Article Details

DESAIN SISTEM PENGUKURAN KONSENTRASI CO2 PADA CAMPURAN GAS (N2 DAN CO2) BERBASIS KONDUKTIVITAS TERMAL DAN AKUSTIK

Oleh   Melany Febrina [30215001]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr.-Ing. Mitra Djamal;Wahyu Srigutomo, S.Si., M.Si., Ph.D.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : FMIPA - Fisika
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Subjek : Physics
Kata Kunci : Sistem pengukuran, konsentrasi CO2, konduktivitas termal, termopile, akustik.
Sumber :
Staf Input/Edit : Ratnasari   Ena Sukmana
File : 9 file
Tanggal Input : 2020-02-10 08:43:44

Penelitian disertasi ini melaporkan pembuatan sebuah sistem pengukuran konsentrasi CO2 pada campuran gas N2 dan CO2. Pengukuran konsentrasi gas CO2 dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu metode konduktivitas termal dan metode akustik. Kedua metode ini memiliki kelebihan di antaranya dapat mengukur konsentrasi CO2 dalam campuran gas dengan baik dari rentang 0-2000 ppm dan teknik pembuatan sistem mudah. Pada penelitian ini, dilakukan improvisasi dengan memodifikasi termopile IR pasaran yang nantinya akan berfungsi sebagai detektor konduktivitas termal untuk mengukur konsentrasi gas CO2 pada campuran gas. Modifikasi dilakukan dengan melepaskan jendela IR pada termopile, sehingga dapat terpapar langsung oleh gas CO2 yang akan dideteksi. Termopile dipanaskan dengan pemberian arus AC pada kaki masukan termopile, sehingga termopile memberikan radiasi panas di lingkungan sekitarnya. Campuran gas (N2 dan CO2) dengan konsentrasi tertentu dialirkan ke dalam sistem akan menyerap radiasi panas dari termopile. Semakin besar konsentrasi CO2 dalam campuran gas, penyerapan panas oleh campuran gas semakin kecil, sehingga tegangan keluaran dari termopile semakin besar. Hasil pengukuran konsentrasi CO2 dari sistem pengukuran diuji dengan dua cara, pertama menggunakan sensor pembanding MG811 dan menggunakan perhitungan secara teoritik. Pada pengujian awal, konsentrasi CO2 dideteksi dengan menggunakan satu buah termopile. Dari hasil pengujian, termopile dapat mengukur konsentrasi CO2 pada campuran gas dengan baik, terbukti hasil pengukuran sesuai dengan model Mason Saxena. Hasil ini membuktikan bahwa termopile dapat digunakan sebagai detektor konduktivitas termal untuk mengukur konsentrasi dari gas CO2 pada campuran gas. Pada pengujian lanjutan, digunakan empat buah termopile yang dikonfigurasi jembatan (wheatstone bridge) dengan tujuan untuk meningkatkan ketelitian dari sistem pengukuran dalam mendeteksi perubahan konsentrasi CO2 dalam campuran gas (N2 dan CO2). Dengan menggunkan konfigurasi jembatan dari empat termopile ini, diharapkan sistem pengukuran ini dapat mengukur perubahan konsentrasi CO2 dalam orde kecil. Hasil pengujian memperlihatkan sistem pengukuran dapat mendeteksi konsentrasi gas CO2 dengan baik dari 0-2000 ppm dengan kesalahan relatif 3.8%. Metode akustik yang digunakan adalah dengan memanfaatkan pergeseran fasa antara sinyal gelombang ultrasonik yang ditransmisikan dan diterima secara terus menerus sebagai fungsi dari kecepatan suara. Perbedaan fasa diperoleh dengan membandingkan fasa gelombang ultrasonik yang diterima oleh kedua mikrofon yang mengukur gas referensi dan campuran gas. Besar beda fasa yang diperoleh sebagai fungsi kecepatan suara dikonversi menjadi besar konsentrasi CO2 pada campuran gas (N2 dan CO2). Dari hasil pengujian, sistem pengukuran dapat mengukur konsentrasi gas CO2 dengan baik dari rentang 0-2000 ppm dengan kesalahan relatif 6.55%. Dari keseluruhan hasil yang diperoleh, dengan menggunakan metode konduktivitas termal dan metode akustik, sistem pengukuran yang dibangun dapat mengukur konsentrasi CO2 dalam campuran gas dengan baik dari rentang 0-2000 ppm, dan teknik pembuatan sistem mudah.