Download - Sensor Kelembaban
Tugas Satuan Operasi
Humidity (Kelembapan)
Disusun Oleh
Andy Warizky Matondang (070403073)
Khairunnisa Batubara (070403119)
Hendra Novirza Chaniago (080403002)
Tri Utari (100403014)
Utami Bela Ningsih (100403022)
M. Yusuf Ritonga (100403027)
Dosen Pembimbing: Ir. Parsaoran Parapat, MT.
D E P A R T E M E N T E K N I K I N D U S T R I
F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 1 2
Kelembapan (Humidity)
1.1. Kelembapan dan Moisture
Air yang terkandung di sekeliling udara adalah faktor yang penting untuk
kesehatan manusia dan binatang. Level kenyamanan ditentukan oleh kombinasi
dari dua factor: kelembaban relatif dan temeperatur lingkungan. Kelembaban
adalah faktor penting dalam mengoperasikan peralatan tertentu, seperti rangkaian
elektronik impedansi tinggi, komponen yang sensitif terhadap listrik statik,
peralatan tegangan tinggi, alat mekanis yang halus dan lain-lain. Petunjuk
praktisnya adalah memastikan bahwa kelembaban relatif mendekati nilai 50%
pada temperatur ruang yang normal (20-25°C). ketentuan ini bisa bervariasi dari
serendah 38% untuk ruang bersih kelas 10 sampai 60% dalam ruang operasi
rumah sakit. Kelembaban adalah unsur umum pada barang-barang manufaktur
dan bahan-bahan olahan.
Kelembaban dapat diukur dengan alat yang disebut higrometer. Higrometer
pertama ditemukan oleh Sir John Lelie (1766-1832). Untuk mendeteksi
kandungan air di udara sensor higrometer harus selektif terhadap air dan sifat-sifat
sensor tersebut harus dapat diatur oleh konsentrasi air. Pada umumnya sensor uap
air, kelembaban dan sensor temperatur embun dapat berupa sensor kapasitif,
konduktif, osilasi, ataupun optik. Sensor optik untuk gas mendeteksi temperatur
titik pengembunan sedangkan higrometer optik untuk mendeteksi larutan organik
menggunakan sifat penyerapan larutan organik terhadap cahaya near-infrared
(NIR) dengan rentang spektrum dari 1,9 sampai 2,7 µm.
Banyak cara untuk menyatakan kandungan air di udara dan kelembaban, hal
ini sering tergantung pada aplikasi industri atau aplikasi khusus. Kandungan air
pada gas kadang-kadang dinyatakan dalam pound uap air per juta kaki kubik gas.
Kandungan air pada zat cair dan zat padat pada umumnya dinyatakan dalam
persentase air per total massa (berdasarkan berat basah), akan tetapi dapat juga
dinyatakan berdasarkan berat kering. Kandungan air dalam zat cair dengan daya
campur air yang rendah biasanya dinyatakan dalam PPMw (part per million by
weight).
Istilah moisture pada umumnya berkenaan dengan kandungan air pada
beberapa material, tetapi untuk alasan praktis istilah ini hanya digunakan pada zat
cair dan zat padat, sedangkan istilah humidity berkenaan dengan kandungan uap
air pada gas.
Moisture : jumlah air yang terkandung dalam zat cair atau zat padat karena
penyerapan dan dapat dihilangkan tanpa merubah sifat-sifat kimianya. Mixing
ratio (humidity ratio/r) : massa uap air per satuan massa gas kering.
1.2. Jenis-Jenis Kelembapan
Terdapat dua jenis kelembapan, yaitu:
1. Absolute humidity/kelembaban absolut
Bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu
meter kubik udara. Dapat dikatakan kelembaban absolut adalah berat jenis uap air.
Kelembaban absolut dapat diukur dengan menggunakan rumus:
dw=m/v.
dimana, m = massa uap air
v = volum gas basah
Sebagai contoh, melewatkan sejumlah udara yang telah diukur melalui bahan
penyerap kandungan air (seperti silica gel) dengan menimbang sebelum dan
sesudah penyerapan. Kelembaban absolut dinyatakan dalam gram per meter
kubik, atau grain per kaki kubik. Karena pengukuran ini tergantung tekanan
atmosfir maka pada umumnya tidak bermanfaat dalam teknik praktis.
