MODUL PRAKTI PRAKTIKUM KUM SISTEM SISTEM PENGUKU PENGUKURA RAN N (TK (TKF 2416)
LAB. SENSOR & TELEKONTROL LAB. TEKNOLOGI ENERGI NUKLIR LAB. ENERGI TERBARUKAN JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015
MODUL PRAKTIKUM PRAKTIKUM SISTEM SISTEM PENGUKURAN PENGUKURAN (TKF 2416)
Lab. Sensor dan Telekontrol: •
SP 01 : Kelin Kelinier ieran an Hasil Hasil Peng Penguk ukura uran n
•
SP 02 02 : Resp Respon on Din Dinam amis is Ala Alatt Ukur Ukur
•
SP 03 : Konve Konversi rsi Analog Analog ke Digita Digitall
Lab. Teknologi Teknologi Energi Energi Nuklir: •
SP 04 : Stat Statis isti tika ka Pen Pengu guku kura ran n
•
SP 05 : Kali Kalibr bras asii Ala Alatt Uku Ukurr
Lab. Energi Terbarukan: •
SP 06 : Penguku Pengukuran ran Dalam Dalam Rua Ruanga ngan n (indo (indoor) or)
•
SP 07 : Penguku Pengukuran ran Luar Luar Ruan Ruangan gan (outdo (outdoor) or)
ii
PETUNJUK PEMBUATAN LAPORAN PRAKTIKUM
Laporan tersusun atas: 1. Sampul (lihat contoh) 2. Tujuan Praktikum 3. Dasar Teori Tuliskan dasar teori secukupnya menyangkut apa yang menjadi obyek dan tujuan praktikum. 4. Rangkaian Alat Ukur 5. Data Pengukuran Berisi data mentah hasil pengukuran. 6. Analisis Data dan Pembahasan Berisi hasil pengolahan data serta analisisnya dilengkapi dengan pembahasan hasil analisis data tersebut. Fokus pembahasan pada perbandingan antara hasil praktikum dengan teori.
iii
CONTOH SAMPUL LAPORAN PRAKTIKUM
LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM PENGUKURAN (TKF 2416) MODUL SP .... ... (judul modul)
Kelas/Kelompok: ...../..... .................................................. (NIM: .............) .................................................. (NIM: .............) .................................................. (NIM: .............) .................................................. (NIM: .............) Tgl Praktikum: ....................... Asisten: .............................
LAB. ... JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015
iv
SP 01 KELINIERAN HASIL PENGUKURAN A. Tujuan: Mempelajari kelinieran pengukuran berat B. Rangkaian Alat Ukur • • •
Sensor yang digunakan: FSR406 buatan Interlink Electronics. Pasang rangkaian seperti gambar Pengukuran dilakukan pada V OUT menggunakan Arduino UNO.
Modul Sensor Force Sensing Resistor pin 5V
pin A3
pin Gnd
Rangkaian Sensor Force Sensing Resistor
1
Arduino UNO
C. Source Code
#define VIN 3 //Pin A3 untuk membaca tegangan double val=0; //Deklarasi variabel void setup() { Serial.begin(9600); //Memulai komunikasi dengan kecepatan transmisi 9600 baud } void loop() { //Membaca tegangan analog pada pin 3 val = analogRead(VIN); val = (val/1023)*5; //Menampilkan tegangan pada Serial Monitor Serial.print(val); Serial.println(" V"); //Menunggu 1000 milisekon untuk kembali ke perintah awal dari loop delay(1000); }
2
D. Langkah-langkah
1. Rangkai rangkaian sesuai dengan modul. 2. Lakukan pengukuran dengan menggunakan nilai RM = 10k dan 30k. 3. Sensor divariasikan menggunakan berat koin yang berbeda.
Jumlah Koin
Rp. 100,00
1,15
Rp. 200,00
1,5
Rp. 500,00
2
Rp. 500,00 (tembaga) Rp. 1000,00 Range sensor dari 0 – 1000 gram. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Berat (gram)
3,45 2,9
Buka aplikasi Arduino pada laptop. Hubungkan Arduino Uno dengan laptop. Tuliskan source code pada aplikasi Arduino sesuai dengan modul. Upload source code ke Arduino Uno sampai berhasil. Tekan Tools > Serial Monitor. Catat dan amati nilai yang tertera pada window Serial Monitor.
