CLOSED LOOP WIND TUNNEL
PETUNJUK PENGGUNAAN
1
DAFTAR ISI BAB I .............................................................................................................. .................................................................................................................................... ...................... 3 1.1
Latar Belakang ........................................................ ..................................................................................................... ............................................. 3
1.2
Deskripsi Teknik ................................................................. .................................................................................................. ................................. 4
1.2.1
Deskripsi Terowongan Angin ........................................................... ...................................................................... ........... 4
1.2.2
Dimensi Terowongan Angin ............................................................. ........................................................................ ........... 5
BAB II ............................................................................................................. ................................................................................................................................... ...................... 6 2.1.
Keamanan Perorangan.................................................................. ........................................................................................ ...................... 6
2.2.
Keamanan Umum .............................................................. ............................................................................................... ................................. 6
2.3.
Keamanaan Kelistrikan.................................................................. ........................................................................................ ...................... 6
2.4.
Keamanan Mekanis ............................................................ ............................................................................................. ................................. 7
BAB III ............................................................................................................ .................................................................................................................................. ...................... 8 3.1.
Melepas dan Memasang Test Section ................................................................ 8
3.2.
Membuka dan Menutup Measurement Section ................................................ 8
3.3.
Operasi Fan ............................................................ ......................................................................................................... ............................................. 9
3.4.
Kalibrasi Pengukuran Kecepatan........................................ Kecepatan....................................................................... ............................... 10
3.5.
Pemasangan Model Uji ................................................................. ..................................................................................... .................... 11
3.6.
Eksperimen........................................................................................................ Eksperimen....................................... ................................................................. 11
3.6.1
Eksperimen Lapisan Batas ................................................................... ......................................................................... ...... 11
3.6.2
Eksperimen Tekanan dan Gaya Hambat ................................................... 14
BAB IV............................................................... ................................................................................................................................ ................................................................. 17 4.1.
Temperature and Humidity Sensor.......................................................... ................................................................... ......... 17
4.2.
Barometric Sensor.............................................................. ............................................................................................. ............................... 18
4.3.
Pitot Tube ............................................................... .......................................................................................................... ........................................... 20
4.4.
Accelerometer........................................................ ................................................................................................... ........................................... 20
4.5.
Microcontroller .................................................................. ................................................................................................. ............................... 21
4.6.
LCD Display ............................................................. ........................................................................................................ ........................................... 22
4.7.
Skematik Instalasi Hardware ......................................................... ............................................................................. .................... 23
4.8.
Detail Harga Hardware.................................................................. ...................................................................................... .................... 24
2
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Tedapat dua tipe dasar dari terowongan angin. Yang pertama adalah tipe terowongan angin sirkuit terbuka (atau “ Eiffel ” atau “NPL”) yang merupakan terowongan angin yang tidak memiliki saluran udara yang mengembalikan aliran udara menuju kearah saluran masuk. Udara yang digunakan untuk terowongan angin ini merupakan udara bebas dari atmosfer.
Gambar 2.1. terowongan angin sirkuit terbuka
Tipe yang kedua adalah terowongan angin sirkuit tertutup (atau “ Prandtl ”, “Göttingen” atau “return flow”), sesuai dengan namanya, terowongan angin ini memiliki saluran yang memutar aliran udara. Terowongan angin tipe ini memiliki tiga tipe, yakni terowongan angin saluran tertutup tipe satu saluran, terowongan angin saluran tertutup tipe dua saluran dan terowongan angin saluran tertutup tipe saluran anular. Dari ketiga tipe terowongan angin saluran tertutup diatas, hanya terowongan angin tipe satu saluran yang banyak digunakan, karena untuk terowongan angin dua saluran dan saluran anular udara mengalami gesekan dengan dinding terowongan secara signifikan. Meskipun terdapat area kontraksi yang besar, aliran udara mengalami turbulen yang ekstrem dan menyebabkan data hasil test sulit untuk diinterpretasikan. Kerugian lebih besar dari terowongan angin tertutup dua saluran adalah perbedaan distribusi kecepatan aliran yang akan menyebabkan model ukuran besar untuk bergerak ke samping.
