Perjanjian No: III/LPPM/2016-02/85-P

PENGGUNAAN THERMOCHROMIC LIQUID CRYSTAL (TLC)

UNTUK PENCITRAAN TERMAL

Disusun Oleh:

Risti Suryantari, S.Si, M.Sc

Flaviana, S.Si, M.T

Pembina:

Dr. Aloysius Rusli

Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat

Universitas Katolik Parahyangan

2016

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

DAFTAR ISI ii

ABSTRAK iii

DAFTAR GAMBAR iv

DAFTAR TABEL v

BAB I. PENDAHULUAN 1

I.1 Latar Belakang 1

I.2 Perumusan Masalah 2

I.3 Tujuan 2

I.4 Manfaat 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 3

II.1 Thermochromic Liquid Crystal (TLC) 3

II.2 Aplikasi Thermochromic Liquid Crystal (TLC) 6

II.3 Perpindahan Kalor 7

II.4 Pengolahan Citra pada Permukaan TLC 8

BAB III. METODE PENELITIAN 12

III.1 Tahapan penelitian 12

III.2 Lokasi penelitian 12

III.3 Rancangan Penelitian 12

III.3.1 Alat dan Bahan 13

III.3.2 Prosedur Penelitian 14

III.4 Pengolahan Citra pada Permukaan TLC 14

III.5 Analisis

BAB IV. JADWAL PELAKSANAAN 15

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN 16

V.1 Hasil Citra pada Permukaan TLC 16

V.2 Hubungan Antara Nilai Mean Hue Citra Permukaan TLC dengan Kenaikan

Temperatur Logam 19

V.3 Hubungan Antara Luasan Area Warna yang Terbentuk pada Permukaan

TLC dengan Kenaikan Temperatur Logam 20

V.4 Pola Distribusi Energi Kalor pada Permukaan Logam, yang Ditunjukkan

oleh Citra Permukaan TLC 22

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 24

V1.1 Kesimpulan 24

VI. 2 Saran 24

DAFTAR PUSTAKA 25

LAMPIRAN 26

iii

ABSTRAK

Thermochromic Liquid Crystal (TLC) memiliki respon terhadap perubahan temperatur yang ditunjukkan

oleh perubahan warna sesuai dengan spektrum cahaya tampak. Keunikan bahan ini membuat TLC dapat

diaplikasikan untuk mengamati berbagai fenomena termal. Tujuan dari penelitian ini adalah

mengaplikasikan TLC R30C5W untuk mengamati peristiwa perpindahan kalor pada permukaan logam

kuningan dan besi yang mengalami kontak dengan permukaan TLC. Setelah diterapkan proses pengolahan

citra, dilakukan analisis secara kuantitatif berdasarkan nilai hue dari citra HSV permukaan TLC. Hasil

menunjukkan, seiring dengan meningkatnya temperatur permukaan logam, nilai mean hue dan jumlah

piksel dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada citra permukaan TLC akan meningkat. Untuk permukaan TLC yang

kontak dengan logam kuningan, nilai mean hue dan jumlah piksel dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada citra

permukaan TLC lebih tinggi daripada citra permukaan TLC yang kontak dengan logam besi. Selain itu, nilai

hue sepanjang garis tengah lingkaran pada permukaan TLC, baik yang kontak dengan permukaan logam

kuningan maupun besi, menunjukkan pola yang sama. Nilai hue cukup merata di bagian tengahnya

(lingkaran dalam) namun semakin berkurang di tepinya (tepi kanan dan kiri), yang menunjukkan semakin

jauh dari tepi permukaan logam maka energi kalornya semakin berkurang, karena terjadi perpindahan kalor

pada tepi permukaan logam ke udara di sekitarnya.

