PYRANOMETER SENSOR

RADIASI MATAHARI
KLASIFIKASI RADIASI

Radiasi adalah Energi yang dikeluarkan, dipancarkan atau diterima berupa gelombang atau partikel-partikel elektromagnetik.

Berdasarkan asal / sumbernya radiasi dapat dibedakan kedalam tiga klasifikasi yaitu :

1. Radiasi Solar adalah Radiasi yang dikeluarkan oleh Matahari. Kira-kira 99.9 persen dari radiasi ini berupa energy elektromagnetik

dengan panjang gelombang antara 0.15 s/d 4.0 microns dengan persentasi tertinggi pada intensitas 0.4 s/d 0.7 microns berupa cahaya

selebihnya berupa energy elektromagnetik Infrared dan Ultra violet.

Radiasi Solar yang menembus lapisan terendah atmosphir dapat juga dibedakan dalam beberapa kelas :

a. Radiasi Solar Langsung yaitu Radiasi Solar yang datang dari sudut bulat cakram matahari.

b. Radiasi Solar Global yaitu Radiasi Solar yang diterima oleh permukaan horizontal berupa radiasi solar langsung dan radiasi yang

dihamburkan kearah bawah sewaktu melewati lapisan atmosphir.

c. Sky Radiasi yaitu Radiasi Solar yang dihamburkan kearah bawah oleh lapisan atmosphir (bagian kedua dari radiasi global).

d. Radiasi Solar Yang Dipantulkan yaitu Radiasi Solar yang dipantulkan kearah atas oleh permukaan bumi dan dihamburkan oleh

lapisan atmosphir antara permukaan bumi dan titik pengamatan.

2. Radiasi Terrestrial adalah Radiasi yang dikeluarkan oleh planet bumi termasuk atmosphirnya, sehingga radiasi terrestrial

dapat dibedakan dalam dua kategori :

a. Radiasi Permukaan Terrestrial adalah radiasi yang dikeluarkan oleh permukaan bumi.

b. Radiasi Atmosphir adalah radiasi yang dikeluarkan oleh atmosphir.

3. Radiasi Total adalah Jumlah Radiasi Solar dan Terrestrial. ( kadangkala dibedakan dalam dua pengertian sesuai kebutuhan, yaitu :

radiasi gelombang pendek < 4 μm.dan radiasi gelombang panjang > 4 μm ).
INSTRUMEN RADIASI YANG UMUM DIOPERASIKAN PADA “STASIUN METEOROLOGI / KLIMATOLOGI”
1. EPPLEY PYRANOMETER

eppley-pyranometer

Eppley pyranometer adalah alat yg digunakan untuk mengukur radiasi global. Komponen2 utama dari instrumen ini adalah :

a. sensor terdiri dari beberapa lempeng logam yang di cat hitam dan putih.kadang hanya cat hitam

b. Glass dome.

c. Pengatur level (perata-rata air) / waterpass.

d. Bagian internal terdiri dari : (1) diagram circuit thermo, (2) kontainer silica gel.

PRINSIP KERJA

cara-kerja-pyranometer

Sinar matahari/ radiasi yang datang secara langsung maupun yang dipancarkan atmosphir (global radiasi solar) dan yang dihamburkan

langit akan menembus glass dome. Radiasi dengan panjang gelombang sampai dengan 3.0 microns akan diteruskan ke lempeng logam

hitam dan putih. Lempeng logam hitam akan mengabsorbsi panas radiasi sementara lempeng putih akan memantulkan radiasi sehingga

terjadi perbedaan temperatur diantara kedua jenis lempeng logam ini. Perbedaan temperatur dari kedua lempeng ini dihubungkan ke

circuit thermojunctions yang mengubah besaran panas menjadi perbedaan tegangan potensial diantara kedua ujung lempeng.