2. Kelembaban relatif
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. Kelembapan ini merupakan perbandingan tekanan
uap sebenarnya pada udara dalam beberapa temperatur sampai tekanan uap jenuh
maksimum pada temperatur yang sama. Kelembaban relatif dalam persen
didefinisikan sebagai berikut:
Dimana ,
Pw : tekanan uap parsial
Ps : tekanan uap air jenuh pada temperatur yang diberikan.
H : persentase konsentrasi dari kandungan uap
Sebuah cara alternatif untuk menampilkann RH adalah sebagai rasio atau
perbandingan fraksi mol uap air dalam udara dengan fraksi mol uap air dalam
udara pada saat jenuh. Nilai Pw dengan tekanan parsial udara kering Pa sama
dengan tekanan atmosfer Patm.
Pada temperatur di atas titik didih, tekanan air dapat menggantikan semua
gas dalam tempat tertutup. Kemudian atmosfir akan seluruhnya terdiri dari uap
super panas. Dalam kasus ini, Pw=Patm.. Pada temperatur di atas 100°C, RH tidak
dapat dijadikan indikator kandungan air karena pada temperatur ini Ps selalu lebih
besar daripada Patm, dan RH maksimum tidak pernah dapat mencapai 100%. Jadi,
pad tekanan atmosfir normal dan temperatur 100°C, RH maksimumadalah 100%,
sedangkan pada temperatur 200°C RH maksimum hanya mencapai 6%. Di atas
suhu 374°C, tekanan jenuh tidak ditetapkan secara termodinamika.
Kelembaban relatif menunjukkan hubungan terbalik dengan temperatur
absolut. Temperatur titik pengembunan biasanya diukur dengan cermin yang
didinginkan. Bagaimanapun juga, pengukuran titik pengembunan di bawah 0°C
hasil pengukuran menjadi tidak menentu, sebagaimana kandungan air akhirnya
akan membeku dan akan terjadi pertumbuhan pola krital secara perlahan, mirip
dengan pembentukan kepingan salju. Meskipun demikian, kandungan air dapat
tetap ada pada fase zat cair selama waktu yang panjang dalam temperatur di
bawah 0°C tergantung beberapa variabel sperti agitasi molekuler, laju konveksi,
temperatur sampel gas, kontaminasi-kontaminasi dan seterusnya.
Persamaan berikut ini menghitung titik pengembunan dari kelembaban
relatif dan temperatur. Semua temperatur dalam Celcius.
Tekanan uap jenuh pada air dapat ditemukan dari:
Dan temperatur titik pengembunan ditemukan dari perkiraan:
Dimana:
Tabel 1.1 Kelembaban Relatif pada Larutan Garam jenuh
1.3. Sensor Kelembapan
Sensor kelembaan adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu
dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang
terkandung dalam udara. Jenis-jenis sensor kelembapan yaitu:
1. Sensor Kapasitif
Kapasitor dielektrik udara dapat berguna sebagai sensor kelembaban, karena
kandungan air dalam atmosfir merubah permitifitas elektrik udara menurut
persamaan berikut:
Dimana
T : temperatur absolut (dalam Kelvin),
P : tekanan udara basah (dalam mm Hg),
Ps : tekanan uap air jenuh pada temperatur T (dalam mm Hg),
H : kelembaban relatif (dalam %).
Persamaan di atas menunjukkan bahwa konstanta dielektrik udara basah dan
oleh karena itu kapasitansi sebanding dengan kelembaban relatif.
Selain udara, ruang antara plat kapasitor dapat diisi dengan isolator yang tepat
yang memiliki konstanta dielektrik yang berubah secara signifikan terhadap
perubahan kelembaban. Sensor kapasitif dapat dibuat dari lapisan tipis polimer
higroskopis dengan elektrode logam yang diletakkan pada sisi yang berlawanan.
