1. SUHUPENGERTIANSuhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid. Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0R dan mendidih pada suhu 80R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32F dan mendidih pada suhu 212F.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TINGGI RENDAHNYA SUHU
a. Sudut Datangnya Sinar MatahariSudut datang sinar matahari terkecil terjadi pada pagi dan sore hari, sedangkan sudut terbesar pada waktu siang hari tepatnya pukul 12.00 siang. Sudut datangnya sinar matahari yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar matahari dan suatu bidang di permukaan bumi. Semakin besar sudut datangnya sinar matahari, maka semakin tegak datangnya sinar sehingga suhu yang diterima bumi semakin tinggi. Sebaliknya, semakin kecil sudut datangnya sinar matahari, berarti semakin miring datangnya sinar dan suhu yang diterima bumi semakin rendah.
b. Tinggi Rendahnya TempatSemakin tinggi kedudukan suatu tempat, temperatur udara di tempat tersebut akan semakin rendah, begitu juga sebaliknya semakin rendah kedudukan suatu tempat, temperatur udara akan semakin tinggi. Perbedaan temperatur udara yang disebabkan adanya perbedaan tinggi rendah suatu daerah disebut amplitudo. Alat yang digunakan untuk mengatur tekanan udara dinamakan termometer. Garis khayal yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai tekanan udara sama disebut Garis isotherm. Salah satu sifat khas udara yaitu bila kita naik 100 meter, suhu udara akan turun 0,6 C. Di Indonesia suhu rata-rata tahunan pada ketinggian 0 meter adalah 26 C. Misal, suatu daerah dengan ketinggian 5.000 m di atas permukaan laut suhunya adalah 26 C -0,6 C = -4 C, jadi suhu udara di daerah tersebut adalah -4 C. Perbedaan temperatur tinggi rendahnya suatu daerah dinamakan derajat geotermis. Suhu udara rata-rata tahunan pada setiap wilayah di Indonesia berbeda-beda sesuai dengan tinggi rendahnya tempat tersebut dari permukaan laut.
c. Angin dan Arus LautAngin dan arus laut mempunyai pengaruh terhadap temperatur udara. Misalnya, angin dan arus dari daerah yang dingin, akan menyebabkan daerah yang dilalui angin tersebut juga akan menjadi dingin.
d. Lamanya PenyinaranLamanya penyinaran matahari pada suatu tempat tergantung dari letak garis lintangnya. Semakin rendah letak garis lintangnya maka semakin lama daerah tersebut mendapatkan sinar matahari dan suhu udaranya semakin tinggi.
Sebaliknya, semakin tinggi letak garis lintang maka intensitas penyinaran matahari semakin kecil sehingga suhu udaranya semakin rendah. Indonesia yang terletak di daerah lintang rendah (6 LU 11 LS) mendapatkan penyinaran matahari relatif lebih lama sehingga suhu rata-rata hariannya cukup tinggi.
e. AwanAwan merupakan penghalang pancaran sinar matahari ke bumi. Jika suatu daerah terjadi awan (mendung) maka panas yang diterima bumi relatif sedikit, hal ini disebabkan sinar matahari tertutup oleh awan dan kemampuan awan menyerap panas matahari. Permukaan daratan lebih cepat menerima panas dan cepat pula melepaskan panas, sedangkan permukaan lautan lebih lambat menerima panas dan lambat pula melepaskan panas. Apabila udara pada siang hari diselimuti oleh awan, maka temperatur udara pada malam hari akan semakin dingin.
ALAT DAN METODE PENGUKURANTermometer bulb (air raksa atau alkohol) dengan ciri kasnya sebagai berikut: a.Menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan. b.Berdasar pada prinsip suatu cairan, volumenya berubah sesuai temperatur. Cairan yang diisikan terkadang alkohol yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan c.Ada nomor disepanjang tube gelas yang menjadi tanda besaran temperatur d.Termometer bulb tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, konduktivitas panas rendah. Akan tetapi termometer bulb mudah pecah e.Dalam penggunaannya, bulb harus dilindungi terhadap benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala termometer.
Sumber kesalahan termometer bulb: 1.time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas dari luar ke tengah batang kapiler 2.thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer dan mengurangi suhu sebenarnya 3.cairan (alkohol, merkuri) yang terputus 4.kesalahan pembacaan 5.kesalahan pencelupan Termometer spring Menggunakan sebuah coil (pelat pipih) yang terbuat dari logam yang sensitif terhadap panas, pada ujung spring terdapat pointer. Bila udara panas, coil (logam) mengembang sehingga pointer bergerak naik, sedangkan bila udara dingin logam mengkerut dan pointer bergerak turun. Secara umum termometer ini paling rendah keakuratannya di banding termometer bulb dan digital.Penggunaan termometer spring harus selalu melindungi pipa kapiler dan ujung sensor (probe) terhadap benturan/gesekan. Selain itu, pemakaiannya tidak boleh melebihi suhu skala dan harus diletakkan di tempat yang tidak terpengaruh getaran.
Termometer elektronik Ada dua jenis yang digunakan di industri, yakni thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0 C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk 174 platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal 0.385 ohm/C, RTDs dengan sensivitas 0.375 dan 0.392 ohm/C juga tersedia.
Metode pengkurannya adalah : Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Termometer Merkuri adalah jenis termometer yang sering digunakan oleh masyarakat awam. Merkuri digunakan pada alat ukur suhu termometer karena koefisien muainya bisa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir selalu sama. Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius dengan poin 0 untuk titik beku dan poin 100 untuk titik didih. Termometer Merkuri pertama kali dibuat oleh Daniel G. Fahrenheit. Peralatan sensor panas ini menggunakan bahan Merkuri dan pipa kaca dengan skala Celsius dan Fahrenheit untuk mengukur suhu. Pada tahun 1742 Anders Celsius mempublikasikan sebuah buku berjudul Penemuan Skala Temperatur Celsius yang diantara isinya menjelaskan metoda kalibrasi alat termometer seperti dibawah ini: 1. Letakkan silinder termometer di air yang sedang mencair dan tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut berwujud cair seluruhnya. Poin ini adalah poin titik beku air. 2. Dengan cara yang sama, tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut mendidih seluruhnya saat dipanaskan. 3. Bagi panjang dari dua poin diatas menjadi seratus bagian yang sama. Sampai saat ini tiga poin kalibrasi diatas masih digunakan untuk mencari rata-rata skala Celsius pada Termometer Merkuri. Poin-poin tersebut tidak dapat dijadikan metoda kalibrasi yang akurat karena titik didih dan titik beku air berbeda-beda seiring beda tekanan. Cara Kerja : 1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume Merkuri berada pada kondisi awal. 2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon Merkuri dengan perubahan volume. 3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun. 4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.
