JFA-120208_didik

5
J URNAL FISIKA DAN APLIKASINYA VOLUME 8, NOMOR 2 J UNI 2012 Rancang Bangun Viskosimeter Fluida Metode Bola Jatuh Bebas Berbasis Mikrokontroler ATMEGA16 Didik Aryanto, * Ernawati Saptaningrum, dan Wijayanto Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA, IKIP-PGRI Semarang Jl. Dr. Cipto Mangunkusumo, Semarang 50125 Intisari Rancang bangun viskosimeter metode bola jatuh berbasis mikrokontroler Atmega16 telah berhasil dilakukan. Viskosimeter berbasis mikrokontroler diujicoba untuk menentukan viskositas gliserin dan membandingkan den- gan pengukuran menggunakan viskosimeter konvensional. Hasil percobaan dengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler diperoleh viskositas gliserin dalam rentang (1,5534 - 1,5589) N.s/m 2 . Viskositas glis- erin yang diukur menggunakan viskosimeter konvensional besarnya dalam rentang (1,4749 - 1,8703) N.s/m 2 . Nilai viskositas gliserin yang didapatkan dengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler memiliki rentang yang sangat kecil dibanding dengan menggunakan viskosimeter konvensional. Hasil pengujian menun- jukkan bahwa viskosimeter berbasis mikrokontroler dapat digunakan untuk menentukan viskositas zat cair yang transparan/jernih. KATA KUNCI : viskosimeter, mikrokontroler, Atmega16, fluida I. PENDAHULUAN Viskositas merupakan sifat fisik yang penting pada fluida. Viskositas fluida memiliki peranan yang penting pada aliran fluida dalam pipa atau media berpori. Selain itu, viskositas fluida juga penting dalam pelumasan mesin, keadaan optimum pelumasan logam dapat dicapai jika permukaan logam yang bersentuhan dilapisi secara sempurna oleh minyak pelumas [1]. Kemampuan pelumas mesin untuk melumasi seluruh per- mukaan logam terkait erat dengan viskositas pelumas terse- but. Pengukuran viskositas lebih banyak dilakukan pada zat cair dibanding zat gas. Viskositas fluida dapat ditentukan den- gan metode yang berbeda, diantaranya yaitu bola jatuh (falling ball), bola bergulir (rolling ball), pipa kapiler, rotasi silin- der konsentris (Couette), rotasi kerucut plat, pelat paralel dan Ford-cup [2]. Pengukuran viskositas fluida yang sederhana dan dapat dilakukan di laboratorium skala universitas pada prinsipnya menggunakan viskosimeter metode bola jatuh. Pada prinsipnya, pengukuran viskositas fluida metode bola jatuh ialah dengan cara mengukur kecepatan bola pejal jatuh di dalam cairan uji. Viskositas fluida ditentukan den- gan memasukkan cairan yang akan diukur kekentalannya ke dalam suatu tabung viskosimeter (tabung gelas panjang berskala). Tabung viskosimeter tersebut diberi dua batas den- gan jarak (d) tertentu, selanjutnya diukur waktu yang diper- lukan bola pejal untuk menempuh dua batas tersebut [3, 4]. Berdasarkan data yang diperoleh dapat ditentukan viskositas * E- MAIL: didik [email protected] cairan dengan menggunakan persamaan Poiseuille’s [4]. η = 2 9 gr 2 (ρ B - ρ F ) v maks (1) dengan η, S, t, g, r, ρ B , dan ρ F secara berurutan adalah viskositas, jarak tempuh bola, waktu tempuh bola, percepatan gravitasi, massa jenis bola, dan massa jenis fluida. Viskositas fluida dari percobaan diperoleh dari hubungan fungsional antara variabel bebas (jarak) dan variabel terikat (waktu) dengan analisis regresi linear [3]. Namun, untuk menentukan viskositas fluida dengan metode bola jatuh ter- lebih dahulu diketahui data jari-jari bola, massa jenis bola, massa jenis fluida dan percepatan gravitasi. Pada kenyataan- nya ada kelemahan utama dalam viskosimeter metode bola jatuh diantaranya adalah kesalahan dalam pengamatan gerak bola dan kesulitan saat menentukan tepatnya waktu yang ditempuh bola dalam fluida dengan jarak (d) [5]. Pengembangan cara pengukuran viskosimeter metode bola jatuh telah dilakukan oleh beberapa peneliti untuk mengu- rangi kesalahan dan kelemahannnya. Budianto [3] den- gan menggunakan regresi linear untuk menentukan viskosi- tas zat cair berdasarkan data yang diperoleh. Mujiman [1] melakukan simulasi pengukuran viskositas minyak pelumas dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51. Viskosime- ter metode bola jatuh dengan memanfaatkan sensor koil seba- gai detektor pencatat waktu telah dilakukan oleh Suciati dan Surtono [5]. Pengukuran viskositas fluida metode bola jatuh yang su- dah dilakukan oleh Mujiman [1], Budianto [3], Suciati dan Sartono [5] menggunakan dua batas pada tabung viskosime- ter untuk mencari kecepatan bola. Penggunaan dua pem- batas untuk jarak tempuh bola jatuh dalam fluida belum da- pat dipastikan bola bergerak lurus beraturan atau bola berg- c Jurusan Fisika FMIPA ITS 120208-1