3
Gambar 2.2. terowongan angin sirkuit tertutup. Identifikasi lebih lanjut dari tipe terowongan angin adalah dilihat dari bentuk seksi uji. Bentuk seksi uji dapat berupa persegi, empat persegi panjang, empat persegi panjang dengan sudut yang dibuat melengkung, segi delapan, lingkaran maupun elips. Dilihat dari aliran seksi uji, terowongan angin dibedakan menjadi seksi uji juga tertutup secara sempurna (closed jet) dan seksi uji terbuka. Pada kedua tipe aliran seksi uji tersebut, data yang dihasilkan harus dikoreksi karena terdapat efek dari lapisan batas. Berdasarkan dari kecepatan alirannya, terowongan angin dibedakan menjadi: nearsonic terowongan angin yang beroperasi pada aliran dekat dengan kecepatan suara, transonic terowongan angin yang beroperasi pada aliran kecepatan suara, supersonic terowongan angin yang beroperasi pada aliran diatas kecepatan suara dan hypersonic terowongan angin yang beroperasi pada aliran supersonic tinggi.
1.2 Deskripsi Teknik 1.2.1
Deskripsi Terowongan Angin Terowongan angin ini merupakan hasil kerjasama ITB dengan TU
Delft dalam Project TTA-79. Terowongan angin ini bertipe sirkuit tertutup tipe satu saluran dengan seksi uji berbentuk empat persegi panjang.
4
SPESIFIKASI
1.
Tipe Aliran
Recirculating
Dimensi Seksi uji (TxLxP) (m)
0.40 x 0.40 x 1.05
Rasio Kontraksi
3.125:1
Kecepatan Maksimal (m/s)
40 m/s
Motor ( HP )
7.5 KW
Kebutuhan Listrik
208-220VAC/3Ø/50Hz
Dimensi Keseluruhan (TxLxP) (m)
1.25 x 2.70 x 7.30
Test Section
2. Diffuser 3. Fan
1.2.2
KETERANGAN
4.
Twist Vanes
5.
Corner Vanes
6.
Settling Chamber
7.
Contraction Section
Dimensi Terowongan Angin
5
BAB II SAFETY 2.1. Keamanan Perorangan 1.
Mengetahui nomor darurat:
K3L ITB (022-2510456)
Polsek Coblong (022-2502532)
2.
Dilarang bercanda atau tindakan lain yang merupakan kecerobohan.
3.
Dilarang melakukan eksperimen, tugas atau pekerjaan yang tidak sah
dan hanya melakukan eksperimen, tugas atau pekerjaan yang diberikan sesuai dengan petunjuk. 4.
Dilarang merokok di area laboratorium terowongan angin.
5.
Dilarang menggunakan peralatan apapun kecuali telah terlatih dan
disetujui sebagai pengguna oleh Dosen atau Asisten Dosen. 6.
Dilarang mengkonsumsi makanan atau minuman di laboratorium.
7.
Semua kecelakaan, tidak peduli seberapa kecil, harus dilaporkan kepada Dosen atau Asisten Dosen.
2.2. Keamanan Umum 1.
Pastikan area kerja bersih dari benda-benda yang mengganggu.
2.
Dilarang meletakan barang diatas komponen listrik dan pada komponen
uji. 3.
Letakkan tas pada tempat yang tidak mengganggu pergerakan selama melakukan eksperimen, tugas atau pekerjaan.
4.
Hati-hati saat mengangkat benda yang sangat berat. Posisikan tubuh saat mengangkat pada kondisi yang aman dan nyaman.
2.3. Keamanaan Kelistrikan 1.
Sebelum menyalakan sumber listrik utama pastikan semua saklar dalam posisi “OFF”, fan dalam kondisi “ZERO SPEED” dan putar “SPEED CONTROL” ke arah kiri sampai mentok.
