Download - Disipasi Kalor Hot Wire
LAPORAN R-LAB
DISIPASI KALOR HOT WIRE
Nama : Wenty Eka Septia
NPM : 0806338134
Fakultas : TEKNIK
Departemen : Teknik Industri
Kode Praktikum : KR-01Tanggal Praktikum : Rabu, 6 Mei 2009
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)
Universitas IndonesiaDepok
Disipasi Kalor Hot Wire
I. TUJUAN PRAKTIKUM
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menggunakan hotwire
sebagai sensor kecepatan aliran udara.
II. PERALATAN PRAKTIKUM
Adapun peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. kawat pijar (hotwire)
2. Fan
3. Voltmeter dan Ampmeter
4. Adjustable power supply
5. Camcorder
6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. LANDASAN TEORI
Dewasa ini, banyak pekerjaan menggunakan electro-mechanic (semi
otomatis) dengan sistem robotic (full automatic) seperti penggunaan Flexible
Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM)
dan sebagainya. Model apapun yang digunakan dalam sistem otomasi pemabrikan
sangat tergantung kepada keandalan sistem kendali yang berupa sensor atau
transduser.
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang
mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan
dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari
sistem pengaturan secara otomatis. Besaran masukan pada kebanyakan sistem
kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan
sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau
sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan
listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang
disebut transducer.
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai
dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum
sensor berikut ini : (D Sharon, dkk, 1982)
Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara
kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu.
Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan
panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui secara
tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa
sebuah grafik.
Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas
yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang
menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”.
Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu
volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan
menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat
saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan
dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi
sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga
akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan.
Tanggapan Waktu
Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap
perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang
jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan
keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit
demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar 1.2(a).
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz
(Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik].
Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat,
termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”.
Single normal probe merupakan suatu tipe hotwire yang paling banyak
digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam
arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang
halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe
dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada
probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi
listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di
probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir. Hal itu dapat dijelaskan
melalui perumusan berikut ini.
P = v i Δ t
Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga
merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir
maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir
juga berubah. Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh
overheat ratio yang dirumuskan sebagai :
Overheat ratio =
Rw/Ra
Keterangan :
Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).
Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).
Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang
menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan
referensi (reference velocity , U) setelah persamaan diperoleh, kemudian
informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan
persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau
persamaan polinomial.
Perkembangan teknologi yang cepat dalam peralatan penyensoran telah
memungkinkan berbagai pengukuran aliran fluida dilakukan dengan berbagai
sensor yang memberikan hasil-hasil pengukuran yang akurat. Untuk pengukuran
berbagai aliran turbulen, salah satu jenis sensor yang banyak digunakan adalah
hot-wire anemometer. Sebelum digunakan dalam pengukuran aliran, hot-wire
anemometer harus dikalibrasi untuk menentukan suatu persamaan respon kalibrasi
yang menyatakan suatu hubungan antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan
kecepatan referensi (reference velocity, U). Setelah persamaan respon kalibrasi
tersebut diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan utama
dapat dievaluasi dengan menggunakan persamaan respon tersebut. Ada beberapa
bentuk persamaan respon kalibrasi, diantaranya adalah persamaan simple
powerlaw [1] dan persamaan extended power-law [2] yang dapat digunakan
dalam konversi data. Setiap persamaan respon ini memiliki keakurasian yang
dihubungkan dengan curve fit yang dihasilkan pada suatu rentang kecepatan exit
yang digunakan untuk setiap percobaan. Keakurasian persamaan respon kalibrasi
tersebut ditentukan oleh nilai optimum konstanta pangkat yang dipilih untuk
menghasilkan suatu curve fit yang baik. Sehubungan dengan keakurasian curve fit
dari persamaan respon kalibrasi tersebut, beberapa peneliti [3, 4, 5] telah mengkaji
keakurasian curve fit dari persamaan simple power-law dengan rentang kecepatan
referensi atau kecepatan exit yang berbeda-beda untuk menghasilkan nilai
optimum konstanta pangkat selain nilai optimum (nopt = 0.5) yang disarankan
oleh King [1]. King menggunakan rentang kecepatan exit moderat dari 10–20
meter/detik, sementara Collis dan Williams [4,1] menyarankan nilai optimum
konstanta pangkat sebesar 0.45 dengan rentang 0.02 < Re < 44 untuk
menghasilkan suatu curve fit yang baik. Berbeda dengan para peneliti
sebelumnya, Bruun [3] dan Swaminathan, Bacic et al.[5] menyarankan nilai
optimum sebesar 0.4 – 0.45 pada kecepatan exit moderat tersebut digunakan
untuk persamaan simple power-law. Lebih jauh, penelitian awal yang dilakukan
oleh Bruun dan Tropea [6] menjelaskan bahwa persamaan extended power-law
oleh Siddall dan Davies (1972) tidak mampu memberikan suatu curve fit yang
lebih akurat dibandingkan curve fit dari persamaan simple power-law bahkan
untuk suatu rentang kecepatan exit yang besar [6,2].