PERHITUNGANBerikut ini perbandingan skala dari termometer diatas
Yang menjadi masalah dalam bab suhu adalah kebanyakan orang kesulitan untuk mengubah dari satu skala ke skala yang lainnya. Berikut ini adalah contoh mengubah dari skala celcius ke skala fahrenheit
Untuk skala yang lain caranya sama dengan contoh diatas. Thermometer menurut isinya dibagi menjadi : termometer cair, termometer padat, termometer digital. Semua termometer ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing. Sedangkan berdasarkan penggunaannya termometer bermacam-macam sebagai misal termometer klinis, termometer lab dan lain-lain.Kriteria Nol absolut kelvin 0K Celsius -273,15 C Fahrenh eit -459,67 F Rankine 0 Ra Delisle 559.73 De Newton -90,14 N Raumur -218,5 R
Rmer-135,9 R
Titik beku air Suhu badan manusi a Titik didih air
273,15 K 310,15 K 373,15 K
0 C 37 C
32 F 98,6 F
491,67 Ra 558,27R a 671,67 Ra
150 De 94,5 De 0 De
0 N 12,21 N 33 N
0 R 29,6 R 80 R
7,5 R 26,93 R 60 R
100 C
212 F
Dari KelvinSkala yang diinginkan Celsius Fahrenheit Rankine Delisle Newton Raumur Rmer Formula C = K 273,15 F = K 1,8 459,67 Ra = K 1,8 De = (373,15 K) 1,5 N = (K 273,15) 33/100 R = (K 273,15) 0,8 R = (K 273,15) 21/40 + 7,5
Dari CelciusSkala yang diinginkan kelvin Fahrenheit Rankine Delisle Newton Raumur Rmer Formula K = C + 273,15 F = C 1,8 + 32 Ra = C 1,8 + 491,67 De = (100 C) 1,5 N = C 33/100 R = C 0,8 R = C 21/40 + 7,5
Dari FahrenheitSkala yang diinginkan kelvin Celcius Rankine Delisle Newton Raumur Rmer Formula K = (F + 459,67) / 1,8 C = (F 32) / 1,8 Ra = F + 459,67 De = (212 F) 5/6 N = (F 32) 11/60 R = (F 32) / 2,25 R = (F 32) 7/24 + 7,5
Dari RankineSkala yang diinginkan kelvin Celsius Fahrenheit Delisle Newton Raumur Rmer Formula K = Ra / 1,8 C = Ra / 1,8 + 273,15 F = Ra - 459,67 De = (671,67 Ra) 5/6 N = (Ra 491,67) 11/60 R = (Ra / 1,8 + 273,15) 0,8 R = (Ra 491,67) 7/24 + 7,5
Dari DelisleSkala yang diinginkan kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Newton Raumur Rmer Formula K = 373,15 De 2/3 C = 100 De 2/3 F = 212 De 1,2 Ra = 671,67 De 1,2 N = 33 De 0,22 R = 80 De 8/15 R = 60 De 0,35
Dari NewtonSkala yang diinginkan kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Delisle Raumur Rmer Formula K = N 100/33 + 273,15 C = N 100/33 F = N x 60/11 + 32 Ra = N 60/11 + 491,67 De = (33 N) 50/11 R = N 80/33 R = N 35/22 + 7,5
Dari RaumurSkala yang diinginkan kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Delisle Newton Rmer Formula K = R / 0,8 + 273,15 C = R / 0,8 F = R 2,25 + 32 Ra = R 2,25 + 491,67 De = (80 R) 1,875 N = R 33/80 R = R 21/32 + 7,5
Dari RmerSkala yang diinginkan kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Delisle Newton Raumur Formula K = (R 7,5) 40/21 + 273.15 C = (R 7,5) 40/21 F = (R 7,5) 24/7 + 32 Ra = (R 7,5) 24/7 + 491,67 De = (60 R) 20/7 N = (R 7,5) 22/35 R = (R 7,5) 32/21
2.
KELEMBABAN UDARA
PENGERTIANDalam kehidupan sehari hari kelembaban udara sadalah sesuatu yang sangat penting, karena ini akan sangat mempengaruhi temperature. Dalam atmosfer (lautan udara) senantiasa terdapat uap air. Kadar uap air dalam udara disebut kelembaban (lengas udara). Kadar ini selalu berubahubah tergantung pada temperatur udara setempat. Kelembaban udara adalah persentase kandungan uap air dalam udara. Kelembaban udara ditentukan oleh jumlah uap air yang terkandung di dalam udara. Total massa uap air per satuan volume udara disebut sebagai kelembaban absolut. Perbandingan antara massa uap air dengan massa udara lembab dalam satuan volume udara tertentu disebut sebagai kelembaban spesifik. Massa udara lembab adalah total massa dari seluruh gas-gas atmosfer yang terkandung, termasuk uap air. jika massa uap air tidak diikutkan, maka disebut sebagai massa udara kering. Kelembaban udara ditentukan oleh banyaknya uap air dalam udara. Kalau tekanan uap air dalam udara mencapai maksimum . maka mulailah terjadi pengembunan. Temperature dimana terjadi pengembunan disebut titik embun. Kelembaban mutlak adalah massa uap air dalam udara per satuan volume. Sedangkan kelembaban relative adalah perbandingan antara massa uap air per satuan volume dalam udara dengan massa uap air per satuan volume itu kalau tekananya sama dengan tekanan maksimum uap air pada temperatur udara, atau ditulis sebagai Kelembaban relative = Untuk menentukan tekanan uap air dalam udara, digunakan perumusan (Humpreys, 1940). P=Pmax-0,00066 B(tk tb) (1)
Dengan P Pm B tk tb = tekanan uap air dalam udara = tekanan uap air maksimum pada termperatur udara = barometer = temperature yang ditunjukkan oleh tempreratur kering = temperature yng ditunjukkan oleh temperature basah
Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara yang dapat dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan uap air. Kelembaban nisbi membandingkan antara kandungan/tekanan uap air aktual dengan keadaan jenuhnya atau apda kapasitas udara untuk menampung uap air. Kapasitas udara untuk menampung uap air (pada keadaan jenuh) tergantung pada suhu udara Defisit tekanan uap air adalah selisih antara tekanan uap air jenuh dengan tekanan uap aktual.
