draft laporan ta

HALAMAN JUDUL

TUGAS AKHIR – TF 091381

RANCANG BANGUN MARITIME BUOY WEATHER UNTUK MENDUKUNG SISTEM INFORMASI CUACA MARITIMDI PELABUHAN TANJUNG PERAK, SURABAYA

Tri KurniawanNRP 2408100 065

Dosen Pembimbing I Ir. Syamsul Arifin, MT

Dosen Pembimbing IIImam Abadi, ST. MT

JURUSAN TEKNIK FISIKAFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya

i

ii

2012

HALAMAN JUDUL

FINAL PROJECT – TF 091381

Tri KurniawanNRP 2408100 065

Supervisor I Ir. Syamsul Arifin, MT

Supervisor IIImam Abadi, ST. MT

ENGINEERING PHYSIC DEPARTMENTFaculty of Industrial TechnologySepuluh Nopember Institute of TechnologySurabaya2012

ii

LEMBAR PENGESAHANRANCANG BANGUN MARITIME BUOY WEATHER

UNTUK MENDUKUNG SISTEM INFORMASI CUACA MARITIM DI PELABUHAN TANJUNG PERAK,

SURABAYA

TUGAS AKHIR

Oleh

Tri KurniawanNRP 2408 100 065

Surabaya, 2012

Menyetujui,Dosen Pembimbing I

Ir. Syamsul Arifin, MT. _ NIPN 196309071989031004

Menyetujui,Dosen Pembimbing II

Imam Abadi, ST. MT.NIPN 197610061999031002

Mengetahui,Ketua Jurusan

Teknik Fisika FTI-ITS

D r . Ir. Totok Soehartanto , DEA NIPN196503091990021001

iii

Halaman ini sengaja dikosongkan

iv

LEMBAR PENGESAHANRANCANG BANGUN MARITIME BUOY WEATHER

UNTUK MENDUKUNG SISTEM INFORMASI CUACA MARITIM DI PELABUHAN TANJUNG PERAK,

SURABAYA

TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknikpada

Bidang Studi Rekayasa Instrumentasi dan KontrolProgram Studi S-1 Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

Oleh:TRI KURNIAWANNRP 2408 100 065

Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir:

1. Ir. Syamsul Arifin, MT ………. (Pembimbing I)

2. Imam Abadi, ST, MT ………. (Pembimbing II)

SURABAYA

v

vi

2012


vi

RANCANG BANGUN MARITIME BUOY WEATHER UNTUK MENDUKUNG SISTEM INFORMASI CUACA

MARITIM DI PELABUHAN TANJUNG PERAK, SURABAYA

Nama Mahasiswa : Tri KurniawanNRP : 2408 100 065Jurusan : Teknik Fisika FTI-ITSDosen Pembimbing : 1. Ir. Syamsul Arifin, MT.

2. Imam Abadi, ST. MT.Abstrak

Negara Indonesia adalah negara maritim, hal ini membuat transportasi laut memegang peranan penting dalam proses transportasi. Dalam pelayaran transportasi laut sering kali membutuhkan waktu tempuh yang lama bahkan sampai hitungan hari dan otomatis para pelaku transportasi laut membutuhkan data akan prediksi cuaca maritim. Pola cuaca dan iklim yang tidak beraturan sekarang ini telah mengancam transportasi laut, dimana menurut laporan KNKT 2003-2008 terjadi 38% kejadian kecelakaan transportasi laut yang disebabkan oleh bencana alam, seperti badai, anging kencang, ombak besar, dll. Sementara itu jumlah weather station di Indonesia tidak sebanding dengan luas lautan yang dimiliki Indonesia, dimana tercatat hanya 198 buah weather station di Indonesia. Perlu adanya tambahan buoy weather ini yang melatarbelakangi tugas akhir ini apalagi buoy weather yang ada di tengah laut. Keluaran penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan maritime buoy weather dengan harga murah dan dapat diletakkan ditengah laut untuk membantu transportasi laut. Beberapa variabel yang diukur oleh maritime buoy weather ini adalah tekanan udara (HP03), arah angin (optocoupler), kelajuan angin (rotary encoder) serta suhu dan kelembaban (SHT 11). Spesifikasi sistem pengukuran suhu adalah ketidakpastian pengukuran sebesar 0,028OC error akurasi 0,253 OC dan error presisi 0,013 OC. Sistem pengukuran kelembaban memiliki nilai ketidakpastian pengukuran sebesar 0,051%, error akurasi sebesar 0,445% dengan error presisi

viii

ix

sebesar 0,227%. Sitem pengukuran kelajuan angin memiliki nilai ketidakpastian pengukuran sebesar 0,0363 m/s, error akurasi dari sensor ini adalah 0.338 m/s dan error presisi sebesar 0,27 m/s.

Kata Kunci :weather station, maritime buoy weather, suhu, kelembaban, tekanan udara, arah angin, kelajuan angin


Name : Tri KurniawanNRP : 2408 100 065Department : Engineering Physics FTI-ITSSupervisors : 1.Ir. Syamsul Arifin, MT.

2. Imam Abadi, ST. MT.

Abstract

Negara Indonesia adalah negara maritim yang memiliki luas lautan lebih besar daripada luas daratannya. Sehingga transportasi laut memegang peranan penting dalam proses transportasi. Dalam pelayaran transportasi laut sering kali membutuhkan waktu tempuh yang lama bahkan sampai hitungan hari dan otomatis para pelaku transportasi laut membutuhkan data akan prediksi cuaca maritim. Untuk mengatasi ini pemerintah telah mendirikan badan meteorology, klimatologi dan geofisika(bmkg) dan weather station.

Keyword:

ix

This page is intentionaly left blank

x

KATA PENGANTAR

xiii

xiv

DAFTAR ISI

HalHALAMAN JUDUL........................................................ i

HALAMAN JUDUL........................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN............................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN............................................. v

ABSTRAK........................................................................ viii

ABSTRACT..................................................................... ix

KATA PENGANTAR..................................................... xiii

DAFTARISI..................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR....................................................... xvi

DAFTAR TABEL............................................................ xvii

DAFTAR NOTASI.......................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang...................................................... 11.2 Rumusan Masalah................................................ 21.3 Batasan Masalah................................................... 21.4 Tujuan Penelitian.................................................. 21.5 Manfaat Penelitian................................................ Error!

Bookmark not defined.1.6 Metodologi Penelitian.......................................... 31.7 Sistematika Laporan............................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Pencemaran Udara................................................ Error!

Bookmark not defined.2.2 Pemantauan Kualitas Udara Di Kota

Surabaya............................................................... Error! Bookmark not defined.

xv

2.3 Ozon Troposfer (O3)............................................. Error! Bookmark not defined.

2.4 Hubungan Kualitas Udara Terhadap Faktor Meteorologis......................................................... Error! Bookmark not defined.

2.5 Jaringan Syaraf Tiruan (JST)................................ Error! Bookmark not defined.

BAB III METODOLOGI3.1 Alur Penelitian...................................................... 253.2 Data Lapangan...................................................... Error!

Bookmark not defined.3.3 Pengolahan Data................................................... Error!

Bookmark not defined.3.4 Perancangan Jaringan Syaraf Tiruan.................... 333.5 Perancangan Software Prediktor dan Analisis...... Error!

Bookmark not defined.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil Permodelan................................................. Error!

Bookmark not defined.4.2 Pembahasan.......................................................... Error!

Bookmark not defined.4.3 Software Prediktor Konsentrasi O3....................... Error!


BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan........................................................... 575.2 Saran..................................................................... Error!


DAFTAR PUSTAKA...................................................... 59

LAMPIRAN A Listing Program

LAMPIRAN B Bobot Akhir JST

LAMIRANC Validasi Data

xiv

DAFTAR GAMBAR

Hal

xvi

DAFTAR TABEL

Hal

xvii

Halaman ini sengaja dikosongka

xviii

DAFTAR NOTASI

xix


xx

1

1. BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) merupakan lembaga yang menangani masalah cuaca dan iklim di Indonesia. Lembaga ini mendirikan stasiun meteorologi di berbagai tempat untuk mengamati kondisi lingkungan yang ada di sekitar stasiun tersebut. Parameter yang diambil adalah suhu, kelembaban, kecepatan, arah angin, curah hujan dan intensitas penyinaran matahari. Sejak tahun 1991, pola iklim di Indonesia tidak dapat diprediksikan (musim hujan atau kemarau). Pola cuaca dan iklim yang tidak beraturan ini akan mengganggu sarana transportasi laut, dimana menurut laporan KNKT 2003-2008 terjadi 38% kejadian kecelakaan transportasi laut yang disebabkan oleh bencana alam, seperti badai, anging kencang, ombak besar, dll. Faktor kesalahan manusia juga menjadi 41% penyebab kecelakaan transportasi laut. Faktor lainnya yang cukup besar menjadi penyebab kecelakaan transportasi laut adalah akibat strukur kapal yang tidak kuat dengan prosentase sebesar 21%.

Melihat permasalahan yang seperti ini pemerintah melakukan upaya, yaitu dengan memberikan perijinan berlayar untuk kapal-kapal yang berlabuh dan bersandar melalui syahbandar. Selain itu beberapa pendukung lain yang dilakukan yaitu: (i) website bmkg.go.id yang memberikan Informasi dan prakiraan cuaca setiap harinya, (ii) peningkatan jumlah dan jangkauan radio pantai dan, (iii) sarana bantu navigasi pelayaran (SBNP). Perlu diketahui Jumlah stasiun cuaca sekitar 198 di Indonesia dari wilayah Banda Aceh sampai dengan Timika yang mencakup luasan wilayah 7,9 juta km2 dengan 1,8 juta km2 daratan, 6,1 juta km2 luas laut. Penambahan stasiun cuaca ini tidak mungkin dilakukan dengan bebas, dikarenakan biaya pengadaannya yang cukup mahal. Maritime buoy weather ini diharapkan bisa menjadi alat alternatif

2

untuk mengetahui informasi prakiraan cuaca maritim dan juga dapat mendukung sistem informasi cuaca maritim.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, maka permasalahan yang akan diselesaikan dalam penelitian tugas akhir ini adalah

1. Bagaimana merancang maritime buoy weather yang memiliki akurasi dan juga presisi yang sesuai dengan kondisi sebenarnya.