2.
Dilarang menekan tombol “EMERGENCY” tanpa
ada alasan dan sebab yang jelas.
6
3.
Matikan peralatan listrik ketika eksperimen, tugas atau pekerjaan di laboratorium terowongan angin telah selesai.
2.4. Keamanan Mekanis 1.
Dilarang meletakkan benda bergerak didalam seksi
uji. Bahaya hisapan akan merusak bilah-bilah fan.
7
BAB III OPERASI 3.1. Melepas dan Memasang Test Section Pada terowongan angin ini bagian test section dapat dilepas dan dipasang. Terdapat tiga set test section yang dapat digunakan. Melepas Test Section dari Terowongan Angin
1.
Pasang kereta pengangkut test section pada bagian depan test s ection dari terowongan angin.
2.
Lepas pengunci test section dengan terowongan angin.
3.
Dorong test section menuju kereta pengangkut.
4.
Pastikan roda pada test section berada pada tempatnya pada kereta pengangkut.
5.
Dorong kereta pendorong dengan hati-hati.
Memasang Test Section dari Terowongan Angin
1.
Angkat test section yang akan dipasang dan letakkan pada kereta pendorong.
PERHATIAN!!! Test section merupakan benda yang berat. Dilarang mengangkatnya sendirian.
2.
Pastikan roda test section berapada pada tempatnya pada kereta pendorong.
3.
Dorong kereta pendorong dengan hati-hati menuju area test section pada terowongan angin.
4.
Setelah berada pada area test section pada terowongan angin, dorong test section menuju tempatnya pada terowongan angin.
5.
Kunci test section pada terowongan angin.
3.2. Membuka dan Menutup Measurement Section Untuk dapat digunakan dengan benar, test section harus dipasang penutupnya pada bagian depan.
8
Membuka Measurement Section
1.
Kendorkan kenop pengunci [1] pintu sliding [2] pada test section.
2.
Tarik satu per satu pintu sliding.
3.
Setelah pintu sliding terlepas semua, lepas penahan pintu sliding [3] dengan melepas kenop pengunci.
4.
Angkat penahan pintu.
Menutup Measurement Section
1.
Angkat penahan pintu dan pasang pada pemandu [4] pemasangan penahan pintu.
2.
Kencangkan kenop pengunci namun jangan terlalu kencang, berikan kelonggaran pada penahan pintu untuk memasang pindu sliding.
3.
Pasang pintu sliding pada test section dengan menatanya pada penahan pintu, setelah semua terpasang, kencangkan kenop penahan pintu.
3.3. Operasi Fan Semua pengaturan fan terletak pada switch box.
Emergency
Adjusted Speed
Zero Velocity
Speed Control
R.P.M
Menyalakan dan Mengatur Kecepatan Fan
1. Nyalakan sumber listrik utama dengan menekan tombol berwarna hijau. 2.
Sebelum menyalakan pastikan tombol “EMERGENCY” berada pada posisi tertarik ke atas, tombol fan dalam kondisi “ZERO SPEED” dan putar “SPEED CONTROL” ke arah kiri sampai mentok.
3.
Setelah
sumber
listrik
utama
“ADJUSTED SPEED”.
9
menyala,
posisikan
saklar
pada
4.
Atur kecepatan putaran fan dengan memutar “SPEED CONTROL”.
5.
Setelah kecepatan fan sesuai yang diinginkan, matikan fan dengan memposisikan saklar pada “ZERO SPEED”.
6.
Posisikan lagi saklar pada “ADJUSTED SPEED” saat eksperimen, tugas atau pekerjaan akan dilakukan.
7.
Ulangi prosedur 4 dan 5 untuk mengatur kecepatan fan yang lainnya.
Mematikan Putaran Fan
1.
Setelah eksperimen, tugas atau pekerjaan selesai dilakukan, putar “SPEED CONTROL” ke kiri sampai mentok.
2.
Posisikan saklar pada posisi “ZERO SPEED”.
