33182_modul Praktikum Elin & Metpeng.pdf

MODUL 1 POWER SUPPLY 1.1

TUJUAN PRAKTIKUM 1. 2. 3. 4.

1.2

Mampu membuat sebuah power supply Dapat menjelaskan fungsi umum dari power supply Dapat menyebutkan setiap komponen power supply beserta fungsi-fungsi dasarnya Dapat melakukan troubleshooting pada power supply ALAT-ALAT PRAKTIKUM

 

1.3

Digital Multimeter, Osiloskop Komponen-komponen sebagai berikut:  Kapasitor 100n  Kondensator 2200u/25V  Dioda IM4002  Trafo CT 1A 12 V  Kabel Input/AC  PCB Regulator Simetris  Heatsink  IC Regulator 7812/7912 TEORI DASAR

Power Supply merupakan pemberi sumber daya bagi perangkat elektronika. Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh power supply arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya ( power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada power supply dengan regulator zener, op amp dan regulator 78xx. 1.3.1 PENYEARAH (RECTIFIER) Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar dibawah berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. 1.3.2

Rangkaian Penyearah Sederhana

1

Gambar 1-1 Rangkaian Penyearah Sederhana (Half Wave rectifier)

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2. Gambar 1-2 Rangkaian Penyearah Sederhana (Full Wave rectifier)

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar. 1.3.3

Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter C

Gambar 1-3 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter

Gambar diatas adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. 2

Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor. 1.3.4

Bentuk Gelombang Dengan Filter Kapasitor

Gambar 1-4 Bentuk Gelombang Setelah Melewati Filter

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah : Vr = VM -VL ………. (1) dan tegangan dc ke beban adalah: Vdc = VM + Vr/2 ….. (2) Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis : VL = VM e –T/RC ………. (3) Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh : Vr = VM (1 – e –T/RC) …… (4) Jika T << RC, dapat ditulis : e –T/RC » 1 – T/RC ….. (5) sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana : Vr = VM(T/RC) …. (6)

3

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan. Vr = I T/C … (7) Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja fekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det. Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini. 1.3.5

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Filter C

Gambar 1-5 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh. C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF. Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor. 1.3.6 REGULATOR Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk 4

beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil. Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

1.4

PERCOBAAN

1.4.1

PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 : MERANGKAI POWER SUPPLY

1.4.1.1 PROSEDUR PERCOBAAN 1 1. Siapkan komponen-komponen yang diperlukan untuk membuat sebuah power supply:  Kapasitor 100n,  Kondensator 2200u/25V,  Dioda IM4002,  Trafo CT 1A - step down,  Kabel Input/AC,  PCB Regulator Simetris,  Heatsink,  IC Regulator 7812/7912 2. Buat rangkaian seperti yang terlihat pada Gambar 1-6 pada PCB Regulator Simetris, secara bertahap. 3. Ukur nilai hambatan dari seluruh rangkaian Power Supply sebelum memasuki regulator! 4. Solder kabel input AC ke masukan primer trafo 220 Volt, 5. Setelah disolder, hubungkan kabel input AC dengan jala-jala listrik PLN dan lakukan pengukuran tegangan keluaran sekunder trafo, yaitu pada point 15 Volt, dengan menggunakan osiloskop dan multimeter, catat hasilnya. 6. Hubungkan trafo dengan PCB Regulator Simetris dengan kabel jumper, lalu solder. 7. Pasang jembatan dioda para PCB, dengan arah polaritas yang benar, lalu solder. 8. Lakukan pengukuran tegangan keluaran jembatan dioda dengan menggunakan osiloskop dan multimeter. Catat hasilnya. 9. Pasang kedua kondensator pada PCB, dengan arah polaritas yang benar, lalu solder. 10. Lakukan pengukuran tegangan keluaran kondensator dengan menggunakan osiloskop dan multimeter. Catat hasilnya. 11. Pasang IC regulator 7812 (untuk kutub positif) dan 7912 (untuk kutub negatif), lalu solder. 12. Lakukan pengukuran tegangan keluaran IC regulator dengan menggunakan osiloskop dan multimeter. Catat hasilnya. 13. Pasang kapasitor 100 nF pada PCB. Lalu solder. 14. Lakukan pengukuran tegangan keluaran kapasitor 100 nF dengan menggunakan osiloskop dan multimeter. catat hasilnya.

5

Gambar 1-6 Rangkaian Power Supply

1.4.1.2 TUGAS ANALISIS PERCOBAAN 1. Berikan penjelasan mengenai hasil pengukuran (dari osiloskop dan multimeter digital) sebelum tegangan melewati trafo dan setelah tegangan melewati trafo! Jelaskan fungsi dari transformator yang anda gunakan pada praktikum ini. 2. Hitung Vrms dari tegangan sebelum dan sesudah melewati transformator! 3. Bandingkan hasil pengukuran tegangan (dari osiloskop dan multimeter digital) sebelum dan setelah melewati rangkaian jembatan dioda! Jelaskan fungsi dari rangkaian jembatan dioda ini! 4. Hitung nilai tegangan yang seharusnya keluar dari rangkaian jembatan dioda ini. Bandingkan dengan hasil pengukuran yang sesungguhnya! Jika terdapat perbedaan, sebutkan kemungkinankemungkinan penyebab terjadinya perbedaan ini! 5. Bandingkan hasil pengukuran tegangan (dari osiloskop dan multimeter digital) sebelum dan setelah melewati rangkaian filter kondensator. Jelaskan fungsi dari rangkaian filter kondensator ini! 6. Berikan juga penjelasan mengenai fungsi dari komponen IC LM7812 dan IC LM7912 yang anda gunakan pada praktikum ini! 7. Berikan penjelasan mengenai efek dari hambatan yang dikur pertama kali sebelum melakukan pengukuran lainnya!