RM = 10k No.
Berat (gram)
1
3,45
2
6,9
3
10,35
4
13,8
5
17,25
6
20,7
7
24,15
8
27,6
9
31,5
10
34,5
No.
Berat (gram)
1
3,45
2
6,9
3
10,35
4
13,8
Ouput (V)
RM = 30k Ouput (V)
3
5
17,25
6
20,7
7
24,15
8
27,6
9
31,5
10
34,5
E. Analisis Data (Laporan) Buatlah grafik hubungan antara berat dengan tegangan untuk kedua nilai RM • Ambil bagian rentang berat di mana kurva yang diperoleh cukup linier, lakukan • regresi linier untuk memperoleh hubungan antara berat dan tegangan keluaran Lakukan pembahasan •
4
SP 02 RESPON DINAMIS ALAT UKUR A. Tujuan: Mempelajari prinsip respon dinamis alat ukur berupa konstanta waktu pengukuran B. Rangkaian Alat Ukur • •
Sensor yang digunakan: LM35 buatan Texas Instrument. Pengukuran dilakukan pada V OUT menggunakan Arduino UNO. Koonfigurasi LM35
10k
pin 5V
pin Gnd
pin A3
Rangkaian Sensor LM35
5
Arduino UNO
C. Source Code
#define VIN 3 //Pin A3 untuk membaca tegangan double val=0; //Deklarasi variabel void setup() { Serial.begin(9600); //Memulai komunikasi dengan kecepatan transmisi 9600 baud } void loop() { //Membaca tegangan analog pada pin 3 val = analogRead(VIN); val = (val/1023)*5*100; //Menampilkan suhu dalam derajat Celcius pada Serial Monitor Serial.print("Suhu: "); Serial.print(val); Serial.println(" derjt. C"); //Menunggu 1000 milisekon untuk kembali ke perintah awal dari loop delay(1000); } 6
D. Langkah – langkah
1. Rangkai rangkaian sesuai dengan modul. 2. Lakukan pengukuran dengan memosisikan sensor LM35 di permukaan seterika. a. Dari suhu ruang ke suhu permukaan seterika b. Dari suhu permukaan seterika ke suhu ruang 3. Buka aplikasi Arduino pada laptop. 4. Hubungkan Arduino Uno dengan laptop. 5. Tuliskan source code pada aplikasi Arduino sesuai dengan modul. 6. Upload source code ke Arduino Uno sampai berhasil. 7. Tekan Tools > Serial Monitor. 8. Catat dan amati nilai yang tertera pada window Serial Monitor. 9. Isikan tabel berikut ini, waktu dihitung mulai ketika menempelkan LM35 ke permukaan seterika
Waktu (detik)
Vsensor LM35 (mVolt)
Di udara terbuka 0 5 10 15 20 25 ... Kondisi stabil E. Analisis Data (Laporan) • •
•
Buat grafik untuk keempat kasus di atas. Hitung kontanta waktu (τ) untuk keempat kasus di atas dan bandingkan dengan nilai pada data sheet LM35 Lakukan pembahasan
7
SP 03 KONVERSI ANALOG KE DIGITAL A. Tujuan: Mempelajari prinsip konversi nilai analog ke digital B. Rangkaian Alat Ukur • •
Input analog menggunakan sumber tegangan DC 0 s/d 5V Input analog diukur dengan multimeter
Potensiometer 50k sebagai sumber tegangan DC
pin 5V pin A3 pin Gnd
8
Arduino UNO
C. Source Code
#define VIN 3 //Pin A3 untuk membaca tegangan int val=0; //Deklarasi variabel double V; //Deklarasi variabel void setup() { Serial.begin(9600); //Memulai komunikasi dengan kecepatan transmisi 9600 baud } void loop() { val=analogRead(VIN); //Membaca nilai analog di pin A3 dan menyimpannya di val V= (double(val)/1023)*5; Serial.print(val,BIN); //Menampilkan nilai val dalam bentuk biner Serial.print(" - "); Serial.print(val); Serial.print(" - "); Serial.println(V); //Menunggu 1000 milisekon untuk kembali ke perintah awal dari loop delay(1000); }
9
D. Langkah - langkah