Selanjutnya Perbedaan potensial ini dianologikan sebagai besaran Intensitas radiasi global, dengan rumusan sebagai berikut :

intensitas-radiasi-global

INSTALASI / PEMASANGAN

a. Letakkan alat diatas suatu tiang penyangga (terbuat dari beton) setinggi ± 150 cm di atas permukaan tanah. Lokasi pemasangan harus

bebas dari bayangan pohon maupun bangunan sepanjang hari dalam setahun serta bebas dari pengaruh radiasi/pantulan radiasi dari

sumber lain selain matahari.

b. Hubungkan Instrumen sensor ke unit recorder/graph.

c. Atur leveling sensor melalui mur pengatur yang terdapat pada kaki alat.

d. Kebersihan alat/sensor (khususnya bagian glass dome) harus diperhatikan

e. Sillica gel harus selalu diganti secara periodik, tergantung kondisi iklim dimana alat dipasang.
II. ACTINOGRAPH

actinograph

actinograph

Actinograph kadang dikenal dengan sebutan Mechanical Pyranograph dipergunakan untuk mengukur Total Intensitas dari Radiasi Matahari

langsung, radiasi matahari yang dipantulkan atmosphir dan radiasi diffusi dari langit dalam satu hari yang dapat dihitung.

Komponen-komponen utama dari Actinograph adalah sbb:

opened_actinograph

a.Sensor, terdiri dari masing-masing 2(dua) Strip Bimetal ber-cat

Putih dan Hitam.

b. Glass Dome

c. Plat pengatur bimetal

d. Mekanik pembesar

e. Tangkai dan Pena pencatat

f. Drum clock

g. Pengatur level (perata-rata air)

h. Kontainer silica-gel (penyerap uap air)

1. Bagian dasar

j. Penutup/cover.

PRINSIP KERJA

cara-kerja-actinograph

Actinograph bekerja dengan memakai Prinsip-perbedaan temperatur antara 2 strip paralel bimetallic ber-cat putih dengan 2 strip parallel

bimetalic ber-cat hitam. Perbedaan temperatur terjadi olehkarena radiasi matahari yang sampai ke bimetallic ber-cat putih akan dipantulkan

maka strip ini hanya respon terhadap temperatur ambang sedangkan radiasi yang sampai ke bimetallic hitam, akan diserap/diabsorbsi

sehingga strip ini respon terhadap temperatur ambang dan radiasi yang datang akibatnya terjadi distorsi/menggeliat terhadap strip

bimelaic putih. Masing-masing satu sisi strip putih dan strip hitam dihubungkan dan sisi-sisi lain dari bimetallic putih dihubungkan ke peti

instrumen serta sisi-sisi lain bimetallic hitam dihubungkan ke tangkai pena melalui system tuas sehingga masing-masing akan saling

meniadakan kondisi ambang dengan meninggalkan keluk(curvature) yang merepresentasikan Intensitas Radiasi yang datang dan secara

proporsional ditunjukkan oleh posisi pena pada kertas pias.

Glass-dome akan mentransmisikan 90 % energy elektromagnetik, dengan panjang gelombang antara 0.3 s/d 3.0 micron dan silica -gel akan

menyerap uap air agar tidak terjadi kondensasi pada permukaan glass-dome.

Total Intensitas Radiasi Matahari adalah merupakan luas area yang berada dibawah kurva yang terbentuk selama periode pengukuran .

Total Intensitas ini dapat dihitung dengan mengalikan Faktor Kalibrasi Alat (K) dengan Luas Curva yang terbentuk.


INSTALASI / PEMASANGAN

a. Letakkan Actinograph pada permukaan datar/rata ± 150 cm di atas permukaan tanah. Lokasi pemasangan harus bebas dari pohon maupun

bangunan yang dapat menghalangi sinar matahari ke arah alat dan bebas dari bahan-bahan yang dapat memantulkan sinar kuat kearah alat.

b. Atur Posisi bimetallic persegi-panjang se-arah Utara-Selatan dan kaca jendela kearah Timur.

c. Atur leveling alat melalui kaki-kaki yang dapat diatur/diputar.

d. Kebersihan alat harus selalu diperhatikan terutama bagian glass dome

e. Sillica gel harus diganti secara periodik sesuai iklim dimana alat ditempatkan.

f. Seal karet yang terletak pada bagain dasar secara periodik juga harus diganti terutama jika sudah kurang elastis/rusak.