Power supply ini akan anda gunakan untuk praktikum-praktikum selanjutnya. Oleh karena itu, pastikan power supply anda berfungsi dengan baik setelah selesai di-solder. Jika selama keberjalanan praktikum terjadi kerusakan, maka anda harus memperbaikinya sendiri di Workshop (minta ijin pada Bapak Sutriana - Penanggung jawab Workshop).

6

MODUL 2 TRANSISTOR 2.1

Tujuan Praktikum

1. Mempelajari fungsi dari transistor 2. Mempelajari rangkaian switching dengan transistor 3. Mengetahui rangkaian penguatan dengan transistor 2.2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 2.3

Alat dan Bahan Transistor TIP120 Transistor TIP121 Resistor LED Osiloskop Generator Sinyal Teori Dasar 2.3.1 Pengertian Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dapat digunakan untuk berbagai fungsi, misalnya penguatan, switching, penstabil tegangan, dan modulasi sinyal. Secara sederhananya transistor dapat dianggap sebagai keran air dimana listrik akan dialirkan dari kolektor ke emitter jika base diberikan tegangan

Transistor mempunyai banyak jenis, jenis-jenis tersebut biasanya memiliki perbedaan pada cara kerja dan materialnya. Secara garis besar, jenis transistor dibagi menjadi dua, yaitu Bipolar Junction Transistor (BJT), Field Effect Transistor (FET). Untuk praktikum kali ini digunakan transistor BJT. Cara kerja BJT bisa dianalogikan sebagai dua diode yang bagian positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada kolektor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau h F E . β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transistor BJT. Transistor BJT dibagi menjadi dua bagian yaitu NPN dan PNP, tampak seperti pada ilustrasi di atas. Perbedaan PNP dan NPN terletak pada operasi yang dilakukan ketika terjadi perbedaan tegangan pada base, collector dan emitter. Mode operasinya dapat dilihat pada tabel berikut

Dari operasi tersebut, terdapat beberapa fungsi dari transistor, antara lain switching dan penguatan 2.3.2 Switching Switching adalah rangkaian yang digunakan untuk mengoperasikan beban yang lebih besar dengan sinyal input yang lebih kecil, kedua jenis transistor BJT dapat digunakan untuk membuat rangkaian ini. Rangkaian ini dianalogikan dengan suatu saklar, tampak seperti ilustrasi berikut

2.3.3 Penguatan Penguatan sinyal listrik dapat dilakukan dengan menggunakan transistor. Transistor tersebut dianalogikan dengan keran air, dimana semakin besar tuas keran dibuka, maka aliran air makin besar. Di dalam transistor, semakin besar tegangan yang diberikan pada base transistor, maka semakin besar tegangan yang dialirkan dari collector menuju emitter. Terdapat beberapa jenis penguatan transistor sesuai dengan titik kerja penguatan. Untuk praktikum kali ini digunakan penguat transistor tipe A yang mempunya penguatan yang linear meskipun tidak efisien. Rangkaian yang digunakan tampak seperti berikut

2.4

Percobaan 2.4.1 Switching

1. 2. 3. 4.

Hubungkan kit praktikum dengan jala-jala listrik Sambungkan catu daya +5 V dan GND ke protoboard Rangkai rangkaian switching NPN Gunakan generator sinyal untuk memberikan sinyal listrik ke basis dengan bentuk sinyal persegi amplitudo 2V dan frekuensi 5 Hz 5. Baca keluaran sinyal pada R2 dengan menggunakan osiloskop 6. Perhatikan nyala LED 2.4.2 Penguatan 1. 2. 3. 4.

Hubungkan kit praktikum dengan jala-jala listrik Sambungkan catu daya +12 V dan GND ke protoboard Rangkai rangkaian penguatan Gunakan generator sinyal untuk memberikan sinyal listrik ke basis dengan bentuk sinyal sinusoidal amplitudo 100mV dan frekuensi 10 Hz 5. Baca keluaran sinyal pada R5 dengan osiloskop 2.5

Tugas Pendahuluan

1. Simulasikan kedua rangkaian di atas dan lampirkan sinyal keluarannya 2. Jelaskan bagaimana mengecek transistor apakah masih berfungsi atau tidak 3. Jelaskan spesifikasi yang menurut Anda paling penting dalam datasheet TIP120 untuk praktikum ini 4. Apa perbedaan penguatan menggunakan transistor dengan menggunakan opamp? Dan apa kelebihan dan kekurangannya?

MODUL 3 OPAMP

3.1

Tujuan

1. Mengetahui Fungsi dari Opamp 2. Mempelajari penguatan dengan menggunakan Opamp 3.2 1. 2. 3. 4. 3.3

Alat dan Bahan Opamp OP07 Resistor Kit Praktikum Kabel Jumper Teori Dasar 3.3.1 Opamp

Opamp atau operational amplifier adalah suatu IC (integrated circuit) yang digunakan untuk penguatan sinyal listrik, operasi matematika linear, integrator dan diferensiator. Secara sederhananya Opamp dibagi menjadi tiga bagian dasar yaitu 5. Penguat diferensial dengan impedansi masukan tinggi 6. Penguat tegangan 7. Penguat keluaran dengan impedansi rendah Karakteristik pada opamp yang penting adalah 8. Impedansi masukan sangat tinggi sehingga dianggap arus masukan tidak ada 9. Penguat loop terbuka sangat tinggi 10. Impedansi keluaran rendah sehingga keluaran penguat hampir tidak terpengaruhi oleh pembebanan Berikut spesifikasi ideal dan aktual dari opamp

