rlab hot wire.docx

LAPORAN PRAKTIKUMDISIPASI KALOR HOT WIRE

Nama / NPM: Muhammad Haekal 1206201630Fakultas & Program studi: Teknik / Teknik ElektroGroup & kawan kerja : 8 Muhammad Furqon Luthfan Fauzan Muhammad Fathan Aziz Niko Prioni Rahganda Gamma Rizkina Nindya Aprilia AliefNomor & Nama percobaan: KR-01 Disipasi Kalor Hot WireMinggu Percobaan : 6Tanggal Percobaan : Jumat, 12 April 2013

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)Universitas IndonesiaDepok, 2013I. TujuanMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara. II. Alat1. Kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Ampmeter4. Adjustable power supply5. Camcorder 6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatisIII. TeoriSingle normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir. P = v i t .........( 1 )Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai :Overheat ratio =Rw/RaRw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara). Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan). Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.Ada beberapa ekspresi persamaan respon kalibrasi, diantaranya adalahpersamaan simple power-law dan persamaan extended power-law yang dapatdigunakan dalam konversi data. Setiap persamaan respon ini memilikikeakurasian yang dihubungkan dengan curve fityang dihasilkan pada suaturentang kecepatan exit yang digunakan untuk setiap percobaan. Keakurasianpersamaan respon kalibrasi tersebut ditentukan oleh nilai optimum konstantapangkat yang dipilih untuk menghasilkan suatu curve fit yang baik. Sehubungan dengan keakurasian curve fit dari persamaan respon kalibrasi tersebut, beberapapeneliti telah mengkaji keakurasian curve fit dari persamaan simple power-law dengan rentang kecepatan referensi atau kecepatan exityang berbeda-beda untukmenghasilkan nilai optimum konstanta pangkat. Kalibrasi dilakukan pada single normal hot-wire probe untuk pengukuran kecepatan satu komponen (axialvelocity)Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s. IV. Cara Kerja

1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab pada web rlab2. Mengaktifkan Web cam (klik icon video pada halaman web r-Lab)3. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran.4. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada icon menghidupkan power supply kipas.5. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon ukur.6. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/sTugas & Evaluasi 1. Membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara berdasarkan data yang di dapat2. Membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin, Berdasarkan pengolahan data di atas.3. Membuat persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.4. Apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin? Berdasarkan percobaan dan data yang didapat.5. Memberi analisis dari hasil percobaan ini.

I. Data PercobaanDi percobaan ini kecepatan angin diubah sebanyak enam kali, yaitu sebesar : 0 m/s, 70m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s.

v = 0 m/sWaktuKec AnginV-HWI-HW

102.11253.9

202.11253.9

302.11253.9

402.11253.9

502.11253.9

602.11253.9

702.11253.9

802.11253.9

902.11253.9

1002.11253.9


1702.06954.7

2702.06954.6

3702.06754.5

4702.06754.3

5702.06654.2

6702.06954.2

7702.06654.2

8702.06754.1

9702.06754.1

10702.06754.1

V = 110 m/sWaktuKec AnginV-HWI-HW

11102.04755.9

21102.04755.8

31102.04755.6

41102.04755.4

51102.04755.2

61102.04755.0

71102.04854.8

81102.04754.7

91102.04754.6

101102.04754.4


11502.03954.4

21502.03954.4

31502.03954.4

41502.03954.5

51502.03954.5

61502.03954.5

71502.03954.7

81502.03954.7

91502.03954.8

101502.03954.8


11902.03454.5

21902.03454.5

31902.03454.5

41902.03454.5

51902.03454.5

61902.03354.6

71902.03454.6

81902.03454.6

91902.03354.8

101902.03454.9


12302.03056.4

22302.03156.5

32302.03156.7

42302.03056.7

52302.03156.5

62302.03056.4

72302.03156.0

82302.03155.9

92302.03055.7

102302.03055.5

PS : Kec. angin (cm/s)V = Tegangan (volt)I = Arus (ampere)Dari data di atas, kita telah memperoleh grafik hubungan antara Tegangan Hotwire dan Waktu untuk setiap kecepatan aliran udara dan hubungan antaraRata-Rata Tegangan Hotwire dan Kecepatan Aliran Angin pada masing-masing percobaan. Lalu, kita dapat menghitung persamaan garis sebagai literatur untuk sebaran nilai perolehan data percobaanV. Pengolahan Data 1. Grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara

Berdasarkan hasil pengamatan, dapat dibuat grafik Perubahan Waktu vs Perubahan Tegangan untuk masing-masing kecepatan angin. Grafik-grafik tersebut ialah sebagai berikut :