2. Bagaimana merancang maritime buoy weather yang murah untuk bisa diproduksi massal

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan terkait permasalahan yang akan diselesaikan adalah

1. Variabel cuaca yang akan dimonitoring adalah suhu udara, kelembaban udara, tekanan udara, kelajuan angin, dan arah angin.

2. Data masukan berasal dari data alat yang akan dibuat (maritime buoy weather).

3. Pemilihan sensor didasarkan pada efektivitas dan effisiensi untuk mendukung pembuatan produk maritime buoy weather secara massal.

4. Bouy dianggap stabil.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian tugas akhir ini adalah merancang maritime buoy weather dengan akurasi dan juga presisi yang sesuai dengan kondisi sebenarnya serta murah dan dapat mudah dioperasikan

3

1.5 Metodologi Penelitian

Untuk mencapai tujuan yang telah ada, maka diperlukan sebuah metodologi penelitian yang memuat berbagai tahapan yang akan dilaksanakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun tahapan yang dilakukan adalah:

1. Studi literaturSebagai upaya untuk pemahaman terhadap materi yang menunjang tugas akhir dilakukan studi literature mengenai cuaca maritim, pembuatan buoy dan juga sistem akuisisi data.

2. Pembuatan bouy weather a. Pembuatan buoy yang dapat stabil pada permukaan

airb. Pemilihan sensor dan pengkondisian sinyal yang

sesuaic. Pembuatan rangkaian catudaya

3. Pembuatan sistem akuisisi dataa. Perencanaan algoritma pemrograman mikrokontroller

dengan menggunakan CodeVisionAVR4. Pengambilan data pengujian dan analisis

Pengujian dilakukan untuk keperluan analisa dari keseluruhan sistem yang meliputi software dan juga hadware dengan harapan dapata diketahui sistem bekerja dengan baik atau tidak.

5. Penyusunan dan penulisan laporan.

1.6 Sistematika Laporan

Laporan penelitian tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab dengan rincian sebagai berikut:BAB I Pendahuluan

Bab ini berisi penjelasan tentang latar belakang, permasalahan tujuan, batasan masalah, metodologi penilitian, dan sistematika laporan.

4

BAB II Tinjauan PustakaBab ini berisi teori-teori yang menunjang tugas akhir

diantaranya tentang cuaca, weather station, sistem akuisisi data, mikrokontroler dan bouy.BAB III Metodologi Penelitian

Bab ini menjelaskan tentang bagaimana langkah-langkah yang harus dilalui dalam pembuatan maritime buoy weather ini.BAB IV Analisa Data dan Pembahasan

Bab ini berisikan analisa dan juga pembahasan dari hasil pengujian yang telah dilakukan.BAB V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan ini dan juga saran untuk pengembangan dan penelitian selanjutnya.

5

2. BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Cuaca dan Iklim

Keadaan udara pada saat tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu yang singkat disebut Cuaca. Pengamatan cuaca dilakukan dalam jangka waktu yang singkat, hanya beberapa jam saja. Hal ini dikarenakan kondisi cuaca tersebut bisa berbeda-beda, misal pada pagi hari, siang hari maupun sore harinya. Begitu pula keadaan cuacanya bisa berbeda-beda untuk setiap tempat, serta setiap jamnya.

Ilmu yang mempelajari tentang keadaan cuaca disebut Meteorologi. Nilai cuaca dapat dinyatakan dalam bentuk kualitatif (tanpa besaran angka) dan juga kuantitaif. Nilai unsur-unsur cuaca saat demi saat selama 24 jam di suatu tempat akan menunjukkan pola siklus yang disebut perubahan cuaca diurnal (pukul 00:00 hingga 24:00). Nilai tiap unsur cuaca tersebut dapat dirata-ratakan dan menghasilkan cuaca pada tanggal tersebut.

Data cuaca terdiri dari data diskontinyu dan data kontinyu. Disebut data diskontinyu karena mudah kembali bernilai nol (0). Data unsur cuaca yang sifatnya diskontinyu antara lain penerimaan radiasi matahari dan lama penyinarannya, presipitasi (curah hujan, embun, dan salju) dan penguapan. Penyajian dan analisisnya dalam bentuk nilai akumulasi sedangkan penyajian grafiknya dalam bentuk kurva histogram. Sedangkan data lainnya disebut data kontinyu karena tidak mudah turun mencapai nol. Adapun data cuaca yang bersifat kontinyu antara lain: suhu, kelembaban dan tekanan udara serta kecepatan angin. Analisis dan penyajian datanya dalam bentuk angka rata-rata atau angka sesaat (instantaneous) sedangkan grafiknya dalam bentuk garis/kurva.

Cuaca dicatat terus menerus pada jam-jam pengamatan tertentu secara rutin, menghasilkan suatu seri data cuaca yang selanjutnya dapat diolah secara statistika mejadi data iklim. iklim adalah sintesis atau kesimpulan atau rata-rata perubahan unsur-

6

unsur cuaca (hari demi hari dan bulan demi bulan) dalam jangka panjang di suatu tempat atau pada suatu wilayah.Sintesis tersebut dapat diartikan pula sebagai nilai statistik yang meliputi antara lain nilai rata-rata, maksimum, minimum, frekuensi kejadian, atau peluang kejadian dari cuaca. Iklim dapat pula diartikan sebagai pola kebiasaan serta perubahan cuaca di sutau tempat atau wilayah.

Untuk mengetahui keadaan iklim, perlu dilakukan penyelidikan dalam waktu yang cukup lama dan meliputi wilayah yang sangat luas. Hal ini mengingat iklim adalah sifat cuaca dalam jangka waktu panjang pada tempat tertentu atau daerah yang luas, maka data cuaca yang digunakan hendaklah mewakili keadaan atmosfer seluas mungkin di tempat atau wilayah yang bersangkutan. Demikian pula datanya haruslah murni dan terhindar dari gangguan lokal. Pada prinsipnya data iklim harus terbentuk dari data cuaca yang dapat mewakili (representative) secara benar keadaan atmosfer suatu tempat atau wilayah luas dan dalam jangka waktu sepanjang mungkin. Orgainsasi Meteorologi Sedunia (World Meteorological Organization), atau sering dikenal dengan nama WMO merekomendasikan jangka waktu minimum 30 tahun. Adapun ilmu yang mempelajari tentang iklim disebut Klimatologi.

Di Indonesia, keadaan cuaca pada suatu daerah selalu diumumkan dalam jangka waktu sekitar 24 jam melalui prakiraan cuaca baik itu di media cetak maupun di media elektronik. Prakiraan cuaca yang diumumkan ke masyarakat ini merupakan hasil analisa dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG). Saat ini sistem informasi prakiraan cuaca BMKG pun bisa dilihat di website bmkg.go.id, namun tingkat kepresisian dari data terukur yang diberikan perlu ditingkatkan lagi, dan kekurangan yang sangat vital dari website ini adalah pada wilayah yang terpencil tidak bisa melakukan akses informasi. Kondisi seperti ini dapat diatasi dengan menambah stasiun cuaca (weather station) pada wilayah terpencil tersebut.

7

Kota Surabaya terletak diantara 07o12’-07o21’ Lintang Selatan dan 112o36’- 112o54’ Bujur Timur. Surabaya merupakan kota kedua terbesar di Indonesia yang berbatasan langsung dengan Selat Madura di bagian Utara dan Timur, Kabupaten Sidoarjo di bagian Selatan dan Kabupaten Gresik di bagian Barat. Surabaya merupakan kota pantai dengan daerah dataran rendah berada antara 3- 6 m di atas permukaan laut dan daerah berbukit antara 20 -30 m di atas permukaan laut. Musim hujan terjadi pada periode november – april dan musim kemarau terjadi pada mei – oktober. Temperatur udara rata-rata antara 22.6 oC – 34.1 oC dengan tekanan udara rata-rata adalah 1005.2-1013.9 milibar dan kelembaban antara 42% - 97%.Kecepatan angin rata-rata perjam adalah 12-23 km sedangkan curah hujan rata-rata antara 120-190mm (BLH , 2008).

2.2 Stasiun Cuaca

Stasiun cuaca atau weather station sendiri adalah alat yang digunakan untuk mengetahui kondisi cuaca pada suatu wilayah dan juga memberikan informasi prakiraan cuaca, guna menunjang penyediaan informasi dan prakiraan cuaca pada wilayah tersebut.

Gambar 2.1 weather station milik Down East Instrumentation

Weather station itu sendiri dilengkapi dengan instrumen dan peralatan elektrik yang digunakan untuk mengamati kondisi

8

atmosfer. Variabel yang diamati oleh setiap stasiun cuaca diantaranya adalah kelembaban udara, kecepatan amgin, arah angin, suhu udara, dan tekanan udara. Gambar 2.1 merupakan contoh menara weather station yang terdiri dari lima sensor. Weather station ini merupakan produk dari Down East Instrumentation, LLC. Berikut ini akan dijelaskan tentang variabel yang akan diukur pada penelitian tugas akhir ini, antara lain: kelembaban udara, suhu udara, tekanan udara, arah dan kecepatan angin

2.2.1 Kelembaban UdaraKelembaban udara adalah 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.

Kelembaban udara terbagi dua macam, yaitu kelembaban udara absolut dan kelembaban udara relatif. Kelambaban udara relatif adalah perbandingan jumlah uap air dalam (kelembaban udara absolut) dengan jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung oleh udara tersebut dalam suhu yang sama, dinyatakan dalam persen (%). Sedangkan kelambaban udara absolut adalah banyaknya uap air yang terdapat di udara pada suatu tempat, dinyatakan dengan banyaknya gram uap air dalam 1 m3 udara.