Terdapat beberapa rangkaian dasar dari opamp, inverting amplifier, noninverting amplifier, dan summing amplifier

3.3.2 Invering Amplifier Amplifier jenis ini akan menguatkan tegangan input dengan nilai penguatan tertentu namun sinyal keluarannya mempunyai tanda yang berkebalikan, jika input berupa sinyal positif maka keluarannya bernilai negatif, begitu juga sebaliknya

𝑉𝑜𝑢𝑡 = −

𝑅𝑓 𝑉 𝑅𝑖𝑛 𝑖𝑛

3.3.3 Non-Inverting Amplifier Penguat jenis ini hampir sama dengan Inverting amplifier, hanya saja tanda sinyal keluarannya sama dengan masukannya

𝑉𝑜𝑢𝑡 = (1 +

𝑅2 )𝑉 𝑅1 𝑖𝑛

3.3.4 Summing Amplifier Penguat jenis ini mirip dengan Inverting amplifier, namun jumlah masukan sinyalnya lebih dari satu dan penguatan untuk tiap masukan bisa berbeda beda

𝑉𝑜𝑢𝑡 = −𝑅𝑓 (

3.4

𝑉1 𝑉2 𝑉𝑛 + …+ ) 𝑅1 𝑅2 𝑅𝑛

Percobaan 3.4.1 Inverting Opamp

1. Hubungkan kit praktikum dengan jala-jala listrik 2. Sambungkan catu daya +12 V dan -12 V ke protoboard 3. Rangkai rangkaian inverting amplifier pada protoboard dan hubungkan catu daya untuk IC Opamp 4. Atur gain penguatan sebesar dua kali lipat 5. Putar knob hingga mendapatkan tegangan sebesar 1V 6. Hubungkan keluaran variabel tegangan ke input rangkaian 7. Ulangi percobaan untuk nilai masukan tegangan 2,3,4, dan 5 V 3.4.2 Non-Inverting Opamp 1. Rangkai rangkaian Non-Inverting amplifier pada protoboard hubungkan catu daya untuk IC Opamp 2. Atur gain penguatan sebesar dua kali lipat 3. Putar knob hingga mendapatkan tegangan sebesar 1V 4. Hubungkan keluaran variabel tegangan ke input rangkaian 5. Ulangi percobaan untuk nilai masukan tegangan 2,3,4, dan 5 V

dan

3.4.3 Summing 1. Rangkai rangkaian Summing amplifier pada protoboard dan hubungkan catu daya untuk IC Opamp 2. Atur rangkaian hingga didapat fungsi seperti berikut 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 2𝑉𝑖𝑛 − 7.5 3.5

Tugas Pendahuluan

1. Gambarkan kaki-kaki IC OP07 dengan keterangan untuk setiap kakinya 2. Jelaskan spesifikasi yang menurut Anda paling penting dalam datasheet OP07 untuk praktikum ini 3. Jelaskan cara pemilihan jenis OpAmp untuk kebutuhan tertentu 4. Buatlah rangkaian amplifier yang memenuhi persamaan berikut 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 3𝑉𝑖𝑛 + 10 Dengan input berupa Vin dan catu daya 5V

MODUL 4 FILTER AKTIF

4.1 4.2 4.3

Tujuan Mempelajari sistem filter aktif Mengetahui rangkaian filter aktif menggunakan opamp Alat dan Bahan Kit Praktikum OpAmp OP07 Kapasitor Resistor Osiloskop Generator Sinyal Teori Dasar 4.3.1 Pengertian filter aktif

Filter merupakan suatu rangkaian yang dapat melewatkan sinyal dengan frekuensi tertentu dan menahan sinyal pada frekuensi lain. terdapat dua jenis filter berdasarkan adanya penguatan atau tidak, filter pasif dan aktif. Pada filter pasif, sinyal keluaran tidak dikuatkan atau diamplifikasi, sementara filter aktif mengamplifikasi sinyal keluarannya. Oleh karena itu, filter aktif membutuhkan catu daya tambahan dan komponen opamp. 4.3.2 Low Pass Filter

Low pass filter adalah filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cutoff dan menahan sinyal pada frekuensi di atasnya. Frekuensi cutoff tersebut ditentukan dari nilai resistor pada R2 dan kapasitor, sementara gain atau penguatan diatur oleh resistor R1 dan R2

𝑓𝑐 =

1 2𝜋𝑅2 𝐶

𝐺=−

𝑅2 𝑅1

4.3.3 High Pass Filter

Sama seperti low pass filter, namun pada filter ini, sinyal yang dilewatkan adalah yang frekuensinya di atas frekuensi cutoff dan menahan di bawahnya. Untuk menentukan frekuensi cutoff filter dan gainnya digunakan persamaan 𝑓𝑐 =

1 2𝜋𝑅1 𝐶

𝐺=−

𝑅2 𝑅1

4.3.4 Band Pass Filter Bandpass filter adalah filter yang mempunyai dua frekuensi cutoff, sinyal yang dilewatkan adalah sinyal yang mempunyai frekuensi di antara dua frekuensi cutoff tersebut. Di luar frekuensi tersebut, sinyal ditahan. Rangkaian band pass filter adalah gabungan rangkaian low dan high pass filter dengan frekuensi cutoff high pass filter lebih kecil daripada low pass filter.