Pengembunan akan terjadi bila kelembaban nisbi mencapai 100 %. Kerapatan Uap Air Massa uap air per satuan volume udara yang mengandung uap air tersebut. (kelembaban mutlak)
v = kerapatan uap air (kg m-3) Mv= massa uap air (kg) pada volume udara sebesar V V = volume udara (m3) Pada daerah lembab seperti di daerah tropis, v akan lebih tinggi daripada daerah temperate yang relatif kering terutama pada musim dingin (winter). Pada musim dingin kapasitas udara untuk menampung uap air menjadi kecil FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KELEMBABAN UDARA 1. 2. 3. 4. 5. Suhu Tinggi rendahnya tempat Jenis tumbuhan yang terdapat di kawasan tersebut Letak Geografis Kuatnya angin
ALAT DAN METODE PENGUKURANPen gukuran kelembaban nisbi udara (relative humidity disingkat RH) biasan yadilakukan dengan metode termodinamik yang membutuhkan psikrometer. Untuk kepentinganagroklimatologi, alat pengukur kelembaban diletakkan di dalam sangkar cuaca.Psikrometer pada dasarnya adalah alat pengukur RH yang bekerja berdasarkan persamaan termodinamik sebagai berikut : RH = P/ Pw x 100%P = Pw A . P . (T-Tw) Keterangan : RH = kelembaban nisbi udara dalam persen P = tekanan uap air aktual di udaraP W = tekanan uap air jenuh pada suhu udara tersebut, yaitu pada suhu TwA = koefisien psikrometer atau tetapan psikrometer P = tekanan udara T = suhu udaraT W = suhu termometer bola basahUntuk suatu tekanan dan suhu tertentu,
nilai Pw besarnya tertentu;pada kecepatan 3 meter perdetik koefisien A nilainya tertentu dan perubahan nilai P di udara lapisan bawahrelatif kecil. Sehingga dengan demikian melalui pengukuran T Tw maka, nilai RH dapatdiketahui. Nilai T diketahui dari termometer bola kering (termometer Hg biasa) dan nilai Tw diketahui dari termometer bola basah. Sebagai termometer bola basah termometer Hgdibungkus kain muslin pada bagian sensornya, dan terus menerus dibasahi aquadest. Keduatermometer dipasang berdampingan. Termometer bola kering dibaca lebih dahulu kemudiantermometer bola basah. Setelah diperoleh suhu bola kering dan bola basah selanjutnya RHdapat dihitung dari tabel atau dari mistar hitung RH (psikrometer rule). Psikrometer yangbanyak dikenal adalah psikrometer sangkar (stasionary psykrometer),psikrometer putar (sling psychrometer) dan psikrometer aspirasi (aspirated psycrometer). Psikrometer aspirasi yangterkenal adalah psikrometer Assmann. Psikrometer standar Sistem Instrumen pada Psikrometer Sistem instrumentasi pada Psikrometer terdapat bermcacam-macam, pada pengukurannyad a p a t m e n g g u n a k a n s e n s o r , t r a n d u s e r d a n p r i n s i p y a n g b e r b e d a . S a l a h s a t u n y a y a i t u Psikrometer dengan menggunakan sensor termistor. Pada Psikrometer untuk mengukur gejalapanas dapat digunakan Termistor. Termistor ini menggunakan prinsip jembatan wheatstone.S e b u a h t e r m i s t o r d i g u n a k a n s e b a g a i s e n s o r t e m p e r a t u r e t a b u n g k e r i n g y a n g m e w a k i l i temperature udara sekeliling yang akan diukur kelembabannya. Termistor lain digunakansebagai sensor temperatur tabung basah. Selain itu termistor ini juga dilengkapi dengansebuah penguat differensial dengan low pass filter dan galvanometer. Jembatan wheatstonedipilih sebagai rangkain utama untuk memenuhi fungsi kedua termistor sebagai sensor yangharus bekerja secara simultan.Perubahan temperatur udara lembab sekeliling menyebabkan perubahan tahanan salahsatu lengan jembatan dimana sistem sensor terpasang. Akibatnya jembatan seimbang keluar dari keseimbangannya yang mengindikasikan adanya perbedaan tegangan pada bagian outputyang merupakan indikasi besaran kandungan kadar air disekitar itu. Tegangan ini diperkuatdengan rangkaian penguat differensial. Disaring dengan low pass filter, ditayangkan denganindikator pada sebuah galvanometer sehingga secara keseluruhan dengan sistem elektronika.Namun nilai yang keluar dari sistem ini masih berupa analog sehingga digunakan ADCu n t u k mengkonversi hasil analog tadi kedalam bentuk digital setelah itu diolah pada
mikrokontroller yang hasilnya adalah besaran yang dapat diketahui dan dapat ditampilkanpada display. Berikut adalah salah satu diagram pengukuran kelembaban udara.
Air sebaiknya antara 2 7 cm. Agar tida kotor tabung air sebaiknya ditutup danhanya diperlukan lubang sempit untuk mencelupkan muslin . Persediaaan air ditabung reservoir harus selalu bersih dan jangan sampai habis. Psikrometer sangkar ini umumnya diletakkan dalam sangkar cuaca bersama-sama dengan termometer maksimum dan termometer minimum.
Psikroemeter Sangkar Keterangan gambar :A = Termometer B = Kain muslinB1 = Kain muslin khusus
B2 = Kain kassa dan benang kapas sebagai bahan pembuat muslinC = Cawan berisi aquadest ; jarak antara sensor dan permukaan aquadest 2 7 cmD = Tiang penggantung Psikrometer Assmann Pada psikrometer aspirasi ( psikrometer dengan system pengaliranudara),udara dari luar dialirkan ke dalam tiap sensor termometer denganmenggunakan baling-baling yang digerakkan oleh pegas atau dengan motor listrik.(Gambar 1.2.) Sensor bola kering dan bola basah ditempatkan terpisah di dalamtabung logam mengkilat. Udara ;liuar dihisap masuk dari bawah ke dalam tiapsensor dengan kipas yang digerakkan oleh pegas. Psikrometer ini gunanya untuk mengukur kelembaban nisbi udara di luar sangkar. Keuntungan pemakaianpsikrometer Assman adalah bahwa dengan sebuah alat dapat dilakukan pengukurankelembaban pada berbagai ketinggian dalam waktu singkat. Dalam hal inidip erlukan tiang dan percabangannya pada berbagai ketinggian tertentu un tuk menggantungkan. Ketinggian pengukuran diukur dari sensor sampai
permukaantanah. Pengukuran suatu seri profil RH dilakukan dengan memindahmindahkanpsikrometer dari tiang terbawah sampai dengan teratas. Setelah digunakan alat inidisimpan kembali pada kotak yang disediakan. Psikrometer Assmann Keterangan Gambar :A = Letak termometer B = Kain muslin pada termometer bola basahC = Kunci pemutar kipas anginD = Letak kipas di dalam pelindungE = Arah masuk udaraF = Pelindung sensor termometer G = Celah untuk mengeluarkan udaraH = Cincin penggantung psikrometer I = Tiang pengantung psikrometer dengan berbagai ketinggian : 5 cm , 10 cm, 20cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm.