description

pdf

Transcript of JFA-120208_didik

Page 1: JFA-120208_didik

JURNAL FISIKA DAN APLIKASINYA VOLUME 8, NOMOR 2 JUNI 2012

Rancang Bangun Viskosimeter FluidaMetode Bola Jatuh Bebas

Berbasis Mikrokontroler ATMEGA16Didik Aryanto,∗ Ernawati Saptaningrum, dan Wijayanto

Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA, IKIP-PGRI SemarangJl. Dr. Cipto Mangunkusumo, Semarang 50125

IntisariRancang bangun viskosimeter metode bola jatuh berbasis mikrokontroler Atmega16 telah berhasil dilakukan.

Viskosimeter berbasis mikrokontroler diujicoba untuk menentukan viskositas gliserin dan membandingkan den-gan pengukuran menggunakan viskosimeter konvensional. Hasil percobaan dengan menggunakan viskosimeterberbasis mikrokontroler diperoleh viskositas gliserin dalam rentang (1,5534 - 1,5589) N.s/m2. Viskositas glis-erin yang diukur menggunakan viskosimeter konvensional besarnya dalam rentang (1,4749 - 1,8703) N.s/m2.Nilai viskositas gliserin yang didapatkan dengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler memilikirentang yang sangat kecil dibanding dengan menggunakan viskosimeter konvensional. Hasil pengujian menun-jukkan bahwa viskosimeter berbasis mikrokontroler dapat digunakan untuk menentukan viskositas zat cair yangtransparan/jernih.

KATA KUNCI : viskosimeter, mikrokontroler, Atmega16, fluida

I. PENDAHULUAN

Viskositas merupakan sifat fisik yang penting pada fluida.Viskositas fluida memiliki peranan yang penting pada aliranfluida dalam pipa atau media berpori. Selain itu, viskositasfluida juga penting dalam pelumasan mesin, keadaan optimumpelumasan logam dapat dicapai jika permukaan logam yangbersentuhan dilapisi secara sempurna oleh minyak pelumas[1]. Kemampuan pelumas mesin untuk melumasi seluruh per-mukaan logam terkait erat dengan viskositas pelumas terse-but. Pengukuran viskositas lebih banyak dilakukan pada zatcair dibanding zat gas. Viskositas fluida dapat ditentukan den-gan metode yang berbeda, diantaranya yaitu bola jatuh (fallingball), bola bergulir (rolling ball), pipa kapiler, rotasi silin-der konsentris (Couette), rotasi kerucut plat, pelat paralel danFord-cup [2]. Pengukuran viskositas fluida yang sederhanadan dapat dilakukan di laboratorium skala universitas padaprinsipnya menggunakan viskosimeter metode bola jatuh.

