12.2. Dasar Teori
12.2.1. Sensor kelembaban
Kelembapan mutlak (absolut) adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara.Kelembapan nisbi (relatif) adalah bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.
Gambar 12.1. Rumus kelembapan nisbi(hubungi blogger jika diperlukan)
Temperatur dan kelembaban merupakan aspek yang penting dalam menentukan kondisi cuaca pada suatu daerah. Banyak hal yang sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban pada daerah tersebut. Makhluk hidup pun sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban daerah yang ditempatinya. Aplikasi ini berfungsi untuk mendeteksi temperatur dan kelembaban pada suatu tempat. Modul yang digunakan adalah:
a. DT-51 MinSys ver. 3.0
b. DT-51 I2C ADDA
c. Modul LCD
d. LM35DZ
e. RHK1AN
Dalam melakukan pengukuran kelembaban pada suatu daerah maka kita harus memasukkan temperature sebagai faktor yang sangat berpengaruh terhadap kelembaban tersebut. Kelembaban Relatif/Relative Humidity (RH) adalah suatu perbandingan yang dinyatakan dalam prosentase, banyaknya persen uap air di dalam atmosfer terhadap jumlah yang dibutuhkan untuk memenuhinya pada suhu yang sama. Kelembaban relatif berubah-ubah menyesuaikan suhu.RH 50% "± 5%", simbol "± 5%"menjelaskan adanya batas toleransi 5%, yaitu lebih 2,5% atau kurang 2,5% dari standar 50%, yang berarti tidak boleh kurang dari 47,5% dan lebih dari 52,5% Suhu 20 oC "± 2 oC"; simbol "± 2 oC " menjelaskan adanya batas toleransi 2 oC, yaitu lebih satu atau kurang satu dari standar 20 oC, yang berarti tidak boleh kurang dari 19 oC dan lebih dari 21 oC.
Sensor kelembaban untuk mengukur kelembaban udara relatif (RH) digunakan pada banyak aplikasi, salah satunya Radiosonde. Radiosonde adalah instrumen elektronik yang digantung pada balon hidrogen/helium, dilepas ke atmosfir hingga ketinggian 30 km untuk mengukur temperatur, kelembaban, dan tekanan udara, serta arah dan kecepatan angin. Pembuatan sensor kelembaban ini disesuaikan dengan pemrosesan IC standar agar dapat diintegrasikan dengan rangkaian lain pada satu keping silikon tunggal. Syarat-syarat kompatibilitas sudah dipenuhi, meliputi bahan, daya tahan terhadap bahan kimia, tahapan proses dan perlakuan terhadap kontaminasi.
Sensor kelembaban yang dirancang bertipe kapasitif, menggunakan polymethyl methacryllate (PMMA) berikatan silang sebagai material dielektriknya. Prototip lab sensor difabrikasi menggunakan teknologi pemrosesan 10 um. Karakteristik sensor diukur beberapa temperatur yang berbeda dengan luas sensor berbeda, dengan dan tanpa lubang pada lapisan metal atas.
Sensor dengan luas 12 mm2 memiliki sensitivitas 0,41 pF/%RH, respon waktu max. 9 s, koefisien temperatur max. 0,07 pF/oC, kapasitansi 55% RH sebesar 135 pF, menunjukkan kinerja yang relatif baik, dan dapat disempurnakan untuk digunakan pada aplikasi Radiosonde.
12.2.2. Aplikasi sensor kelembaman
Sensor Relative Humidity HS-15P adalah sensor kelembaban relatif. Karakteristik dari sensor HS-15P adalah seperti pada Tabel 1. Pada dasarnya cara kerja dari sensor ini adalah mendeteksi besarnya kelembaban relatif udara disekitar sensor tersebut, yang menghasilkan perubahan nilai impedansi sensor. Semakin besar tingkat kelembaban relatif maka semakin kecil pula nilai impedansi sensor. Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 1.
Gambar 12.2 Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tabel 12.1. Karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Sesuai dengan tabel karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P adalah 1VAC dengan frekuensi antara 50Hz sampai 1KHz, dengan jangkauan kepekaan antara 20% sampai 100% RH (Relative Humidity). Untuk mengetahui besarnya impedansi sensor sesuai dengan tingkat kelembaban yang dideteksi dapat dilihat pada gambar 7.1. Sebagai contoh untuk tingkat kelembaban 50%RH dan suhu ruangan adalah 25°C, maka sesuai grafik pada gambar 7.1, impedansi sensor adalah sekitar 60KW.
Contoh rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 7. 2. Tingkat kelembaban relatif yang dideteksi oleh sensor dapat diketahui dengan mengukur besarnya Vout, semakin kecil impedansi sensor maka tegangan pada RL (Vout) akan semakin besar. Dari besarnya Vout dapat diketahui besarnya impedansi sensor, sehingga kelembaban relatif udara dapat diketahui, sesuai dengan grafik gambar 7.1
Gambar 12.3. Rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran (Vout) pada rangkaian seperti pada gambar 7.2 adalah tegangan AC dengan orde milivolt, karena tegangan keluaran tersebut masih terlalu kecil, maka perlu diperkuat lagi. Penguatan tegangan Vout menggunakan modul OP-01, dengan mode penguatan non-inverting, dengan penguatan sebesar sekitar 1,3x.. Hasil penguatan ini berbentuk tegangan DC yang mengandung sinyal AC yang telah diperkuat 1,3x. Hasil penguatan sinyal AC ini kemudian diratakan menjadi tegangan DC. Contoh rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.4. .
Gambar 12.4 . Rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Setelah tegangan keluaran sensor diperkuat oleh penguat tingkat pertama, lalu keluaran dari penguat tingkat pertama ini diumpankan kesebuah substractor untuk pengaturan Zero Offset, atau offset nol dari sensor. Substractor ini berfungsi sebagai pengurang tegangan keluaran dari sensor agar mendapat offset nol. Tegangan pengurang dapat dirubah-rubah dengan memutar VR, sehingga offset nol dari sensor dapat diatur. Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.5.
Gambar 12.5 Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran dari substractor kemudian diumpankan ke modul ADC0809 dengan terlebih dahulu diperkuat pada penguat tingkat ke 2, menggunakan modul OP-01 mode non-inverting amplifier, dengan tingkat penguatan yang dapat diatur seusai dengan keperluan, pada aplikasi ini penguatan diatur sebesar 3x. Keluaran dari penguat tingkat kedua ini kemudian diumpankan ke modul ADC0809 untuk dikonversi kebentuk digital, hasil konversi kebentuk digital ini yang akan diolah oleh modul DST-52 dan hasilnya ditampilkan pada modul LCD. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.6
Gambar 12.6. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar