Prosiding SNTT SV UGM 2016
ISBN 978-602-1159-18-7
ANALISIS METROLOGI PADA ASPEK PENGUKURAN
LEVEL ZAT CAIR BERFLUKTUASI DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK DAN
PELAMPUNG BENSIN
1)
Galih Setyawan,
2)Nur Fitri Apasari,
3)Risca nur Syah Bani dan
4)Trias Prima Satya
1,2,3,4)Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Sekolah vokasi Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta, Indonesia
Sekip 1 PO BOX BLS. 21 Yogyakarta 55281, Indonesia Email : galih.setyawan@ugm.ac.id
Abstrak
Telah dilakukan penelitian mengenai analisis metrologi pada aspek pengukuran level zat cair berfluktuasi dengan menggunakan sensor ultrasonik dan pelampung bensin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil perbandingan dan karakteristik dari sensor bensin dan ultrasonik yang digunakan dalam penelitian ini. Selain itu, penelitian ini bertujuan untuk membuat antarmuka hasil penelitian menggunakan software Labview. Penelitian dilakukan di laboratorium fisika D3 Metrologi dan instrumentasi Sekolah Vokasi UGM. Sensor yang digunakan dalam penelitian adalah sensor ultrasonik dan sensor pelampung bensin. Dua sensor tersebut dipasang pada media akuarium yang telah diisi oleh air. Alat ukur standar acuan yang digunakan berupa penggaris yang telah dikalibrasi di Balai Metrologi. Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa pengukuran menggunakan sensor pelampung pada air yang berfluktuasi lebih mendekati standar acuan bila dibandingkan dengan sensor ultrasonic. Tetapi ketika air dalam kondisi tenang, sensor ultrasonik lebih unggul bila dibandingkan dengan sensor pelampung. Rata-rata tingkat kesalahan pengukuran sensor ultrasonik dalam kondisi tenang di semua tiitk adalah 1,82% dan 2,98% untuk sensor pelampung. Dalam kondisi berfluktuasi, nilai tingkat kesalahan pengukuran yang dimiliki sensor ultrasonik untuk rata-rata semua titik adalah 14,70% dan 3,08% untuk sensor pelampung.
I
Zat cair merupakan bagian dari fluida yang mempunyai sifat-sifat tertentu. Salah satu sifat dari zat cair adalah mempunyai
molekul yang terikat secara longgar namun tetap berdekatan. Contoh dari zat cair adalah air, darah, air laut dan sebagainya. Pada penelitian ini zat cair yang digunakan
adalah air.
Penelitian ini dilatarbelakangi oleh keingintauan penulis pada pengukuran level
air yang
berfluktuasi dengan menggunakan
sensor yang
berbeda.Hal ini dikarenakan kebanyakan penelitian sebelumnya dilakukan pada kondisi air yang diam saja dan hanya
menggunakan satu jenis sensor.
Penulis
membandingkan level keadaan zat cair dalam keadaan diam dan dalam
keadaan bergerak menggunakan dua
sensor yang
berbeda. Sehingga, karakteristik kedua
sensor dapat
diketahui.
Keadaaan air
berfluktuasi dibuat dengan
memberikan aliran melalui pompa akuarium. Aliran pompa akuarium ini akan memicu pergerakan air. Keadaan zat cair
diam dan
berfluktuatif akan ditampilkan melalui
antar muka
menggunakan
Software LabView.
Terdapat tiga titik yang akan diteliti menggunakan dua
sensor yang
berbeda.
Penelitian yang dilakukan adalah
dalam skala
Laboratorium, sehingga penulis menggunakan akuarium sebagai media untuk tempat air tersebut. Sensor yang digunakan
adalah sensor
pelampung bensin
dan sensor
ultrasonik. Sensor
ultrasonik dan
sensor pelampung
bensin dipilih
karena sensor ini mudah didapat dan sesuai kegunaannya yang telah banyak digunakan untuk mengukur level zat cair. Instrumen yang digunakan adalah arduino UNO R3 dengan antarmuka
LabView.
Sensor ultrasonik HC-SR04 bekerja dengan
menggunakan sonar untuk menentukan jarak. Sensor ini mempunyai kemampuan
pembacaan dari 2 cm hingga 400 cm
serta memiliki
keakuratan 3 mm. Sensor pelampung digunakan sebagai sensor tangki untuk mendeteksi
ketinggian bahan bakar. Pelampung terhubung dengan
suatu variabel
resistor atau
potensiometer. Sensor pelampung ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Sensor Pelampung bahan
bakar
Software yang
digunakan dalam
penelitian ini
adalah Labview dan
arduino UNO.
Labview merupakan
software buatan National Intrument
yang bekerja
dengan menggunakan pemograman berbasis grafik atau
blok diagram.
Sedangkan arduino
UNO adalah
pemograman berbasis text. Gambar 2 dan 3 menunjukkan
desain dari
penelitian yang dilakukan. Gambar 2 menunjukkan posisi dari sensor
ultrasonik dan
gambar 3
menunjukkan posisi dari sensor bensin. Penelitian dilakukan secara
terpisah karena untuk
mempermudah teknis
pelaksanaannya.