Pada prinsipnya, pengukuran viskositas fluida metode bolajatuh ialah dengan cara mengukur kecepatan bola pejaljatuh di dalam cairan uji. Viskositas fluida ditentukan den-gan memasukkan cairan yang akan diukur kekentalannyake dalam suatu tabung viskosimeter (tabung gelas panjangberskala). Tabung viskosimeter tersebut diberi dua batas den-gan jarak (d) tertentu, selanjutnya diukur waktu yang diper-lukan bola pejal untuk menempuh dua batas tersebut [3, 4].Berdasarkan data yang diperoleh dapat ditentukan viskositas

∗E-MAIL : didik [email protected]

cairan dengan menggunakan persamaan Poiseuille’s [4].

η =29

gr2(ρB − ρF )vmaks

(1)

denganη, S, t, g, r, ρB , dan ρF secara berurutan adalahviskositas, jarak tempuh bola, waktu tempuh bola, percepatangravitasi, massa jenis bola, dan massa jenis fluida.

Viskositas fluida dari percobaan diperoleh dari hubunganfungsional antara variabel bebas (jarak) dan variabel terikat(waktu) dengan analisis regresi linear [3]. Namun, untukmenentukan viskositas fluida dengan metode bola jatuh ter-lebih dahulu diketahui data jari-jari bola, massa jenis bola,massa jenis fluida dan percepatan gravitasi. Pada kenyataan-nya ada kelemahan utama dalam viskosimeter metode bolajatuh diantaranya adalah kesalahan dalam pengamatan gerakbola dan kesulitan saat menentukan tepatnya waktu yangditempuh bola dalam fluida dengan jarak (d) [5].

Pengembangan cara pengukuran viskosimeter metode bolajatuh telah dilakukan oleh beberapa peneliti untuk mengu-rangi kesalahan dan kelemahannnya. Budianto [3] den-gan menggunakan regresi linear untuk menentukan viskosi-tas zat cair berdasarkan data yang diperoleh. Mujiman [1]melakukan simulasi pengukuran viskositas minyak pelumasdengan menggunakan mikrokontroler AT89S51. Viskosime-ter metode bola jatuh dengan memanfaatkan sensor koil seba-gai detektor pencatat waktu telah dilakukan oleh Suciati danSurtono [5].

Pengukuran viskositas fluida metode bola jatuh yang su-dah dilakukan oleh Mujiman [1], Budianto [3], Suciati danSartono [5] menggunakan dua batas pada tabung viskosime-ter untuk mencari kecepatan bola. Penggunaan dua pem-batas untuk jarak tempuh bola jatuh dalam fluida belum da-pat dipastikan bola bergerak lurus beraturan atau bola berg-

c© Jurusan Fisika FMIPA ITS 120208-1

Page 2: JFA-120208_didik

J. FIS. DAN APL., VOL. 8, NO. 2, JUNI 2012 DIDIK ARYANTO, dkk.

Gambar 1: Diagram blok perangkat keras

Gambar 2: Diagram alir perancangan perangkat lunak padaMikrokontroler Atmega16

erak lurus berubah beraturan. Hal tersebut menyebabkan keti-daktentuan dalam hasil pengukuran viskositas zat cair terse-but. Beberapa syarat yang harus diperhatikan dalam menen-tukan viskositas fluida dengan metode bola jatuh. Diantaranyaadalah ruang atau tempat bergeraknya fluida tak terbatas, tidakterjadi aliran turbulensi di dalam fluida, dan kecepatan termi-nalnya tidak besar. Pada penelitian ini dilakukan rancang ban-gun viskosimeter metode bola jatuh dengan memanfaatkanteknologi mikrokotroler Atmega16 yang bertujuan memini-malisir kesalahan dalam pencatatan waktu. Alat viskosime-ter yang dirancang bangun menggunakan tujuh sensor seba-gai batas jarak untuk mengukur kecepatan bola. Viskosimeterberbasis mikrokontroler dapat digunakan untuk menentukangerak bola dipercepat atau bergerak dengan kecepatan kon-stan.