3.
Matikan sumber listrik utama dengan menekan tombol merah pada kotak sumber listrik utama.
3.4. Kalibrasi Pengukuran Kecepatan 1.
Hubungkan lubang tekanan statis pada bagian akhir setting chamber dan area akhir kontraksi dengan DPI.
2.
Hubungkan pitot tube dengan DPI.
PERHATIAN!!! Nyalakan DPI dalam waktu minimal 24 jam jika akan digunakan untuk
eksperimen, tugas atau pekerjaan agar pengukurannya stabil. 3.
Didapatkan tekanan statis dengan membandingkan sebelum area kontraksi dan setelah area kontraksi.
4.
Catat tekanan statis pada Barometer yang terdapat pada wind tunnel.
5.
Catat seluruh pembacaan tekanan statis pada seluruh alat ukur dan perbedaannya terhadap Barometer yang telah dikalibrasi sebelumnya. (apabila terdapat perbedaan harga dengan barometer maka itulah harga kalibrasi awal)
6.
Variasikan kecepatan angin dengan memutar speed control
10
7.
Didapatkan pula tekanan total dari pitot tube.
8.
Dengan membandingkan tekanan statis dan total akan didapatkan tekanan dinamik.
9.
Kecepatan didapatkan dengan menggunakan persamaan:
=√ 2
∞
∞
10. Bandingkan hasil yang diperoleh dengan data kecepatan vs throttle sebagai harga untuk kalibrasi kecepatan angin.
3.5. Pemasangan Model Uji 1.
Model uji dipasang pada test section menggunakan turn table.
2.
Tempatkan model uji pada turn table.
3.
Kunci benda kerja dengan mengencangkan sekrup pada turn table.
4.
Terdapat pula beberapa model uji yang telah menyatu dengan test section. Contoh: plat datar untuk eksperimen lapisan batas.
3.6. Eksperimen 3.6.1 1.
Eksperimen Lapisan Batas Mengukur dan menghitung kondisi atmosfer laboratorium seperti
temperature (T ), kelembaban (α), dan tekanan ( P ) masing-masing dengan menggunakan thermometer , hygrometer , dan barometer . Sedangkan untuk kerapatan udara ( ρ), dan viskositas udara ( μ) dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: 3
T 2 T 0 110 0 T T 110 0
11
e 1 0,378 RT P P
dimana : kg
μ0
= 1,79.10-5
T 0
= 15˚C = 288,15 K
R
= 287,26 J
e
= α.emax water
m3
kgK
7, 5T 273,15
emax water
= 611,10
273,3T 273,15
2.
Memastikan benda uji dan seksi uji dalam keadaan tidak kotor !!!
3.
DPI dinyalakan dan didiamkan selama minimal 24 jam sebelum eksperimental agar pengukuran yang ditunjukkannya cukup stabil.
4.
Kalibrasi pada terwongan angin dilakukan untuk mengukur kecepatan alitan tak terganggu yang akan digunakan saat eksperimental.
5.
Memastikan seksi uji dalam keadaan kosong !!!
6.
Menghubungkan DPI-1 dengan kedua tabung pitot pada area kalibrasi untuk mengukur tekanan referensi.
7.
Memasang tabung pitot pada seksi uji kosong kemudian hubungkan dengan DPI-2 untuk mengukur tekanan dinamik dari aliran tak terganggu.
8.
Menghitung tekanan dinamik untuk berbagai kecepatan aliran tak terganggu. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: 1
q
2
2
. .U
atau U
9.
2.q
Menyalakan terowongan angin dan atur hingga DPI-2 menunjukkan nilai tekanan yang sama dengan tekanan dinamik yang diinginkan.
12
10. Mencatat nilai tekanan referensi yang ditunjukkan oleh DPI-1. Nilai tekanan tersebut merupakan tekanan referensi yang akan digunakan pada eksperimental. 11. Matikan terowongan angin. 12. Memasang Benda uji berupa pelat datar di dalam seksi uji.