Gambar 2. Desain peletakan
sensor ultrasonik
Gambar 3. Desain juga titik-titik yang akan diteliti, yaitu titik A, B dan C.
Persamaan yang digunakan untuk mencari tingkat kesalahan
II.PEMBAHA
SAN
Penelitian ini dilakukan dengan cara
membandingkan standar acuan dengan hasil pengukuran menggunakan sensor pelampung
bensin dan
ultrasonik. Kemudian
hasilnya akan tercatat otomatis di exell dan tertampil
antarmukanya pada Labview.
Standar acuan yang digunakan adalah penggaris
yang telah
dikalibrasi. Kalibrasi itu sendiri adalah kegiatan
membandingkan suatu alat dengan alat yang lebih tinggi standarnya. Kalibrasi
penggaris ini dilakukan di Balai Metrologi.
Dari hasil
penelitian
didapatkan pola-pola yang berbeda di setiap titik (A, B dan C) yang ditinjau. Hasil antarmuka
menggunakan
Labview telah menunjukkan hasil yang diharapkan. Pada percobaan dengan
menggunakan sensor ultrasonik maupun sensor pelampung, Antarmuka
Labview dapat
menunjukkan kondisi air ketika diam dan ketika bergerak naik turun. Ketika air dalam kondisi tenang, maka grafik akan berbentuk garis lurus. Tetapi ketika air bergerak naik turun, grafik juga menunjukkan pola naik turun.
Gambar 4
menunjukkan fenomena ketika air berfluktuasi naik turun.
Gambar 4. Grafik pada Labview ketika air berfluktuasi
Gambar 5, 6 dan 7 menunjukan kondisi air tenang berturut-turut dititik A, B dan C. Sedangkan gambar 8,9 dan 10 menunjukkan kondisi air berfluktuasi berturut-turut dititik A, B dan C.
Gambar 5. Grafik Pengujian Sensor ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi tenang di titik A
Gambar 6. Grafik Pengujian Sensor ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi tenang di titik B
Gambar 7. Grafik Pengujian Sensor ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi tenang di titik C
Gambar 8. Grafik Pengujian Sensor ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi berfluktuasi di
titik A
Gambar 9. Grafik Pengujian Sensor ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi berfluktuasi di
titik B
Gambar 10. Grafik Pengujian Sensor
ultrasonik dan pelampung ketika
kondisi berfluktuasi di
titik C
Dari hasil
ketika dalam kondisi air diam, selisih antara sensor bensin dan ultrasonik tidak terlalu besar (bila dibandingkan dalam kondisi air bergerak). Sebagai contoh rata-rata tingkat kesalahan pengukuran sensor bensin dititik 1 adalah 3,7% dan 1,93% untuk sensor ultrasonik. Tetapi ketika dilakukan
pengujian saat kondisi air berfluktuasi, selisih tingkat kesalahan
pengukuran antara kedua sensor cukup besar. Pada titik pertama, nilai tingkat kesalahan pengukuran kedua sensor ketika air berfluktuasi adalah 2,26% untuk bensin dan 15,37% untuk ultrasonik. Pada titik B ketika berfluktuasi, sensor ultrasonik menghasilkan nilai tingkat kesalahan pengukuran yang lebih besar bila dibandingkan dengan yang lain. tingkat kesalahan pengukuran yang didapatkan adalah 16,89 %. Hal ini terjadi karena titik B merupakan daerah pusaran air. Nilai tingkat kesalahan
pengukuran terbesar sensor ultrasonik di titik A, B dan C ditemui pada pengujian 2 cm. Saat kondisi air
tenang nilai R (Korelasi)
ultrasonik di titik A, B dan C dapat diketahui lebih besar
dibandingkan dengan nilai R sensor pelampung bensin. Hal ini sebanding dengan tingkat kesalahan pengukuran yang lebih sedikit. Pada kondisi air bergerak, nilai R ditemukan lebih besar juga untuk ultrasonik
(terkecuali di titik A). Ultrasonik memiliki nilai R yang besar, namun memiliki tingkat kesalahan
pengukuran yang lebih jauh pada kondisi air bergerak. Labview telah berhasil
memperlihatkan pola air ketika dalam kondisi
diam dan
berfluktuasi. Karakteristik sensor bensin dan ultrasonik adalah sebagai berikut. Sensor ultrasonik memiliki tingkat kesalahan
pengukuran yang lebih sedikit pada kondisi tenang bila dibandingkan dengan sensor pelampung. Rata-rata tingkat kesalahan
pengukuran dengan sensor ultrasonik dalam kondisi tenang di semua titik adalah 1,82% dan 2,98% untuk sensor pelampung. Dalam kondisi berfluktuasi, nilai error yang dimiliki sensor pelampung untuk rata-rata semua titik adalah 3,08%. Sedangkan nilai error ultrasonik dalam pengujian kondisi berfluktuasi untuk semua titik adalah 14.70%. Maritim Rja Ali Haji, [3] Winasis,G.,
2014, Air Berbasis