2.2.2 Suhu UdaraVariabel lain yang diperhatikan dalam prediksi cuaca

adalah suhu udara. Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam

9

suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

Alat untuk mengukur suhu adalah thermometer. Adapun skala dari thermometer adalah skala Reamur (R), Fahrenheit (F) dan yang sering dipakai yaitu Celsius (C).

Suhu udara tertinggi di permukaan bumi adalah di daerah tropis (sekitar ekuator) dan semakin ke kutub makin dingin. Tiap kenaikan bertambah 100 meter, suhu udara berkurang (turun) rata-rata 0,6°C. Penurunan suhu semacam ini disebut gradien temperatur vertikal atau lapse rate. Pada udara kering, besar lapse rate adalah 1°C.

Suhu udara erat hubungannya dengan radiasi panas matahari yang diterima oleh bumi. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat penerimaan panas oleh bumi antara lain: 1. Sudut datangnya sinar mathari

Sudut datangnya sinar matahari adalah sudut yang dibentuk oleh permukaan bumi dengan arah datangnya sinar matahari. Sudut datngnya matahari ini sangat menentukan panasnya sinar suhu dipermukaan bumi. Jika sinar matahari tegak lurus dengan dengan permukaan bumi maka suhu udara dipermukaan bumi akan mendapatkan pemanasan maksimum. Sedangkan jika arah datangnya matahari itu condong maka pemanasan permukaan bumi akan tidak maksimal.

2. Lamanya penyinaran Lamanya penyinaran permukaan bumi juga mempengaruhi suhu dipermukaan bumi. Lama penyinaran itu juga tergantung pada letak suatu wilayah. Semakin lama suatu daerah itu disinari matahari maka akan semakin tinggi pula suhu di daerah tersebut. Begitu juga sebaliknya jika semakin sedikit waktu yang diterima daerah tersebut maka semakin rendah pula suhu didaerah tersebut.

10

3. Ketinggian tempatFaktor ini juga sangat mempengaruhi suhu udara. Karna semakin tinggi di atas permukaan laut semakin rendah suhu udaranya. Penurunan suhu udara setiap 100 meter yaitu berkurang 0,5°-0,6°c. sedangkan suhu udara diatas permukaan laut 26°c.

4. Jarak suatu tempat ke laut Wilayah laut lebih cenderung untuk menerima panas sedangan lebih sulit untuk melepaskan panas. Dengan demikian suatu daerah yang lebih dekat dengan lautan maka suhu udaranya lebih panas dibanding dengan daerah yang jauh dari lautan.

5. Banyak sedikitnya awanKetebalan awan juga mempengaruhi panas yag diterima oleh bumi. Semakin tebal atau semakin banyak awan maka semakin sedikit panas yang diterima oleh bumi.

Pemanasan permukaan bumi ada yang secara langsung ada juga pemanasan permukaan bumi secara tidak langsung. Pemanasan bumi secara tidak langsung yaitu :1. Konduksi

Konduksi adalah pemanasan yang dilakukan dengan peroses perpindahan panas antara dua benda yang bersentuhan.

2. KonveksiKonveksi adalah perpindahan panas secara gerak vertikal ke atas kebawah.

3. AdveksiAdveksi adalah proses perpiindahan secara mendatar atau horizontal.

4. TurbelensiTurbelensi adalah gerakan angin yang berputar-putar akibat ada tekana rendah di tengah-tengah tekanan udara yang tinggi.

11

Data dari BMKG tentang suhu udara rata-rata di Surabaya adalah berkisar 23oC-35oC.

2.2.3 Tekanan UdaraTekanan udara adalah tekanan pada titik manapun di

atmosfer bumi. Pada umumnya, tekanan atmosfer hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh berat udara di atas titik pengukuran. Tekanan 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 normal adalah tekanan kolom udara setinggi lapisan atmosfer bumi pada garis lintang 450 dan suhu 0oC dan 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

Daerah bertekanan rendah memiliki massa atmosfer yang lebih sedikit di atas lokasinya, di mana sebaliknya, daerah bertekanan tinggi memiliki massa atmosfer lebih besar di atas lokasinya. Meningkatnya ketinggian menyebabkan berkurangnya jumlah molekul udara secara eksponensial. Karenanya, tekanan atmosfer menurun seiring meningkatnya ketinggian dengan laju yang menurun pula. Hal yang mempengaruhi tekanan udara selain ketinggian adalah suhu udara.

Tekanan udara dalam permukaan air laut yang terukur oleh BMKG adalah 100,2-101,51 kpa.

2.2.4 Arah dan Kelajuan AnginPengertian angin adalah udara yang bergerak yang

diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya

12

perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.

Sifat dari angin adalah apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah. Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.

Informasi arah angin itu menunjukkan arah dari mana datangnya angin tersebut, bukan kemana angin itu akan bergerak. Satuan dari besaran arah angin adalah derajat. Derajat tersebut mewakili arah dari datangnya angin tersebut, contohnya 0o adalah keterangan untuk arah utara, dan 270o

untuk mewakili arah barat.Angin yang ada di Indonesia memiliki beberapa jenis

dan angin-angin tersebut juga akan mempengaruhi keadaan cuaca baik itu di darat ataupun di perairan. Jenis-jenis angin tersebut adalah:

1. Angin LautAngin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut menuju ke arah darat . Angin ini pada umumnya terjadi pada saat siang hari dari pukul 09.00 sampai

13

dengan pukul 16.00 di daerah pesisir pantai. Angin ini sering kali dimanfaatkan oleh para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut. Angin laut ini terjadi dikarenakan kapasitas panas yang lebih besar pada air daripada daratan, sinar matahari memanasi darat lebih cepat daripada laut. Pada saat suhu permukaan daratan meningkat pada siang hari, udara di atas permukaan darat meningkat pula akibat konduksi. Dikarenakan panas yang terjadi maka tekanan udara di atas daratan menjadi lebih rendah, sedangkan tekanan udara di lautan cenderung masih lebih tinggi. Akibatnya terjadi gradien tekanan dari lautan yang lebih tinggi ke daratan yang lebih rendah. Hal inilah menyebabkan terjadinya angin laut, dimana kekuatannya sebanding dengan perbedaan suhu antara daratan dan lautan.

2. Angin DaratAngin darat merupakan angin yang memiliki sifat berkebalikan dengan angin laut. Adapun pengertian dari angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut yang pada umumnya terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00 sampai dengan jam 06.00 di daerah pesisir pantai. Angin darat ini dimanfaatkan bagi para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan perahu bertenaga angin sederhana. Angin jenis ini dapat terjadi dikarenakan pada malam hari daratan menjadi dingin lebih cepat daripada lautan, karena kapasitas panas tanah lebih rendah daripada air. Akibatnya perbedaan suhu yang menyebabkan terjadinya angin laut lambat laun hilang dan sebaliknya muncul perbedaan tekanan yang berlawanan karena tekanan udara di atas lautan yang lebih panas itu menjadi lebih rendah daripada daratan, sehingga terjadilah angin darat.

14

3. Angin LembahAngin lembah merupakan jenis angin yang bertiup dari arah lembah menuju ke arah puncak gunung. Angin lembah ini pada umumnya terjadi pada siang hari. Pada siang hari udara yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka atau bebas, maka udara mengalir dari lembah ke puncak gunung.

4. Angin GunungAngin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari.

5. Angin FohnAngin Fohn adalah angin yang bertiup pada suatu wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang berbeda. Angin Fohn atau yang juga memiliki nama lain yaitu angin terjun atau angin jatuh ini terjadi karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan yang tingginya lebih dari 200 meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn yang jatuh dari puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah dibuang pada saat hujan Orografis. Angin ini bersifat panas yang dapat merusak dan dapat menimbulkan korban. Tanaman yang terkena angin ini bisa mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya tahan tubuhnya terhadap serangan penyakit. Angin ini di daerah tertentu juga memiliki nama tersendiri, contohnya di Jawa Timur angin ini diberi nama Angin Gending, di Sumatra Utara dikenal dengan nama Angin Bahorok, Angin Brubu di Sulawesi Selatan, Angin Kumbang di Jawa Barat dan juga di Papua dikenal dengan nama Angin Wambrau.

15

Selain berdasarkan jenisnya angin juga dapat dilihat dari sudut pandang lain yang sering juga dikenal dengan nama angin musim. Angin musim sendiri terdapat lima macam, antara lain:

1. Angin PassatAngin passat adalah angin yang bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Angin Passat dapat dibagi menjadi dua, yaitu Angin Passat Timur Laut yang bertiup di belahan bumi Utara dan Angin Passat Tenggara yang bertiup di belahan bumi Selatan. Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Dikarenakan temperatur di daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa naik secara vertikal atau secara konveksi. Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut dinamakan Daerah Konvergensi Antar Tropik (DKAT). Daerah tersebut ditandai dengan temperatur yang selalu tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah tersebut terbebas dari adanya angin topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah doldrum (wilayah tenang).

2. Angin Anti PassatBerbeda dengan Angin Passat, Angin Anti Passat merupakan udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang 20o - 30o LU dan LS, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun Sahara di Afrika dan gurun di Saudi Arabia.

16

3. Angin BaratSebagian udara yang berasal dari daerah maksimum subtropis utara dan selatan mengalir ke daerah sedang utara dan daerah sedang selatan sebagai Angin Barat. Pengaruh angin Barat di belahan bumi utara tidak begitu terasa karena hambatan dari benua. Di belahan bumi selatan pengaruh Angin Barat ini sangat besar, terutama pada daerah lintang 60oLS. Di sini bertiup Angin Barat yang sangat kencang

4. Angin TimurDi daerah Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi terdapat daerah dengan tekanan udara maksimum. Dari daerah ini mengalirlah angin ke daerah minimum subpolar atau daerah dengan koordinat 60oLU/LS, angin ini disebut Angin Timur. Angin timur ini bersifat dingin karena berasal dari daerah kutub.