13. Memastikan posisi pelat datar berada dalam kondisi lurus terhadap aliran, atau memiliki sudut serang 0 o dengan melihat distribusi ketinggian air pada multimanometer yang menunjukkan tekanan statik pada permukaan pelat datar. Ketinggian air pada tiap multimanometer harus menunjukkan ketinggian yang sama. Jika posisi pelat datar adalah 0o terhadap arah aliran maka dapat dikatakan bahwa sepanjang pelat datar berlaku zero pressure gradient . 14. Menghubungkan tabung pitot tekanan total ke salah satu lubang pada DPI-2 dengan dan lubang lainnya dibiarkan terbuka untuk mengukur tekanan atmosfer. 15. Menyalakan terowongan angin dan mengatur agar kecepatan alir an udara di dalam terowongan angin sesuai dengan yang telah dipilih. Untuk mengetahuinya, lakukan penyamaan seperti yang telah dicatat pada saat kalibrasi (langkah 9). 16. Memperkirakan daerah transisi dari lapisan batas laminar menjadi turbulen dengan menggunakan stetoskop yang dihubungkan pada tabung pitot. Daerah turbulen dapat diperkirakan dengan mendeteksi adanya suara gemuruh pada aliran di dekat permukaan pelat datar melalui stetoskop, sedangkan daerah laminar dapat diperkiraan dengan mendeteksi suara semilir pada aliran didekat permukaan pelat datar melalui stetoskop. Dengan demikian daerah transisi diperkirakan dengan mendeteksi suara semilir dan gemuruh secara bergantian.
13
17. Melakukan pengukuran tekanan total dari aliran tak terganggu yakni dengan menghubungkan tabung pitot tekanan total dengan DPI-2. Untuk kemudian dicatat. 18. Menentukan titik pengukuran yang pertama didasarkan pada kombinasi jendela seksi uji yang tersedia. 19. Melakukan pengukuran ketebalan lapisan batas pada permukaan pelat datar yakni dengan cara membaca nilai ( P t – P atm) dari DPI-2. Sisi terluar dari lapisan batas ditandati dengan tidak berfluktuasinya tekanan total lokal yang terbaca. Sedangkan sisi terdalam dari lapisan batas ditandai dengan menyalanya LED yang menunjukkan bahwa pitot telah menyentuh permukaan pelat datar. 20. Mencatat tebal lapisan batas dan tekanan total lokal pada titik pengukuran yang pertama. 21. Sebagai tambahan, jika tekanan total lokal yang diperoleh pada langkah ini (pada berbagai titik pengukuran di sepanjang pelat datar) memiliki harga yang sama dengan tekanan total dari aliran tak terganggu yang diperoleh dari langkah 16 maka dapat dikatakan bahwa sepanjang pelat datar berlaku zero pressure gradient . Atau dengan kata lain, tekanan total lokal ini dapat pula bertindak sebagai indikator yang sama dengan multimanometer. 22. Melakukan pengukuran tekanan total lokal di sekitar permukaan pelat datar pada titik pengukuran yang pertama. Pada titi penguuran tersebut dibagi lagi menjadi 10 bagian sama besar atau dengan kata lain 1/10 dari ketebalan lapisan batas yang diperoleh dari langkah 19. Sehingga pengukuran ke arah ketebalan lapisan batas terdapat 11 titik. 23. Mencatat data hasil pengukuran pada tabel data hasil pengukuran 24. Mengulangi langkah 12-22 untuk titik pengukuran selanjutnya. 25. Mengulangi langkah 16-24 untuk kecepatan aliran tak terganggu yang kedua. 3.6.2 1.
Eksperimen Tekanan dan Gaya Hambat Mengukur dan menghitung kondisi atmosfer laboratorium seperti
temperature (T ), kelembaban (α), dan tekanan ( P ) masing-masing dengan
14
menggunakan termometer, hygrometer , dan barometer. Sedangkan untuk kerapatan udara ( ρ), dan viskositas udara ( μ) dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: 3
T 2 T 0 110 0 T T 110 0
e 1 0,378 RT P P
dimana : kg
μ0
= 1,79.10-5
T 0
= 15˚C = 288,15 K
R
= 287,26 J
e
= α.emax water
m3
kgK
7, 5T 273,15
emax water
= 611,10
273,3T 273,15
2.