Kata kunci: TLC, hue, perpindahan kalor

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Susunan molekul pada (a) padatan (b) kristal cair, dan (c) cairan 3

Gambar 2.2. Molekul kristal cair (a) nematic (b) smectic A (c) smectic C, dan (d) cholesteric 3

Gambar 2.3. Susunan molekul kristal cair cholesteric 4

Gambar 2.4. Grafik hubungan antara panjang gelombang cahaya terhadap perubahan

temperatur 5

Gambar 2.5. (a) TLC sheet, dan (b) TLC ink 5

Gambar 2.6. Grafik nilai hue terhadap temperatur pada TLC sheet 6

Gambar 2.7. (a) Visualisasi termal pada permukaan kaki, untuk menunjukkan bila ada

kelainan pada struktur permukaan kaki atau dapat mengindikasikan penyakit

tertentu, dan (b) Termometer LC, untuk menunjukkan nilai temperatur rata-rata

tubuh manusia 6

Gambar 2.8. Natural convection in a differentially heated box 7

Gambar 2.9. Model warna HSV 8

Gambar 2.10.Proses dilasi pada citra biner 10

Gambar 2.11.SE line 10

Gambar 2.12.Grafik nilai mean hue pada TLC R25C5W dan TLC R30C5W 11

Gambar 3.1. Tahapan penelitian 12

Gambar 3.2. Set up alat dan bahan 13

Gambar 3.3. Tahapan pengolahan citra 14

Gambar 5.1. Grafik kenaikan temperatur logam terhadap waktu pemanasan logam 17

Gambar 5.2. Citra RGB permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam kuningan 18

Gambar 5.3. Citra RGB permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam besi 18

Gambar 5.4. Hasil pengolahan citra permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam

kuningan 19

Gambar 5.5. Hasil pengolahan citra permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam

besi 19

Gambar 5.6. Grafik hubungan nilai mean hue permukaan TLC terhadap kenaikan temperatur

Logam 20

Gambar 5.7. Grafik hubungan jumlah piksel (dengan nilai hue ≠ ‘0’) pada citra permukaan

TLC terhadap kenaikan temperatur logam 21

Gambar 5.8. Distribusi nilai hue sepanjang garis tengah citra permukaan TLC yang mengalami

kontak dengan permukaan logam kuningan 23

Gambar 5.8. Distribusi nilai hue sepanjang garis tengah citra permukaan TLC yang mengalami

kontak dengan permukaan logam besi 23

v

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Jadwal pelaksanaan penelitian 15

1

BAB I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

TLC memiliki respon terhadap perubahan temperatur yang ditunjukkan dengan perubahan warna.

Pada TLC digunakan bahan utama berjenis kristal cair cholesteric dengan struktur molekul bentuk

pilinan (twist) yang memiliki respon optis yang baik [2]. Perubahan warna (color play) terjadi bila

pada permukaan TLC mengalami kontak dengan suatu benda, dalam rentang temperatur tertentu

yang diijinkan oleh bahan tersebut. Bila suatu benda disentuhkan pada permukaan TLC, maka dapat

diamati distribusi temperaturnya pada setiap bagian dari benda tersebut. TLC tersedia dalam bentuk

lembaran (TLC sheet), dan dalam bentuk cairan (TLC ink) [4].

Pada penelitian yang dilakukan oleh Suryantari dan Flaviana (2015), fokus utama adalah

penggunaan TLC sheet pada bidang medis. Pada penelitian tersebut dilakukan pengambilan citra

permukaan TLC sheet yang mengalamai kontak dengan permukaan labu erlenmayer yang diisi air

pada temperatur tertentu, menggunakan scanner. Hasil citra diolah dengan metode pengolahan citra

berbasis morfologi matematika. Hasil penelitian menunjukkan hubungan nilai statistik hue

terhadap temperatur, dimana kedua sampel menunjukkan kecenderungan hubungan linearitas yang

sama. Pada penelitian selanjutnya, diterapkan sistem pengukuran distribusi temperatur

menggunakan TLC sheet pada sejumlah subyek telapak tangan manusia untuk rentang temperatur

30-35 0C, dengan mengambil nilai statistik hue sebagai parameter, melalui operasi morfologi

matematika yang lebih sederhana. Hasil menunjukkan subyek dalam kondisi normal memiliki nilai

rata-rata hue yang bedanya tidak signifikan, sehingga dapat dikatakan bahwa bila subyek memiliki

nilai hue yang berbeda ekstrim, maka dapat mengindikasikan adalah masalah kesehatan [6].