4.4

Percobaan 4.4.1 Low Pass Filter 1. Hubungkan kit praktikum dengan jala-jala listrik 2. Sambungkan catu daya +12 V dan -12 V ke protoboard 3. Rangkai rangkaian low pass filter dengan frekuensi cutoff sekitar 1000 Hz dan gain dua kali lipat pada protoboard dan hubungkan catu daya untuk IC Opamp

4. Sambungkan generator sinyal sebagai masukan dari rangkaian. 5. Atur input generator sinyal dengan sinyal sinusoidal pada amplitudo 2V dengan frekuensi 50 Hz 6. Ulangi percobaan dengan frekuensi input yang berbeda, yaitu 500 Hz, 750 Hz, 1500 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz 7. Catat amplitudo keluaran dan foto sinyal keluarannya 4.4.2 High Pass Filter 1. Rangkai rangkaian high pass filter dengan frekuensi cutoff sekitar 100 Hz dan gain dua pada protoboard dan hubungkan catu daya untuk IC Opamp 2. Sambungkan generator sinyal sebagai masukan dari rangkaian. 3. Atur input generator sinyal dengan sinyal sinusoidal pada amplitudo 2V dengan frekuensi 1000 Hz 4. Ulangi percobaan dengan frekuensi input yang berbeda, yaitu 750 Hz, 250 Hz, 50 Hz, 20 Hz, 5 Hz 5. Catat amplitudo keluaran dan foto sinyal keluarannya 4.4.3 Band Pass Filter 1. Rangkai rangkaian band pass filter dengan menggabungkan rangkaian low pass dan high pass filter sebelumnya 2. Sambungkan generator sinyal sebagai masukan dari rangkaian. 3. Atur input generator sinyal dengan sinyal sinusoidal pada amplitudo 2V dengan frekuensi 500Hz 4. Ulangi percobaan dengan frekuensi input yang berbeda, yaitu 10000 Hz, 5000 Hz, 750 Hz, 250 Hz, 50 Hz, 5 Hz 5. Catat amplitudo keluaran dan foto sinyal keluarannya 4.5

Tugas Pendahuluan 1. Jelaskan apa kegunaan low pass dan high pass filter pada alat-alat sehari-hari? 2. Tentukan berapa jumlah orde pada rangkaian high pass dan low pass filter di atas (pada teori dasar), apa efek dari jumlah orde filter yang semakin besar? 3. Gambarkan rangkaian bandstop filter dengan frekuensi cutoff 500 Hz dan 1000 Hz, tentukan nilai setiap komponennya 4. Simulasikan langkah percobaan low pass filter, high pass filter, dan band pass filter pada LTspice, cantumkan sinyal keluaran dan masukan hasil dari simulasi?

MODUL 4 KARAKTERISTIK STATIK DAN DINAMIK SISTEM 4.1

TUJUAN PRAKTIKUM 1. Memahami karakteristik statik instrument 2. Memahami karakteristik dinamik instrument 3. Memahami metoda kalibrasi dan melakukan kalibrasi instrumen ukur

4.2

ALAT-ALAT PRAKTIKUM    

4.3

Digital Multimeter, Osiloskop, Generator Sinyal Power Supply kelompok masing-masing Potensiometer geser Potensiometer putar TEORI DASAR

Di dalam pengukuran, umumnya dibutuhkan instrumen sebagai suatu cara untuk menentukan kuantitas atau variabel besaran fisis yang ingin diketahui. Masalah yang harus diperhatikan dalam melakukan pengukuran adalah hasil ukur mendekati harga benar. Untuk memperkecil kesalahan tersebut dibutuhkan pemahaman yang baik tentang prinsip kerja serta cara mengoperasikan alat ukur, tata cara pengukuran yang baik, metode kalibrasi yang digunakan dan metoda analisis tambahan bila diperlukan. Dalam praktikum ini akan dipelajari beberapa hal yang berhubungan dengan karakteristik statik suatu instrumen dan cara mengkalibrasi instrumen.

Metode kalibrasi yang sering dilakukan adalah kalibrasi statik atau kalibrasi perbandingan/metode komparasi. Dalam kalibrasi ini besaran fisis diukur oleh standar dan oleh instrumen yang akan dikalibrasi, sehingga instrumen yang dikalibrasi akan mempunyai ketelitian yang sama atau di bawah standar (dalam toleransi tertentu). Beberapa hal yang akan dipelajari pada percobaan karakteristik statik ini adalah    4.4

Karakteristik statik yang akan dipelajari pada percobaan ini antara lain berkaitan dengan ketelitian (accuracy), ketepatan (precision), sensitivitas (sensitivity) serta kesalahan (error) penggunaan dan prinsip kerja alat ukur dan sumber listrik meliputi : multimeter, generator sinyal, osiloskop, sumber DC prosedur, perhitungan dan kegunaan kalibrasi instrumentasi PERCOBAAN

4.4.1

PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 : KARAKTERISTIK POTENSIOMETER

4.4.1.1 PROSEDUR PERCOBAAN 1 1. Alat-alat : Sumber DC, Multimeter Digital, dan Potensiometer Geser (Modul Karakteristik Statik Sistem). 2. Hidupkan alat-alat percobaan ± 10 menit 3. Atur potensiometer ke posisi paling bawah 13

4. 5. 6. 7. 8.