PERHITUNGAN/ PENGUKURANA. Kelembaban Absolut Kelembaban absolute bergantung volume paket udara, meski kandungan air sama,kelembaban absolute bisa berbeda. kandungan uap air (dpt dinyatakan dengan massauap air atau tekanannya) per satuan volume (kg/m3). Volume udara berubah ketikaudara naik/turun. B. Kelembaban Spesifik Kelembaban spesifik adalah pengukuran kelembaban yang paling banyak digunakan dalam klimatologi.Kelembaban Spesifik merupaka masa uap air/masatotal paket udara satuan : g/g. Karena tidak dipengaruhi volume udara kelembabanspesifik tidak dipengaruhi naik/turunnya udara. C. Kelembaban Relatif (nisbi) Merupakan perbandingan kandungan (tekanan) uap air aktual dengan keadaanjenuhnya (g/kg). Kelembaban relative Paling umum digunakan tetapi sering disalahMengerti. Kelembababn ini tidak menunjukkan jumlah uap air yang sebenarnya diudara. Kelembaban relative tergantung pada suhu udara. Udara yang panas memilikikemampuan yang besar dalam menampung uap air dibandingkan udara yang dingin.Pada udara dingin air akan cenderung berbentuk cair bukan uap .M a s s a u d a r a l e m b a b a d a l a h t o t a l m a s s a d a r i s e l u r u h g a s g a s a t m o s f e r y a n g terkandung, termasuk uap air. Jika massa uap air tidak diikutkan maka disebut sebagaimassa udara kering (dry air) Data klimatologi kelembaban nisbi (relatif) atau relativehumidity (disingkat RH) dan dinyatakan dalam% (persen).Kelembaban diukur sebagaip e r s e n , r e l a t i f t e r h a d a p t i t i k j e n u h d i m a n a u d a r a t i d a k m a m p u l a g i m en a m p u n g tambahan uap air (i.e. 100% kelembaban). RH = [ a/ s) x 100% atau (Pa/Ps) x 100% a = Pa = tekanan uap air aktual s = Ps = tekanan uap air pada kondisi jenuh Jika udara jenuh dengan uap air maka a = s dan RH 100%
Kerapatan uap air ( v) = massa uap air per satuan volume udara yangmengandung uap air tersebutv = mv/VKeterangan :v = kerapatan uap air (kg.m-3)mv = massa uap air (kg)V = volume udara (m3)nilai v pada daerah lembab & panas lebih tinggi daripada daerah kering & dingin. Berdasar Hukum Gas Ideal, P = n RT/ Vn = jumlah molR = tetapan gas konstan (8.3144 J K-1 mol-1) T = suhu absolut (K)V = volume udara (m3) Jika jumlah mol n = m/Mv dan Mv = 18.016 (untuk air), serta v = mv/V m a k a P a = m v RT/ (18.016 V). Jadi tekanan uap dipengaruhi oleh kerapatan uap air dan suhu.T i n g k a t k e l e m b a b a n b e r v a r i a s i m en u r u t s u h u . S e m a k i n h a n g a t s u h u u d a r a , s e m a k i n b a n y a k uap air yan dapat ditampung. Semakin rendah suhu udara, semakinsedikit jumlah uap air yang dapat ditampung. Jadi pada siang hari yang panas d a p a t menjadi lebih lembab d i b a n d i n gk a n dengan hari yang dingin. Kemampuan udara u n t u k menampung uap air dipengaruhi oleh suhu. Jika udara jenuh uap air dinaikkans u h u n y a , m a k a u d a r a t e r s e b u t m en j a d i t i d a k j en u h u a p a i r . Sebaliknya, jika udara tidak j e n u h u a p a i r s u h u n y a d i t u r u n k a n d a n k e r a p a t a n a i r n y a d i j a g a k o n s t a n , m a k a u d a r a tersebut akan mendekati kondisi jenuh uap air. Jadi ketika udara hangat naik dan mulaim en d i n g i n , l a m a k e l a m a a n a k a n k eh i l a n g a n k e m a m p u a n u n t u k m e n a h a n / m en a m p u n g uap air. Kelembaban udara sendiri dapat diukur dengan menggunakan alat ukur kelembaban, salah satunya yaitu Psikrometer.
3.
RADIASI MATAHARI
PENGERTIANradiasi matahari merupakan unsur yang sangat penting dalam bidang pertanian. Pertama, cahaya merupakan sumber energi bagi tanaman hijau yang memalui proses fotosintesa diubah menjadi tenaga kimia. Kedua, radiasi memegang peranan penting sebagai sumber energi dalam proses evaporasi yang menentukan kebutuhan air tanaman. Pada tahun 1946 dilakukan perekaman spektrum radiasi matahari untuk yang pertama kali dari ketinggian di atas lapisan ozon. Pada tahun 1949 perekaman dilanjutkan untuk daerah panjang gelombang yang lebih pendek dari ketinggian 100 km. dari eksperimen-eksperimen tersebut diperoleh bahwa untuk daerah panjang gelombang di atas 2900 Angstrom suhu radiasi matahari antara 5500 sampai 6000 oK. Untuk daerah panjang gelombang hingga mencapai sekitar 5000Ok.
FAKTOR-FAKTOR YANG MENIMPA Radiasi matahari Sumber energi utama untuk proses-proses fisikaatmosfer.
Radiasi matahari merupakan gelombang elektromagnetik yang dibangkitkan dari fusi nuklir dan mengubah hidrogen menjadi helium.Suhu permukaan matahari sekitar 6000K.
Radiasi elektromagnetik 73,5 juta Wm-2.
Jarak matahari dan bumi 150 juta km.
Radiasi di puncak atmosfer 1360 Wm-2. Sinaran matahari yang sampai di permukaan hanya sekitar dari 1360 Wm-2, serapan dan pantulan oleh awan.
Karakteristik Sinaran Matahari dan Bumi Setiap benda di alam, Ts > 0 K (atau -273C), akan memancarkan radiasi); F = Ts4 (Hukum Stefan-Boltzman F : pancaran radiasi (W m-2) : emisivitas permukaan 1 untuk benda hitam, untuk benda alam lainnya antara 0,9 1,0. : tetapan Stefan-Boltzman 5,67 10-8 Wm-2) Ts : suhu permukaa
Faktor-faktor yang mempengaruhi penerimaan sinaran matahari di permukaan bumi, secara makro n (K)Jarak antara matahari dan bumi;
Jarak terdekat (Perihelion) terjadi pada tanggal 3 5 Januari.
