Post on 30-Apr-2019
Perancangan Sensor Kelembaban Beras Berbasis Kapasitor
Saifudin Mujib 1108 100 065
Pembimbing:
Dr. Melania Suweni Muntini, M.T
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
Latar Belakang
Beras merupakan makanan pokok bagi seluruh lapisan masyarakat di Indonesia.
Faktor-faktor dalam menentukan mutu beras: 1. butir menir 2. derajat sosoh 3. kelembaban 4. dll Alat pengukur kelembaban beras
• Bagaimana merancang sensor kelembaban beras berbasis kapasitor yang mempunyai nilai ekonomis rendah
Permasalahan
• Merancang sensor kelembaban beras berbasis kapasitor yang mempunyai nilai ekonomis rendah
Tujuan
• Pada penelitian ini plat konduktor yang dipakai adalah dari PCB (Printed Circuit Board)
• Bahan uji yang digunakan adalah beras merk “Tawon”
Batasan Masalah
Dasar Teori Beras adalah hasil utama yang diperoleh
dari proses penggilingan gabah hasil tanaman padi
Persyaratan Mutu: 1. Persyaratan kualitatif meliputi suhu, bau, hama penyakit, bahan kimia, dll. 2. Persyaratan kuantitatif meliputi derajat sosoh, butir menir, kelembaban, dll.
Kelembaban Adalah ukuran banyaknya air yang terkandung
dalam suatu bahan Dapat disebabkan oleh 1. air yang meresap melalui celah kapiler 2. embun pada saat malam hari 3. air hujan yang tersapu oleh angin
Metode-metode dalam menentukan kelembaban 1. Metode pemanasan biasa digunakan untuk menentukan kadar air pada biji-
bijian.
2. Metode distilasi toluene biasa digunakan untuk bahan dengan kadar air tinggi dan
mengandung senyawa-senyawa yang mudah menguap 3. Metode pven vacum digunakan unutk bahan-bahan yang tidak tahan terhadap
panas
Kapasitor Adalah piranti elektronika yang
mampu menyimpan muatan listrik.
Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik. 1 Farad
Adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik 1 coulomb apabila diberi tegangan 1 volt
Bahan Dielektrik Adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus
yang sangat kecil. Bahan dielektrik diletakkan diantara kedua plat kapasitor
Karakteristik Sensor
Adalah ukuran seberapa baik kinerja sensor dalam mengukur suatu stimulus
Karakteristik sensor meliputi: • Fungsi transfer • Kalibrasi • Jangkauan Pengukuran (Span) • Sensitivitas • Saturasi
LCR Meter
Adalah sebuah perangkat elektronik yang digunakan untuk mengukur induktansi (L), Kapasitansi (C), dan resistansi suatu komponen.
Prinsip Kerja LCR meter sebenarnya dari
beberapa jenis pengukuran tidak diukur, melainkan yang diukur adalah impedansi, impedansi diukur secara internal dan dikonversikan ke layar dalam bentuk nilai kapasitansi atau induktansi yang sesuai.
Pembuatan rangkaian kapasitansi ke tegangan
Pada rangkaian kapasitansi ke tegangan digunakan IC 2907. Rangkaian terdiri dari wadah yang bagian sampingnya dipasang plat kemudian diisi beras dan dihubungkan ke sumber tegangan DC.
Cara Pengujian • Beras diukur nilai kelembabannya menggunakan moisturemeter
MC-100. Prinsip dari alat ukur tersebut adalah dengan mengindra kondisi kelembaban udara bahan dengan menggunakan frekuensi tinggi.
• Pada saat yang sama beras diukur nilai kapasitansinya menggunakan LCR meter.
