Oleh : Mulyayanti Dosen Pembimbing : Suyanto,ST,MT

Uji

Uji Kinerja Kinerja Sensor Sensor Temperature Temperature

pada

pada Portable Portable Biodigester Biodigester

Oleh : Mulyayanti

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2010

Mulyayanti 2406 100 086

Dosen Pembimbing :

Suyanto,ST,MT

Latar Latar Latar Latar Latar Latar Latar

Latar Belakang Belakang Belakang Belakang Belakang Belakang Belakang Belakang Permasalahan

Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan

Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan

Batasan Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah

CONTENT CONTENT

tujuan tujuan tujuan tujuan tujuan tujuan tujuan tujuan

Teori Teori Teori Teori Teori Teori Teori

Teori Dasar Dasar Dasar Dasar Dasar Dasar Dasar Dasar

Flowchart Flowchart Flowchart Flowchart Flowchart Flowchart Flowchart

Flowchart Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian HASIL DAN ANALISA

HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA HASIL DAN ANALISA Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Kesimpulan

Saran

Mengukur besarnya temperature (selain tegangan dan hambatan) pada saat

pengambilan data agar meminimalkan error pengukuran.

error pengukuran.

TERIMA KASIH

TERIMA KASIH

Latar

Latar Belakang Belakang

Tidak ada Monitoring Temperature

Tidak ada sensor yang

Connect dengan PC

Cont…

Cont…

Mencari sensor yang tepat untuk

memonitoring temperture

Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan Permasalahan

Bagaimana menguji karakteristik sensor IC LM 35 dan Thermistor untuk mendeteksi

perubahan temperature.

Bagaimana menentukan sensor suhu yang tepat untuk memonitoring perubahan tepat untuk memonitoring perubahan temperature pada portable biodigester

Bagaimana mengimplementasikan sensor yang telah diuji karakteristik pada Portable

Biodigester

Menguji kinerja sensor suhu IC LM 35 dan thermistor untuk monitoring perubahan temperature pada

portable biodigester berdasarkan karakteristik respon dari sensor

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Tujuan

Sensor temperatur yang digunakan adalah IC LM 35 dan Thermistor

Uji kinerja adalah uji akurasi, uji ketahanan sensor, uji linieritas, dan uji sensitivitas

Monitoring dilakukan pada reaktor biogas

Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan Batasan

Batasan Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah Masalah

Monitoring dilakukan pada reaktor biogas portable

Kalibrasi dilakukan dengan media air

Teori Dasar

Bioreaktor

Parameter Biodigester Anaerob Sensor

Akuisisi Data

Finite Difference Method

Hasil dan Analisa

Kalibrasi Sensor Uji Kinerja

Hasil Perhitungan dengan Finite Difference

Implementasi Sensor pada Portable Biodigester

Teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi (pembusukan) dari bahan organik secara anaerobik (tanpa

udara/oksigen) oleh bakteri metanogenesis sehingga dihasilkan gas metana (CH ) yang Biogas

sehingga dihasilkan gas metana (CH ₄ ) yang mudah terbakar sehingga dapat

dimanfaatkan untuk menghasilkan energi

Tempat pembuatan biogas

Bioreaktor

Reaksi fermentasi yang terjadi tanpa kehadiran oksigen sama sekali.

Bioreaktor Bioreaktor Bioreaktor Bioreaktor

Anaerob

Anaerob

Anaerob

Anaerob

pH

Temperature

C/N Ratio

Retention Time

Organic Loading Rate (OLR) Parameter di Dalam Biodigester

Organic Loading Rate (OLR)

Bacterial competition

Nutrient content

The presence of toxicants and solids

content

Sensor

Divais yang merubah besaran fisis

menjadi besaran listrik agar bisa diproses dalam tahap selanjutnya

Sensor

Sensor suhu suhu

Sensor yang peka terhadap perubahan

suhu

Tujuan uji kinerja antara lain:

Parameter Uji Kinerja Uji kinerja

Uji

Uji Akurasi Akurasi Uji

Uji Ketahanan Ketahanan Sensor Sensor Uji

Uji Linieritas Linieritas Uji

Uji Sensitivitas Sensitivitas

Suatu sistem yang digunakan untuk mengambil dan mengumpulkan data yang nantinya dapat

diolah sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan

Sensor Signal

Conditioning

Signal

Processing Display

Flowchart

Penelitian

Pengujian Biodigester

Dari eksperimen 1 yang telah dilakukan, maka dapat dibuktikan bahwa substrat yang

menghasilkan gas methane paling banyak adalah substrat dengan campuran air dan kotoran sapi.

Maka dari itulah pada eksperimen 2 hanya digunakan 1 macam substrat saja

digunakan 1 macam substrat saja Pemilihan Substrat

Air + Kotoran Sapi

Grafik kalibrasi Thermistor

R² = 0.993

40 50 60 70 80 90 100

T (°C)

Kalibrasi Thermistor Kalibrasi dilakukan dengan cara mencelupkan thermistor dan kabel kalibrator ke dalam air. Kaki-kaki yang ada pada thermistor nantinya akan dihubungkan dengan

avometer. Awalnya kita menurunkan suhu dengan menambahkan air

0 10 20 30

13.63 11.35 9.79 9.65 9.31 9.05 8.42 7.83 6.72 6.21 5.56 5.03 4.57 4.11 3.72 3.4 3.09 2.86 2.53 2.11 1.72 1.45 1.17

R (K Ohm)

suhu dengan menambahkan air dingin pada air yang akan diukur suhunya, lalu memanaskan air hingga suhu 91.5

^o

C sementara suhunya diukur terus-menerus. Hal ini dilakukan untuk mengetahui

karakteristik dari sensor thermistor

IC LM 35

Kalibrasi dilakukan dengan cara mencelupkan LM 35 dan kabel kalibrator ke dalam air. Awalnya, air dipanaskan dengan menggunakan heater

sampai suhu 97.1 ºC. Hal ini sampai suhu 97.1 ºC. Hal ini dilakukan agar dapat

mengetahui karakteristik

perubahan suhu naik pada

LM 35.