Mempertimbangkan permasalahan pemilihan persamaan respon kalibrasi
untuk rentang kecepatan exit yang berbeda-beda tersebut, studi ini bertujuan untuk
menguji keakurasian curve fit kedua persamaan respon tersebut dengan suatu
rentang kecepatan exit yang lebih besar. Selanjutnya, hasil pengujian yang
diperoleh digunakan sebagai referensi pemilihan persamaan respon kalibrasi yang
tepat dalam pengukuran aliran jet terpulsasi. Peningkatan akurasi persamaan
respon yang dipilih dapat dilakukan dengan menggunakan metode look-up table
[7]. Parameter-parameter yang dievaluasi meliputi normalized standard deviation,
εu dan sum of errors squared (SES). Kalibrasi dilakukan pada single normal hot-
wire probe untuk pengukuran kecepatan satu komponen (axial velocity).
Sistem hot-wire anemometer yang digunakan meliputi sebuah single
normal hot-wire probe, DISA 55M01 main unit, 55M11 CTA booster adapter, dan
55M05 power pack. Probe yang digunakan dioperasikan dalam suatu mode
temperatur konstan untuk menyediakan respon frekuensi yang lebih tinggi. Dalam
mode temperatur konstan, resistansi kawat, Rw dipertahankan konstan untuk
memfasilitasi respon sesaat dari sensor inersia termal terhadap berbagai perubahan
dalam kondisi aliran. Kawat pada probe adalah suatu kawat single normal yang
terbuat dari material Sigmond Cohn alloy 851 (79%Pt, 15%Rh, and 6%Ru) yang
disatukan pada prong dengan teknik pengelasan titik yang dilakukan di
Mechanical Instrument Laboratory, the University of Queensland. Kawat probe
ini memiliki kekuatan tarik maksimum, koefisien temperature dari resistivity, α20,
dan resistivity, χ20, masing-masing sebesar 1.724x106 kPa, 0.7x10-3 oC-1, dan
30x106 Ω-cm. Panjang kawat, l adalah 2 mm dengan diameter, dw berukuran
10.16 μm.
Single normal probe dan Tabung Pitot diletakkan tegak lurus terhadap arah
aliran dengan menggunakan angle calibrator kira-kira 1 diameter downstream di
depan aparatus steady jet. Jarak antara probe dan Tabung Pitot adalah 4 mm untuk
menghindari efek interferensi aliran antara satu sama lain. Posisi 1 diameter ini
untuk memfasilitasi intensitas turbulensi yang rendah dan proses ekuilisasi antara
tekanan statis, ps dan tekanan atmosfer, patm [9,7]. Rentang kecepatan exit yang
digunakan adalah dari 2 sampai dengan 80 meter/ detik untuk memberikan
kecepatan exit maksimum melebihi 50 meter/detik sebagaimana diharapkan untuk
kecepatan exit pada aliran jet terpulsasi. Rentang kecepatan exit ini dibagi
menjadi 10 kecepatan exit yang berbeda yang berselisih sama untuk setiap dua
kecepatan yang berurutan. Heater dan pulsed jet nozzle.
Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat
pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara
dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan
divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari
daya maksimal 230 m/s.