Pengujian Sensor
Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran sensor kelembaban yang dibuat dengan moisturemeter MC-100
Hasil dan Pembahasan Pengujian nilai kapasitansi pada dua buah plat yang kosong
Kapasitansi (pF)
d=5 cm d=3 cm d=2 cm
1 10.5 12.2 16.5
2 10.4 12 16.5
3 10.1 12.3 16.5
4 9.9 12.2 16.4
5 9.8 12.2 16.5
6 10 12.3 16.4
7 9.9 12.1 16.5
8 10.6 12.1 16.5
9 10.2 12.1 16.4
10 10.6 12.1 16.6
11 10 12.3 16.5
12 9.8 12.1 16.4
13 10 12 16.5
14 9.8 12.2 16.5
15 9.9 11.9 16.4
16 9.8 12 16.5
17 10.1 12.2 16.4
18 10.4 12 16.4
19 10.3 12.3 16.5
20 9.7 12.1 16.5
Pada d = 2 cm Nilai rata-rata = 16.47 Standar deviasi (σ) = = 0.057124 Keseksamaan = = 99.65 %
Pengukuran nilai kapasitif beras dengan kelembaban beras
No Kelembaban
(%) Kapasitansi
(pF)
1 50 48.4
2 52 50.4
3 55 53.9
4 58 72.6
5 62 94.5
6 67 153.3
7 71 142.4
8 75 206.6
9 78 548.3
10 80 976.6
No Kelembaban
(%) Tegangan (mV)
1 63 0.072
2 64 0.073
3 65 0.075
4 68 0.085
5 71 0.09
6 73 0.093
7 75 0.098
8 77 0.113
9 79 0.121
10 81 0.167
Pengukuran nilai kelembaban beras dengan tegangan keluaran
Karakteristik Sensor
Fungsi Transfer Fungsi transfer yang sudah didapatkan dalam peneitian
ini yaitu dengan y adalah besar tegangan dan x adalah
kelembaban. Maka, untuk mencari nampilkan nilai kelembaban dari nilai tegangan yang dibaca sensor fungsi transfer dapat diubah menjadi
Kalibrasi
Error kalibrasi dapat dihitung dengan menggnakan persamaan
Sehingga didapatkan nilai error kalibrasi keseluruhan sebesar 0.059 %.
Sensitivitas Pada sensor yang mempunyai fungsi transfer linier seperti persamaan berikut
Dimana S adalah keluaran sensor, dan s adalah masukan sensor. Maka sensitivitas sensor didapatkan dengan b adalah kemiringan atau sensitivitas sensor.
Dimana ∆S adalah perubahan keluaran sensor dan ∆s adalah perubahan masukan sensor.
Jika fungsi transfer sensor tidak linear, maka sensitivitas sensor tidak memiliki nilai yang tetap. Sehingga sensitivitas sensor di setiap masukan dinyatakan dengan persamaan:
Dan pada sensor yang dirancang mempunyai fungsi transfer
Sehingga sensitivitas sensornya adalah
Perbandingan pengukuran kelembaban antara Moisturemeter dan Alat Yang Dirancang
Data Ke Kelembaban Alat
yang dibuat
Kelembaban Moisturemeter MC-
100 error
Prosentase Error
1 43.983 47 3.017 6.86% 2 50.654 51 0.346 0.68% 3 63.987 65 1.013 1.58% 4 72.436 77 4.564 6.30% 5 74.898 78 3.102 4.14% 6 81.678 83 1.322 1.62%
error total 3.53%
Tabel Perbandingan Pengukuran Kelembaban Beras pada kelembaban yang berubah
Error Deviasi = = = 0.68 %
Gambar grafik perbandingan pengukuran kelembaban menggunakan alat yang dibuat dan moisturemeter MC-100
Tabel Perbandingan Pengukuran Kelembaban Beras pada kelembaban yang tetap
Data Ke Kelembaban
Alat yang dibuat (%)
Kelembaban Moisturemeter MC-100 (%)
Selisih Pengukuran alat yang dibuat dengan MC-100
1 57.758 55 2.758 2 57.758 55 2.758 3 56.646 55 1.646 4 57.758 55 2.758 5 57.758 55 2.758 6 56.646 55 1.646 7 56.646 55 1.646 8 57.758 55 2.758 9 57.758 55 2.758 10 57.758 55 2.758
rata-rata selisih pengukuran 2.4244
Kesimpulan Sistem sensor kelembaban beras menggunakan
dua plat sejajar dapat diaplikasikan untuk mengukur tingkat kelembaban beras.
Sensor kelembaban yang dibuat memiliki fungsi transfer untuk merubah tegangan keluar menjadi bentuk persen kelembaban. Dimana x adalah kelembaban dan y adalah tegangan.
Tingkat kesalahan sensor yang dibuat dengan moisturemeter mempunyai nilai sebesar 3.24%.