Aplikasi TLC tidak terbatas pada pengukuran distribusi temperatur di bidang medis, namun

dapat pula digunakan dalam mengamati berbagai fenomena termal, seperti perpindahan kalor pada

permukaan benda yang kontak langsung dengan permukaan TLC [5]. Pada penelitian ini digunakan

bahan TLC sheet R30C5W untuk mengamati peristiwa perpindahan kalor pada permukaan logam

kuningan dan besi, berdasarkan citra yang dihasilkan permukaan TLC selama perubahan

temperatur. Melalui citra yang dihasilkan, dapat diamati proses perpindahan kalor yang terjadi pada

area permukaan logam yang kontak dengan permukaan TLC dan area di sekitarnya.

I.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana mengaplikasikan TLC untuk mengamati peristiwa perpindahan kalor pada

permukaan logam?

2

2. Bagaimana menganalisis hasil citra untuk dapat menjelasakan peristiwa perpindahan kalor pada

permukaan TLC secara kualitatif dan kuantitatif?

I.3 Tujuan

1. Mengaplikasikan TLC untuk mengamati peristiwa perpindahan kalor pada permukaan logam.

2. Menjelasakan peristiwa perpindahan kalor pada permukaan TLC secara kualitatif dan kuantitatif

dengan menerapkan metode pengolahan citra.

I.4 Manfaat

Hasil studi penggunaan TLC untuk pencitraan termal dapat memberikan informasi yang lebih luas

mengenai aplikasi lebih lanjut menggunakan material ini. Pengembangan teknik pengambilan citra

dan penerapan metode pengolahan citra pada bahan TLC memungkinkan para peneliti dapat

menjelaskan berbagai fenomena termal dengan lebih luas, serta pengembangan aplikasinya.

3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Thermochromic Liquid Crystal (TLC)

Secara umum materi terbagi dalam 3 fase yaitu padat, cair, dan gas. Perbedaan dari ketiga fase ini

terletak pada tingkat keteraturan molekulnya. Padatan memiliki keteraturan molekul yang lebih

tinggi dibandingkan cairan dan gas. Pada transisi fase padat ke cair, molekul-molekul tetap

mempertahankan ikatan antar molekulnya. Keadaan transisi fase tersebut dikenal dengan istilah

mesofase, dan material pada keadaan mesofase disebut dengan liquid crystal atau kristal cair.

Keteraturan molekul dari padatan, kristal cair, dan cairan ditunjukkan oleh Gambar 2.1 [7].

(a) (b) (c)

Gambar 2.1. Susunan molekul pada (a) padatan (b) kristal cair, dan (c) cairan [7]

Molekul-molekul kristal cair memiliki kecenderungan arah seperti pada padatan, tetapi molekul-

molekul tersebut dapat bergerak seperti pada cairan. Mobilitas molekul pada fase ini terbatas dan

sedikit beraturan. Jika dilihat dari susunan arah molekulnya, kristal cair lebih mendekati ke fase

padat, namun apabila dilihat dari susunan posisi molekulnya, kristal cair lebih mendekati ke fase

cair [2].

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.2. Molekul kristal cair (a) nematic (b) smectic A (c) smectic C, dan (d) cholesteric [7]

Suatu zat mesomorfik dikarakterisasi berdasarkan tingkat keteraturan (long order atau short order),

dan fungsi distribusi arah molekulnya. Kecenderungan penyearahan molekul disebut dengan

director (n). Berdasarkan derajat keteraturannya, kristal cair termotropik dibagi menjadi tiga jenis

n

4

yaitu nematic, cholesteric dan smectic. Perbedaan ketiga jenis ini terletak pada bentuk susunan

molekul, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.2 [4].

Kristal cair cholesteric memiliki struktur helical yang stabil dalam volume yang besar.

Pada kristal cair cholesteric, molekul berjajar dalam lapisannya, arah gerak molekul sejajar dari

satu bidang ke bidang lain. Setiap lapisan dalam stuktur cholesteric mempunyai arah molekul yang

berbeda dengan lapisan di atas dan di bawahnya. Setelah beberapa lapisan, arah molekul akan

berulang kembali. Sifat yang menonjol dari kristal cair cholesteric ialah jarak antara bidang-bidang

yang mempunyai arah yang sama. Jika selaput tipis kristal cair cholesteric dikenai seberkas cahaya,

sifat pantulan cahaya tergantung pada jarak ini. Jarak antara bidang dengan director yang sejajar

disebut pitch, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Panjang gelombang cahaya yang

dipantulkan akan berubah, seiring dengan berubahnya temperatur. Bila cahaya putih mengenai

molekul tersebut, panjang gelombang cahaya yang sebanding dengan jarak pitch ini akan

dipantulkan[4].