Memastikan benda uji dan seksi uji dalam keadaan tidak kotor.
3.
DPI dinyalakan dan didiamkan selama minimal 24 jam sebelum eksperimental agar pengukuran yang ditunjukkannya cukup stabil.
4.
Kalibrasi pada terwongan angin dilakukan untuk mengukur kecepatan aliran tak terganggu yang akan digunakan saat eksperimental.
5.
Menghubungkan DPI dengan kedua tabung pitot pada area kalibrasi untuk mengukur tekanan dinamik.
6.
Menghitung tekanan dinamik untuk dua kecepatan aliran tak terganggu, yaitu 20 m/s dan 30 m/s. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: q
1 2
U
2
atau U
2q
7.
Menyalakan terowongan angin dan atur hingga DPI menunjukkan nilai tekanan yang sama dengan tekanan dinamik yang diinginkan.
15
8.
Matikan terowongan angin.
9.
Memasang Benda uji berupa model airfoil Eppler 205 lengkap dengan orifice-nya di dalam seksi uji.
10. Menghubungkan selang-selang keluaran dari orifice dengan Scanivalve. 11. Menghubungkan Scanivalve dengan DPI 12. Menyalakan terowongan angin dan melakukan setting kecepatan yang bersesuaian dengan Reynolds Number 100,000. Model dipasang pada sudut serang 0 derajat. 13. Melihat dan mencatat tekanan dinamik yang terjadi pada tiap stat ion pada DPI. 14. Mengulangi langkah 11 dan 12 untuk sudut serang yang berbeda, yaitu 4, 8 dan 12 derajat serta Reynolds Number 200000. 15. Memasang Benda uji berupa model airfoil Eppler 205 16. Memasang wake rake tegak lurus terhadap bentangan sayap di belakang tepi buritan airfoil. 17. Menyalakan terowongan angin dan melakukan setting kecepatan yang bersesuaian dengan Reynolds Number 100,000. Model dipasang pada sudut serang 0 derajat. 18. Melihat dan mencatat tekanan dinamik yang terjadi pada tiap stat ion pada DPI. 19. Mengulangi langkah 16 dan 17 untuk sudut serang yang berbeda, yaitu 4, 8 dan 12 derajat serta Reynolds Number 200,000.
16
BAB IV PENGEMBANGAN WIND TUNNEL 4.1. Temperature and Humidity Sensor Untuk menghitung kondisi awal diperlukan data temperature dan juga humidity. Data tersebut nantinya akan digunakan untuk menghitung kerapatan dan viscositas udara. Temperature dan humidity sensor ini nantinya akan dipasang pada bagian luar wind tunnel dan dihubungkan dengan microcontroller. Sengan adanya sensor tersebut maka data temperature dan humidity akan langsung didapatkan dan diolah secara presisi. Temperature dan humidity sensor ini juga akan dipasang pada bagian dalam test section pada wind tunnel. Dengan adanya sensor tersebut maka temperature dan humidity pada aliran udara di dalam test section akan dapat diketahui. Sensor yang aka digunakan adalah Digital Temperature & Humidity Sensor (with Stainless Steel Probe). Sensor ini merupakan sensor yang anti-karat, kuat dan presisi. Mesh logam yang membungkus sensor mengadopsi metode infiltering tembaga selama sintering untuk meningkatkan ketahanan suhu, ketahanan tekanan, dan ketahanan pemakaian. 2-kawat serial interface dan pengaturan tegangan internal memungkinkan untuk integrasi sistem yang mudah dan cepat. Selain itu, sensor ini juga kompatibel dengan Ardunio.