5. Angin MusonAngin muson adalah angin yang berhembus secara periodik (minimal 3 bulan) dan antara periode yang satu dengan yang lain. Pola dari angin muson ini akan berlawanan yang berganti arah secara berlawanan setiap setengah tahun. Umumnya pada setengah tahun pertama bertiup angin darat yang kering dan setengah tahun berikutnya bertiup angin laut yang basah. Pada bulan Oktober–April matahari berada pada belahan langit sisi selatan, sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh pemanasan matahari dari benua Asia. Akibatnya di Australia terdapat pusat tekanan udara rendah sedangkan di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi. Keadaan ini menyebabkan arus angin dari benua Asia ke benua Australia. Di Indonesia angin ini merupakan angin musim timur laut di belahan bumi utara dan angin musim barat di belahan bumi Selatan. Oleh karena angin ini melewati Samudra Pasifik dan

17

Samudra Hindia maka banyak membawa uap air, sehingga pada umumnya di Indonesia terjadi musim penghujan. Musim penghujan meliputi seluruh wilayah indonesia, hanya saja persebarannya tidak merata. makin ke timur curah hujan makin berkurang karena kandungan uap airnya makin sedikit. Pada bulan sebaliknya yaitu bulan April-Oktober, matahari berada di belahan langit utara, sehingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Hal ini berakibat di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah, sedangkan di Australia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari Australia menuju Asia. Di Indonesia terjadi angin musim timur di belahan bumi selatan dan angin musim barat daya di belahan bumi utara. Oleh kerena angin ini tidak melewati lautan yang luas maka angin tidak banyak mengandung uap air oleh karena itu pada umumnya di indonesia terjadi musim kemarau, kecuali pantai barat sumatera, sulawesi tenggara, dan pantai selatan irian jaya. Diantara kedua musim tersebut ada musim yang disebut musim pancaroba atau musim peralihan, yaitu : Musim kemareng yang merupakan peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau, dan musim labuh yang merupakan peralihan musim kemarau ke musim penghujan. Adapun ciri-ciri musim pancaroba yaitu: Udara terasa panas, arah angin tidak teratur dan terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu singkat dan lebat.

Perbedaan antara kelajuan dan juga kecepatan adalah kelajuan menunjukkan besaran skalar karena hanya memiliki nilai. Sedangkan kecepatan adalah besaran vektor yang memiliki nilai dan arah. Adapun alat ukur untuk mengukur angin adalah :

18

1. AnemometerAnemometer adalah alat yang mengukur kecepatan angin.

2. Wind vaneWind vane adalah alat untuk mengetahui arah angin.

3. WindsockWindsock adalah alat untuk mengetahui arah angin dan memperkirakan besar kecepatan angin. Windsock biasanya banyak ditemukan di bandara – bandara.

2.3 Mikrokontroller ATMEGA 8535

Mikrokontroller merupakan suatu rangkaian terintegrasi (IC) dengan kepadatan yang sangat tinggi dan semua bagian yang diperlukan oleh suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping yang didalamnya terdiri dari pusat pemroses (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), EEPROM / EPROM / PROM, unit input/output, antarmuka serial dan parallel, timer dan counter, serta interup kontroler. Kemampuannya yang programmable,fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial. Juga harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroller digunakan pada berbagai sistem elektronis,seperti pada robot, automasi industri, sistem alarm, peralatan telekomunikasi, hingga sistem keamanan. Mikrokontroller ini diperlukan untuk memproses data, dimana diketahui dalam sistem pengukuran langkah selanjutnya setelah mensensing variabel fisis diperlukan pengkondisian signal(sudah terdapat dalam sensor) kemudian masuk kedalam pemrosesan data baru yang terakhir adalah display. Dalam pembuatan maritime buoy weather ini pemrosesan data menggunakan mikrokontroller ATMega 8535. Mikrokontroller ATMega8535 ini memiliki sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. Ukuran memory flashnya sebesar 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte. Mikrokontroller ATMega8535 ini juga memiliki komponen ADC

19

internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel, dan port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps.

Adapun arsitektur dari AT Mega 8535 adalah: Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D ADC 10 bit sebanyak 8 Channel Tiga buah timer / counter 32 register Watchdog Timer dengan oscilator internal SRAM sebanyak 512 byte Memori Flash sebesar 8 kb Sumber Interrupt internal dan eksternal Port SPI (Serial Pheriperal Interface) EEPROM on board sebanyak 512 byte Komparator analog Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin dengan susunan pada gambar 2 di bawah ini :

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin IC ATMEGA 8535

Konfigurasi dari PIN ATMEGA 8535 adalah sebagai berikut:

VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya

GND merupakan Pin Ground

20

Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC

Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI

Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator

Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial

RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal

AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC AREF merupakan pin masukan tegangan referensi

untuk ADC

2.4 Sistem Komunikasi Serial

Komunikasi serial dibutuhkan untuk interfacing antar mikrokontroler dan komputer, agar dapat dilihat tampilan hasil dari pengukuran alat maritime buoy weather. Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Devais pada komunikasi serial port dibagi menjadi 2 (dua ) kelompok yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment (DTE). Spesifikasi elektronik dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA) :

1. “Space” (logika 0) ialah tegangan antara + 3 hingga +25 V.

2. “Mark” (logika 1) ialah tegangan antara –3 hingga –25 V.

21

3. Daerah antara + 3V hingga –3V tidak didefinisikan /tidak terpakai

4. Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25 V.5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500mA.

Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Berikut tampilan port serial DB 9 yang umum digunakan sebagai port serial:

Gambar 2.3 Konektor DB 9

Tabel 2.1 Pin konfigurasi konektor DB9Pin

NumberSignal Name

Direction

Description

1 DCD InData Carrier Detect/Receiver Line Signal Detect

2 RxD In Receiver Data3 TxD Out Transmitter data4 DTR Out Data Terminal Ready5 GND - Ground6 DSR In Data Set Ready7 RST Out Request To Send8 CTS In Clear To Send9 RI In Ring Indicator

2.5 Buoy

Buoy adalah fasilitas atau wahana terapung (bagunan apung) yang terbuat dari material tertentu dan ditambatkan pada kedalaman tertentu serta memiliki klasifikasi sesuai peruntukkannya. Berdasarkan

22

klasifikasinya, buoy atau pelampung dibagi menjadi empat kategori, yaitu sebagai rambu-rambu pelayaran, tanda setting alat tangkap ikan, tanda batas wilayah dan observasi penelitian (Dephub-Laut, 1990).

Wahana terapung (Bangunan Apung) seperti buoy yang dapat mengapung diatas zat cair/fluida bekerja berdasarkan kaidah-kaidah Archimedes (Patel dan Wits, 1991), dimana dirumuskan sebagai berikut:

FB = ρ x g x V (2.1)Dimana :

FB = Gaya Apung buoyρ = Massa jenis fluidag = gravitasiV = Volume massa fluida yang dipindahkan

Gambar 2.4 Kondisi buoy saat setimbang

Seperti kita ketahui, sebuah buoy yang langsung mengapung di air tidak senantiasa pada posisi tegak atau tetap. Ada kalanya miring ke kiri atau miring ke kanan atau dengan kata lain buoy selalu dalam keadaan bergoyang. Hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya yang timbulkan oleh angin, arus maupun ombak yang mengenai buoy tersebut.

Gambar 2.5 Kondisi buoy daalam keadaan olengSecara umum design buoy terbagi menjadi tiga bagian

bangunan yang membentuk keutuhan dari buoy. Bagian tersebut adalah:

23

1. Penyangga InstrumenMerupakan bagian buoy yang berisi rangka instrument dan tempat peletakan sensor yang digunakan.

2. Badan BuoyBadan buoy terbentuk atas dua bagian, yaitu bagian melingkar dibagian atas dan bagian mengkerucut (conical) dibagian bawah. Tujuan membentuk pengkerucutan ini adalah untuk memperkecil gaya hidrodinamika.

3. PenyeimbangMerupakan bagian paling bawah dari alas buoy. Pemberian penyeimbang disini untuk menyeimbangkan badan buoy dengan bangunan penyangga instrument bagian atas.

24


3. BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

Penelitian tugas akhir ini memiliki langkah-langkah untuk mencapai tujuan. Adapun langkah-langkah tersebut digambarkan dalam diagram alir pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

25

26

Pada diagram alir diatas dapat dilihat bahwa dalam pembuatan dan penyusunan tugas akhir ini terdapat beberapa tahap yang harus dilakukan, yaitu:

1. Penentuan spesifikasi perancangan alat ini adalah untuk menentukan kriteria komponen ataupun rangkaian yang akan dibutuhkan untuk dapat merancang alat ini.

2. Sedangkan pada tahap studi literatur, langkah yang dilakukan adalah menentukan komponen dan rangkaian seperti apa yang akan digunakan.

3. Pada tahap ini perancangan rangkaian yang dibutuhkan adalah rangkaian catudaya, sensor suhu, sensor kelembaban, sensor tekanan udara, sensor arah dan kecepatan angin, mikrokontroler ATMega8535 beserta pemrogramannya dan buoy.

4. Setelah itu tahap yang dilakukan adalah pembuatan dan pengujian alat. Jika alat yang dibuat sudah sesuai dengan spesifikasi awal maka dapat dilakukan analisa, jika tidak sesuai maka akan dilakukan studi literatur lagi untuk mencari rangkaian perancangan yang sesuai spesifikasi.

3.1 Spesifikasi Perangkat

Dalam perancangan tugas akhir ini, beberapa perangkat yang sesuai dengan spesifiksi yang diinginkan antara lain :

1. Mikrokontroler ATMega 8535Mikrokontroler merupakan pusat kendali dari sistem ini.

Untuk memperkecil error maka digunakan DT-AVR yang merupakan modul single chip yang didalamnya terdapat mikrokontroler ATMega 8535 beserta minimum sistemnya. Dimana PortA.0 dan PortA.1 digunakan sebagai masukan mikrokontroler dari sensor SHT11 sebagai sensor suhu udara dan juga sensor kelembaban. Untuk masukan mikrokontroler dari sensor HP03 juga sama pada PortA.0 dan PortA.1 karena menggunakn sistem cascade dalam dua modul tersebut. Selanjutnya semua Port C dijadikan masukan mikrokontroler

27

dari sensor arah angin. Sedangkan PortD.2 digunakan untuk masukan dari sensor kecepatan angin.