II. METODE

Metodologi pada penelitian ini meliputi tahap peran-cangan dan pembuatan perangkat keras, serta perancanganperangkat lunak menggunakan bahasa assembly (software)pada mikrokontroler Atmega16. Selanjutnya, viskosimeterberbasis mikrokontroler diujicoba untuk menentukan viskosi-tas fluida (digunakan gliserin). Diagram blok perancangandan pembuatan perangkat keras ditunjukkan pada Gambar1. Sinyal pemberi input berupa tujuh buah sensor fotodiodayang digunakan untuk mendeteksi waktu tempuh bola jatuh

TABEL I: Hasil pengujian sensor

Nama Kondisi KondisiSensor Terhalang Tidak terhalangSensor 1 4,49 volt 0,25 voltSensor 2 4,93 volt 1,34 voltSensor 3 4,92 volt 1,36 voltSensor 4 4,49 volt 1,31 voltSensor 5 4,93 volt 0,24 voltSensor 6 4,93 volt 0,41 voltSensor 7 4,93 volt 0,05 volt

dalam fluida. Kemudian sinyal input diproses pada rangkaianmikrokontroler untuk selanjutnya dikeluarkan dalam bentuktampilan dalam LCD (Liquid Crystal Display).

Perancangan perangkat lunak sangat diperlukan oleh pro-grammer dalam mempermudah menentukan langkah-langkahatau alur dari program. Perancangan perangkat lunak dimulaidengan membuat diagram alir untuk mempermudah langkah-langkah pemprograman. Diagram alir juga difungsikan agarprogram sesuai dan sinkron dengan perangkat keras, sehinggasesuai dengan yang direncanakan. Diagram alir perancanganperangkat lunak ditunjukkan pada Gambar 2.

Setelah perancangan keseluruhan sistem pada viskosime-ter berbasis mikrokontroler selesai dirakit, maka dilakukanpengujian. Pengujian alat dimaksudkan untuk mendapatkanevaluasi terhadap alat yang sudah dirancang bangun, agardiperoleh kinerja yang lebih baik. Pengujian dilakukan padasistem sensor, sistem minimum mikrokontroler dan pengu-jian viskositas berbasis mikrokontroler. Viskosimeter berba-sis mikrokontroler digunakan untuk menentukan viskositasgliserin dan dibandingkan dengan viskosimeter konvensional.Data yang diperoleh adalah waktu tempuh bola yang berg-erak antara sensor dalam gliserin. Berdasarkan persamaanPoiseuille’s, viskositas cairan yang ditentukan dengan metodebola jatuh didasarkan pada kecepatan terminal/gerak lurus be-raturan. Kecepatan gerak bola dalam zat cair digunakan seba-gai indikasi bahwa bola bergerak lurus beraturan. Setelah ter-penuhi hal tersebut, selanjutnya data hasil pengukuran waktudianalisis untuk menentukan kecepatan dan selanjutnya untukmendapatkan nilai viskositas gliserin.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian pada sistem viskosimeter dilakukan pengecekanoperasional terhadap fungsi bagian-bagian sistem. Hasilpengecekan sistem sensor ditunjukkan pada Tabel I. Hasilpengujian menunjukkan bahwa sistem sensor berfungsi den-gan baik. Sistem sensor berlogika 1 saat sensor terhalang, danmemberi logika 0 saat sensor tidak terhalang. Saat bola jatuhmelewati sensor (sensor terhalang) maka keluaran sensorberlogika 1 yang memberikan input pada sistem mikrokon-troler. Hasil tersebut menunjukkan bahwa sistem sensor dapatdigunakan dalam viskosimeter berbasis mikrokontroler untukmendeteksi waktu tempuh bola jatuh di dalam fluida.