Gambar 4.1. Digital Temperature & Humidity Sensor
17
Spesifikasi Digital Temperature & Humidity Sensor (with Stainless Steel Probe):
Power consumption: 0.15mW(Average)
Interface Type: Two-Wire interface(Digital)
Red wire - 5v
Blue wire - GND
Yellow wire - Clock wire
Black wire - Data wire
Humidity Ranger: 0-100%RH
Temperature ranger: -10-80?
Humidity accuracy: ±5.0%RH
Temperature accuracy: ±0.5?
Size: 49mm x 14mm
Gambar 4.2. Koneksi Sensor
4.2. Barometric Sensor Salah satu data lainnya yang diperlukan untuk menentukan kondisi awal atmosfer adalah tekanan. Untuk mempermudah penentuan temperature maka diperlukan sensor yang dapat mendeteksi tekanan. Dalam pengembangan wind tunnel ini maka akan ditambahkan barometric sensor yang dipasang diluar wind tunnel yang nantinya akan dihubungkan dengan microcontroller. Dengan adanya sensor ini maka data yang dihasilkan akan langsung didapatkan dan diolah secara lebih presisi. Barometric sensor yang akan dipasang adalah BMP180 Barometric Pressure/ Temperature/Altitude Sensor. Sensor ini adalah produk dari Bosch yang
18
merupakan alat deteksi terbaik-murah yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan suhu. Karena tekanan berubah berdasarkan ketinggian maka sensor ini dapat digunakan sebagai altimeter. Sensor ini disolder ke PCB dengan 3.3V regulator, I2C tingkat shifter dan pull-up resistor pada pin I2C. Forum ini adalah 5V compliant - regulator 3.3V dan rangkaian shifter tingkat i2c disertakan sehingga Anda dapat menggunakan sensor ini dengan aman dengan logika 5V dan kekuasaan. Penggunaan sensor ini cukup mudah. Jika menggunakan Arduino, cukup menghubungkan pin VIN dengan tegangan 5V pin, GND ke ground, SCL ke I2C Jam (Analog 5) dan SDA ke I2C data (Analog 4). Kemudian download library dan contoh BMP085 / BMP180 kode Arduino untuk suhu, tekanan dan perhitungan ketinggian. Menginstal library, dan memuat contoh sketsa. Segera akan didapatkan suhu presisi, tekanan dan ketinggian data.
Gambar 4.3. BMP180 Barometric Pressure/ Temperature/Altitude Sensor Barometric sensor ini memiliki spesifikasi:
Vin: 3 to 5VDC
Logic: 3 to 5V compliant
Pressure sensing range: 300-1100 hPa (9000m to -500m above sea level)
Up to 0.03hPa / 0.25m resolution
-40 to +85°C operational range, +-2°C temperature accuracy
This board/chip uses I2C 7-bit address 0x77.
19
4.3. Pitot Tube Pitot tube adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi tekanan aliran di dalam wind tunnel. Pitot tube yang digunakan untuk pengembangan wind tunnel ini adalah HKPilot 32 Digital Air Speed Sensor And Pitot Tube Set. HK Pilot32 diferensial digital airspeed sensor adalah generasi berikutnya dari sensor yang menggunakan data digital bukan sinyal tegangan analog. Sinyal analog terpengaruh oleh induksi dan masalah noise, terutama di kabel yang panjang. Hal tersebut akan menyebabkan kesalahan dan data palsu.Indikator kecepatan udara digital yang baru akan memperbaikan semua masalah ini. Tampilan resolusi tinggi pada sensor pengukuran khususnya 4525DO, dengan rentang pengukuran 1 psi. HK Pilot32 Airspeed Sensor Kit memungkinkan resolusi 0,84 Pa, dengan data yang disampaikan pada 14 bit dari 24 bit delta-sigma ADC, hal tersebut menyebabkan sensing data yang lebih akurat dan cepat.
Gambar 4.4. HKPilot 32 Digital Air Speed Sensor And Pitot Tube Set.