Dalam salah satu desain, dielektrik tersusun atas lapisan tipis polimer higrofil
(tebal 8-12µm) yang terbuat dari serat acetate butyrate dan dimetyleptalate
sebagai plasticizer. Ukuran sensor lapisan tipis sebesar 12x12 mm. Elektrode
keping berpori yang dibuat dari emas dengan diameter 8mm dengan tebal 200 Å
diletakkan pada polimer dengan teknik pengendapan vacum. Lapisan tipis tersebut
diapit oleh pemegang dan elektrode yang disambungkan ke terminal. Kapasitansi
dari sensor dengan susunan sperti itu mendekati sebanding dengan kelembaban
relatif H.
Dimana C0 adalah kapasitansi pada saat H=0.
Untuk membuat sensor kapasitif dengan akurasi 2% dalam rentang RH 5%
sampai 90% dapat dicapai dengan rangkaian sederhana seperti yang terlihat pada
gambar 2.1. Kapasitansi nominal pada RH 75% adalah 500 pF. Rangkaian ini
mempunyai fungsi transfer yang tidak benar-benar linier dengan offset pada
kelembaban 0% kira-kira sebesar 370 pF dan slope 1,7 pF/% RH. Rangkaian ini
secara efektif membentuk dua fungsi: membuat konfersi kapasitansi ke tegangan
dan mengurangi offset kapasitansi untuk menghasilkan tegangan output dengan
intersep nol. Inti dari rangkaian ini adalah saklar analog self-clocking LT1043
yang memultiplex beberapa kapasitor pada sambungan penambahan (virtual
ground) dari Opamp U1. Kapasitor C1 adalah untuk pengurangan offset kapasitansi
sedangkan kapasitor C2 dihubungkan seri dengan sensor kapasitif S1. Tegangan
rata-rata yang melintasi sensor harus nol, jika tidak, migrasi elektrokimia bisa
merusak sensor secara permanen. Kapasitor non-polar C2 melindungi sensor dari
muatan dc. Trimpot P2 berfungsi untuk mengatur jumlah muatan yang dikirim ke
sensor dan trimpot P1 untuk mengatur muatan offset yang telah dikurangi dari
sensor. Muatan bersih digabungkan dengan muatan kapasitor feedback C3.
Kapasitor C4 mempertahankan keluaran tegangan dc ketika sensor dilepas.
-
Gambar 1. Rangkaian sederhana untuk mengukur kelembaban dengan
sensor kapasitif
Gambar 2. Fungsi Transfer Sensor Kapasitif Dan Sistem
Teknik yang serupa dapat digunakan untuk mengukur kadar air dalam sample.
Metode pengukuran kadar air ini benar-benar bermanfaat dalam kontrol
pembuatan produk-produk farmasi. Konstanta dielektrik dari kebanyakan tablet
medis benar-benar kecil (antara 2,0 sampai 5,0). Sample yang akan diukur
diletakkan diantara dua plat, kedua plat ini membentuk sebuah kapasitor dengan
bahan dielektrik sample tersebut, dan dihubungkan dengan rangkaian osilator LC.
Kemudian frekuensinya diukur dan frekuensi ini berhubungan dengan kandungan
air pada sample. Metode ini memilki beberapa kelemahan, misalnya: akurasi yang
rendah pada saat mengukur kadar air dibawah 0,5%, sample harus dibersihkan
dari material asing yang memiliki konstanta dielektrik yang relatif tinggi
(misalnya, logam, plastik, ketebalan bungkus) serta bentuk sample harus
dipertahankan.