Ada beberapa ekspresi persamaan respon kalibrasi, diantaranya adalah
persamaan simple power-law dan persamaan extended power-law yang dapat
digunakan dalam konversi data. Setiap persamaan respon ini memiliki
keakurasian yang dihubungkan dengan curve fit yang dihasilkan pada suatu
rentang kecepatan exit yang digunakan untuk setiap percobaan. Keakurasian
persamaan respon kalibrasi tersebut ditentukan oleh nilai optimum konstanta
pangkat yang dipilih untuk menghasilkan suatu curve fit yang baik. Sehubungan
dengan keakurasian curve fit dari persamaan respon kalibrasi tersebut, beberapa
peneliti telah mengkaji keakurasian curve fit dari persamaan simple power-law
dengan rentang kecepatan referensi atau kecepatan exit yang berbeda-beda untuk
menghasilkan nilai optimum konstanta pangkat. Kalibrasi dilakukan pada single
normal hot-wire probe untuk pengukuran kecepatan satu komponen (axial
velocity).
Sistem Hot-wire Anemometer dan Spesifikasi Single-Normal Hot-wire Probe
Sistem hot-wire anemometer yang digunakan meliputi sebuah single normal hot-
wire probe, DISA 55M01 main unit, 55M11 CTA booster adapter, dan 55M05
power pack. Probe yang digunakan dioperasikan dalam suatu mode temperatur
konstan untuk menyediakan respon frekuensi yang lebih tinggi. Dalam mode
temperatur konstan, resistansi kawat, Rw dipertahankan konstan untuk
memfasilitasi respon instantaneous dari inersia termal sensor terhadap berbagai
perubahan dalam kondisi aliran.
Gambar 3.1 Single normal hot wire sensor
Kawat pada probe adalah suatu kawat single normal yang terbuat dari material
Sigmond Cohn alloy 851 (79%Pt, 15%Rh, and 6%Ru). Kawat probe ini memiliki
kekuatan tarik maksimum, koefisien temperatur dari resistivity dan resistivity
masing-masing sebesar 1.724x106 kPa, 0.7x10-3 oC-1, dan 30x106 cm. Panjang
kawat adalah 2 mm dengan diameter, dw berukuran 10.16 m sebagaimana
diilustrasikan dalam Gambar 1.
Ada 3 macam metode yang dapat digunakan dalam pengoperasian hotwire,
yaitu constant current anemometer (CCA), constant temperature anemometer
(CTA), dan constant voltage anemometer (CVA). Prinsip CTA adalah
mempertahankan suhu konstan di atas suhu lingkungan. Daya atau panas yang
dibutuhkan untuk mempertahankan suhu sensor agar konstan digunakan untuk
menghitung keceptan angin. Untuk Constant Current Anemometer (CCA)
perubahan kecepatan angin tergantung nilai resistansi sensor dan daya yang
diberikan pada sensor selalu tetap. Keuntungan metode ini adalah distorsi
elektronik sangan kecil terutama pada frekuensi yang sangat tinggi dan respon
suhu tegangan yang linear. Sedangkan CVA adalah metoda yang saat ini sedang
dikembangkan, dimana prinsip CVA sangat dipengaruhi oleh tegangan yang
mengalir melalui kawat.
Gambar 3.2 Metode CTA
Gambar 3.3 Metode CCA
Gambar 3.4 Metode CVA
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di
bagian bawah halaman ini.
1. Mengaktifkan Web cam. (klik icon video pada halaman web r-Lab)
2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik”
pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”.
3. Mengidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada
icon “menghidupkan power supply kipas.
4. Tegangan dan Arus listrik diukur di kawat hot wire dengan cara mengklik
icon “ukur”.