Uji Kinerja Sensor

 Mengetahui karakteristik sensor

 Sensor yang di uji kinerja adalah thermistor dan IC LM 35

 Mengimplementasikan sensor yang

sudah diplih pada Portable Biodigester

Uji Akurasi

Suhu biodigester di Indonesia

Suhu rata –rata pada Termometer

Digital

20

^o

C – 30

^o

C

28.08

^o

C

Suhu rata-rata pada thermistor

Suhu rata-rata pada IC LM 35

23.86

^o

C

32.97

32.97

^oo

C C

Uji Ketahanan Sensor

Thermistor lebih unggul daripada IC LM 35

Uji Linieritas

Grafik kalibrasi IC LM 35

Grafik kalibrasi thermistor Grafik kalibrasi thermistor

R² = 0.993

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

13.63 11.49 10.43 9.62 9.53 9.28 8.81 8.42 7.94 6.82 6.38 5.91 5.31 4.89 4.57 4.22 3.88 3.59 3.22 3.01 2.82 2.53 2.15 1.85 1.58 1.36

T (°C)

R (K Ohm)

Kalibrasi Thermistor

Thermistor lebih linier

dibanding IC LM 35

Uji Sensitivitas

Dilakukan pada saat kalibrasi dan pengukuran

Dipengaruhi oleh linieritas

sensor Thermistor lebih

sensitif

sensor

R

²

Thermistor = 0.993

R

²

IC LM 35 = 0.985

sensitif

dibanding IC

LM 35

Thermometer Digital

Thermistor

IC LM 35

25.74 ºC

24.4ºC

42.27ºC

Thermistor lebih sensitif

dibanding IC

LM 35

Finite Difference

Metode ini digunakan untuk mengetahui distribusi suhu yang ada di dalam biodigester.

Dengan hanya mengukur beberapa titik, kita dapat mengetahui besarnya titik lain dengan cara

menghitung titik yang kita inginkan menggunakan

menghitung titik yang kita inginkan menggunakan

persamaan matematis

Titik yang diketahui Suhunya:

T

₁₌

24.05 T

₄₌

24.09 T

₇₌

24.11 T

₁₉₌

24.08 T 24.08 T

₂₂₌

24.08 T

₂₅₌

24.07 T

₂₁₌

24.07 T

₂₄₌

24.08 T

₂₇₌

24.08 T

₃₌

24.08 T

₆₌

24.09 T

₉₌

24.06

T

₂

= 24.07

T

₅

= 24.09

T

₈

= 24.09

T

₁₀

= 24.07

T

₁₁

= 24.08

T

₁₂

= 24.08

T

₁₃

= 24.09

T

₁₄

= 24.09

T

₁₅

= 24.09

T

₁₆

= 24.09

T

₁₇

= 24.08

T

₁₈

= 24.07

T

₂₀

= 24.08

T

₂₃

= 24.08

T

₂₆

= 24.08

Instalasi Sensor pada Portable Biodigester

Sensor yang digunakan untuk memonitoring temperature

pada Portable Biodigester adalah thermistor

adalah thermistor

Setelah sensor thermistor

dimasukkan ke dalam portable biodigester, besarnya

temperature akan ditampilkan

di LabView.

Grafik sebelah kanan besarnya tegangan

Grafik sebelah kiri besarnya temperature

Kesimpulan

Pada uji akurasi, thermistor lebih akurat dibanding IC LM 35. Misalnya data temperature pada tanggal 10 Juni pukul 16.30: suhu sebenarnya adalah 28.70 ^o C, sedangkan pada thermistor menunjukkan suhu

sebesar 23.68 ^o C dan IC LM 35 menunjukkan suhu 48.46 ^Oc

Thermistor lebih tahan pada keadaan asam dibanding IC LM 35. Hanya pada hari pertama saja IC LM 35

IC LM 35. Hanya pada hari pertama saja IC LM 35 mampu membaca suhu dengan benar, yaitu 26.81, sedangkan untuk hari kedua, ketiga, dan keempat sudah tidak dapat membaca suhu dengan benar.

Kisaran suhunya adalah 11.34 ^o C – 48.46 ^o C,

sedangkan sensor thermistor lebih stabil. Pembacaan suhu pada keempat hari pengukuran stabil dan

memiliki kisaran suhu antara 23.54 ^o C – 24.54 ^o C.

Cont...

Untuk uji linieritas, thermistor lebih linier dibanding IC LM 35. Ini terlihat dari nilai R ² thermistor = 0.993,

sedangkan nilai R ² IC LM 35 adalah 0.985

Untuk uji kinerja sensor yang meliputi uji linieritas, uji ketahanan, uji sensitifitas, dan uji akurasi, thermistor lebih unggul jika dibandingkan IC LM 35

Sensor suhu yang digunakan untuk memonitoring

Sensor suhu yang digunakan untuk memonitoring temperature di luar dan di dalam biodigester pada eksperimen ketiga adalah thermistor

Temperature biodigester pada eksperimen kedua

memiliki range sekitar 26 ^o C – 29 ^o C