Pada temperatur yang semakin rendah, jarak pitch semakin besar, cahaya yang dipantulkan

semakin mendekati merah. Pada temperatur yang semakin besar molekul akan bergerak semakin

cepat, dan lapisannya akan lebih terpilin (twisted), mengakibatkan jarak pitch semakin kecil,

sehingga memantulkan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (secara visual warna

semakin ke biru) [4].

Gambar 2.3. Susunan molekul kristal cair cholesteric

Thermochromic Liquid Crystal (TLC) merupakan suatu material berbahan dasar liquid crystal

cholesteric, memiliki respon terhadap perubahan temperatur yang ditunjukkan dengan perubahan

warna. TLC menunjukkan warna-warna tersebut secara selektif dengan memantulkan cahaya putih

5

yang datang. TLC biasanya memiliki karakteristik dengan memunculkan salah satu warna (merah,

kuning, hijau, biru atau ungu) yang bergantung pada panjang gelombang yang dipantulkan pada

temperatur tertentu. Gambar 2.4 menunjukkan grafik hubungan antara panjang gelombang cahaya

terhadap perubahan temperatur [4].

Gambar 2.4. Grafik hubungan antara panjang gelombang cahaya terhadap perubahan temperatur [4]

Color play pada TLC didefinisikan dengan spesifikasi warna tertentu, seperti red start atau mid-

green. Sebagai contoh TLC R35C1W sheet menggambarkan TLC dengan red start pada 35°C, dan

bandwidth 1°C. Clearing point adalah rentang area temperatur dimana warna tidak muncul.

Rentang temperatur untuk TLC yang tersedia adalah mendekati -30°C sampai dengan 115°C. Di

luar rentang temperatur yang diijinkan oleh bahan tersebut tersebut, seluruh cahaya akan diserap,

dan permukaan TLC akan tampak hitam. TLC juga tersedia dalam bentuk cairan (TLC ink) [4].

(a) (b)

Gambar 2.5. (a) TLC sheet, dan (b) TLC ink [11].

6

Bharara, 2007, melakukan penelitian menggunakan menggunakan TLC dan kamera digital dalam

mengakuisisi data, untuk mengukur distribusi temperatur pada subyek penderita neuropati diabetic,

dengan menggunakan analisis pencitraan berbasis citra hue. Kalibrasi dilakukan dengan

menempatkan TLC pada plat logam yang dapat diatur temperaturnya. Dari penelitiannya, diperoleh

hubungan antara nilai hue citra permukaan TLC dengan temperatur subyek yang menyentuhnya,

ditunjukkan oleh Gambar 2.6 [1].

Gambar 2.6. Grafik nilai hue terhadap temperatur pada TLC sheet [1]

II.2 Aplikasi Thermochromic Liquid Crystal (TLC)

Beberapa aplikasi penggunaan TLC untuk pencitraan termal ditunjukkan oleh gambar-gambar

berikut:

(a) (b)

Gambar 2.7. (a) Visualisasi termal pada permukaan kaki, untuk menunjukkan bila ada kelainan pada

struktur permukaan kaki atau dapat mengindikasikan penyakit tertentu, dan (b) Termometer LC,

untuk menunjukkan nilai temperatur rata-rata tubuh manusia [12]

7

Gambar 2.8. Natural convection in a differentially heated box [5]

II.3 Perpindahan Kalor [8]

Perpindahan merupakan proses berpindahnya suatu energi kalor dari satu area ke area lainnya karena

adanya perbedaan temperatur kedua area tersebut. Secara alamiah, kalor mengalir dari temperatur

tinggi ke temperatur yang lebih rendah. Apabila energi kalor diberikan pada suatu zat, maka

temperatur zat tersebut akan meningkat, kecuali untuk kasus dimana terjadi perubahan fase pada

temperatur konstan. Energi kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat sebanding

dengan perubahan temperatur, massa, dan kalor jenis zat tersebut. Kalor jenis didefinisikan sebagai

kapasitas kalor per satuan massa, dimana kapasitas kalor merupakan energ kalor yang dibutuhkan

untuk menaikkan temperatur suatu zat sebesar 1 K.