Gambar 3.2 DT AVR low cost micro system dengan mikrokontroler ATMega 8535

2. Sensor suhu dan kelembaban udaraSensor SHT 11 dipilih sebagai sensor untuk mengukur

suhu udara dan kelembaban udara karena sensor ini dapat mengukur kedua besaran fisis dalam satu alat. Sensor ini membutuhkan supply tegangan 2.4-5,5volt. Sensor ini juga memiliki SCK (Serial Clock Input) digunakan untuk mensinkronkan komunikasi antara mikrokontroler dengan SHT11 dan DATA (Serial Data) digunakan untuk transfer data dari dan ke SHT 11. Adapun yang perlu perhatikan adalah keluaran dari sensor ini berupa data digital. Rentang suhu udara yang dapat terukur adalah -40 sampai 123,8 oC dengan akurasi sebesar 0,4 oC. Rentang suhu ini sudah memenuhi kebutuhan pengukuran dari suhu udara di Indonesia, karena suhu di Indonesia terutama di Surabaya berada dikisaran 20 oC sampai 40 oC. Sedangkan untuk kelembaban, rentang yang bisa diukur oleh sensor ini adalah 0-100 %RH, dengan akurasi sebesar 2 %RH.

Gambar 3.3 Modul sensor SHT 11

28

3. Sensor tekanan udaraSensor yang digunakan adalah sensor modul barometer

HP03. Sensor ini membutuhkan supply tegangan 4,5-5,5volt. Sensor ini juga memiliki SCK (Serial Clock Input) digunakan untuk mensinkronkan komunikasi antara mikrokontroler dengan modul sensor HP03 dan DATA (Serial Data) digunakan untuk transfer data dari dan ke modul sensor HP03. Adapun yang perlu perhatikan adalah keluaran dari sensor ini berupa data digital. Rentang tekanan udara yang dapat terukur adalah 300 sampai 1100 mbar dengan akurasi sebesar 1,5 mbar.

Gambar 3.4 Modul sensor barometer HP03

4. Sensor arah anginSensor arah angin dibuat seperti jarum penunjuk yang

dibelakangnya ada sirip. Pada sensor arah angin ini menggunakan optocoupler sebagai sensor yang memberikan informasi arah angin. Optocoupler disini terdapat delapan buah dimana setiap masing – masing mewakili satu dari arah mata angin (utara, timur laut , timur, tenggara, selatan, barat daya, barat, dan barat laut). Optocoupler disini akan memiliki keluaran high jika cahaya transmitter yang menuju receiver terhalang dan akan memberikan nilai low jika cahaya transmitter yang menuju receiver tidak terhalang. Jarum penunjuk pada sensor arah angin ini dihubungkan dengan penghalang yang berbentuk juring 1/8 lingkaran pada bagian bawahnya, sehingga ketika salah satu optocoupler yang tertutupi oleh juring tersebut maka keluarannya akan bernilai

29

high dan informasi ini yang akan diolah olah mikrokontroler menjadi arah angin.

Gambar 3.5 Sensor arah angin

5. Sensor kelajuan anginSensor kelajuan angin dibuat dari corong atau mangkok

alumunium yang dibentuk menjadi baling – baling seperti yang digunakan pada anemometer corong atau wind cup dengan jari – jari sebesar 12,5 cm. Putaran dari baling - baling yang disebabkan oleh angin memiliki kecepatan yang sebanding. Pengukuran kecepatan putaran baling - baling dilakukan dengan menambahkan rotary encoder pada poros corong atau bagian bawahnya. Disini fungsi dari Rotary encoder adalah mengubah kecepatan putaran corong menjadi sinyal pulsa yang kemudian akan diproses di mikrokontroler sehingga diperoleh kecepatan anginnya. Rotary encoder disini berupa piringan kisi yang memiliki 22 buah lubang dengan diameter kisi adalah 3,7 cm. putaran dari kisi akan dihitung sebagai pulsa oleh mikrokontroler yang nantinya akan diolah sebagai kecepatan angin.

Gambar 3.6 Sensor Kelajuan Angin

30

3.2 Perancangan Sistem Mekanik

Pada tugas akhir kali ini terdapat dua sistem yaitu sistem mekanik dan sistem elektrik dengan bantuan transmisi data serial ke PC dalam menampilkan data dari sistem elektrik.

Sistem mekanik memiliki dua rangka yaitu rangka utama penyangga diatas dan juga rangka buoy dibawah. Gambar 3.7 merupakan desain dari maritime buoy weather.

Gambar 3.7 Design mekanik maritime buoy weather

Untuk langkah awalnya pembuatan maritime buoy weather ini yaitu dengan mendesain rangka dari tempat instrument-instrument yang akan digunakan. Setelah semua mekanik instrument yang akan digunakan telah jadi, langkah berikutnya yaitu menghitung berat dari rangka dan instrument tersebut. Hal ini dilakukan untuk menentukan desain dari maritime buoy weather. Dari hasil perhitungan berat rangka dan instrumentnya menghasilkan berat sebesar 30 Kg,

31

Gambar 3.8 Penyangga Instrumen

Setelah itu mendesain buoy atau wahana terapungnya agar dapat menopang rangka dan instrument tersebut agar tetap stabil apabila diletakkan pada permukaan air, serta dilakukan penataan untuk tempat elektriknya pada maritime buoy weather. Berikut ini desain dari buoy atau pelampungnya:

Gambar 3.9 Design buoy

Wahana apung ini memiliki diameter di bagian atas sebesar 1,2 m, 80 cm untuk diameter buoy bagian tengah dan juga untuk pemberat memiliki diameter sebesar 20 cm. kotak untuk penempatan instrument berada pada tengah buoy bagian atas dengan luas 20x20 cm dan bagian baterai disebelah dari tempat instrument dengan dimensi ruangan sebesar 10x20 cm.

Gambar 3.10 Dimensi ukuran buoy

Wahana pelampung ini terbuat dari bahan dasar fiber glass yang merupakan bahan dasar dari pembuatan kapal speedboat. Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan buoy ini adalah :

1. Fiber

32

Fiber merupakan komposit yang berasal dari kaca cair yang ditarik menjadi serat dengan ketebalan sekitar 0,005 mm - 0,01 mm

2. Resin Resin merupakan cairan yang menjadi campuran untuk melapisi fiber pada tempat yang ingin dilapisi oleh fiber

3. Katalis (pengeras)Merupakan pengeras untuk campuran fiber dan katalis, dimana jika terkena kulit maka akan tersa panas.

4. Pigmen Merupakan pewarna untuk fiber.

5. TalkMerupakan campuran untuk adonan dempul.

6. Kayu setebal 12mm dan 3mmKayu disini digunakan sebagai pembentuk bodi dari buoy ini. 12 mm untuk rangka utama dan 3mm untuk penutup samping.

7. Alat tukangAlat tukang yang digunakan ada jigsaw untuk memotong kayu, meteran, amplas, gerinda untuk menghaluskan kayu atau buoy, kuas, alat pengebor.

Sedangkan pembuatan dari buoy langkah-langkahnya sebagai berikut:

1. Membuat rangka untuk buoy.2. Melapisi rangka dengan campuran resin dan juga

katalis(untuk memberi dasar agar fiber bisa menempel dengan patokan rangka yang telah dibuat).

3. Melapisi dengan fiber dan di tutup lagi dengan campuran resin&katalis.

4. Membuat 2 lapisan dengan cara yang sama.5. Lapisan ketiga ddicampur dengan pewarna (pigmen)

untuk member warna pada buoy. 6. Setelah itu di dempul dengan campuran resin, talk, dan

juga katalis

33

7. Setelah didempul kemudian dihaluskan dan juga dempul lagi untuk menghaluskan permukaan

Gambar 3.11 Bouy

3.3 Perancangan Sistem Elektrik

Sistem elektrik merupakan rangkaian dari sistem akuisisi data, baik itu secara keseluruhan maupun pengukuran per sensor. Secara keseluruhan diagram blok dari sistem akuisisi data maritime buoy weather yang dirancang bisa digambarkan seperti pada Gambar 3.12.

34

Gambar 3.12 Diagram blok sistem maritime buoy weatherSistem keseluruhan dari maritime buoy weather ini

memiliki masing-masing bagian lebih rinci lagi yaitu sistem akuisisi data dari masing-masing sensor.

3.3.1 Suhu dan Kelembaban UdaraKeluaran dari modul sensor SHT11 merupakan data dan

clock. Data dari sensor SHT 11 masuk dalam PortA.0 dan clock masuk pada PortA.1. langsung dikirim oleh mikrokontroler ke PC melalui sistem komunikasi data serial.

35

Gambar 3.13 Diagram blok dari modul SHT 11

Didalam modul SHT 11 memiliki komponen ADC 14 bit sehingga mikrokontroler hanya mengirim ke PC melalui komunikasi serial.

Gambar 3.14 Diagram blok sensor suhu

Untuk mendapatkan nilai suhu yang terukur maka terlebih dahulu harus didapatkan hubungan antara nilai ADC yang dibaca oleh mikrokontroler yang merupakan data biner keluaran dari sensor SHT 11 dengan suhu dari modul SHT 11. Oleh karena itu, dilakukan pengambilan data pembacaan hasil ADC dari modul SHT 11 yang terbaca oleh mikrokontroler untuk beberapa nilai suhu yang diberikan terhadap modul SHT 11. Variasi suhu yang diberikan terhadap sensor SHT 11 berasal dari air dingin yang dipanaskan menggunakan heater (pemanas) listrik. Suhu

36

udara disekitar air juga diukur menggunakan termometer digital yang standard dan sudah terkalibrasi sebagai acuan nilai suhu. Modul SHT 11 didekatkan ke air dengan suhu tertentu dan dicatat nilai suhu dan ADC yang terbaca, selanjutnya air dipanaskan selama beberapa menit dan kemudian didiamkan untuk menghentikan pemanasan, setelah itu dilakukan pencatatan kembali nilai suhu dan ADC yang terbaca. Kegiatan tersebut diulangi terus menerus sampai suhu udara disekitar air berkisar 500C. Nilai ADC dan suhu yang diperoleh dari pengambilan data selanjutnya dicari persamaan hubungan antara nilai ADC dengan suhu menggunakan regresi linear. Dari data tersebut dapat didapatkan persamaan yang dapat menentukan nilai suhu yang terukur.