Sistem mikrokontroler merupakan sistem pengendali se-mua rangkaian yang ada pada viskosimeter. Proses pen-

120208-2

Page 3: JFA-120208_didik

J. FIS. DAN APL., VOL. 8, NO. 2, JUNI 2012 DIDIK ARYANTO, dkk.

Gambar 3: Hasil output dari input cek sensor yang ditampilkan padaLCD

Gambar 4: Viskosimeter bola jatuh berbasis mikrokontroler Atmega16

gujian sistem minimum mikrokontroler dilakukan denganmenghubungkan sistem sensor sebagai input dan LCD sebagaioutput. Sebuah program sederhana untuk mengecek kondisisensor yang hasilnya ditampilkan di LCD diisikan kedalammikrokontroler. Hasil pengujian sistem mikrokontroler ditun-jukkan pada Gambar 3. Berdasarkan hasil pengujian menun-jukkan bahwa input-output berfungsi dengan baik. Hal ini be-rarti sistem mikrokontroler dapat digunakan dalam alat prak-tikum viskositas fluida.

Hasil perancangan viskosimeter bola jatuh berbasismikrokontroler Atmega 16 ditunjukkan pada Gambar 4. Prin-sip kerja dari viskosimeter intinya pada tabung viskosimeter,sistem sensor dan sistem mikrokontroler. Sistem sensor di-gunakan untuk memberi masukan pada mikrokontroler, di-mana digunakan 7 sensor fotodioda. Setelah jarak diatur dansensor pada kondisi siap digunakan, maka bola dijatuhkandalam tabung viskosimeter yang berisi gliserin. Ketika boladijatuhkan dalam fluida, maka sensor pertama mengaktifkanwaktu pada sistem mikrokontroler. Sensor-sensor selanjutnyamendeteksi waktu yang diperlukan bola bergerak dari sen-sor satu ke sensor yang lain. Sistem mikrokontroler akanmenampilkan waktu yang diperlukan bola untuk bergerak darisensor satu ke sensor yang lain (jarak antar sensor 5 cm dan7 cm) ke LCD. Waktu yang diperoleh adalah waktu dari sen-

Gambar 5: Hasil output waktu bola jatuh yang ditampilkan padaLCD (a) pengukuran 1 (b) pengukuran 2

TABEL II: Data hasil pengukuran menggunakan viskosimeter berba-sis mikrokontroler

Pengukuran 1 Pengukuran 2Jarak (cm) Waktu (s) Jarak (cm) Waktu (s)

Sensor 1 - 2 5 0,162 7 0,209Sensor 1 - 3 10 0,347 14 0,481Sensor 1 - 4 15 0,550 21 0,770Sensor 1 - 5 20 0,743 28 1,040Sensor 1 - 6 25 0,952 35 1,326Sensor 1 - 7 30 1,153 42 1,605

TABEL III: Data hasil pengukuran menggunakan viskosimeter kon-vensional

Pengukuran 1 Pengukuran 2Jarak (cm) Waktu (s) Jarak (cm) Waktu (s)

5 0,27 7 0,5010 0,35 14 0,7115 0,70 21 0,9920 0,93 28 1,2225 1,05 35 1,4530 1,24 42 1,63

sor 1 ke sensor 2, sensor 1 ke sensor 3, sensor 1 ke sensor4, sensor 1 ke sensor 5, sensor 1 ke sensor 6 dan sensor 1 kesensor 7. Hasil output dari pengukuran waktu tempuh ditun-jukkan pada Gambar 5. Kecepatan bola jatuh dalam gliserinmerupakan kunci utama untuk menentukan besarnya viskosi-tas gliserin (seperti ditunjukkan pada Pers. 1.