Pengoperasian

a. Awal operasi dimulai pukul 06.00 waktu setempat (saat matahari belum bersinar)

b. Buka cover/penutup alat.

c. Lepaskan drum-clock dari shaftnya

d. Pasang kertas pias, sisi - sisi pias tepat berhimpit di penjepit drum-clock.

e. Hidupkan system drum-clock. Untuk system spring wound, putar tangkai spring wound secukupnya dan untuk system quartz clock,

geser switch ke posisi “ON”.

f. Pasang kembali drum-clock ke tempatnya semula.

g. Putar drum-clock agar ujung pena tepat jatuh pada jam , hari awal pengukuran.

h. Tutup kembali cover/penutup alat.

i. Setelah Matahari terbenam selama 1.5 jam, Pias terpasang dapat/harus diambil (untuk pias harian).

j. Pada hari berikutnya, ulangi langkah a s/d i.

CAMPBELL - STOKES

campbellstokes

cara-kerja-campbell-stokes

Campbell stokes secara khusus dipergunakan untuk mengukur waktu dan lama

matahari bersinar dalam satu hari dimana alat tersebut dipasang.

Campbell stokes terdiri dari beberapa bagian yaitu:

a. Bola kaca pejal ( umumnya berdiameter 96 mm).

b. Plat logam berbentuk mangkuk, sisi bagian dalamnya bercelah - celah sebagai

tempat kartupencatat dan penyanggah tempat bola kaca pejal dilengkapi skala

dalam derajat yang sesuai dengan derajat lintang bumi .

c. Bagian Pendiri (stand),

d. Bagian dasar terbuat dari logam yang dapat di-leveling.

e. Kertas pias terdiri dari 3 (tiga) jenis menurut letak matahari.

PRINSIP KERJA

Sinar matahari yang datang menuju permukaan bumi, khususnya yang tepat jatuh pada sekeliling permukaan bola kaca pejal akan dipokuskan

ke atas permukaan kertas pias yang telah dimasukkan ke celah mangkuk dan meninggalkan jejak bakar sesuai posisi matahari saat itu.

Jumlah kumulatif dari jejak titik bakar inilah yang disebut sebagai lamanya matahari bersinar dalam satu hari (satuan jam/menit).

METODA OPERASI

a. Setting -up

1) Pilih tempat dimana Sinar matahari sepanjang hari bebas ke-arah alat.

2) Permukaan dasar alat ditempatkan harus Stabil, Temp. Humidity, Angin dan vibrasi tidak mempengaruhi leveling

(disarankan pondasi terbuat dari beton/metal).

3) Bagian terbuka mangkuk logam harus mengarah equator, yaitu : Bila alat ditempatkan pada belahan bumi Utara,

mangkuk ke-arah Selatan atau sebaliknya.

4) Leveling dapat dilakukan dengan mengatur posisi 3 buah mur.

b. Memasang Pias

1) Pias terdiri dari 3 jenis yaitu : Pias lurus dipasang pada pasangan celah yang ada ditengah mangkuk. Pias pendek pada pasangan celah

bagian atas dan Pias panjang pada pasangan celah bagian bawah.

2) Pias pendek dipergunakan dari pertengahan Oktober s/d akhir Pebruari. Pias Lurus dari awal Maret s/d pertengahan April dan awal

September s/d pertengahan Oktober. Pias panjang dari pertengahan April s/d akhir Agustus.

3) Pias dimasukkan ke-celah, sehingga garis tanda jam 12.00 benar-benar tepat dengan tanda jam 12.00 pada mangkuk.