Setelah dimasukan persamaan dari regresi linier tersebut pada mikrokontroler, membuat mikrokontroler memiliki fungsi yang berbeda dari sebelumnya. Jika sebelumnya mikrokontroler hanya mentransmisikan ke PC sekarang mikrokontroler juga melakukan perhitungan nilai suhu yang terukur. Kemudian nilai suhu yang terukur tersebut dikirim ke PC dengan komunikasi serial untuk menampilkan hasil nilai suhu yang terukur. Adapun algortima pemograman yang digunakan untuk memperoleh nilai suhu terukur dapat digambarkan seperti diagram alir pada Gambar 3.15.

37

Gambar 3.15 Diagram Alir pengukuran suhu udara

Sedangkan untuk kelembaban udara yang juga menggunakan sensor SHT 11 memiliki diagram blok seperti pada gambar 3.16.

Gambar 3.16 Diagram blok pengukuran kelembaban udara

38

Untuk mendapatkan nilai kelembaban yang terukur maka terlebih dahulu harus didapatkan hubungan antara nilai ADC yang dibaca oleh mikrokontroler yang merupakan data biner keluaran dari sensor SHT 11dengan suhu dari modul SHT 11. Oleh karena itu, dilakukan pengambilan data pembacaan hasil ADC dari modul SHT 11 yang terbaca oleh mikrokontroler untuk beberapa nilai suhu yang diberikan terhadap modul SHT 11. Variasi kelembaban yang diberikan terhadap sensor SHT 11 berasal dari air dingin yang dipanaskan menggunakan heater (pemanas) listrik sehingga muncul uap air. Modul SHT 11 didekatkan ke air dengan kelembaban tertentu dan dicatat nilai kelembaban beserta ADC yang terbaca. Kelembaban udara juga diukur menggunakan hygrometer digital yang standard dan sudah terkalibrasi sebagai acuan nilai kelembaban. Selanjutnya air dipanaskan selama beberapa menit dan kemudian didiamkan untuk menghentikan pemanasan, setelah itu dilakukan pencatatan kembali nilai kelembaban dan ADC yang terbaca. Nilai ADC dan kelembaban yang diperoleh dari pengambilan data selanjutnya dicari persamaan hubungan antara nilai ADC dengan kelembaban menggunakan regresi linear. Dari data tersebut dapat didapatkan persamaan yang dapat menentukan nilai suhu yang terukur.

Setelah dimasukan persamaan dari regresi linier tersebut pada mikrokontroler, membuat mikrokontroler memiliki fungsi yang berbeda dari sebelumnya. Jika sebelumnya mikrokontroler hanya mentransmisikan ke PC sekarang mikrokontroler juga melakukan perhitungan nilai kelembaban yang terukur. Kemudian nilai kelembaban yang terukur tersebut dikirim ke PC dengan komunikasi serial untuk menampilkan hasil nilai kelembaban yang terukur. Adapun algortima pemograman yang digunakan untuk memperoleh nilai kelembaban terukur dapat digambarkan seperti diagram alir pada Gambar 3.17.

39

Gambar 3.17 Diagram alir pengukuran kelembaban

3.3.2 Tekanan UdaraSensor modul barometer HP03 ini memiliki keluaran

berupa data digital 16 bit. Data tersebut keluar dari port data dari modul sensor HP03 ini, sehingga data keluaran sensor tidak perlu diolah lagi dengan ADC. Data dari sensor SHT 11 masuk dalam PortA.0 dan clock masuk pada PortA.1. langsung dikirim oleh mikrokontroler ke PC melalui sistem komunikasi data serial.

40

Gambar 3.17 Diagram blok pengukuran tekanan udara

Untuk mendapatkan nilai tekanan udara yang terukur maka terlebih dahulu harus didapatkan hubungan antara nilai ADC yang dibaca oleh mikrokontroler yang merupakan data biner keluaran dari modul sensor barometer HP03 dengan tekanan dari modul sensor barometer HP03. Oleh karena itu, dilakukan pengambilan data pembacaan hasil ADC dari modul sensor barometer HP03 yang terbaca oleh mikrokontroler untuk beberapa nilai tekanan udara yang diberikan terhadap modul sensor barometer HP03. Variasi tekanan udara didapatkan dari tekanan yang diberikan terhadap modul sensor barometer HP03 dan juga barometer sebagai standar nilai tekanan.

3.3.3 Arah anginSensor arah angin ini menggunakan delapan buah

optocoupler yang masing-masing optocoupler mewakili satu arah mata angin. Jika keluaran optocoupler adalah high, maka arah anginnya adalah yang diwakili oleh optocoupler tersebut. Data keluaran dari optocoupler yang merupakan data high dan low menjadi masukan pada PortC mikrokontroler, dengan konfigurasi sebagai berikut:

1. PortC.0 memperoleh masukan dari optocoupler 1 yang mewakili arah Barat.

2. PortC.1 memperoleh masukan dari optocoupler 2 yang mewakili arah Barat Daya.

41

3. PortC.2 memperoleh masukan dari optocoupler 3 yang mewakili arah Selatan.

4. PortC.3 memperoleh masukan dari optocoupler 4 yang mewakili arah Tenggara.

5. PortC.4 memperoleh masukan dari optocoupler 5 yang mewakili arah Timur.

6. PortC.5 memperoleh masukan dari optocoupler 6 yang mewakili arah Timur Laut.

7. PortC.6 memperoleh masukan dari optocoupler 7 yang mewakili arah Utara.

8. PortC.7 memperoleh masukan dari optocoupler 8 yang mewakili arah Barat Laut.

Gambar 3.20 Diagram blok pengukuran arah angin

Dalam pengolahan data arah angin pada mikro menggunakan fungsi if. Algoritma pemrograman pada mikrokontroler yang digunakan pada pengukuran arah angin dapat dilihat pada gambar 3.21.

42

Gambar 3.21 Diagram alir pengukuran arah angin

43

3.3.4 Kelajuan anginKeluaran dari optocoupler dimasukkan ke PortD.2.

Keluaran dari optocoupler ini berupa sinyal pulsa yang berfungsi sebagai informasi kelajuan angin. hal ini dapat terjadi karena masukan pulsa yang masuk ke PortD.2 atau nama lainya adalah External Interrupt 0 (INT0) dihitung dalam satu detik (counter). Kemudian INT0 diatur pada kondisi falling edge, sehingga subrutin INT0 akan menjalankan programnya jika dan hanya jika ada masukan ke kaki PORTD.2 yang berubah dari kondisi high (1) ke low (0). Jadi, sinyal pulsa yang masuk ke kaki PORTD.2 bisa dihitung banyaknya karena sinyal tersebut dibangun dari kondisi high dan low.

Gambar 3.22 Diagram blok pengukuran kelajuan angin

Selanjutnya Timer0 digunakan sebagai pewaktu. Sehingga nilai jumlah pulsa yang masuk dari subrutin INT0 didefinisikannya sebagai jumlah pulsa yang masuk per detik. Fungsi dari Timer0 tidak berhenti begitu saja karena Timer0 juga berfungsi untuk menetralkan kembali nilai pulsa sehingga nilai pulsa yang masuk kembali menjadi nol untuk selanjutnya dihitung kembali.

Selanjutnya untuk mendapatkan nilai kelajuan angin maka diperlukaan hubungan antara pulsa perdetik yang dihitung oleh counter dengan kelajuan angin yang ditercatat dalam anemometer. Disini anemometer digunakan untuk memberikan nilai acuan standar kelajuan angin. Variasi

44

kelajuan angin didapatkan dari variasi kecepatan angin yang dikeluarkan dari kipas angin, yaitu 3 variasi low, medium dan high. setelah didapatkan beberapa data maka selanjutnya nilai hubungan dari pulsa yang tercatat dengan kelajuan angin yang tercatat pada anemometer dilakukan regresi linear. Kemudian setelah didapatkan persamaan regresi linearnya, persamaan tersebut dimasukkan dalam mikrokontroler untuk menampilkan kelajuan angin yang terukur. Adapun diagram alir dari sistem pengukuran kelajuan angin dapat dilihat pada gambar 3.23.

Gambar 3.23 Diagram alir pengukuran kelajuan angin

45

3.4 Perancangan Software

Display dalam sebuah sistem pengukuran itu penting karena dapat digunakan untuk mengetahui nilai dari besaran fisis yang terukur. Dalam tugas akhir ini digunakan visual basic sebagai display. Jadi semua hasil pengolahan data dari mikrokontroler ditransmisikan menuju PC menggunkan komunikasi serial. Setelah itu baru dilakukan pemrograman guna menampilkan data tersebut pada tampilan visual basic. Gambar 3.22 merupakan tampilan display dari tugas akhir ini.

Gambar 3.24 Tampilan menggunakan software visual basic

46

4. BAB IVPENGUJIAN DAN ANALISA

Pengukuran merupakan suatu proses yang dilakukan untuk memperoleh data nilai ukur dari alat yang dirancang, sehingga diketahui karakteristik dan spesifikasinya. Dari hasil pengukuran ini dibuat analisa yang akan mengetahui sejauh mana sistem ini memiliki kesesuaian antara spesifikasi perancangan dengan spesifikasi pengukuran. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kemampuan kinerja sistem yang telah dibuat.

4.1 Pengujian Alat

Pengujian data disini dilakukan guna mendapatkan data sebagai bahan analisa. Analisa yang dilakukan berdasarkan dari data-data hasil pengujian dari masing-masing alat ukur yang telah dirancang.