94,5 jt mil91,5 jt mil
M
B
Jarak terjauh (Aphelion) terjadi pada tanggal 5 Juli Jarak antara matahari dan bumi yang berbeda menyebabkan perbedaan kerapatan fluks (Wm-2) atau intensitas yang sampai di permukaan bumi; 4 R12 Q1 = 4 R22 Q2 Q1 = Q2 (R2/R1) Panjang hari dan sudut datang Panjang hari merupakan perbedaan penerimaan kerapatan fluks radiasi matahari dan periodenya karena perbedaan tempat menurut lintang.
Pengaruh atmosfer bumi
Radiasi matahari yang memasuki sistem atmosfer akan dipantulkan ke angkasa luar (r = refleksi), diserap (a = absorbsi) dan diteruskan (t = transmisi) berupa radiasi global, oleh gas, aerosol serta awan. 1=r+a+t; 1 = 0,3 + 0,2 + 0,5 Radiasi global (0,5) terdiri dari radiasi langsung (direct) dan radiasi baur (diffuse).
ALAT DAN METODE PENGUKURANAlat pengukur radiasi matahari disebut solarimeter atau radiometer atau piranometer atau pirheliometer. Permukaan penerima sekurang-kurangnya mempunyai dua elemen indera (hitam dan putih). Waktu pengukuran; 06.00 18.00. Intensitas radiasi matahari dinyatakan sebagai jumlah energi yang jatuh pada satuan luas permukaan tertentu dalam satuan waktu. Cal cm-2 menit-1; Wm-2
Alat pengukur lama penyinaran matahari adalah jenis Campbell-Stokes dan Jordan. Bola gelas pejal berdiameter 10 cm dan bertindak sebagai lensa untuk memusatkan radiasi matahari yang datang Jam (06.00-18.00). Penduga radiasi matahari, Qs. Qs/QA = a + b n/N n ; lama penyinaran aktual (jam) N; panjang hari (jam) Konstanta yang tergantung dari keadaan wilayah
PERHITUNGAN
4.
KECEPATAN & ARAH ANGINPENGERTIANAngin secara umum adalah setiap gerakan udara relatif terhadap permukaan bumi. Dalam pengertian teknis, yangdimaksud dengan angin adalah setiap gerakan udara yang mendatar atau hampir mendatar. Angin mempunyai arah dan kecepatan yang ditentukan oleh adanya perbedaan tekanan udara dipermukaan bumi. Angin bertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Semakin besar perbedaan tekanan udara semakin besar kecepatan angin. Untuk keperluan ilmu pengetahuan, khususnya mengenai Metereologi dan geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin dan arah angin. Dalam tugas akhir ini, dibuat dua perangkat keras yaitu untuk mengukur kecepatanangin dan untuk menunjukan arah angin. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin menggunakan sensor optocoupler sebagai transducer. Alat ini dibuat sedemikian hingga dapat mengukur kecepatan angin minimal 0,1 KM/Jam. Sedangkan untuk menunjukan arah angin menggunakan sensor rotary encoder yaitu suatu sensor digital yang keluarannya berupa bit-bit digital sehingga mampu memenunjukan arah angin dari 00 hingga 3600 dengan ketelitian 0,50. Untuk keperluan ilmu pengetahuan, khususnyamengenai Metereologi dan geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin dan menentukan arah angin. Dengan memperhatikan hal tersebut diatas,suatu alat untuk mengukurkecepatan angin dan sekaligus menentukan arahnya. Sensoryang diaplikasikan untuk penentu arah angin ini yaitu sensor digital rotary encoder dan sensor yang diaplikasikan untuk pengukur kecepatan angin yaitu sensor optocoupler dengan mikrokontroller AT89C51 sebagai pusat pengolahan datanya yang hasilnya akan ditampilkan pada LCD M1632. Oleh karena itu penulis mengajukan judul tugas akhir ini dengan judul AlatPenunjuk Arah Angin dan Pengukur Kecepatan angin Berbasis Mikrokontroller AT89C51.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHIFaktor pendorong utama angin adalah gaya gradient tekanan. Gradien tekanan adalah perbedaan tekanan per satuan jarak dengan arah horizontal dan tegak lurus isobar. Makin besar gradient tekanan maka kecepatan angin makin besar. Untuk gradient yang sama, kecepatan angin ditentukan juga oleh letak geografis, ketinggiaan tempat dan waktu. Angin selalu bergerak karena perbedaan tekanan udara dan selalu dari tekanan udara tinggi ke tekanan udara rendah. Perbedaan tekanan ini disebabkan karena perbedaan suhu, perbedaan suhu ini antara lain adalah disebabkan karena perbedaan penerimaan radiasi. Disamping itu ada gaya sekunder yang mempengaruhi angin yaitu : Gaya Cariolis, gaya sentrifugal dan gaya gesekan (Bayong, 2005). Curah hujan sebagai yang tercurah dari langit dan diukur oleh penakar hujan dengan luasan diameter tertentu merupakan kondisi air yang tercurah dalam suatu luasan tertentu. Dan untuk perhitungan kasar volume air yang jatuh dari langit dapat dihitung dengan mempertimbangkan luasan suatu daerah tertentu dikalikan dengan tinggi curah hujan yang terukur yang akan menghasilkan satuan volume air. Karena wilayah Indoneisa merupakan
daerah tropis dengan intensitas hujan berbeda dari satu tempat ke tempat lain meskipun jaraknya sangat dekat (satuan kilometer), maka perhitungan besarnya intensitas hujan akan ditentukan oleh banyaknya penakar hujan. Dengan perhitungan secara hidrologis yang dikenal dengan planimetri akan dapat dihitung intensitas rata-rata dalam suatu kawasan. Hitungan ini umumnya digunakan untuk menghitung volume air hujan yang tercurah dari langit untuk kepentingan pembentukan embung dam atau waduk (Anonim, 2010). Berikut ini adalah beberapa hal yang terjadi sebagai akibat pengaruh kecepatan angin: # BIDANG PERHUBUNGAN Kecepatan angin sangat mempengaruhi kelancaran jalur penerbangan. Selain kecepatan angin, faktor cuaca dan iklim juga berperan dalam bidang perhubungan terutama untuk transportasi. Selain mempengaruhi kelancaran jalur penerbangan, kecepatan angin juga sangta berpengaruh pada transportasi laut. # BIDANG TELEKOMUNIKASI Selain faktor iklim dan cuaca, kecepatan angin juga berpengaruh pada bidang telekomunikasi. Kecepatan angin yang merupakan akibat dari proses-proses yang terjadi di atmosfer atau lapisan udara bisa mempengaruhi lapisan ionosfer yang mengandung partikel-partikel ionisasi dan bermuatan listrik dimana dengan adanya lapisan ionosfer ini kita bisa mendengarkan siaran radio/menonton televisi. # BIDANG PARIWISATA Kecepatan angin, banyaknya cahaya matahari, cuaca cerah, serta udara yang sejuk/panas/kering sangat mempengaruhi pelaksanaan wisata, baik wisata darat maupun laut. Dengan cuaca dan iklim yang bersahabat serta kecepatan angin yang sedang maka pelaksanaan wisata akan semakin dinikmati # BIDANG PERTANIAN Kecepatan angin yang ideal adalah 19-35 km/jam. Pada keadaan kecepatan angin yang tidak kencang, serangga penyerbuk bisa lebih aktif membantu terjadinya persarian bunga. Sedangkan pada keadaan kecepatan angin kencang, kehadiran serangga penyerbuk menjadi berkurang sehingga akan berpengaruh terhadap keberhasilan penangkaran benih.