5. Mengulang langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan
230 m/s
Gambar 4.1. Susunan Peralatan
V. HASIL DAN EVALUASI
A. Data Pengamatan
(terlampir)
B. Pengolahan Data
1. Kecepatan 0 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,112 54,02 2,112 54,03 2,112 54,04 2,112 54,05 2,112 54,06 2,112 54,07 2,112 54,08 2,112 54,09 2,112 54,0
10 2,112 54,0Tabel 5.1 Data Saat Kecepatan 0 m/s
0 2 4 6 8 10 121.001.201.401.601.802.002.20
f(x) = 2.112
Waktu (s)
Tega
ngan
(V)
Grafik 5.1 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 0 m/s
2. Kecepatan 70 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,054 54,22 2,054 54,23 2,053 54,24 2,052 54,25 2,052 54,26 2,053 54,27 2,052 54,28 2,055 54,19 2,052 54,2
10 2,052 54,2Tabel 5.2 Data Saat Kecepatan 70 m/s
0 2 4 6 8 10 122.050
2.052
2.054
2.056
f(x) = − 0.0001272727272727 x + 2.0536
Waktu (s)Te
gang
an (V
)
Grafik 5.2 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 70 m/s
3. Kecepatan 110 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,037 54,52 2,036 54,53 2,037 54,54 2,036 54,65 2,037 54,56 2,037 54,57 2,037 54,58 2,036 54,59 2,037 54,5
10 2,037 54,5Tabel 5.3 Data Saat Kecepatan 110 m/s
0 2 4 6 8 10 122.035
2.036
2.037
2.038
f(x) = 3.0303030303027E-05 x + 2.03653333333333
Waktu (s)
Tega
ngan
(V)
Grafik 5.3 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 110 m/s
4. Kecepatan 150 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,029 54,72 2,029 54,83 2,029 54,74 2,028 54,85 2,029 54,86 2,029 54,77 2,030 54,78 2,028 54,89 2,029 54,8
10 2,029 54,7Tabel 5.4 Data Saat Kecepatan 150 m/s
0 2 4 6 8 10 122.027
2.028
2.029
2.030
2.031
f(x) = 6.06060606060539E-06 x + 2.02886666666667
Waktu (s)
Tega
ngan
(V)
Grafik 5.4 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 150 m/s
5. Kecepatan 190 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,025 54,92 2,025 54,93 2,025 54,94 2,025 54,95 2,025 54,96 2,025 54,97 2,024 54,98 2,025 54,99 2,025 54,9
10 2,025 54,9Tabel 5.5 Data Saat Kecepatan 190 m/s
0 2 4 6 8 10 122.023
2.024
2.025
2.026
f(x) = − 1.81818181818162E-05 x + 2.025
Waktu (s)Te
gang
an (V
)
Grafik 5.5 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 190 m/s
6. Kecepatan 230 m/s
Waktu V-HW I-HW
1 2,023 55,02 2,023 55,03 2,021 55,04 2,022 55,05 2,022 55,06 2,022 55,07 2,022 55,08 2,021 55,09 2,022 55,0
10 2,022 55,0Tabel 5.6 Data Saat Kecepatan 230 m/s
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112.019
2.020
2.021
2.022
2.023
2.024
f(x) = − 5.00000000000241E-05 x + 2.02218888888889
Waktu (s)
Tega
ngan
(V)
Grafik 5.6 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 230 m/s
Untuk mengetahui hubungan tegangan hot wire dengan kecepatan angin,
maka kita harus mencari tegangan rata-rata pada setiap kecepatan.
Kecepatan (m/s)
Tegangan (V)
0 2,11270 2,0529
110 2,0367150 2,0289190 2,0249230 2,022
Tabel 5.7 Tegangan Rata-Rata Setiap Kecepatan Angin
0 50 100 150 200 2501.961.98
22.022.042.062.08
2.12.12
f(x) = − 0.000368604316546764 x + 2.09230887290168
Waktu (s)
Tega
ngan
(V)
Grafik 5.7 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Kecepatan Aliran Angin
Tingkat Kesalahan Relatif = |∆ bb |x100 % = 23,935%
C. Analisis
Bagian ini merupakan bagian analisis dari percobaan “Disipasi Kalor
Hotwire” yang telah praktikan lakukan sebelumnya pada R-Lab. Analisis
ini meliputi analisis percobaan, hasil, dan grafik. Pada bagian analisis
percobaan, akan dijelaskan mengenai faktor-faktor yang memengaruhi
hasil atau data pengamatan selama percobaan berlangsung. Pada bagian
analisis hasil, akan dianalisis data-data pengamatan dan telah diolah pada
pengolahan data yang merupakan hasil dari percobaan, apakah data-data
tersebut sudah sesuai dengan literatur yang telah praktikan pelajari
sebelumnya atau belum akan dianalisis pula kesalahan-kesalahan yang
terjadi selama percobaan berlangsung. Selain itu tujuan percobaan akan
diketahui apakah telah terpenuhi atau tidak. Pada bagian analisis grafik,
grafik yang merupakan hasil dari data pengamatan akan dicoba untuk
dianalisis. Dari analisis grafik tersebut, akan diketahui besar kesalahan
relatif yang terdapat pada data-data pengamatan hasil percobaan.