Grafik v = 0 m/s NOX Y

112.112

222.112

332.112

442.112

552.112

662.112

772.112

882.112

992.112

10102.112

JUMLAH5521.12

Grafik v = 70 m/sNOXY

112.069

222.069

332.067

442.067

552.066

662.069

772.066

882.067

992.067

10102.067

JUMLAH5520.674


112.047

222.047

332.047

442.047

552.047

662.047

772.048

882.047

992.047

10102.047

JUMLAH5520.471

Grafik v = 150 m/s NOXY

112.039

222.039

332.039

442.039

552.039

662.039

772.039

882.039

992.039

10102.039

JUMLAH5520.39

Grafik v = 190 m/s NOXY

112.034

222.034

332.034

442.034

552.034

662.033

772.034

882.034

992.033

10102.034

JUMLAH5520.338


112.03

222.031

332.031

442.03

552.031

662.03

772.031

882.031

992.03

10102.03

JUMLAH5520.305

2. Grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin

Grafik yang menghubungkan tegangan hotwire dengan kecepatan aliran angin bisa kita dapat dengan membuat rata-rata dari tegangan dan kecepatan aliran angin dari tiap 10 detik.

NOKECEPATAN ANGINTEGANGAN HOTWIRE

102.112

2702.0674

31102.0471

41502.039

51902.0338

62302.0305

3. Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

Untuk persamaan antara kecepatan angin dari tegangan hotwire dapat diperoleh dengan membuat least square dengan x adalah kecepatan angin dan y adalah tegangan hotwire. Y = mx bNOXYX^2Y^2XY

102.11204.4605440

202.11204.4605440

302.11204.4605440

402.11204.4605440

502.11204.4605440

602.11204.4605440

702.11204.4605440

802.11204.4605440

902.11204.4605440

1002.11204.4605440

11702.06949004.280761144.83

12702.06949004.280761144.83

13702.06749004.272489144.69

14702.06749004.272489144.69

15702.06649004.268356144.62

16702.06949004.280761144.83

17702.06649004.268356144.62

18702.06749004.272489144.69

19702.06749004.272489144.69

20702.06749004.272489144.69

211102.047121004.190209225.17

221102.047121004.190209225.17

231102.047121004.190209225.17

241102.047121004.190209225.17

251102.047121004.190209225.17

261102.047121004.190209225.17

271102.048121004.194304225.28

281102.047121004.190209225.17

291102.047121004.190209225.17

301102.047121004.190209225.17

311502.039225004.157521305.85

321502.039225004.157521305.85

331502.039225004.157521305.85

341502.039225004.157521305.85

351502.039225004.157521305.85

361502.039225004.157521305.85

371502.039225004.157521305.85

381502.039225004.157521305.85

391502.039225004.157521305.85

401502.039225004.157521305.85

411902.034361004.137156386.46

421902.034361004.137156386.46

431902.034361004.137156386.46

441902.034361004.137156386.46

451902.034361004.137156386.46

461902.033361004.133089386.27

471902.034361004.137156386.46

481902.034361004.137156386.46

491902.033361004.133089386.27

501902.034361004.137156386.46

512302.03529004.1209466.9

522302.031529004.124961467.13

532302.031529004.124961467.13

542302.03529004.1209466.9

552302.031529004.124961467.13

562302.03529004.1209466.9

572302.031529004.124961467.13

582302.031529004.124961467.13

592302.03529004.1209466.9

602302.03529004.1209466.9

JUMLAH7500123.2981285000253.42115291.86

m = = = -0.000034

b = = = 2.09827Dari perhitungan menggunakan least square di atas kita bisa memperoleh persamaan untuk tegangan dalam fungsi kecepatan aliran angina, yaitu sebagai berikut : Y = -0.000034X+ 2.098274. Apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?

Benar, karena dari data yang diperoleh terlihat dari pengaruh tegangan hot wire per detiknya. Dari persamaannya kita mendapatkan fungsi x yaitu kecepatan angin.