4.1.1 Pengujian sistem pengukuran suhu udaraSebelum sensor SHT 11 digunakan maka harus dilakukan

kalibrasi pengukuran sensor SHT dengan kalibrator. Cara pengkalibrasiannya dilakukan dengan cara memanaskan air dan sensor SHT 11 diletakkan dekat dengan air. Sensor SHT 11 mengukur suhu udara disekitar air tersebut dari suhu 22oC sampai suhu mencapai 50,6 oC. Hal ini dikarenakan range pengukuran suhu yang ada di Indonesia berada dalam range tersebut. Disini terdapat dua suhu yang tercatat. Dimana pembacaan alat dan juga pembacaan yang kedua adalah pembacaan dari thermometer digital yang dijadikan kalibrator.

47

5500 6500 7500 8500 9500 1050020

25

30

35

40

45

50

55f(x) = 0.0101013057013278 x − 40.0967650358925R² = 0.967029809361749

Data Biner 14 Bit

Suhu

Uda

ra

Gambar 4.1 Hubungan keluaran SHT 11 dengan Suhu Udara

Dari data yang di ambil didapatkan persamaan baru yang merupakan hasil dari regresi linier, yaitu suhu = 0,01(data suhu) - 40.09. Kemudian dari persamaan tersebut dimasukkan dalam pemrograman mikrokontroler. Setelah itu dilakukan pengujian data berupa pembacaan skala dan juga pembacaan berulang dalam mengukur suhu serta melihat nilai suhu udara yang tertampil.

Dalam pengujian ini terdapat dua nilai suhu yang tercatat. Dimana pembacaan alat dan juga pembacaan yang kedua adalah pembacaan dari thermometer digital yang dijadikan kalibrator. Disini nilai koreksi berasal dari selisih antara pembacaan alat dengan pembacaan dari kalibrator. Disini nilai d didapat dari selisih antara nilai koreksi dengan koreksi rata-rata.

Tabel 4.1 Tabel Pengujian sensor suhuAlat Ukur Sensor error d koreksi D

29.3 29.18 -0.12 0.0033 0.12 0.09

48

3

29.3 29.19 -0.110.0133

3 0.11 0.08

29.1 29.17 0.07

-0.0066

7 -0.07 -0.1

29.2 29.18 -0.020.0033

3 0.02 -0.01

29.1 29.17 0.07

-0.0066

7 -0.07 -0.1

29.2 29.18 -0.020.0033

3 0.02 -0.01

29.4 29.17 -0.23

-0.0066

7 0.23 0.2

29.3 29.17 -0.13

-0.0066

7 0.13 0.1

29.3 29.18 -0.120.0033

3 0.12 0.09

29 29.18 0.180.0033

3 -0.18 -0.21

29.1 29.17 0.07

-0.0066

7 -0.07 -0.1

29.2 29.18 -0.020.0033

3 0.02 -0.01

29.2 29.18 -0.020.0033

3 0.02 -0.01

29.1 29.18 0.080.0033

3 -0.08 -0.1129.3 29.17 -0.13 - 0.13 0.1

49

0.00667

29.20667

29.17667 -0.03 0.03

Data diatas merupaan data pengulangan dimana rata-rata error pada pada pengukuran adalah -0.030C.

4.1.2 Pengujian sistem pengukuran kelembaban udara

Sama halnya dengan pengukuran suhu udara sensor SHT 11 perlu pengkalibrasian terlebih dahulu baru bisa digunakan untuk mengukur. Cara pengkalibrasian untuk kelembaban udara ini dilakukan dengan cara memanaskan air dan sensor SHT 11 diletakkan dekat dengan air. Dari pemanasan tersebut maka akan timbullah uap air, uap air inilah yang diukur kelembabannya. Sensor SHT 11 mengukur kelembaban udara dari uap air tersebut dari kelembaban 57% sampai dengan kelembaban 79%. Hal ini dikarenakan setelah menunggu beberapa menit kelembaban tidak naik naik dan nilai 78,9% adalah nilai maksimal yang tertampil saat proses pengkalibrasian data tersebut. Disini terdapat dua nilai kelembaban yang tercatat. Dua nilia itu adalah pembacaan alat dan juga pembacaan dari hygrometer digital yang dijadikan sebagai kalibrator.

50

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 280050

55

60

65

70

75

80

85

90

f(x) = 0.0149989270711742 x + 42.1057145355968R² = 0.988121981480887

Data Biner 14 Bit

Kele

mba

ban

Gamabar 4.2 Hubungan keluaran SHT 11 dengan Kelembaban Udara

Dari data yang di ambil didapatkan persamaan baru yang merupakan hasil dari regresi linier. Persamaan yang muncul adalah kelembaban = 0,015 (data kelembaban) + 42,1. Selanjutnya persamaan tersebut dimasukkan dalam pemrograman mikrokontroler. Setelah itu dilakukan pengujian data berupa pembacaan skala dan juga pembacaan berulang dalam mengukur kelembaban serta melihat nilai kelembaban udara yang tertampil.

Dalam pengujian ini terdapat dua nilai kelembaban yang tercatat. Yang pertama adalah pembacaan alat dan yang kedua adalah pembacaan dari hygrometer digital yang dijadikan kalibrator. Disini nilai koreksi berasal dari selisih antara pembacaan alat dengan pembacaan dari kalibrator. Disini nilai d didapat dari selisih antara nilai koreksi dengan koreksi rata-rata.

51

Tabel 4.2 Tabel Pengujian sensor kelembabanstandart sensor error d koreksi D

75.63 75.31 -0.32 -0.06933 0.32 0.29933375.45 75.36 -0.09 -0.01933 0.09 0.06933375.09 75.39 0.3 0.01067 -0.3 -0.3206775.37 75.41 0.04 0.03067 -0.04 -0.0606775.18 75.44 0.26 0.06067 -0.26 -0.2806775.78 75.45 -0.33 0.07067 0.33 0.30933375.42 75.47 0.05 0.09067 -0.05 -0.0706775.63 75.44 -0.19 0.06067 0.19 0.169333

75.3 75.42 0.12 0.04067 -0.12 -0.1406775.37 75.39 0.02 0.01067 -0.02 -0.0406775.65 75.42 -0.23 0.04067 0.23 0.20933375.28 75.27 -0.01 -0.10933 0.01 -0.0106775.09 75.18 0.09 -0.19933 -0.09 -0.1106775.01 75.19 0.18 -0.18933 -0.18 -0.2006775.75 75.55 -0.2 0.17067 0.2 0.179333

75.475.3793

3-

0.02067 0.02066666

7 Data diatas merupaan data pengulangan dimana rata-rata

error pada pada pengukuran adalah -0.02 %.

4.1.3 Pengujian sistem pengukuran arah anginPada sistem pengukuran arah angin ini dilakukan

pengujin awal untuk mengetahui apakah sistem pengukuran ini dapat bekerja dengan baik.pengujiannya menggunakan bantuan kompas untuk membantu menunjukkan arah yang seseungguhnya.

Tabel 4.3 Tabel pengujian sensor arah anginPortC Arah Angin

0 1 2 3 4 5 6 7 Tertampil Seharusnya0 0 0 0 0 0 0 0 Loading Loading

52

1 0 0 0 0 0 0 0 Barat Barat0 1 0 0 0 0 0 0 Barat Laut Barat Laut0 0 1 0 0 0 0 0 Utara Utara0 0 0 1 0 0 0 0 Timur Laut Timur Laut0 0 0 0 1 0 0 0 Timur Timur0 0 0 0 0 1 0 0 Tenggara Tenggara0 0 0 0 0 0 1 0 Selatan Selatan0 0 0 0 0 0 0 1 Barat Daya Barat Daya

Dari data pengujian diatas secara tidak langsung sensor arah ini hanya bisa mendeteksi minimal 45O. Ketika optocoupler yang tertutupi ada 2 buah maka yang tertampil adalah loading, disini bermaksud masih belum jelasnya arah angin yang diterima sensor dan sensor akan menunjukkan arah ketika hanya ada satu saja optocoupler yang tertutupi oleh kisi.

Tabel 4.4 Data pengujian sistem pengukuran arah anginmasukan sensor

koreksi D D^2(kompas) (alat)

0 0 0 -11.25 126.562522.5 0 22.5 11.25 126.5625

45 45 0 -11.25 126.562567.5 45 22.5 11.25 126.5625

90 90 0 -11.25 126.5625112.5 90 22.5 11.25 126.5625

135 135 0 -11.25 126.5625157.5 135 22.5 11.25 126.5625

180 180 0 -11.25 126.5625202.5 180 22.5 11.25 126.5625

225 225 0 -11.25 126.5625247.5 225 22.5 11.25 126.5625

270 270 0 -11.25 126.5625292.5 270 22.5 11.25 126.5625

315 315 0 -11.25 126.5625337.5 315 22.5 11.25 126.5625

53

rata-rata 11.25 jumlah 2025

4.1.4 Pengujian sistem pengukuran kelajuan anginDalam pengujian sistem penguuran kelajuan angin disini

diawal perlu dilakukan pengkalibrasian antara nilai pulsa yang tercatat oleh counter perdetiknya dengan kelajuan angin yang sesungguhnya. Kelajuan angin dihasilkan dari kipas angin yang memiliki variasi kecepatan angin low, medium dan juga high. Setiap kelajuan angin yang tercatat pada anemometer standar disesuaikan dengan nilai pulsa perdetik dari hitungan counter pada sensor. Dari situ maka akan terbentuk hubungan antara pulsa perdetik dengan kelajuan angin yang sebenanya.

75 95 115 135 155 175 1952.5

33.5

44.5

55.5

66.5

f(x) = 0.02797411870754 x + 0.100228183896872R² = 0.903797399683906

pps

kela

juan

ang

in (m

/s)

Gambar 4.5 Hubungan pps pada sensor dengan kelajuan angin

Dari data yang di ambil didapatkan persamaan baru yang merupakan hasil dari regresi linier. Persamaan yang muncul adalah kelajuan angin = 0,028*(pps) + 0,1. Selanjutnya persamaan tersebut dimasukkan dalam pemrograman mikrokontroler. Setelah itu dilakukan pengujian data berupa pembacaan berulang dalam mengukur kelajuan angin serta melihat nilai kelajuan angin yang tertampil.