4.4. Accelerometer Penentuan sudut serang pada airfoil yang digunakan pada closed circ uit wind tunnel yang ada sekarang di Lab Aerodinamika masih menggunakan alat yang diset secara manual. Sebagai pengembangan untuk mengatur sudut serang secara lebih akurat dapat digunakan suatu komponen berupa accelerometer. Accelerometer yang digunakan adalah ADXL377 - High-G Triple-Axis Accelerometer (+-200g Analog Out). Sensor ini disolder ke PCB dengan empat lubang pemasangan dan regulator 3.3V sehingga dapat digunakan dengan 5V logic seperti Arduino. Terdapat juga 0.01uF filter caps untuk bandwidth keluaran 500Hz.
20
Breakout ini dilengkapi dengan output 3 analog untuk sumbu pengukuran X, Y dan Z pada 0,75"x0.75" breakout board. Output analog bersifat ratiometric, itu berarti bahwa output pengukuran 0g selalu setengah dari output 3.3V (1.65V), -200g di 0V dan 200g pada 3.3V dengan skala penuh diantaranya.Dilengkapi dengan 8 pin 0,1"header standar jika ingin menggunakannya dengan breadboard atau protoboard. Dilengkapi juga dengan empat lubang pemasangan 2.5mm (0,1") untuk pemasangan yang lebih mudah.
Gambar 4.5. ADXL377 - High-G Triple-Axis Accelerometer
4.5. Microcontroller Microcontroller merupakan suatu alat yang bekerja sebagai transducer. Alat ini berperan untuk mengolah semua input yang didapat dari berbagai sensor. Dikarenakan beban hardware yang rendah dari setiap komponen elektronik , processor 8 bit sekelas ATMEGA 328 dengan 16MHz Clock Speed sudah cukup untuk melakukan tugas ini. Berdasarkan kebutuhan minimum tersebut , penggunaan microntoller sejenis Arduino UNO lah yang dipilih. Hal ini dikarenakan juga kekompatibilitasan dan simplisitas dari Arduino UNO dalam mengolah data dari sensor-sensor. Disamping itu semua , Arduino UNO ini juga cocok jika ingin melakukan penambahan fitur di kemudian hari seperti sensor – sensor , aktuator dan lain sebagainya. Hal ini dikarenakan Arduino UNO memiliki fitur 14 Digital I/O Pin (6 PWM Outputs) dan 6 Analog Inputs serta memiliki Flash Memory sebesar 32K.
21
Gambar 4.6. Arduino UNO
4.6. LCD Display Penggunaan LCD Display bertujuan untuk memudahkan user untuk membaca sensor. Pemilihan LCD ini disesuaikan dengan banyaknya jumlah data yang ditampilkan. Sehingga , dipilihlah penggunaan display dengan ukuran 20x2 . Komunikasi dengan LCD Display ini menggunakan shield I2C LCD backpack. Shield ini memungkinkan untuk komunikasi I2C dengan Microcontroller , sehingga ruang untuk input sensor tidak berkurang dan dapat dimaksimalkan untuk kebutuhan yang lebih penting.
Gambar 4.7. I2C LCD Backpack
Gambar 4.8. LCD Display 20x2
22
4.7. Skematik Instalasi Hardware
Gambar 4.9. Skema Instalasi Hardware
Sistem pengaplikasian dari sistem digital ini berbasiskan pada board dengan prosesor tunggal 32 bit. Seluruh pengolahan data dilakukan pada microcontroller . Komunikasi seluruh sensor baik analog maupun digital diatur pada microcontroller. Komunikasi antara LCD dengan microcontroller dibantu dengan bridge berupa I2C LCD Shield , yang membantu untuk komunikasi dengan microcontroller dengan jalur yang telah tersedia pada microcontroller . Kalibrasi Sensor:
Kalibrasi seluruh sensor wajib dilakukan sebelum melakukan percobaan. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan harga antara sensor-sensor dengan alat ukur yang telah teruji kebenarannya.
23