1. Analisis Percobaan
Pada percobaan kali ini, praktikan melakukan percobaan R-Lab
dimana praktikum dilakukan secara remote. Praktikan dapat mengakses
percobaan yang diperlukana melalui sebuah komputer dengan bantuan
jaringan internet. Salah satu kelemahan dari percobaan dengan system R-
Lab adalah praktikan tidak mengetahui kondisi lingkungan di sekitar
lingkungan percobaan. Padahal perbedaan waktu dalam melakukan
percobaan sangat mempengaruhi hasil percobaan. Data menjadi kurang
akurat karena percobaan dilakukan pada system (lingkungan) yang berbeda.
Untuk melakukan percobaan juga hanya disediakan satu server untuk setiap
jenis percobaan yang artinya bahwa hanya ada satu user yang dapat
mengakses percobaan tersebut. Hal ini menyebabkan praktikan untuk
mengantri lama karena R-Lab selalu dalam status sedanag digunakan. Selain
itu, hal-hal seperti putusnya koneksi internet saat berlangsungnya percobaan
sangat mempengaruhi hasil percobaan.
Saat melakukan prosedur percobaan, terdapat beberapa gejala fisis
yang memengaruhi data pengamatan hasil percobaan. Gejala-gejala fisis
tersebut adalah: Perubahan kondisi lingkungan setiap kali percobaan
dilangsungkan pada waktu yang berbeda. Praktikan tidak dapat menentukan
kondisi seperti apa yang dapat menghasilkan data pengamatan yang tepat
ataupun akurat. Praktikan juga tidak mengetahui waktu yang tepat untuk
melakukan percobaan. Pada percobaan ini, praktikan diberi kebebasan untuk
melakukan percobaan kapan saja, entah itu siang, dimana suhu lingkungan
tinggi; entah itu malam ataupun pagi, dimana suhu lingkungan saat itu lebih
rendah dibandingkan suhu lingkungan pada siang hari.
2. Analisis Hasil
Pada percobaan Disipasi Kalor Hot Wire ini dilakukan 6 kali
percobaan dengan kecepatan aliran fan yang berbeda. Hal ini dilakukan
untuk melihat bagaimana pengaruh waktu terhadap tegangan pada hot wire
pada kecepatan tertentu dan bagaimana pengaruh waktu terhadap tegangan
rata. Tegangan di dalam kawat akan menghasilkan energi listrik yang akan
didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor sehingga kawat akan menjadi
panas. Kalor tersebut nantinya digunakan untuk mempertahankan suhu
sensor agar konstan guna menghitung kecepatan angin dalam percobaan
tersebut. Sedangkan perubahan kecepatan angin tergantung nilai resistansi
sensor. Selain itu, percobaan ini juga dapat digunakan untuk menganalisis
hubungan antara kecepatan aliran udara dengan arus listrik. Ketika udara
dihembuskan kepada probe, makan nilai resistansi kawat akan berubah
sehingga mengubah besarnya nilai arus listrik yang mengalir. Semakin cepat
udara mengalir, maka perubahan nilai arus listrik yang mengalir berubah
dan nilai resistansi menjadi semakin besar.
Dari hasil yang diperoleh, didapat nilai tingkat kesalahan relatif
adalah 23,935%. Hal ini menunjukkan bahwa data yang diperoleh raktikan
cukup baik karena kesalahan relatif yang kurang dari 25% walau tidak
terlalu akurat. Ketidakakuratan data yang yang diperoleh praktikan dapat
disebabkan oleh beberapa hal yang telah dijelaskan sebelumnya pada
bagaian analisis percobaan.
3. Analisis Grafik
Grafik tegangan terhadap waktu menunjukkan hubungan antara
tegangan dan waktu yang diberikan pada kecepatan angin yang berbeda-
beda sesuai dengan prosedur percobaan. Pada grafik ini, waktu berfungsi
sebagai variabel X dan tegangan didefinisikan sebagai variabel Y
menunjukkan bahwa kecepatan angin yang diberikan oleh fan tetap,
sehingga semakin lama angin bertiup maka energi kalor menjadi lebih kecil.
Jadi nilai dari tegangan listrik akan menjadi lebih kecil seiring dengan
penambahan waktu yang ada. Penurunan ini terjadi karena ada disipasi dari
kalor hotwire yang terjadi pada kecepatan angin tertentu.