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Rangkai rangkaian sesuai dengan modul. Buka aplikasi Arduino pada laptop. Hubungkan Arduino Uno dengan laptop. Tuliskan source code pada aplikasi Arduino sesuai dengan modul. Upload source code ke Arduino Uno sampai berhasil. Tekan Tools > Serial Monitor. Variasikan input analog. Catat dan amati keluaran digital yang tertera pada window Serial Monitor. Input analog (Volt)
Keluaran digital (biner)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 10
9. Analisis Data (Laporan) • • • •
Hitung nilai desimal dari setiap keluaran biner Gambar grafik hubungan antara tegangan analog dengan nilai desimal keluaran Tentukan kelinieran ADC, hitung R 2 dari regresi liniernya Lakukan pembahasan
11
SP 04 STATISTIKA PENGUKURAN A. Tujuan: Mempelajari karakteristik statistik pengukuran besaran radiasi nuklir B. Rangkaian Alat Ukur • • • • •
Rangkaian alat ukur disusun dan diset oleh asisten Mahasiswa mengidentifikasi komponen alat ukur sebagaimana gambar di bawah Set HVDC pada daerah optimum GM Sumber radiasi 90Sr diletakkan di depan jendela detektor GM Set pengala/timer pada selang waktu 3 detik
Geiger Muller
Sumber radiasi
Inverter GM
Counter
Timer
High Voltage
C. Pengambilan Data •
Untuk setiap kelompok lakukan pencacahan setiap 3 setik sebanyak 150 data (setiap anggota kelompok harus ikut bergantian melakukan pencacahan).
12
D. Analisis Data (Laporan) •
•
Dengan menggunakan data kelompok masing-masing (150 data), buat plot histogram cacah radiasi seperti contoh di bawah ini Hitung nilai rerata dan deviasi standarnya. Frekuensi 180
154
160 140 120
99
97
100 80 60 27
40 20
0
0
0
1
-20
0
20
40
18 4
0
0
160
180
200
0
•
•
60
80 100 120 Rentang cacah
140
Gabunglah data pencacahan dengan 2 kelompok lain (sehingga total 3 kelompok, 450 data). Lakukan hal yang sama seperti di atas. Lakukan pembahasan
13
SP 05 KALIBRASI ALAT UKUR A. Tujuan: Mempelajari pengkalibrasian keluaran alat ukur dengan besaran yang diukur. B. Rangkaian Alat Ukur • • • • •
Rangkaian alat ukur disusun dan diset oleh asisten Mahasiswa mengidentifikasi komponen alat ukur sebagaimana gambar di bawah Set HVDC pada daerah optimum detektor NaITl Sumber radiasi diletakkan di depan detektor NaITl Set pengala/timer pada selang waktu 2 detik
Sumber radiasi
Detektor NaITl & PMT
Preamp
High Voltage
Amp
SCA
Timer
Counter
C. Pengambilan Data
Untuk kelompok pertama: Gunakan sumber radiasi 60Co • Lakukan pencacahan pada setiap perubahan nomor kanal (U) mulai dari yang • terkecil sampai terbesar, sehingga diperoleh 2 puncak spektrum. Catat nomor kanal kedua puncak tersebut (dengan energi 1.17 MeV dan 1.33 MeV) Untuk kelompok kedua: Gunakan sumber radiasi 137Cs • Lakukan pencacahan sehingga diperoleh sebuah puncak spektrum. Catat nomor • kanal puncak tersebut (dengan energi 0.662 Me V) Untuk kelompok ketiga: Gunakan sumber radiasi X (tidak diketahui) • Lakukan pencacahan sehingga diperoleh 2 buah puncak spektrum. Catat nomor • kanal kedua puncak tersebut.
14
Kanal
Cacah
Kanal
Cacah
Kanal
Cacah
Kanal
Cacah
15
D. Analisis Data (Laporan) •
•
• •
Dengan menggunakan data ketiga kelompok buat plot spektrum (cacah vs kanal) untuk setiap sumber radiasi Buat kurva kalibrasi energi terhadap nomor kanal puncak dengan melakukan regresi linier terhadap puncak sumber radiasi 60Co dan 137Co Hitung energi puncak sumber radiasi X Lakukan pembahasan.
16