Hubungkan kutub positif multimeter ke pin 1 dari potensiometer Hubungkan pin 2 ke kutub negatif multimeter Geser potensiometer setiap 1 skala sampai dengan ke posisi paling atas Catat tegangan yang terbaca pada multimeter tiap perpindahan 1 skala dari potensiometer Geser potensiometer setiap 1 skala sampai dengan ke posisi paling bawah dan catat tegangan yang terbaca pada multimeter

TABULASI PERCOBAAN 1 Posisi Skala Potensiometer Geser

V - Multimeter

Posisi Skala Potensiometer Geser

V - Multimeter

(Volt)

(Volt)

2

6

3

5

4

4

5

3

6

2

4.4.1.2 TUGAS ANALISIS PROSEDUR PERCOBAAN 1 1. Buat kurva tegangan yang terbaca pada multimeter (V) terhadap posisi potensiometer (x) (Kurva kalibrasi) 2. Tentukan error menggunakan metode least square 3. Hitung linieritas potensiometer 4.4.2

PERCOBAAN PRAKTIKUM 2 : KARAKTERISTIK POTENSIOMETER

4.4.2.1 PROSEDUR PERCOBAAN 2 1. 2. 3. 4. 5.

Alat-alat : Sumber DC, Multimeter Digital dan Osiloskop, Potensiometer Putar Atur potensiometer ke posisi Minimum Hubungkan kutub positif osiloskop ke pin 1 dari potensiometer Hubungkan pin 2 ke kutub negatif osiloskop Geser potensiometer setiap 1 skala sampai dengan ke posisi paling atas a. Catat tegangan yang terbaca pada osiloskop tiap perpindahan 1 skala dari potensiometer b. Setelah mencapai posisi paling atas, geser potensiometer setiap 1 skala sampai dengan ke posisi paling bawah c. Catat tegangan yang terbaca pada osiloskop tiap perpindahan 1 skala dari potensiometer

14

TABULASI PERCOBAAN 2 Posisi Skala Potensiometer Putar 2 3 4 5 6

V - Multimeter (Volt)

Posisi Skala Potensiometer Putar 6 5 4 3 2

V - Multimeter (Volt)

4.4.2.2 TUGAS ANALISIS PROSEDUR PERCOBAAN 2 1. Buatlah kurva tegangan osiloskop (V) terhadap posisi potensiometer. 2. Hitung linieritas potensiometer. 3. Bandingkan nilai linieritas hasil pengukuran ini dengan hasil pada percobaan 1. 4.4.3

PERCOBAAN PRAKTIKUM 3 : KOMPARASI GENERATOR SINYAL DENGAN OSILOSKOP

4.4.3.1 PROSEDUR PERCOBAAN 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Alat-alat : Generator Sinyal dan Osiloskop Perisapkan osiloskop dan multimeter digital Sambungkan keluaran generator sinyal ke masukan osiloskop. Pengaturan osiloskop pada kondisi tegangan bolak-balik atau AC. Atur generator sinyal pada rentang 1 KHz. Putar tombol luar FREQUENCY pada bagian minimum (paling kiri). Putar tombol luar SWEEP pada bagian minimum (paling kiri) Atur frekuensi pada generator sinyal supaya kondisi awal menghasilkan 100 Hz dan tegangan 2 Volt. 9. Ubah frekuensi pada generator sinyal dengan urutan : 100, 200, 300, 400, 500,1000 Hz 10. Ulangi lagi langkah 9 dan catat hasilnya TABULASI PERCOBAAN 3 Rentang (Hz) 100 200 300 400 500 1000

Pengukuran I (Hz/Volt)

Pengukuran II (Hz/Volt)

Pengukuran III (Hz/Volt)

4.4.3.2 TUGAS ANALISIS PROSEDUR PERCOBAAN 3 1. Hitung ketidakpastian data pengukuran 2. Hitung Experimental Standard Deviation of the Mean (ESDM) 3. Jelaskan pengertian komparasi dengan melihat hasil percobaan 3

15

4.4.4 PERCOBAAN PRAKTIKUM 2 : KARAKTERISTIK INTEGRATOR 1. Buat rangkaian integrator dengan menggunakan operational amplifier OP-07 sesuai dengan rangkaian pada Gambar 4-1 dan Gambar 4-2. Gambar 4-1 Rangkaian Integrator

Gambar 4-2 Rangkaian Integrator

16

MODUL 5 PENGUKURAN BESARAN TEKANAN (BAGIAN 1: SENSOR LOAD CELL) 5.1

Tujuan Praktikum 1. Memahami prinsip dan cara kerja load cell sebagai sensor berat. 2. Dapat menjelaskan performa load cell berdasarkan data pengukuran. 3. Mengetahui aplikasi load cell pada kehidupan sehari-hari.

5.2

Alat dan Bahan Praktikum   

5.3

Kit Modul Instrumen (load cell strain gauge) Satu set beban dengan massa bervariasi Rangkaian penguat differensial Teori Dasar

Load cell merupakan transduser yang berfungsi untuk mengubah gaya menjadi sinyal listrik. Terdapat beberapa jenis load cell yang umum digunakan, salah satunya adalah strain gauge load cell. Pada strain gauge load cell, strain gauge berfungsi sebagai sensor posisi yang dalam operasinya memanfaatkan perubahan resistansi sehingga dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat gaya / berat dari pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile strain). Definisi elastisitas (ε) strain gauge adalah perbandingan perubahan panjang (ΔL) terhadap panjang semula (L) yaitu:



L L

atau perbandingan perubahan resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan faktor gage (Gf) dikali elastisitas starin gage (ε) :

R  Gf  R Secara konstruksi strain gauge terbuat dari bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas. Untuk proses pendeteksian strain gauge ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu: 1. Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang mungkin (axial) 2. Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat sekecil mungkin (lateral)

17

Gambar 5-1 Bentuk Fisik Strain Gauge

Faktor gauge (Gf) merupakan tingkat elastisitas bahan metal strain gauge.   