ALAT DAN METODE PENGUKURAN
1. Optocoupler Isolator optik (Opto Isolator ) atau sering disebut dengan optocoupler adalah rangkaian terpadu yang terdiri darifototransistor dan LED (Light Emiting Diode) / kombinasi antara emitter dan detector . Susunan dari optocoupler diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Penerimaan cahaya infra merah akan membuat transistorpeka cahaya menjadi konduksi. Ketika transistor konduksi,keluarannya akan menjadi masukan logika rendah.Jadi keluaran rangkaian transduser akan berlogika rendah ketikatransistor konduksi. Pada saat LED tidak konduksi (off ), LEDtidak akan memancarkan cahaya infra merah sehinggatransistor juga akan mati. Hal ini akan memberi keluaran dari transistor berlogika tinggi. 2. Rotary encoder
Rotary encoder adalah peralatan elektro-mekanik yangmenggunakan sensor optik yang menghasilkan rentetan pulsa-pulsa yang dapat diubah kedalam suatu gerakan, posisi, atau arah. Contoh dari rotary encoder dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Pada Gambar 2.3 menunjukan prinsip kerja secara umum dari rotaryencoder , dimana sebuah piringan tipis dan LED yang di tempatkan sedemikian rupa sehingga cahayanya tetap terfokus pada piringan tersebut. Sebuah transistor aktif cahaya di tempatkan pada sisi lain dari piringan sehingga dapat mendeteksi cahaya dari LED. Piringan tersebut ditempatkan pada poros(shaft ) yang bergerak. Dimana pergerakan piringan tersebutsesuai dengan pergerakan poros ( shaft ), sehingga ketika poros(shaft ) berputar, maka piringan ikut berputar. Ketika piringanyang diatasnya ditempatkan LED yang memancarkan cahayayang terfokus terhadap fototransistor, fototransistor akan beradadalam keadaan saturasi yang keluarannya berupa pulsa gelombang kotak.
Gambar 2.3 Prinsip kerja secara umum dari rotary encoder 3. Absolute encoder
Absolute encoder adalah suatu tipe encoder yang mempunyai keluaran kode unik (khas) untuk setiap posisishaft .Gambar 2. 4 adalah contoh dari piringan internal encoder
Gambar 2.4Contoh Piringan dari absolut encoder Dari Gambar tersebut dapat dilihat bahwa bagian dari piringan absolut encoder mempunyai bagian yang transparandan gelap secara bergantian seperti halnya piringan pada incremental encoder . Tetapi, Pada absolut encoder piringannyamempunyai beberapa jalur track ) yang berupa lingkaran-lingkaran konsentris. Lingkaran-lingkaran konsentris padapiringan tersebut dimulai dari dekat poros (shaft ) menuju kearah bagian luar dari poros (shaft ). Dan setiap lingkaranmempunyai bagian transparan dan gelap yang berbeda dimanasemakin dekat dengan poros maka bagian transparan dangelapnya akan semakin sedikit.Bagian transparan dan gelap pada masing-masing lingkaran dibuat sedemikian rupa sehingga menyusun sinyalbiner yang khas untuk setiap posisi poros (shaft ). Contoh darioptik internal absolut encoder dapat dilihat pada Gambar 2.5.Dimana, pada Gambar tersebut pada piringannya terdapat 10 jalur (track ) yang diatasnya ditempatkan sebuah sumber cahayapada masing-masing jalur (track ) dan sebuah detektor cahayayang ditempatkan di sisi lain dari piringan yang buatsedemikian rupa sehingga detektor cahaya tersebut dapatmendeteksi cahaya dari sumber cahaya. Sehingga pada Gambartersebut dibutuhkan 10 sumber cahaya dan 10 detektor cahaya.
Gambar 2. 5 Contoh optik internal dari absolut encoder PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Secara umum blok diagram pengembangan alat adalahseperti yang ditunjukkan pada Gambar Alat yang di buat akan membentuk suatu sistem alat pengukuran kecepatan dan penentu arah angin
Gambar diagram kerja prangkat keras Pengukur Kecepatan Angin Pengukur kecepatan angin terdiri dari baling-baling mangkok yang dikopel dengan piringan sensor, sensor kecepatan optocoupler , IC pemicuschmit 74LS14, mikrokontroller AT89C51 serta LCD M1632. Mekanik Pengukur Kecepatan Angin Mekanik pengukur kecepatan angin ini berupa baling-baling mangkok yang dibuat sedemikian rupa hingga setiap kecepatan angin sebesar 0,1 km/jam diwakili oleh 1 pulsa detak setiap detik. Baling-baling mangkok mempunyai bentuk lintasanyang melingkar, karena itu sejauh 83,3 cm merupakan panjangkeliling lingkaran dari baling-baling mangkok. Kelilinglingkaran baling-baling mangkok 83,3 cm mempunyai jari- jarilingkaran baling -baling mangkok 13.26 cm. Mangkok penangkap angin yang digunakan pada tugasakhir ini mempunyai diameter 6,6 cm, karena itulah jari-jaribalin-baling mangkok diperpanjang empat kali menjadi 13,2cm mengakibatkan keliling lingkaran baling-balig mangkok menjadi 82,9 cm. Bentuk dari baling-baling mangkok diperlihatkan pada Gambar 3.2
Gambar 3.2 Mekanka baling-baling dan piringan sensor Keliling lingkaran sepanjang 82,9 cm dapat ditempuhdalam satu detik dengan kecepatan mendekati 3 km/jam. Alatukur ini dirancang agar kecepatan 0,1 km/jam setiap detiknyadiwakili oleh satu pulsa, dengan demikian kecepatan 3 km/jamdiwakili oleh 30 pulsa tiap detik. Ini berarti bahwa tiap satuputaran baling-baling mangkok dikopel dengan piringan sensor yang dapat menghasilkan 30 pulsa tiap detiknya. Piringan sensor adalah alat yang digunakan untuk mengindera kecepatan putar baling-baling mangkok. Titik pusatpiringan sensor dan titik pusat baling-baling mangkok dihubungkan dengan sebuah poros, sehingga kecepatan putarpiringan sensor sama dengan kecepatan putar baling-balingmangkok. Bentuk dari piringan sensor yang dikopel dengan baling - baling diperlihatkan pada Gambar 3.2diatas komponen 74LS14.Schmitt trigger berfungsi untuk membersihkan sinyal. Jadi keluaran rangkaian transduser akan berlogika rendah ketika transistor konduksi.