54

Dalam pengujian ini terdapat dua nilai kelajuan angin yang tercatat. Yang pertama adalah pembacaan alat dan yang kedua adalah pembacaan dari anemometer digital yang dijadikan kalibrator. Disini nilai koreksi berasal dari selisih antara pembacaan alat dengan pembacaan dari kalibrator. Disini nilai d didapat dari selisih antara nilai koreksi dengan koreksi rata-rata.

Tabel 4.5 Tabel pengujian sensor kelajuan anginstandart Alat error koreksi D d

4 3.82 -0.18 0.18 0.1 -0.14 3.79 -0.21 0.21 0.13 -0.13

4.01 3.88 -0.13 0.13 0.05 -0.044 3.85 -0.15 0.15 0.07 -0.074 3.95 -0.05 0.05 -0.03 0.03

4.02 3.85 -0.17 0.17 0.09 -0.074 3.78 -0.22 0.22 0.14 -0.14

4.03 4.11 0.08 -0.08 -0.16 0.194 4.05 0.05 -0.05 -0.13 0.134 4.12 0.12 -0.12 -0.2 0.2

3.99 3.92 -0.07 0.07 -0.01 0 3.92 -0.08455 0.084545 0.004545

Data diatas merupaan data pengulangan dimana rata-rata error pada pada pengukuran adalah -0.084 m/s.

4.2 Analisa

Setelah dilakukan pengujian terhadap sistem pengukuran dari maritime buoy weather, langkah selanjutnya adalah melakukan analisa terhadap data–data yang telah diperoleh dari proses pengujian. Pada saat pengujian diperoleh beberapa data yaitu error, koreksi, d, D yang akan digunakan untuk analisa. Analisa yang dilakukan adalah untuk mengetahui nilai

55

ketidakpastian pengukuran, error akurasi, dan juga error presisi. Perhitungan ketidakpastian pengukuran, error akurasi menggunakan dan error presisi. Hasil analisa sistem akuisisi data yang telah dibuat akan dibahas masing – masing untuk setiap variabel yang diukur.

a. Analisa sistem pengukuran suhuRentang dari pengukuran sensor ini adalah antara

15OC sampai dengan 77 OC, sehingga sistem pengukuran ini memiliki span 57 OC. Sebenarnya rentang dari sensor adalah -40 OC sampai 123,8 OC namun dalam keadaan real untuk pengukuran suhu udara disekitar laut range yang sudah ditetapkan sudah mencakup. Ketidakpastian pengukuran untuk sistem pengukuran data suhu diperoleh dari data hasil pengujian pembacaan berulang. Pengujian tersebut memeroleh hasil Σ(D)2

sebesar 0.1692. Jumlah data koreksi yang diperoleh dari pengujian berulang adalah limabelas, jadi nilai standar deviasi koreksi maksimumnya (σu) sebesar 0.1099 OC. Ketidakpastian pengukuran sistem pengukuran suhu berdasarkan pengujian adalah 0.028OC, sehingga toleransi pengukuran sistemnya adalah ±0.028 OC. Pengujian pembacaan skala sistem akuisisi data suhu) memperoleh nilai Σ(d) 2

dan Σ(Error) 2. Berdasarkan dari data-data tersebut maka diperoleh nilai error akurasi (Ea) dan juga error presisi (Ep). Untuk mencari nilai Ea diperlukan nilai standar deviasi akurasi (σa) dan error standar akurasi (αa). Dari data pengujian diperoleh σa sebesar 0.114 OC dan αa sebesar 0.029 OC, jadi diperoleh nilai Ea sebesar 0.253 OC. Sedangkan untuk mencari nilai Ep diperlukan nilai standar devasi presisi (σp) dan error standar presisi (αp). Berdasarkan data pengujian diperoleh σp sebesar 0.006 OC dan αp sebesar 0.001, sehingga diperoleh Ep sebesar 0.013 OC.

b. Analisa sistem pengukuran kelembaban

56

Rentang dari pengukuran sensor ini adalah antara 47% sampai dengan 92.5%, sehingga sistem pengukuran ini memiliki span 44,5%. Ketidakpastian pengukuran untuk sistem pengukuran data kelembaban diperoleh dari data hasil pengujian pembacaan berulang. Pengujian tersebut memeroleh hasil Σ(D)2

sebesar 0.559. Jumlah data koreksi yang diperoleh dari pengujian berulang adalah limabelas, jadi nilai standar deviasi koreksi maksimumnya (σu) sebesar 0.1998%. Ketidakpastian pengukuran sistem pengukuran suhu berdasarkan pengujian adalah 0.051%, sehingga toleransi pengukuran sistemnya adalah ±0.051%. Pengujian pembacaan skala sistem pengukuran kelajuan angin memperoleh nilai Σ(d)2

dan Σ(Error)2. Berdasarkan dari data-data tersebut maka diperoleh nilai error akurasi (Ea) dan juga error presisi (Ep). Untuk mencari nilai Ea diperlukan nilai standar deviasi akurasi (σa) dan error standar akurasi (αa). Dari data pengujian diperoleh σa sebesar 0.2% dan αa sebesar 0.051%, jadi diperoleh nilai Ea sebesar 0.445%. Sedangkan untuk mencari nilai Ep diperlukan nilai standar devasi presisi (σp) dan error standar presisi (αp). Berdasarkan data pengujian diperoleh σp sebesar 0.102% dan αp sebesar 0.026%, sehingga diperoleh Ep sebesar 0.227%.

c. Analisa sistem pengukuran arah anginBerdasarkan table 6. dapat dilihat bahwa nilai Σ(D)2

sebesar 2025. Jumlah data koreksi yang diperoleh dari pengujian berulang adalah enambelas, jadi nilai standar deviasi koreksi maksimumnya (σu) sebesar 11.61O. Ketidakpastian pengukuran sistem pengukuran suhu berdasarkan pengujian adalah 2.904O, sehingga toleransi pengukuran sistemnya adalah ±2.904O.

d. Analisa sistem pengukuran kelajuan angin

57

Rentang dari pengukuran sensor ini adalah antara 47% sampai dengan 92.5%, sehingga sistem pengukuran ini memiliki span 44,5%. Ketidakpastian pengukuran untuk sistem pengukuran data kelajuan angin diperoleh dari data hasil pengujian pembacaan berulang. Pengujian tersebut memeroleh hasil Σ(D)2

sebesar 0.152. Jumlah data koreksi yang diperoleh dari pengujian berulang adalah sebelas, jadi nilai standar deviasi koreksi maksimumnya (σu) sebesar 0.12m/s. Ketidakpastian pengukuran sistem pengukuran suhu berdasarkan pengujian adalah 0.036m/s, sehingga toleransi pengukuran sistemnya adalah ±0.036m/s. Pengujian pembacaan skala sistem pengukuran kelajuan angin memperoleh nilai Σ(d)2 dan Σ(Error)2. Berdasarkan dari data-data tersebut maka diperoleh nilai error akurasi (Ea) dan juga error presisi (Ep). Untuk mencari nilai Ea

diperlukan nilai standar deviasi akurasi (σa) dan error standar akurasi (αa). Dari data pengujian diperoleh σa

sebesar 0.149m/s dan αa sebesar 0.045m/s, jadi diperoleh nilai Ea sebesar 0.338m/s. Sedangkan untuk mencari nilai Ep diperlukan nilai standar devasi presisi (σp) dan error standar presisi (αp). Berdasarkan data pengujian diperoleh σp sebesar 0.123m/s dan αp sebesar 0.037m/s, sehingga diperoleh Ep sebesar 0.278m/s.


59

5. BAB VPENUTUP

5.1 Kesimpulan

Telah dirancang maritime buoy weather dengan variabel yang diukur adalah suhu, kelembaban, tekanan udara, arah angin dan kelajuan angin dengan spesifikasi sebagai berikut:

1. Spesifikasi sistem pengukuran suhu memiliki nilai ketidakpastian pengukuran sebesar 0,028OC, error akurasi 0,253 OC dan error presisi 0,013 OC.

2. Sistem pengukuran kelembaban memiliki nilai ketidakpastian pengukuran sebesar 0,051%, error akurasi sebesar 0,445% dengan error presisi sebesar 0,227%.

3. Sistem pengukuran kelajuan angin memiliki nilai ketidakpastian pengukuran sebesar 0,0363 m/s, error akurasi dari sensor ini adalah 0.338 m/s dan error presisi sebesar 0,27 m/s.

60


DAFTAR PUSTAKA

[1] Agung Permana,Citra, 2010. Rancang Bangun Sistem Telemetri Suhu dan Kelembaban menggunakan Mikrokontroler ATMega8535 dengan Antar Muka Komputer. Semarang

[2] Arifianto, B. Modul Training Mikrokontroler for Begginer. s.l. : Max-tron.

[3] Bentley, John.P. 1995. Principle of Measurement System/John P.Bentley, 3rd ed. Longman Group Limited:England.

[4] BLH . (2008). Laporan Pemeliharaan Stasiun Monitoring Udara Ambient Tahun 2008. Surabaya.

[5] Chandra, Handy and Cahyadi, Agus,2010. Analisis Perbandingan Wave Heading paa Simulasi Design Buoy Solid. Jakarta.

[6] Garaudy, Hendrit, 2010. Perancangan Sistem Monitoring Kelembaban dan Temperatur menggunakan Komunikasi Zigbee 2,4 GHz. Semarang.

[7] Heryanto,Ary, 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta .

[8] Mories, S Alan. 2001. Measurement and Instrumentation Principle. 3rd. Great Britain : Butterworth Heinemann.

[9] Yulianto, Edi,2011. Perancangan Sistem Akuisisi Data pada Mini Weather Station. Surabaya.

61

draft laporan ta

Documents