Mekanisme perpindahan kalor dapat diklasifikasikan menjadi tiga cara, yaitu konduksi,

konveksi, dan radiasi. Pada konduksi, energi kalor berpindah melalui interaksi antara atom-atom

atau molekul, namun atom-atom atau molekulnya tidak ikut berpindah. Contohnya adalah dua logam

yang berbeda temperaturnya saling bersentuhan. Pada peristiwa konduksi antar logam, elektron-

elektron bebas yang bergerak di permukaan logam akan menumbuk elektron pada logam yang

bersentuhan dengannya, sambil memberikan energi kalor, sehingga perpindahan energi kalor dapat

terjadi. Seberapa cepat energi kalor dapat berpindah ke area lain dalam suatu waktu tertentu dapat

dinyatakan sebagai laju perpindahan kalor. Laju perpindahan kalor yang mengalir dalam suatu bahan

dalam suatu waktu tertentu (𝛥𝑄

𝛥𝑡) sebanding dengan nilai kondukitivitas termal (k) bahan tersebut dan

beda temperatur antara kedua bahan (𝛥𝑇), untuk luasan dan tebal yang sama.

Pada konveksi, energi kalor berpindah secara langsung melalui perpindahan massanya.

Misalnya permukaan logam yang temperaturnya lebih tinggi didekatkan pada fluida, maka kalor

8

akan mengalir dari logam ke fluida kemudian diikuti perpindahan molekul fluida dengan pola

tertentu sambil memindahkan energi kalor ke molekul-molekul yang lainnya. Laju perpindahan

kalor secara konveksi sebanding dengan koefisien perpindahan panas konveksi (ℎ) dan beda

temperatur antara permukaan logam dengan fluida (𝛥𝑇), untuk luasan yang sama.

.

II.4 Pengolahan Citra pada Permukaan TLC

Ada berbagai jenis model warna citra (color image) antara lain model RGB dan HSV. Citra RGB

terdiri dari tiga matriks yang mewakili nilai-nilai merah, hijau, dan biru untuk setiap pikselnya. Pada

model HSV terdapat 3 komponen yaitu, hue, saturation, dan value. Hue merupakan suatu ukuran

warna dominan yang ditangkap oleh mata manusia, saturation merupakan tingkat kemurnian warna,

dan value merupakan kecerahan dari warna yang nilainya berkisar antara 0-1. Apabila komponen

value bernilai ‘0’ maka warnanya akan menjadi hitam. Model warna HSV dipandang sesuai dengan

persepsi warna yang dilihat oleh mata manusia. Dengan kata lain, ketika manusia memandang obyek,

deskripsi yang diterima adalah dalam nilai hue, saturation, dan value [3]. Model warna HSV

ditunjukkan oleh gambar 2.11.

Gambar 2.9. Model warna HSV [10]

Untuk mendapatkan kualitas citra yang lebih baik diperlukan teknik pengolahan citra. Salah satu

metode yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan segmentasi citra berbasis morfologi

matematika (mathematics morphology). Morfologi matematika merupakan teknik pengolahan citra

digital yang didasarkan pada bentuk segmen atau region di dalam citra. Karena proses morfologi

difokuskan pada pengolahan bentuk obyek, maka operasi morfologi biasanya diterapkan pada citra

biner. Metode pengolahan citra ini berbasis operasi tetangga non–linear (nonlinear neighbourhood

operation). Tetangga tersebut sering disebut dengan Structuring Element (SE) [3].

9

SE merupakan bagian yang memiliki peranan penting dalam operasi morfologi

matematika. SE digunakan untuk memodifikasi citra masukan. SE merupakan sebuah matriks yang

terdiri dari "0" dan "1", dan matriks-matriks tersebut memiliki sebuah ukuran dan bentuk tertentu.