Pengukuran viskositas fluida melalui kegiatan praktikumdengan menggunakan alat viskosimeter berbasis mikrokon-troler telah dilakukan. Pengukuran viskositas fluida den-gan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler di-lakukan dengan menggunakan metode bola jatuh dengan suhuruangan praktikum 22◦C. Pengujian alat dilakukan pada sam-pel gliserin dengan menggunakan bola berdiameter (16,50± 0,005) mm dengan massa (5,42± 0,005) gram. Padapengukuran viskositas gliserin, data hasil pengukuran berupahubungan antara jarak sensor dan waktu bola bergerak darisensor satu ke sensor (bola jatuh melewati sensor 1 sam-pai 7). Data diambil menggunakan alat viskosimeter berba-sis mikrokontroler dan secara konvensional (manual). Halini dilakukan untuk membandingkan keakuratan pengukuranwaktu saat bola jatuh. Hasil pengukuran waktu dengan variasijarak antar sensor 5 cm menggunakan viskosimeter berbasismikrokontroler ditunjukkan pada Tabel II dan secara manualditunjukkan pada Tabel III.

Berdasarkan hasil pengukuran menggunakan viskosimeterbola jatuh berbasis mikrokontroler diperoleh waktu pada 6variasi jarak dengan sekali pengukuran. Hasil yang konsis-ten juga didapatkan ketika percobaan diulang kembali den-gan jarak sensor yang sama. Sedangkan untuk mendapatkanwaktu bola jatuh dengan 6 variasi jarak secara manual di-lakukan pengukuran masing-masing untuk setiap jarak se-cara berulang. Pengukuran secara berulang dilakukan untukmendapatkan hasil waktu yang konsisten dengan percobaan1 dan 2. Hasil yang diperoleh dengan pengukuran waktu

120208-3

Page 4: JFA-120208_didik

J. FIS. DAN APL., VOL. 8, NO. 2, JUNI 2012 DIDIK ARYANTO, dkk.

Gambar 6: Grafik hubungan jarak dan waktu bola jatuh dalam glis-erin dengan variasi jarak 5 cm.

menggunakan stopwatch (manual) terdapat perbedaan sebesar(0,1 - 0,2) sekon dengan hasil pengukuran otomatis. Perbe-daan ini mungkin dikarenakan kesalahan dalam pengamatangerak bola akibat tidak lurusnya pandangan. Selain itu dise-babkan karena kelelahan atau kerusakan mata pengamat danjuga tidak serempaknya pengamatan bola dan pengamatanpencatatan waktu. Hal itu sesuai dengan kelemahan utamapengukuran viskositas metode bola jatuh secara manual [5].

Alat viskosimeter berbasis mikrokontroler yang digunakanmampu mengukur waktu untuk jarak yang lebih pendekdibandingkan secara manual (menggunakan stopwatch). Se-lain itu waktu lebih konsisten dan ralat lebih kecil dibandingdengan pengukuran secara manual. Hasil ini sama denganpenelitian yang dilakukan Mujiman [1] yang menggunakanfototransistor dalam mengukur waktu bola jatuh dalam tabungviskosimeter. Hasil pengukuran waktu sangat berpengaruhterhadap keakuratan pengukuran viskositas gliserin yang di-lakukan dengan metode viskosimeter bola jatuh.

Data hasil pengukuran viskositas gliserin waku bolajatuh dengan menggunakan viskosimeter bola jatuh berbasismikrokontroler dan viskosimeter konvensional ditunjukkanpada grafik seperti dalam Gambar 6 dan Gambar 7. Hasilanalisis dari semua data pengukuran menunjukkan hubunganlinier antara jarak dan waktu bola jatuh. Berdasarkan grafikdiperoleh besarnya kecepatan bola jatuh yang selanjutnya di-gunakan untuk menentukan viskositas gliserin (lihat Pers.1).