Gambar 3. Sistem Sensing Kelembaban Dengan Sensor Kapasitif
Gambar 4. Sensor kelembaban kapasitif lapisan film tipis: (A) bentuk plat
kapasitor interdigitized electrode; (B) irisan melintang dari sensor
Sensor kelembaban kapasitif lapisan tipis (thin film) dapat dibangun diatas
substrat silikon lapisan SiO2 stebal 3000 Å ditumbuhkan diatas subtrat Si jenis n
(gambar 1.1.4B). Dua elektrode logam diendapkan pada lapisan SiO2.Elektrode
ini terbuat dari aluminium, chrom, atau phosphorus-doped polysilicon dengan
teknik LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) atau pengendapan uap
kimia tekanan rendah. Ketebalan elektrode antara 2000-5000 Å. Elektrode
dibentuk sedemikian rupa seperti terlihat pada gambar 1.1.4A. Untuk
menyediakan kompensasi temperatur maka dibuat dua resitor yang sensitif
terhadap temperatur pada substrat yang sama. Lapisan atas sensor dilapisi lapisan
dielektrik. Untuk lapisan ini beberapa bahan dapat dipakai seperti pengendapan
uap SiO2 secara kimiawi (CVD=chemically vapor-deposited) atau atau lapisan
phosphorsilicate (PSG=phosphorosilicate glass). Ketebalan lapisan ini antara
300-4000 Å.
Rangkaian listrik ekuivalen yang disederhanakan ditunjukkan pada gambar
1.1.5. setiap bagian dari rangkaian mewakili jalur transmisi RC. Ketika
kelembaban relatif naik maka resistansi permukaan akan turun dan kapasitansi
antara terminal 1 dan 2 akan naik. Kapasitansi bergantung kepada frekuensi, oleh
sebab itu untuk range pengukuran kelembaban yang rendah, sebaiknya frekuensi
dipilih mendekaati 100 Hz, sebaliknya untuk range pengukuran kelembaban yang
lebih tinggi sebaiknya frekuensi dipilih antara 1-10 kHz.
Gambar 5. Rangkaian listrik ekuivalen yang disederhanakan
Secara singkat prinsip kerja dari sensor kapasitif yakni:
Memanfaatkan perubahan kapasitif
perubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua keping
pergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsung
Perubahan jarak antara kedua keping
Contoh sensor
Gambar 6. Sensor Relative Humidity HS-15P
Pada prinsipnya cara kerja sensor ini adalah mendeteksi besarnya
kelembaban relatif udara di sekitar sensor tersebut. HS15P yang mendeteksi
kelembaban di sekitarnya akan merubah frekuensi oscilator dan akan
mengirimkan data ke mikrokontroler slave. Dari mikro slave akan dilanjutkan ke
mikro master. Selanjutnya mikro akan menganalisa data, mikro melakukan
dengan cara membandingkan antara data yang dikirim dan data masukan. Apabila
dalam membandingkan tersebut diatas kelambaban yang ditentukan dibawah atau
diatas dari data yang dikirim sensor maka alat akan bekerja untuk menyesuaikan
kelembaban menjdi sesuai dengan yang diharapkan.
Karakteristik sensor HS15P
1. Bekerja pada rating temperatur 0°C sampai dengan 50°C
2. Bekerja pada rating kelembaban 20 % sampai dengan 100 % RH
3. Tegangan kerja adalah tegangan AC 1 Vrms
4. Frekuensi kerja adalah 50 Hz sampai dengan 1 KHz
5.Konsumsi daya adalah 0,3 mW
Dengan perubahan temperatur dengan kenaikan 5°C maka kurva karakteristik
Relative Humidity akan bergeser berbanding terbalik (logarimatik) dengan
perubahan impedansi.
Dalam dunia industri sensor ini banyak diaplikasikan dalam:
Sistem Pengendalian Suhu Dan Kelembaban
Pada Mesin Pengering Kertas
2. Sensor Konduktifitas Listrik
Resistansi konduktor non-logam pada umumnya tergantung kandungan airnya,
fenomena ini sebagai dasar sensor kelembaban resistif atau yang disebut hygristor.