VI. Analisis

1. PercobaanPada pekan 4 ini percobaan KR01 tentang disipasi kalor hot wire dilakukan secara online melalui rLab. Percobaan dilakukan secara online dengan menggunakan koneksi internet, yang memungkinkan oraktikan untuk mengikuti praktikum tanpa hadir di laboratorium secara langsung. Walaupun dilakukan secara online, hasil dari percobaan ini dapat mewakili hasil percobaan langsung yang dilakukan manual. Percobaan dilakukan dalam jangka waktu yang cukup singkat dan data hasil percobaan bisa langsung dilihat setelah melakukan percobaan. Data yang dihasilkan percobaan rLab akan tersimpan secara otomatis ke dalam format tabel. Cara pengerjaan nya mudah karena praktikan hanya mengklik button yang ada seakan-akan praktikan melakukan hal tersebut secara langsung. Sebelum mulai percobaan praktikan harus mengaktifkan webcam terlebih dahulu untuk memantau percobaan secara real time. Di percobaan melalui rLab ini ada beberapa halangan kecil, seperti waktu yang disediakan untuk percobaan terhitung sedikit. Praktikan tidak hanya melakukan percobaan sekali agar dapat dipilih data yang lebih akurat. Akan tetapi karena percobaan ini dilakukan lewat komputer maka kemungkinan terjadinya kesalahan sangat rendah, dan data yang didapat dari percobaan pertama maupun kedua mirip. Percobaan tersebut memiliki tingkat kesalahan yang sangat rendah mengingat seluruh proses percobaan dilaksanakan oleh sistem dan praktikan hanya melakukan pengamatan data dari hasil yang diberikan oleh sistem. Oleh karena itu percobaan tersebut sangat jauh dari kesalahan karena faktor human error. Apabila terjadi kesalahan pada data yang didapatkan, besar kemungkinan kesalahan tersebut adalah akibat sistem yang tidak stabil. Beberapa kesulitan yang ditemui praktikan pada percobaan adalah ketika jaringan terganggu. Praktikan terpaksa menunggu beberapa saat hingga jaringan kembali normal sebelum kemudian melanjutkan percobaan kembali.Di percobaan ini digunakan hot wire sebagai sensor alat ukur untuk mengukur kecepatan udara. Dalam percobaan digunakan beberapa macam variasi kecepatan anginnya, seperti kecepatan pada saat 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Dari percobaan tersebut didapatkan tegangan serta arus pada hot wire.Percobaan tersebut menggunakan sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing-masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan dan energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe tersebut, dan lamanya waktu arus listrik mengalir.Pengolahan data dilakukan dengan mengacu kepada evaluasi yang diminta modul praktikum. Praktikan menggunakan software pengolah data untuk membuat grafik dan melakukan perhitungan pada bagian pengolahan data. Dalam mencari persamaan praktikan menggunakan metode least square.2. HasilHasil dari percobaan ini adalah tegangan, waktu dan kecepatan aliran angin saling berkolerasi. Ketika kecepatan yang mengalir adalah 0 m/s maka akan menghasilkan tegangan dan kuat arus yang sama untuk setiap sekonnya yaitu sebesar 2,112 volt, sebab saat itu tidak ada udara mengalir sehingga akan menghasilkan tegangan dan kuat arus yang tetap. Ketika kecepatan yang mengalir sebesar 70 m/s, akan mendapatkan tegangan dan kuat arus akan beragam dimana ketika itu akan mendapatkan rata-rata dari tegangan sebesar 2.0674volt dan ketika kecepatan yang mengalir 110 m/s akan mendapatkan tegangan rata-rata sebesar 2.0471 volt, untuk kecepatan 150 m/s akan mendapatkan tegangan rata-rata sebesar 2.039 volt, untuk kecepatan 190 m/s akan mendapatkan rata-rata tegangan sebesar 2.0338 volt, dan untuk kecepatan 230 m/s akan menghasilkan tegangan rata-rata 2.0305 volt.Nilai kesalahan relatif menunjukkan jika hasil yang diperoleh tidak 100% akurat, tapi masih terdapat beberapa kesalahan ketika melakukan percobaan ini. Lalu di percobaan disipasi kalor hot wire ini tidak dilakukan perbandingan dengan nilai literatur karena tidak ada konstanta dalam percobaan tersebut. Karena itu dalam percobaan tersebut tidak ada nilai kesalahan relatif. Dari percobaan ini tidak ada kesalahan sistematik yang disebabkan oleh kesalahan membaca dan kondisi dari alat yang digunakan karena percobaan ini dilakukan tanpa harus menyentuh alat kerja dan juga tidak melibatkan pengukuran. Hasil yang diperoleh bisa langsung dilihat dalam table hasil percobaan tanpa harus mengamati setiap detik dari percobaan ini.Beberapa fakor yang dapat menyebabkan terjadinya kesalahan dalam melakukan percobaan ini adalah faktor perhitungan, angka penting dan ketelitian. Apabila praktikan menggunakan rumus yang berbeda maka mungkin saja akan ada perbedaan hasil perhitungan. Faktor angka penting juga mempengaruhi karena jumlah angka di belakang koma sepenuhnya diserahkan kepada praktikan. Perbedaan satu desimal di belakang koma juga dapat membedakan hasil perhitungan. Faktor terakhir adalah ketelitian dari praktikan sendiri. Apabila praktikan tidak teliti dalam melaksanakan perhitungan maka kesalahan hasil perhitungan dapat terjadi.VII. Kesimpulan Hubungan antara kecepatan angin dengan tegangan adalah berbanding terbalik. Semakin besar kecepatan angin semakin kecil tegangan pada hot wire. Single normal probe adalah suatu tipe hot wire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah aksial saja. Kalibrasi single-normal hot wire probe Sigmond Cohnalloy 851 bertujuan untuk menentukan persamaan respon kalibrasi yang paling baik yang dinyatakan dengan akurasi curve fit.

VIII. ReferensiGiancoli, D.C. 2000. Physics for Scientists & Engeeners,Third Edition. New Jersey: Prentince HallHall

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics,7th Edition, Extended Edition. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/kuliah/view_experiment.php?id=9066&exp=48http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01/index.php

rlab hot wire.docx

Documents