Gambar 6 menunjukkan besarnya kecepatan bola jatuh didalam gliserin yang diperoleh dari hubungan data penguku-ran (dengan jarak 5 cm) menggunakan viskosimeter berba-sis mikrokontroler dan viskosimeter konvensional. Kecepatanbola jatuh dalam gliserin merupakan fungsi linier dari jarakdengan waktu bola jatuh. Besarnya kecepatan bola jatuh an-tara pengukuran pertama dan kedua tidak begitu signifikan.Pada pengukuran menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler, besarnya kecepatan bola jatuh dalam gliserin adalah(0,2512± 0,000004) m/s dan untuk pengukuran menggu-nakan viskosimeter konvensional (0,2377± 0,0003) m/s.Berdasarkan hasil kecepatan, pengukuran viskositas gliserin

Gambar 7: Grafik hubungan jarak dan waktu bola jatuh dalam glis-erin dengan variasi jarak 7 cm.

dengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontrolerdiperoleh sebesar (1,5589± 0,000006) N.s/m2. Sedangkanpada pengukuran dengan menggunakan viskosimeter kon-vensional didapatkan besarnya viskositas gliserin (1,4749±0,00046) N.s/m2.

Pengukuran kecepatan bola jatuh dalam gliserin menggu-nakan viskosimenter berbasis mikrokontroler dan viskosime-ter konvensional dengan variasi jarak 7 cm ditunjukkan padaGambar 7. Berdasarkan analisis grafik didapatkan kecepatanbola jatuh yang diperoleh dengan menggunakan viskosimeterberbasis mikrokontroler adalah (0,2504± 0,000001) m/s. Ke-cepatan bola jatuh dalam gliserin yang diukur menggunakanviskosimeter konvensional didapatkan (0,3015± 0,00007)m/s. Berdasarkan hasil kecepatan bola jatuh dalam fluida,besarnya viskositas gliserin untuk pengukuran menggunakanviskosimeter berbasis mikrokontroler (1,5534± 0,000002)N.s/m2, sedangkan menggunakan viskosimeter konvensionaladalah (1,8703± 0,0001) N.s/m2. Hasil viskositas gliserinyang didapatkan dari pengukuran menggunakan viskosime-ter berbasis mikrokontroler lebih konsisten jika dibandingkandengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontrolerseperti ditunjukkan pada Tabel IV.

Hasil pengukuran viskositas gliserin yang dilakukan meng-gunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler hampir samadengan viskositas fluida yang diukur pada suhu 20◦C padatekanan 1 atm yang besarnya 1,49 Ns/m2 [6]. Namunberbeda dengan hasil pengukuran yang dilakukan menggu-nakan viskosimeter konvensional, dimana dengan jarak 5 cmdan 7 cm didapatkan nilai viskositas gliserin yang berbeda(dapat dilihat pada Tabel IV). Perbedaan hasil viskositas glis-erin yang dilakukan menggunakan viskosimeter konvensionaldimungkinkan adanya ketidak-akuratan dalam pengukuranwaktu ketika bola jatuh dalam gliserin. Hal ini menyebabkankurang liniernya antara perubahan jarak dengan waktu tempuhbola. Kecepatan bola jatuh dalam gliserin sangat berpengaruhpada perhitungan viskositas gliserin. Pada persamaan 1 jelasterlihat bahwa besarnya viskositas fluida yang diukur denganmenggunakan viskosimeter metode bola sangat dipengaruhioleh kecepatan bola jatuh. Kecepatan bola jatuh yang diukurdengan menggunakan viskosimeter berbasis mikrokontroler

120208-4

Page 5: JFA-120208_didik

J. FIS. DAN APL., VOL. 8, NO. 2, JUNI 2012 DIDIK ARYANTO, dkk.

TABEL IV: Perbandingan pengukuran viskositas gliserin menggu-nakan viskosimeter berbasis mikrokontroler dan konvensional

Pengukuran Viskositas gliserin (N.s/m2)Konvensional Mikrokontroler

Pengukuran 1 1,4749± 0,00046 1,5589± 0,000006Pengukuran 2 1,4620± 0,00048 1,5441± 0,000004

sangat akurat. Pengukuran waktu bola jatuh digunakan pen-cacah waktu pada sistem mikrokontroler. Hal ini memu-dahkan dalam pengukuran kecepatan bola jatuh dan juga akanmenyebabkan keakuratan dalam pengukuran viskositas fluidayang dilakukan dengan alat ini.