Konsep umum pada sensor kelembaban konduktif dapat dilihat pada gambar
1.2.1. Sensor mengandung bahan yang memiliki resistifitas rendah yang berubah
secara signifikan terhadap kondisi kelembaban yang bervariasi. Bahan ini
diletakkan diatas dua elektrode yang dibuat sedimikian rupa agar dapat
memberikan kontak yang luas terhadap udara. Ketika molekul air diserap oleh
lapisan atas, maka resistifitas antara elektrode berubah dan dapat diukur dengan
rangkaian elektronik. Sensor seperti ini pernah dikembangkan oleh F. W Dunmore
pada tahun 1935, sensor ini terdiri dari lapisan tipis higroskopis yang mengandung
2-5% larutan LiCl. Contoh lain dari sensor kelembaban konduktif adalah yang
disebut sebagai “pope element” yang mengandung lapisan tipis polystyrene yang
diperlakukan dengan asam sulfur untuk mendapatkan karakteristik resistifitas
permukaan yang diinginkan.
Gambar 7. Komposisi sensor kelembaban konduktif
Gambar 8. (A) Struktur Al2O3 dalam sensor kelembaban; (B) rangkaian
ekuivalen sensor.
Bahan-bahan lainya yang diharapkan bisa dibuat untuk sensor konduktifitas
adalah polielektrolit padat karena konduktifitasnya bervariasi terhadap
kelembaban. Stabilitas dan repeatabilitas yang bagus dari senyawa ini, meskipun
pada umumnya besar dan secara signifikan dapat diperbaiki dengan memasukkan
jaringan polimer, pembawa dan alat pembantu. Ketika diukur pada 1kHz, sampel
percobaan menunjukkan perubahan impedansi dari 10 MΩ sampai 100 Ω pada
perubahan RH dari 0% sampai 90%.
Sensor kelembaban solid-state dapat dibuat pada substrat silikon (Gambar
8.A). silikon yang dipakai harus memilki konduktifitas tinggi, yang dapat
menyediakan jalur listrik dari elektrode alumunium yang diendapkan secara
vacum diatas permukaannya. Sebuah lapisan oksida terbentuk pada sisi atas
lapisan konduktif alumunium, dan diatasnya, elektrode lainnya dibentuk. Lapisan
alumunium dibuat menjadi anoda untuk membuat permukaan oksida berpori-pori.
Bentuk dari pori-pori cukup untuk ditembus oleh molekul air. Elektrode yang
lebih atas dibuat dari emas berpori-pori yang dapat ditembus oleh gas dan dapat
menyediakan hubungan listrik. sambungan listrik dibuat dari lapisan emas dan
silikon. Seperti kebanyakan bahan-bahan lainnya, alumunium oksida (Al2O3),
dapat menyerap air ketika bersentuhan dengan gas yang mengandung air dalam
fase uap. Jumlah serapan air sebanding dengan tekanan uap parsial dan
berbanding terbalik dengan temperatur absolut. Alumunium oksida adalah bahan
dielektrik. Konstanta dielektrik dan resistifitas permukaannya berubah karena
penyerapan air. Oleh karena itu bahan ini dapat digunakan sebagai bahan sensor
kelembaban.
Gambar 8.B menunjukkan rangkaian ekifalen, nilai R1 dan C1 tergantung
pada ukuran dan kepadatan rata-rata dari pori-pori. Komponen resitansi dan
kapasitansi bervariasi terhadap jumlah molekul air yang menembus pori-pori dan
menempel pada permukaan. R2 dan C2 mewakili resitansi dan kapasitansi dari
bahan oksida antara pori-pori, oleh karena itu nilai ini tidak terpengaruh oleh
kelembaban. C3 adalah ekifalen kapasitansi yang ditentukan oleh pengukuran
resitansi total dalam udara kering pada frekuensi yang sangat rendah. Resistansi
sensor menjadi sangat tinggi (> 108Ω) pada frekuensi mendekati dc. Jadi
pengukuran kelembaban meliputi pengukuran impedansi sensor. Resistansi dan
kapasitansi sisa yang tergantung faktor selain kelembaban tetap ada dan terhubung
langsung dengan variabel yang bergantung kelembaban, hal ini menyebabkan
pengurangan yang terus menerus terhadap slope (sensitifitas) ketika kelembaban
turun, yang sebaliknya mengurangi akurasi pada pengukuran kelembaban yang
rendah. Karena temperatur adalah faktor dalam pengukuran kelembaban, sensor
biasanya mengkombinasikan sensor kelembaban denagn thermistor serta
kapasitansi referensi pada kemasan yang sama yang dapat melindungi pengaruh
kelembaban dan agar sensor mempunyai koefisien temperatur yang rendah.