Gambar 3.3 Rangkaian sensor untuk piringan sensor Pada saat LED tidak konduksi (off), LED tidak akanmemancarkan cahaya infra merah sehingga transistor juga akan mati. Hal ini akan memberi masukan logika tinggi ke schmitt trigger . Dalam keadaan baling-baling mangkok berputar,rangkaian sensor kecepatan akan memberikan keluaran dalambentuk gelombang kotak dengan 30 pulsa tiap putaran baling-baling.
Schmitt trigger IC ini berfungsi menegaskan output optocoupler (LED dan phototransistor), ketika berubah dari low ke high bila kurang dari nilai Positif Going Threshold Voltage (PGTV) maka outputakan dibawa ke logika low dan sebaliknya bila lebih dari nilaiPGTV maka output akan dibawa ke logika high. Ketika berubahdari high ke low bila lebih dari nilai Negative Going Threshold Voltage (NGTV) maka output akan dibawa ke logika high dansebaliknya bila kurang dari nilai NGTV, maka output akan dibawa ke logika low. Nilai PGTV IC 74LS14 adalah 1,5 sampai2 volt dan NGTVnya adalah 0,6 sampai 1,1 volt. Mikrokontroller AT89C51 Untuk Kecepatan Angin Mikrokontroller AT89C51 berfungsi untuk mengolahdata yang inputnya berasal dari schmittrigger dan hasilnya akan ditampilkan di LCD M1632. Piringan sensor ini prinsip kerjanya menghitung jumlahpulsa dalam jumlah waktu tertentu. Untuk mempermudahmenampilkan data hasil perhitungan sehingga tidak diperlukanpengali maka dibuat metode pengambilan data persatuan waktuyang khusus. Diambil contoh untuk kecepatan angin 3 KM/Jam,metodenya sebagai berikut : 3 KM/Jam = 1 rps karena digunakan 30 slot maka dalam1 rps = 30 slot = 3 KM/Jam sehingga setiap 1 pulsa akan sama dengan 0,1 KM/Jam Rancangan pemograman dari mikrokontroller untuk mengolah data yang inputnya berasal dari sensor kecepatan mengikuti flowchart dibawah ini:
Gambar 3.4 Diagram alir kalang tertutup kecepatan angin Penentu Arah Angin Penentu arah angin ini terdiri atas 3 macam piranti, yaitusirip penunjuk arah angin, sensor rotary encoder danmikrokontroller AT89C51 serta LCD untuk menampilkan hasilnya.
Mekanik Penentu Arah Angin Arah angin dinyatakan dengan arah dari mana datangnya angin, misalnya: angin barat yang artinya angin datang daribarat, angin tenggara yang artinya angin datang dari tenggara,dan sebagainya. Mekanik penentu arah angin ini berupa siripuntuk menunjukan arah angin seperti yang terlihat padaGambar 3.5 Sirip ini berfungsi untuk memutar sensor rotary encoder untuk menunjukan arah angin sesuai dengan arah datangnya angin.
Gambar 3.5 Mekanik penunjuk arah angin Seperti terlihat pada Gambar 3.5, mekanik arah angin mempunyai poros vertikal A. Ekor angin C mempunyai dayatangkap angin yang lebih besar dari ujung mekanik B. Dengandemikian, maka dari manapun angin datang bertiup, ujungmekanik B senantiasa mengambil kedudukan menuju ke arah dari mana datangnya angin. 3.2.2Sensor Rotary encoder Sensorrotary encoder yang digunakan pada tugas akhirini yaitu type ENP50S8 buatan Autonics. Prinsip kerja darisensor ini yaitu dengan menghubungkan poros (shaft ) padasebuah piringan sensor seperti diperlihatkan pada Gambar 3.8.Dimana piringan sensor ini terdiri dari beberapa jalur (track )yang berupa lingkaran-lingkaran yang konsentris dan setiap jalur di hubungkan dengan sebuah sumber cahaya dan detektorcahaya. Sumber cahaya ini berfungsi untuk mengubah energilistrik menjadi cahaya, dan cahaya ini akan mengkonduksikandetektor cahaya jika mengenai bagian yang transparan daripiringan tersebut. Sehingga, keluaran dari detektor cahaya akanberlogika rendah. Dimana fungsi dari detektor cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sehingga,masing -masing jalur ( track ) dapat diketahui MSB ( Most Significant Bit ) dan LSB (low Significant Bit ) pada outputnyayang berupa bilangan biner yang menyusun sebuah sandi BCD.
Gambar 3.6 Prinsip kerja absolut encoder 11 bit
Keluaran dari masing-masing detektor cahaya akandikontrol dengan NPN open collector seperti terlihat padaGambar 3.11, dengan beban sebesar 10KO. Transistor iniberfungsi sebagai saklar dan untuk menguatkan tegangan supayakeluaran dari sensor ini dapat genap +5 V dan 0 V, hal ini dikarenakan keluaran dari detektor cahaya tidak genap +5V atau 0 V tapi sekitar +2,7 V untuk logika tinggi dan sekitar +1,6 Vuntuk logika rendah. Jadi keluaran dari transistor akan berlogikatinggi ( + 5 V) jika masukan berlogika rendah dan begitupunsebaliknya Sensor ini mempunyai keluaran 11 bit yang dihubungkan ke mikrokontroller dimana 8 bit LSB masuk melalui port 0 dan 3bit MSB masuk melalui port 2.02.2 yang diperlihatkan sepertipada Gambar 3.1 diatas. Pada aplikasinya sebagai penentu arahangin sensorrotary encoder yang digunakan mempunyai ketelitian sampai 0,5 derajat, hal ini disebabkan karena sensor inimempunyai pulse/1 putaran sebesar 720 division.
