah
1. ATMEGA16A sebagai pengontrol yang digunakan untuk tekanan udara dari permukaan air laut
2. Pembahasan hanya meliputi rangkaian mikrokontroler ATMEGA16A, sensor BMP085 dan disply ke LCD beserta program.
1.4 Maksud dan Tujuan
Maksud dari penulisan projek akhir II ini antara lain guna membuat prototype alat ukur ketinggian tempat dari permukaan air laut berdasarkan tekanan udara dari berbagai macam wilayah, tekanan udara di suatu wilayah sangat ditentukan oleh ketinggian tempat atau wilayah tersebut dari permukaan air laut, Jadi Besarnya tekanan udara di suatu tempat sangat bergantung pada jumlah udara di atasnya. Semakin tinggi suatu tempat maka semakin sedikit jumlah udara di atasnya, semakin sedikit berat udara yang ditahan wilayah tersebut sehingga tekanannya semakin sedikit. Berbanding terbalik dengan daerah atau dataran rendah.
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu instrumentasi yaitu: 1. Merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengukur ketinggian
tempat berdasarkan tekanan udara
3. Mengaplikasikan mikrokontroler ATMEGA16A sebagai pusat kontrol alat beserta programnya.
4. Membuat suatu alat yang tepat guna dan berkualitas dalam pengukuran sampai ketelitian yang diperkecil atau mendekati nilai benar.
5. Menampilkan nilai ketinggian tempat berdasarkan tekanan udara.
6. Memenuhi syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Projek Akhir dan menyelesaikan pendidikan di program studi D-III Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU.
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Metode pustaka
Mencari data-data yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat, dari literatur buku-
buku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika dan situs-situs internet untuk mempelajari hal-hal sebagai berikut:
1. Karakterisitik mikrokontroler ATMEGA16A termasuk cara pemrograman dan tampilanya pada LCD.
2. Karakterisitik sensor BMP085 b. Metode perencanaan dan pembuatan alat
Untuk membuat alat ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Mencoba-coba alat atau rangkaian sesuai dengan data-data yang telah diperoleh sesuai spesifikasi alat yang diinginkan.
2. Melaksanakan perencanaan tiap-tiap blokdiagram dari hasil coba-coba yang dianggap rangkaian paling efektif yang kemudian digabungkan sehingga menjadi satu sistem.
1. Mikrokontroler ATMEGA16A sebagai pengendali sistem. Komponen ini dipakai karena mudah diperoleh dipasaran dengan harga yang relatif murah, bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan serta mudah memrogramnya karena memiliki fitur ISP (In-System Programming).
2. Pengukuran ketinggian tempat dari permukaan air laut berdasarkan tekanan udara dilakukan dengan mengintegrasi sensor tekanan BMP085 merupakan sinyal digital yang akan diolah oleh mikrokontroler ATMEGA16A untuk menghasilkan tekanan udara. 3. LCD sebagai penampil hasil tekanan udara berdasarkan ketinggian
yang terdapat pada suatu tempat. d. Pembuatan alat
Perakitan tiap-tiap blok dan penggabungan tiap-tiap blok menjadi satu sistem.
e. Pengujian alat
pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah bekerja dengan baik. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap blok, kemudian dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan.
f. Kalibrasi alat
Membandingkan hasil pengukuran dengan alat ukur standar melalui beberapa tahap percobaan
g. Konsultasi dengan dosen pembimbing serta mencari sumber informasi yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir.
1.6 Tinjauan Pustaka
1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan projek akhir II ini adalah sebagai berikut:
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang projek akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam pembuatan sistem pengukuran massa jenis udara.
BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Akan dibahas secara detail tentang perancangan konstruksi alat, sistem mikrokontroler beserta program untuk mengolah data dari masukan sensor BMP085 penampilan ke LCD.
BAB 4 : IMPLEMENTASI SISTEM
Pada bab ini berisi uraian pengertian implementasi sistem, komponen dalam implementasi sistem, dan instalasi pada sistem projek.
BAB 5 : PENUTUP