3. Sensor Konduktifitas Panas
Penggunaan konduktifitas panas gas untuk mengukur kelembaban dapat
dikerjakan dengan menggunakan sensor thermistor (Gambar 9. A). Dua thermistor
kecil (Rt1 dan Rt2) didukung oleh kabel tipis untuk meminimalkan hilangnya
konduktifitas panas ke kemasan sensor. Thermistor sebelah kiri dialiri gas melalui
lubang fentilasi dan thermistor sebelah kanan ditutup rapat-rapat dalam udara
kering, kedua thermistor disambungkan ke rangkaian jembatan R1 dan R2 yang
diberi tegangan dari +E. Thermistor panas dengan sendirinya karena ada arus
yang melewatinya, temperaturnya naik sampai diatas 170 °C melebihi temperatur
sekitar. Awalnya jembatan resistor imbang dalam udara kering untuk membuat
titik referensi nol. Output sensor ini berangsur-angsur naik seiring kelembaban
absolut yang naik dari nol. Pada kelembaban sekitar 150 g/m3, outputnya
mengalami saturasi dan pada kelembaban 345 g/m3 kemudian outputnya turun
dengan polaritas yang berubah (Gambar 9. B)
Gambar 9. Sensor Absolut Humidity dengan self-heating thermistor:
(A) Desain dan sambungan listrik (B) Tegangan keluaran
4. Higrometer Optik
Kebanyakan sensor kelembaban memperlihatkan masalah kehandalan,
khususnya histerisis dengan nilai dari 0.5% sampai 1% RH. Dalam kontrol proses
yang presisi, hal ini bisa menjadi faktor pembatas, oleh karena itu metode
pengukuran kelembaban secara tidak langsung sebaiknya dipertimbangkan.
Metode yang paling efisien adalah penghitungan kelembaban absolut dan
kelembaban relatif melalui temperatur titik embun. Seperti yang telah dinyatakan
didepan bahwa titik embun adalah temeperatur dimana fase cair dan fase uap
airnya dalam keadaan seimbang. Temperatur dimana fase uap dan fase padat
dalam keadaan seimbang disebut titik beku. Pada titik embun hanya ada nilai
tekanan uap. Oleh karena itu, kelembaban absolut dapat diukur dari temeperatur
ini sepanjang tekananya diketahui. Metode yang terbaik dalam pengukuran
kandungan air dengan efek histerisis minimum dapat dicapai dengan
menggunakan higrometer optik.
Ide dasar dibalik higrometer optik adalah penggunaan cermin yang suhu
permukaannya dipertahankan dengan presisi oleh pompa panas thermolistrik.
Temperatur cermin dikontrol agar berada pada ambang batas pembentukan
embun. Sampel udara dilewatkan agar mengenai permukaan cermin, jika
temperatur cermin melewati titik embun maka sampel udara akan melepaskan
kandungan airnya dalam bentuk tetesan air. Sifat reflektif cermin akan berubah
pada saat pengembunan air karena tetesan air akan menyebarkan sinar. Perubahan
reflektifitas cermin dapat dideteksi dengan photodetektor yang tepat.
Gambar 10. menunjukkan digram blok higrometer cermin. Higrometer ini
terdiri dari pompa panas yang dioperasikan pada efek peltier. Pompa panas
memindahkan panas dari permukaan cermin tipis telah dipasang sensor. Sensor ini
adalah bagian dari termometer digital yang menampilkan temperatur cermin.