Gambar 3.7 control output NPN open colector Mikrokontroller AT89C51 Untuk Arah Angin Mikrokontroller AT89C51 berfungsi untuk mengolahdata yang inputnya berasal dari sensor rotary encoder dan hasilnya akan ditampilkan pada LCD M1632. Skematik rangkaian mikrokontroller ini dapat dilihat pada Gambar 3.1diatas. Rancangan pemograman dari mikrokontroller untuk penentu arah angin ini terbagi menjadi dua bagian yaitu tampilan untuk nilai default dan tampilan untuk nilaisetting. Tampilanuntuk nilai default ini digunakan pada saat alat pertama kalidijalankan, dengan catatan bahwa tombol set tidak ditekan. Jika sewaktu-waktu diinginkan pengesetan arah angin, maka tombol set ditekan setelah mengatur arah angin sesuai keinginan.Diagram alir untuk penentu arah angin ini dapat dilihat pada Gambar 3.8
Gambar 3.8Diagram alir untuk arah angin
PERHITUNGAN Sx = (x-x)2N(n-1) Dimana: X N Sx = Harga pembanding = Jumlah pengukuran = Standar deviasi rata rata
5. TEKANAN UDARAPENGERTIANTekanan udara adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakkan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Diukur dengan menggunakan barometer. Satuan tekanan udara adalah milibar (mb). Garis yang menghubungkan tempat-tempat yang sama tekanan udaranya disebut sebagai isobar. Dan juga Tekanan udara merupakan tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. uap air berubah menjadi titik-titik air. udara yan mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh. Pembentukan Udara UDARA terbentuk dari campuran gas yang diperlukan oleh semua tanaman dan hewan untuk hidup. Ketika bergerak,udara menekan segala sesuatu yang dilaluinya,misalnya daun berdesir dan layangan terangkat tinggi. Gerakan udara yang disebabkan oleh tekanan disebut angin. Udara yang tak bergerak juga menekan. Bumi dikelilingi oleh lapisan udara setebal 640 km. Meskipun ringan,lapisan udara ini begitu tebal sehingga menekan semua benda kepermukaan tanah dengan kekuatan yang sama dengan tekanan setebal 10,4 m. Kita tidak merasakan tekanan udara ke tubuh kita karena tekanannya sama besar pada seluruh tubuh,dan cairan dalam tubuh juga menekan ke luar. Tekanan atmosfer lebih rendah di tempat tinggi. Tekanan udara pada kapal terbang di ketinggian sekitar 16.000 m di atas permukaan tanah hanya tekanan di permukaan tanah. Variasi Tekanan Udara Tekanan udara dibatasi oleh ruang dan waktu. Artinya pada tempat dan waktu yang berbeda, besarnya juga berbeda. Tekanan udara secara vertikal yaitu makin ke atas semakin menurun. Hal ini dipengaruhi oleh: o Komposisi gas penyusunnya makin ke atas makin berkurang. o Sifat udara yang dapat dimampatkan, kekuatan gravitasi makin ke atas makin lemah.
o Adanya variasi suhu secara vertikal di atas troposfer (>32 km) sehingga makin tinggi tempat suhu makin naik. Tekanan udara secara horizontal yaitu variasi tekanan udara dipengaruhi suhu udara, bahwa daerah yang suhu udaranya tinggi akan bertekanan rendah dan daerah yang bersuhu udara rendah tekanannya tinggi. Pola penyebaran tekanan udara horizontal dipengaruhi: o Lintang tempat. o Penyebaran daratan dan lautan. Pergeseran posisi matahari tahunan
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMEPENGARUHI TEKANAN UDARAFaktor-faktor yang memengaruhi tekanan udara adalah sebagai berikut: a. Tinggi Rendahnya Tempat Semakin tinggi suatu tempat, lapisan udaranya semakin tipis dan semakin renggang, akibatnya tekanan udara semakin rendah.Tekanan udara di suatu tempat pada umumnya dipengaruhi oleh penyinaran matahari. Daerah yang banyak mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara rendah dan daerah yang sedikit mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara tinggi. Tekanan udara pada suatu tempat berubah sepanjang hari. Alat pencatat tekanan udara dinamakan barograf. Pada barograf tekanan udara sepanjang hari tergores pada kertas yang dinamakan barogram. Bila hasilnya dibaca secara teliti, maka tekanan udara tertinggi terjadi pada pukul 10.00 (pagi) dan pukul 22.00 (malam) dan tekanan rendah terjadi pada pukul 04.00 (pagi) dan pukul 16.00 (sore). b. Temperatur Jika temperatur udaranya tinggi, maka volume molekul udara berkembang, sehingga tekanan udara menjadi rendah, sebaliknya jika temperatur udara menjadi kecil, maka tekanan udara menjadi tinggi.
ALAT DAN METODE PENGUKURANTekanan udara adalah gaya berat/ gaya tekan udara pada suatu luasan tertentu. Persamaan fisis untuk mengetahui tekanan udara adalah :
Perhitungan dilakukan dengan metode pipa U, dimana tekanan pada pipa A akan sama dengan tekanan di pipa B, sehingga bila kolom udara pada salah satu kolom difakumkan dan massa fluida (m) serta konstanta grafitasi (g) diketahui maka tekanan pada pipa terbuka (identik dengan tekanan udara lingkungan) akan diketahui.
(A) Prinsip Bejana Pipa U
(B) (C) Prinsip Barometer Air Raksa Bentuk Fisik Barometer Air Raksa
PERHITUNGANTekanan udara diukur berdasarkan tekanan gaya pada permukaan dengan luas tertentu, misalnya 1 cm2. Satuan yang digunakan adalah atmosfer (atm),millimeter kolom air raksa (mmHg) atau milibar (mbar). Tekanan udara patokan (sering juga disebut) tekanan udara normal) adalah tekanan kolom udara setinggi lapisan atmosfer bumi pada garis lintang 450 dan suhu 00C. besarnya tekanan udara tersebut dinyatakan sebagai 1 atm. Tekanan sebesar 1 atm ini setara dengan tekanan yang diberikan oleh kolom air raksa setinggi 760 mm. satuan tekanan selain dengan atm atau mmHg juga dapat dan sering dinyatakan dalam satuan kg/m2 Konversi antara satuan tekanan udara tersebut adalah sebagai berikut 1 atm = 760 mmHg = 14,7 Psi = 1,013 mbar Alat untuk mengukur tekanan udara disebut barometer. Tekanan udara berkurang dengan bertambahnya ketinggian tempat(elevasi atau altitude). Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian dapat dilihat pada persamaan laplace sebagai berikut : H = k(1+t)log(0/h) Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian tempat itu dimanfaatkan dalam merancang alat untuk pengukuran ketinggian tempat yang disebut altimeter. Tekanan udara dipengaruhi oleh suhu