4) Pada titik tertentu(kira-2. garis jam 14.00 & 10.00) mangkuk dilengkapi 3 lubang. Masukkan pin logam yang tergantung dengan rantai dari

sisi luar kedalam salah satu lubang tersebut (sesuai pias), agar pias tidak berubah posisi.

c. Pengaturan Utara - Selatan Dan Leveling

1) Atur agar skala derajat lintang pada alat menunjukkan lintang tempat alat ditempatkan.

2) Perhatikan jejak pembakaran pd pias, bila pengaturan Utara-Selatan dan leveling tepat mk jejak ini harus sejajar dengan garis tengah pias.

3) Jejak pembakaran yang tepat jatuh pada titik pusat pias (tengah hari), harus sama dengan nilai True Solar Time, yaitu waktu matahari

tepat berada pada titik nadir/puncak.

4) Cara Menentukan True Solar Time (True Local Time).

true-solar-time-true-local-time

besaran-equation-of-time

Contoh:

contoh-solar-time
NET PYRANOMETER


Adalah instrumen untuk mengukur Net Flux radiasi solar yang mengarah kebawah dan mengarah keatas. Oleh karena itu net pyranometer

dapat juga disebut double pyranometer, sebab sensornya ada dua bagian yaitu satu mengarah keatas dan lainnya mengarah kebawah.

Komponen2 utama dari instrumen ini adalah :

a. Sensor terdiri dari logam yang di cat hitam .

b. Glass dome.

c. Pengatur level (perata-rata air).

d. Bagian internal terdiri dari : (1) diagram circuit thermojunctions, (2) kontainer silica gel.

PRINSIP KERJA.

Sinar matahari/ radiasi yang datang secara langsung maupun yang dipancarkan atmosphir dan yang dipantulkan permukaan bumi akan

menembus glass dome yang mengarah keatas maupun yang mengarah kebawah. Radiasi dengan panjang gelombang sampai dengan 3.0

microns akan diteruskan ke lempeng logam hitam. Kedua lempeng logam hitam tersebut akan mengabsorbsi panas radiasi sehingga

terjadi pemanasan terhadap logam sensor/hitam. Perubahan intensitas radiasi matahari akan menyebabkan perubahan pada jumlah panas

yang diserap sensor. Besarnya energy panas akan dirubah ke dalam bentuk tegangan thermopile oleh suatu circuit thermojunctions.

Besarnya Tegangan thermopile ini dianologikan sebagai besaran Intensitas radiasi global, dengan rumusan sebagai berikut :

intensitas-radiasi-global

INSTALASI / PEMASANGAN.

a. Pasang tangkai alat diatas suatu tiang penyangga setinggi ± 150 cm di atas permukaan tanah. Lokasi pemasangan harus bebas dari

bayangan pohon maupun bangunan sepanjang hari dalam setahun serta bebas dari pengaruh radiasi/pantulan radiasi dari

sumber lain selain matahari.

b. Hubungkan Instrumen sensor ke unit recorder/graph.

c. Atur leveling sensor melalui mur pengatur yang terdapat pada kaki alat.

d. Kebersihan alat/sensor (khususnya bagian glass dome) harus diperhatikan

e. Sillica gel harus selalu diganti secara periodik, tergantung kondisi iklim dimana alat dipasang.

FAKTOR-FAKTOR KONVERSI

Langleys/min. x 697.32 = watt/m²

Langleys/min. x 4.1855 = joiles/cm² . min

Langleys/min. x 3.692 = BTU/foot². Min

Watts/ meter² x 0.00529 = BTU/foot² . min

Watts/meter² x 0.006 = joules/cm². min

Watts/meter² x 0.00143 = Langleys/min.

Sumber :

1. Guide to meteorological instrument and observing practices - fourth edition WMO - NO.8. TP.3 - Tahun 1971.

2. Manual for Net Pyranometer Model 3032-A. Qualimetrics, Inc. 1165 National Drive Sacramento, California 95834.

3. Instruction Manual for Actinograph Systron Donner Weathermeasure Division.

4. Instruction for mounting and operation of Sunshine - Recorder.Annexed : Leaflet 241.0E. DR. A.Muller.
Semoga bermanfaat..cocio go!!!