Metal incompressible Gf = 2 Piezoresistif Gf =30 Piezoresistif sensor digunakan pada IC sensor tekanan Gambar 5-2 Pemasangan Strain Gauge: (a) rangkaian jembatan (b) gage1 dan gage 2 posisi 90 (c) gage 1 dan gage 2 posisi sejajar

18

Instrumentation Amplifier Instrumentation amplifier adalah salah satu bentuk dari perangkat differential amplifier yang digunakan untuk pengukuran dan pengujian alat. Dalam penggunaan load cell pada praktikum ini, digunakan perangkat instrument amplifier untuk mengamplifikasi sinyal yang diperoleh dari strain gauge sehingga sinyal hasil keluaran dapat terbaca dengan lebih baik. Gambar 5-3 Rangkaian Instrumentation Amplifier

Hasil keluaran dari instrumentation amplifier dapat diperoleh dengan rumus:

Vout  V 1  V 2 5.4

R 4  2 R1  1   R3  RG 

PERCOBAAN

5.4.1 PROSEDUR PERCOBAAN 1 1. Persiapkan instrumentation amplifier pada breadboard anda seperti pada Gambar 5-4 berikut:

19

Gambar 5-4 Rangkaian Instrumentation Amplifier

Gambar 5-5 Operational Amplifier OP-07

2. Hubungkan instrumentation amplifier dengan load cell strain gauge 3. Hidupkan instrumen Kit Modul ke rangkaian instrumentation amplifier yang telah anda buat pada breadboard. 4. Letakan beban pada sensor. 5. Amati dan catat perubahan pada nilai tegangan yang ditunjukan oleh multimeter digital. 6. Isi tabel dan plot grafik antara beban aktual dan nilai yang ditunjukan oleh multimeter digital.

20

Tabel 1 Kalibrasi Massa Beban Massa (gram)

Massa Aktual (gram)

50

45.3

100

91.8

200

180.4

500

448.5

Tabel 2. Tabulasi Data Percobaan 1 Massa (gram)

50

100

150

200

250

300

350

500

Multimeter (Volt)

5.4.2 TUGAS ANALISIS PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 1. Tentukan karakteristik statik (Histerisis, Linearitas, Sensitivitas) dari strain gauge berdasarkan data yang diperoleh. Apa yang dapat disimpulkan mengenai kinerja strain gauge dari data tersebut? 2. Ambil dua contoh aplikasi strain gauge pada kehidupan sehari-hari. Jelaskan secara lengkap mengenai cara kerja strain gauge pada divais tersebut!

21

PENGUKURAN BESARAN TEKANAN (BAGIAN 2: SENSOR TEKANAN - ONE POINT PRESSURE) 5.5

TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mengetahui struktur dan bagian-bagian dari sensor tekanan 2. Memahami prinsip dari transduser tekanan 3. Memahami transduser tekanan

5.6

ALAT-ALAT PRAKTIKUM  

5.7

Suntikan dan Selang Kit Modul Instrumen (Sensor Tekanan MPX) DASAR TEORI

Sensor tekanan merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur tekanan, biasanya pada benda liquid atau gas. Tekanan merupakan sebuah besaran yang menggambarkan gaya yang digunakan untuk mencegah fluida untuk berekspansi, biasanya direpresentasikan sebagai gaya per luas area. Prinsip kerja sensor tekanan pada umumnya adalah sebagai transduser yang menghasilkan sinyal sebagai fungsi dari perubahan tekanan. Selain menghasilkan sinyal listrik, sensor tekanan juga dapat dibuat dengan menggunakan tekanan sebagai saklar pada sebuah rangkaian listrik. Sensor tekanan jenis ini biasa disebut pressure switch. Pengukuran tekanan pada umumnya dapat dibagi menjadi tiga prinsip dasar: - Tekanan Absolut Pengukuran tekanan absolut mengukur tekanan dengan referensi tekanan dalam keadaan vakum (0 atm). - Tekanan Gauge Pengukuran tekanan gauge dilakukan dengan membandingkan tekanan pada fluida yang diukur dengan tekanan atmosfer (biasanya 1 atm). Contoh pengukuran tekanan gauge adalah pengukuran tekanan udara pada ban kendaraan. - Perbedaan Tekanan Prinsip lain dari pengukuran tekanan adalah dengan mengukur tekanan dari fluida yang diukur dengan referensi tekanan pada tempat lain yang sudah diketahui tekanannya. 5.8 5.8.1 1. 2. 3.

PERCOBAAN PROSEDUR PERCOBAAN PRAKTIKUM 2 Sambungkan sensor tekanan MPX dengan multimeter Sambungkan sensor tekanan MPX dengan suntikan melalui penggunaan selang Tekan suntikan setiap satu skala sampai dengan ke posisi paling akhir 22

4. Catat tegangan yang terbaca pada multimeter setiap satu skala dari suntikan Tabel 3. Tabulasi Data Percobaan Skala

1

2

3

4

5

6

7

Multimeter (Volt)

23

MODUL 6 PENGUKURAN BESARAN SUHU (SENSOR LM35) 6.1

TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mampu menjelaskan karakteristik sensor temperatur LM35

6.2

ALAT-ALAT PRAKTIKUM  

6.3

Kit Modul Instrumen (Heater) Sensor Temperatur LM35 DASAR TEORI

Sensor temperatur merupakan perangkat yang berfungsi untuk mengubah besaran panas menjadi besaran elektrik. Terdapat 4 jenis sensor termperatur yang umum digunakan yaitu Thermocouple, Thermistor, RTD, Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC). Keempat jenis sensor ini memiliki spesifikasi, cara kerja, serta kelebihan masing-masing. Thermocouple dan sensor suhu IC bekerja dengan cara mengubah besaran suhu menjadi tegangan, sedangkan thermistor dan RTD bekerja dengan cara mengubah besaran suhu menjadi perubahan resistansi. Thermocouple memiliki sinyal keluaran yang kecil dimana id akan bervariasi secara non linear terhadap temperatur hingga dibutuhkan beberapa bentuk kompensasi untuk referensi. Sedang RTD lebih linear dari thermocouple tapi perubahan hambatan mereka sangat kecil walau untuk perubahan temperatur yang besar(sensitivitas kecil). Thermistor memiliki sensitivitas yang tinggi namun menunjukkan karakteristik temperatur hambatan yang sangat tidak linear. Sensor suhu IC seperti LM35 memiliki perubahan tegangan yang sangat linier dengan perubahan suhu namun membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.