Pada grafik kedua hubungan kecepatan aliran angin dengan
tegangan, praktikan mendapat juga suatu perbandingan negative antara
tegangan dan kecepatan aliran angin. Hampir sama dengan hubungan waktu,
grafik ini memperlihatkan bahwa semakin besar kecepatan aliran angin,
maka akan makin menurun tegangan listrik. Untuk grafik hubungan ini,
praktikan membuat dua grafik yang keduanya menggambarkan hubungan
kecepatan aliran angin dengan tegangan kawat hot wire dengan konteks
grafik yang berbeda. Pada grafik yang pertama menghubungkan tegangan
dengan masing-masing kecepatan aliran angin dan grafik kedua
menghubungkan dengan kecepatan rata-rata.
D. Tugas Akhir
a. Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hot wire
adalah :
P = V I ∆T
F ∆V = V I ∆T
b. Kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur
kecepatan angin.
VI. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat kita ambil melalui percobaan ini didasarkan pada
tujuan adalah sebagai berikut :
1. Hot wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara dengan cara
menggunakan kawat sebagai sensor. Cara kerjanya dengan masing-masing
ujung hotwire dihubungkan ke sebuah sumber tegangan supaya energi listrik
dapat mengalir pada hotwire tersebut. Energi listrik ini akan didisipasi oleh
hotwire menjadi kalor. Kalor tersebut untuk mempertahankan suhu sensor
agar konstan guna menghitung kecepatan angin.
2. Grafik menunjukkan bahwa nilai tegangan semakin kecil pada kecepatan
angin yang semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin besar angin
yang diberikan, maka gradian temperature yang melewati probe pun juga
semakin besar sehingga menyebabkan kehilangan kalor yang lebih besar.
3. Persamaan linear y = ax + b yang ada pada grafik umumnya a bernilai
negative yang menunjukkan bahwa nilai y dari percobaan tersebut semakin
lama semakin kecil seiring dengan penambahan nilai x.
4. Semakin besar kecepatan angin, semakin kecil tegangan yang akan
dihasilkan.
5. Resistansi yang semakin besar dalam tegangan yang digunakan akan
semakin besar sesuai dengan penambahan kecepatan angin yang ada.
6. Energi listrik yang dihasilkan oleh tegangan dan arus dan perubahan suhu
yang terjadi mengakibatkan energi kalor pada hotwire.
VII. REFERENSI
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition,
Prentice Hall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition,
Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
VIII. LAMPIRAN
No
Waktu
Kec Angi
n
V-HW
I-HW
11 0
2.112
54.0
22 0
2.112
54.0
33 0
2.112
54.0
44 0
2.112
54.0
55 0
2.112
54.0
66 0
2.112
54.0
77 0
2.112
54.0
88 0
2.112
54.0
99 0
2.112
54.0
1010 0
2.112
54.0
111 70
2.054
54.2
122 70
2.054
54.2
133 70
2.053
54.2
144 70
2.052
54.2
155 70
2.052
54.2
166 70
2.053
54.2
177 70
2.052
54.2
188 70
2.055
54.1
199 70
2.052
54.2
2010 70
2.052
54.2
211 110
2.037
54.5
222 110
2.036
54.5
233 110
2.037
54.5
244 110
2.036
54.6
255 110
2.037
54.5
266 110
2.037
54.5
277 110
2.037
54.5
288 110
2.036
54.5
299 110
2.037
54.5
3010 110
2.037
54.5
311 150
2.029
54.7
322 150
2.029
54.8
333 150
2.029
54.7
34 4 150 2.02 54.
8 8
355 150
2.029
54.8
366 150
2.029
54.7
377 150
2.030
54.7
388 150
2.028
54.8
399 150
2.029
54.8
4010 150
2.029
54.7
411 190
2.025
54.9
422 190
2.025
54.9
433 190
2.025
54.9
444 190
2.025
54.9
455 190
2.025
54.9
466 190
2.025
54.9
477 190
2.024
54.9
488 190
2.025
54.9
499 190
2.025
54.9
5010 190
2.025
54.9
511 230
2.023
55.0
522 230
2.023
55.0
533 230
2.021
55.0
544 230
2.022
55.0
555 230
2.022
55.0
566 230
2.022
55.0
577 230
2.022
55.0
588 230
2.021
55.0
599 230
2.022
55.0
6010 230
2.022
55.0