Rangkaian higrometer ini bertipe diferensial, dimana optokopler bagian atas yaitu
sebuah LED dan photodetektor digunakan untuk kompensasi drift, optokopler
bawah untuk mengukur reflektifitas cermin. Kesimetrian sensor dapat
diseimbangkan dengan memasukkan keseimbangan optik ke dalam jalur cahaya
pada optokopler atas. Optokopler bawah ditempatkan dengan sudut 45° terhadap
cermin. Di atas titik embun cermin dalam keadaan kering dan reflektifitasnya
tertinggi. Pompa pengontrol panas menurunkan temperatur cermin. Sesaat
kemudian terjadi pengembunan, reflektifitas cermin berangsur-angsur turun dan
menyebabkan berkurangnya arus yang melewati photodetektor. Sinyal
photodetektor melewati pengontrol dengan tujuan mempertahankan arus yang
melalui pemompa panas agar temperatur permukaan cermin tetap pada level titik
embun supaya tidak terjadi pengembunan dan penguapan lagi pada permukaan
cermin. Sebetulnya molekul air terus menerus terperangkap dan lolos dari
permukaan, akan tetapi rata-rata kepadatan pengembunan tidak merubah
keseimbangan setelah keseimbangan pertama telah dicapai.
Karena temperatur sensor permukaan cermin menentukan titik embun yang
berlaku, hal ini menjadi pertimbangan metode paling akurat dan paling mendasar
dalam pengukuran kelembaban. Histerisis sebenarnya telah dihilangkan dan
sensitifitasnya mendekati 0,03 °C DP (dew point). Darai titik embun, semua
parameter kelembaban seperti %RH, tekanan uap dan sebagainya bisa didapatkan
selama tekanan diketahui.
Ada beberapa masalah yang berhubungan dengan metode ini. Yaitu biaya
yang mahal, kontaminasi cermin dari kotoran serta konsumsi daya yang relatif
tinggi oleh pompa panas. Masalah kontaminasi sebenarnya dapat dihilangkan
dengan menggunakan filter partikel dan dengan teknik khusus yaitu dengan
sengaja mendinginkan cermin sampai dibawah titik embun agar terjadi
pengembunan yang berlebihan kemidian diikuti dengan pemanasan cermin
dengan cepat. Ini akan membersihkan partikel yang mengotori cermin, sehingga
cermin akan tetap bersih.
Gambar 10.Diagram Blok Sensor Higrometer Optik
5. Higrometer Osilasi
Ide pembuatan higrometer osilasi mirip dengan sensor higrometer optik.
Perbedaanya adalah pada pengukuran titik embun tidak ditentukan dengan
reflektifitas optik permukaan cermin tetapi ditentukan dengan mendeteksi
perubahan massa dari plat yang didinginkan. Plat yang didinginkan ini dibuat dari
kristal quartz tipis yang menjadi bagian dari rangkaian osilator. Ini menunjukkan
nama lain dari sensor, yaitu piezoelectric hygrometer, karena plat quartz ini
bekerja berdasarkan efek piezoelectric.
Kristal quartz digandeng dengan pendingin peltier yang mengontrol
temperatur kristal dengan derajat keakuratan yang tinggi (Gambar 11). ketika
temperatur turun sampai titk embun, lapisan tipis air yang tertinggal pada
permukaan kristal quartz, karena massa kristal berubah, frekuensi resonansi juga
berubah dari f0 – f1. frekuensi baru ini (f1) sesuai dengan ketebalan lapisan air yang
menempel pada kristal. Perubahan frekuensi mengontrol arus yang melewati
pendingin peltier agar temperatur pada kristal quartz tetap di titik embun.
Kesulitan utama dalam mendisain higrometer ini adalah penyediaan sambungan
panas (thermal coupling) antara pendingin dan kristal dalam mempertahankan
ukuran kristal yang kecil pada beban mekanik yang minimum. Tentu saja metode
ini dikerjakan dengan menggunakan sensor gelombang akustik permukaan
(SAW=surface acoustic-wave).
Gambar 11. Sensor Kelembaban Osilasi
DAFTAR PUSTAKA
Ciputra, Ahmad. 2009. Sensor Kelembaban
Fraden, Jacob. 2003. Modern Sensor. San Diego: Advance Monitor Corporation
http://kuliah.andifajar.com/sensor-kelembaban/
http://dc302.4shared.com/doc/fp8ft7vZ/preview.html
http://do-stupid-things.blogspot.com/2010/05/sensor-kelembaban-humidity-and-
moisture.html