6.4

PROSEDUR PERCOBAAN SENSOR TEMPERATUR

6.4.1 PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 : KARAKTERISTIK SENSOR TEMPERATUR IC - LM35 1. Sambungkan sensor temperatur LM35 dengan konfigurasi berikut:   

Kabel merah: 5 V Kabel hitam: Ground Kabel putih: Output

2. Atur heater (dimmer) pada kondisi tegangan terendah 3. Masukan sensor temperatur LM35 pada heater 4. Geser heater (dimmer) setiap peningkatan tegangan sampai dengan tegangan dan catat tegangan yang terbaca pada multimeter 5. Tabulasikan hasil tegangan yang terbaca pada multimeter

24

6.4.2 TUGAS ANALISIS PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 1. Tentukan karakteristik statik (Histerisis, Linearitas, Sensitivitas) dari sensor LM35 berdasarkan data yang diperoleh. Apa yang dapat disimpulkan mengenai kinerja sensor suhu yang anda gunakan dari data tersebut? 2. Ambil dua contoh aplikasi sensor suhu pada kehidupan sehari-hari. Jelaskan secara lengkap mengenai cara kerja sensor suhu pada divais tersebut!

25

MODUL 7 PENGUKURAN BESARAN ALIRAN (SENSOR DIFFERENTIAL PRESSURE) 7.1

TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mempelajari dan memahami pengukuran debit aliran dengan menggunakan venturimeter. 2. Mempelajari dan memahami differential pressure transmitter pada pengukuran aliran fluida. 3. Menghitung besarnya nilai Cd dari perbandingan debit aktual dan debit teoritis.

7.2

ALAT-ALAT PRAKTIKUM    

7.3

Venturi DP Transmitter Tangki Pompa TEORI DASAR

Prinsip yang dikembangkan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700-1782) sering digunakan pada prinsip pengukuran aliran. Teorema tersebut menjelaskan bahwa jumlah energi pada titik sebelum melewati penghalang sama dengan jumlah energi setelah melewati penghalang jika friction diabaikan. Persamaan Bernoulli tersebut adalah sebagai berikut :

Pf 1

f



v f1 2

 gZ 1  constant Gambar 7-1 Aplikasi Persamaan Bernoulli pada Instrumen Differential Pressure

Dengan mengasumsikan bahwa fluida yang mengalir memiliki kriteria compressible dan volumetrik aliran konstan pada semua bagian bidang yang sama lalu jumlah energi differensial tekanan, energi kinetik, dan energi potensial juga konstan. Keseimbangan energi tetap terjaga karena nilai energi diferensial berkurang sementara energi kinetiknya meningkat. Apabila pengukuran tekanan dilakukan pada kedua bidang yang luasnya berbeda, makan tekanan statik di bagian downstream akan lebih tinggi daripada tekanan di bagian upstream. 26

Untuk menyederhanakan proses pengukuran menggunakan instrumen diferensial tekanan pada Gambar 7-1., jalur pipa upstream dan downstream diasumsikan sedemikian rupa sehingga sensor seolah-olah mengukur tekanan di ketinggian yang sama (H1 = H2)[1]. Apabila massa jenis fluida adalah konstan, maka untuk perbedaan elevasi antara kedua titik sebelum dan sesudah penghalang, persamaan sebelumnya dapat disederhanakan menjadi: (2.2)

Dengan asumsi bahwa massa jenis aliran fluida adalah konstan, maka aplikasi konsep kontinuitas massa akan mengahasilkan persamaan laju aliran 𝑞𝑣 sebagai berikut : (2.3) Dengan mensubstitusi persamaan (2.3) ke persamaan (2.2) di atas. Maka persamaan menjadi: (2.4)

Jika plane 1 dan 2 merupakan circular, dengan diameter pipa dan diameter penghalang adalah 𝐷 dan 𝑑 sehingga dapat dituliskan sebagai berikut: (2.5)

Sehingga persamaan volumetrik aliran teoritis untuk instrumen penghasil diferensial tekanan dapat diperoleh dengan menyusun kembali persamaan (2.3) dan (2.5) menjadi:

𝑞𝑣 = laju aliran volumetrik (pada setiap bagian-silang), m³ / s D = diameter pipa, m d = diameter alat ukur aliran, m P 1 = tekanan Upstream, Pa P 2 = tekanan Downstream, Pa 𝜌𝑓 = cairan densitas , kg / m³

27

Bilangan Reynold Pengukuran aliran bukan hanya dipengaruhi oleh tekanan, kerapatan fluida, dan kecepatan fluida, tetapi juga dipengaruhi oleh bentuk aliran fluida itu sendiri. Pada tahun 1883, Osborne Reynold mampu menunjukkan bahwa karakteristik profil aliran dapat diprediksikan menggunakan persamaan yang tak berdimensi (dikenal dengan bilangan Reynold) yang merupakan hubungan rasio antara inersia dan viskositas. Berikut bilangan Reynold (Re) untuk mengetahui bentuk aliran yang mengalir pada sebuah pipa: 𝑅𝑒 =

𝜌𝑉𝐷 𝜇

(2.7)