Hasil ujicoba alat viskosimeter berbasis mikrokontrolermenunjukkan bahwa alat viskosimeter berbasis mikrokon-troler dapat digunakan untuk menentukan viskositas gliserin.Viskosimeter berbasis mikrokontroler terbukti lebih akuratdalam pengukuran viskositas gliserin dibanding dengan pen-gukuran yang dilakukan menggunakan viskosimeter konven-sional. Namun alat viskosimeter berbasis mikrokontroler den-gan menggunakan sensor fotodioda/cahaya belum dapat di-gunakan untuk mengukur viskositas zat cair yang berwarnagelap. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada rancang ban-gun dan ujicoba, alat viskosimeter berbasis mikrokontrolerini dapat digunakan untuk praktikum viskositas fluida dalammata kuliah praktikum Fisika Dasar 1. Selain itu juga diharap-kan dapat digunakan untuk pengembangan praktikum tentangviskositas dan juga dapat membantu dalam menjelaskan kon-sep fluida.

IV. SIMPULAN

Telah berhasil dilakukan rancang bangun viskosimeterbebasis mikrokontroler Atmega 16. Viskosimeter berbasismikrokontroler telah digunakan untuk mengukur viskositasgliserin. Hasil pengukuran waktu bola jatuh menggunakanviskosimeter berbasis mikrokontroler lebih akurat jikadibandingkan dengan pengukuran menggunakan viskosime-ter konvensional. Viskositas gliserin yang diukur denganviskosimeter berbasis mikrokontroler besarnya dalam rentang(1,5534 - 1,5589) N.s/m2. Viskositas gliserin yang diukursecara manual besarnya dalam rentang (1,4749 - 1,8703)N.s/m2. Viskosimeter berbasis mikrokontroler dapat digu-nakan sebagai pengganti alat praktikum viskositas fluidasederhana. Pengembangan praktikum viskositas fluida dapatmenggunakan alat viskosimeter berbasis mikrokontroler.Kedepannya dapat dilakukan pengembangan alat viskosime-ter untuk mengukur secara otomatis kecepatan bola yangbergerak dalam fluida. Alat viskosimeter berbasis mikrokon-troler juga dapat dikembangkan untuk menjelaskan konsepfluida dalam perkuliahan melalui kegiatan praktikum.

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepada LPPM IKIPPGRI Semarang untuk financial support dalam penelitian ini.Kami juga menyampaikan terimakasih kami kepada ProgramStudi Pendidikan Fisika, FPMIPA, IKIP PGRI Semarang un-tuk fasilitas laboratorium.

[1] Mujiman, TELKOMNIKA, 6, 1, 49 (2008).[2] K. Walters and W. Jones,Measurement of Viscosity(Instrumenta-

tion Reference Book. Editor B. E. Noltingk. Oxford, Butterwoth-Heineman, 1996).

[3] A. Budianto,Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cairdengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes, Semi-nar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir, 157-166, Yogyakarta:Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir, 2008.

[4] A. W. Sears and M. W. Zemansky,University Physics(Terjema-

han Soerdajana dan Amir Achmad. Jakarta, Bina Cipta, 1991).[5] S. W. Suciati dan A. Surtono,Pemanfaatan Sensor Koil Sebagai

Detektor Pencatat Waktu pada Viscosimeter Metode Bola JatuhBerbasis Komputer, Seminar Hasil Penelitian dan PengabdianKepada Masyarakat. 143-149. Lampung, Universitas Lampung,2009.

[6] F. M. White,Fluid Mechanics(Newyork, McGraw-Hill, 1986).

120208-5