Dimana D merupakan diameter dari pipa (m) dan 𝜇 merupakan viskositas dinamik (kg/m.s). Pada aliran laminer (Re < 2300), fluida mengalir seperti lapisan-lapisan paralel yang terpisah dengan profil berbentuk parabolik dan bergerak sejajar secara bersamaan. Dominasi gaya viskos menyebabkan partikel fluida yang berada di dekat dinding pipa bergerak lebih lambat daripada fluida di bagian tengah pipa. Aliran laminer biasa terjadi apabila fluida mengalir pada pipa dengan diameter kecil dan kecepatan rendah. Pada aliran turbulen (Re > 4000), fluida mengalir tanpa bentuk yang pasti (acak) dengan profil berbentuk bidang datar (flat) tetapi rata-rata gerakan partikelnya cukup paralel dengan jalur pipa. Gaya inersia lebih mendominasi sementara efek pada dinding pipa tidak terlalu berpengaruh. Aliran turbulen biasa terjadi apabila fluida mengalir pada pipa dengan diameter besar dan kecepatan tinggi. Sedangkan aliran transisi merupakan perpindahan dari aliran laminar menuju turbulen. Pada aliran transisi (2300 < Re < 4000), profil laminer dan turbulen bisa muncul secara bersamaan sepanjang jalur pipa atau terjadi secara bergantian. karakteristik dan profil kecepatan aliran yang stabil sangat mempengaruhi tingkat kepercayaan hasil pengukuran, maka untuk memastikan bahwa profil aliran yang terjadi cukup valid, analisis sebaiknya dilakukan pada jalur pipa yang lurus [1].

Gambar 7-2 Profil Aliran Laminer, Transisi, dan Turbulen

Alat Ukur Laju Aliran Fluida Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. Alat ini terdiri dari primary device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu sekunder.

28

 

Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran. (koestoer, 2004)

Venturimeter Bentuk lain dari pengukuran aliran dengan beda tekanan adalah venturi meter. Pipa venturi digunakan untuk pengukuran dimana permanent pressure loss tinggi tidak ditoleransi. Untuk menjaga agar aliran tetap laminar, pipa venturi dibuat seperti corong. Sensor tekanan untuk high pressure diletakkan pada bagian inlet, sedangkan sensor tekanan untuk low pressure diletakkan pada bagian pipa venturi yang memiliki diameter terkecil. Pipa venturi biasa digunakan untuk mengukur aliran cairan. Gambar 7-3 Venturi Meter

P2

P1

Aliran Fluida

P1 > P2

Gambar 7-4 Profil Aliran pada Venturi



Keuntungan dari pipa venturi adalah:

1. Partikel padatan masih melewati alat ukur 29

2. Kapasitas aliran cukup besar 3. Pengukuran tekana lebih baik dibandingkan orifice plate. 4. Tahan terhadapa gesakan fluida. 

Kerugiannya adalah:

1. Ukuiran menjadi lebih besar 2. Lebih mahal dari orifice plate 3. Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate. Koefisien discharge (Cd) Asumsi lain bahwa profil kecepatan adalah konstan hanya dapat digunakan pada aliran fluida dengan bilangan Reynolds yang besar. Nilai kecepatan yang rendah dan viskositas yang tinggi akan menurunkan nilai bilangan Reynolds sehingga profil kecepatan aliran menjadi beragam pada setiap titik. Dengan demikian persamaan teoritis harus menggunakan koefisien discharge (Cd) yang berfungsi sebagai faktor koreksi terhadap profil kecepatan aliran [1]. Cd merupakan perbandingan antara pengukuran hasil percobaan dengan perhitungan teorinya. Nilai laju aliran yang nyata diperoleh dari kumpulan data pengukuran volumetrik pada orifice dalam rentang waktu tertentu sementara laju aliran teoritis diperoleh dari perhitungan pada persamaan (2.6). Dalam ekspresi matematik, Cd didefinisikan sebagai:

𝑞

𝐶𝑑 = 𝑞 𝑣 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝑣 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

7.4

(2.8)

PERCOBAAN ALIRAN FLUIDA

7.4.1 1. 2. 3. 4. 5.

PERCOBAAN PRAKTIKUM 1 : VENTURI – DP TRANSMITTER Hitung volume Tangki 1 (T-101). (Diameter Tangki = 47 cm) Full Range dari Transmitter adalah 2500mmH 20. Menyalakan pompa di posisi auto/manual. Atur bukaan valve 1 dan bukaan valve upstream venturi (sesuai dengan tabel). Catat waktu yang diperlukan air dalam Tangki 1 (T-101) untuk sampai pada ketinggian 10 cm untuk mencari Q aktual. 6. Catat % dari ∆P Transmitter Q teoritis. 7. Catat Arus Keluaran dari Transmitter ( Kabel Venturi Pin No 7 dari Kanan Atas, Ground 3 dari Kiri atas)

30

Tabel 1 Venturi VALVE 1

BUKAAN VALVE VENTURI

WAKTU (s)

∆P Transmitter (%)

ARUS OUTPUT (mA)

50 % 25%

75% Full Open 50 %

50%

75% Full Open

7.5

ANALISA PERCOBAAN PRAKTIKUM 1. Tabelkan harga debit (Q) hasil perhitungan (teoritis) berdasarkan data hasil percobaan (aktual)! 2. Bandingkan harga debit (Q) hasil perhitungan dengan harga debit (Q) percobaan. Jelaskan! 3. Buat grafik hubungan antara bukaan valve upstream orifice dan venturi meter dengan ∆P Transmitter (%). Jelaskan! 4. Buat grafik hubungan antara bukaan valve upstream orifice dan venturimeter dengan arus outputnya, cari regresi liniernya. Jelaskan! 5. Hitung harga Cd (coefficient of discharge) rata-rata pada Orifice dan Venturi meter!

31