Piksel yang mempunyai nilai 1 mendefinisikan "tetangga". SE dua dimensi biasanya memiliki ukuran

yang lebih kecil daripada citra yang akan diolah. Piksel pusat dari SE, mengidentifikasikan pixel of

interest dari pixel yang akan diolah. Berdasarkan bentuknya, jenis-jenis dari SE antara lain Diamond,

Rectangle/Square, Line, Octagon, dan Disk [9].

Operasi dasar dari morfologi matematika adalah dilasi dan erosi. Sebuah obyek citra biner

A dapat direpresentasikan dalam bentuk himpunan dari posisi-posisi (x,y) yang bernilai 0 atau 1.

Misalkan citra biner dapat digambarkan sebagai suatu himpunan piksel-piksel dalam bidang biner

(dua dimensi) Z2, yang terisi oleh himpunan A dari piksel-piksel pembentuk obyek. Dilasi citra A

oleh SE B yang disimbolkan dengan ⨁𝐵 , dinyatakan oleh persamaan 2.1 [3].

𝐴⨁𝐵 = {𝑧|[(�̂�)𝑧 ∩ 𝐴] ⊆ 𝐴} 2.1

dimana �̂� = {𝑤|𝑤 = −𝑏, 𝑏 ∈ 𝐵} , dan (�̂�)𝑧 = {𝑐|𝑐 = 𝑎 + 𝑧, 𝑎 ∈ �̂�}.

Sedangkan erosi, yang disimbolkan dengan 𝐴 ⊖ 𝐵, dapat dinyatakan oleh persamaan 2.2.

𝐴 ⊖ 𝐵 = {𝑧|(𝐵)𝑧 ⊆ 𝐴} 2.2

dimana (𝐵)𝑧 = {𝑐|𝑐 = 𝑎 + 𝑧, 𝑎 ∈ 𝐵} [3].

Operasi dilasi akan menambahkan piksel pada batas dari objek di sebuah citra, sedangkan erosi

mengurangi piksel pada batas dari objek. Jumlah piksel yang ditambahkan atau dikurangkan

tergantung dari besar dan bentuk dari SE yang digunakan untuk mengolah citra. Gambar 2.6

merepresentasikan proses dilasi sebuah citra biner. SE mengubah tetangga dari pixel interest (bagian

yang dilingkari). Fungsi dilasi adalah membuat sebuah aturan kepada piksel tetangga, dan memberikan

sebuah nilai yang dikorespondasikan kepada piksel di citra keluaran. Pada Gambar 2.6, proses dilatasi

memberikan nilai piksel citra keluaran dengan nilai "1" (nilai semula “0”), karena pada piksel tersebut

berada pada daerah operasi SE yang digunakan [9].

10

Gambar 2.10. Proses dilasi pada citra biner [9]

Terdapat 2 macam kombinasi dari operasi dilasi dan erosi, yaitu opening dan closing. Operasi opening

merupakan operasi erosi yang dilanjutkan dengan dilasi, secara matematis didefinisikan oleh

persamaan 2.3. Operasi ini akan menghilangkan "lubang" putih pada objek yang hitam.

𝐴 ∘ 𝐵 = (𝐴 ⊖ 𝐵) ⨁ 𝐵 2.3

Operasi closing merupakan kombinasi antara operasi dilasi yang dilanjutkan dengan erosi, secara

matematis didefinisikan oleh persamaan 2.4. Operasi ini akan menghilangkan "lubang" hitam pada

permukaan putih

𝐴●𝐵 = (𝐴⨁𝐵) ⊖ 𝐵 2.4

Suryantari (2015) melakukan penelitian untuk menentukan temperatur rata-rata telapak tangan

manusia menggunakan TLC. Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan wadah labu elenmeyer yang

diisi air dan dipertahankan temperaturnya, diletakkan di atas permukaan TLC. Rentang temperatur

TLC yang digunakan adalah 25-30 0C dan 30-35 0C. Pengambilan citra menggunakan scanner dengan

resolusi yang sama. Citra yang diperoleh kemudian diproses menggunakan MATLAB R2013a

berdasarkan morfologi matematika, dengan menggunakan SE line (SE yang berbentuk garis datar dan

linear) [6]. LEN merepresentasikan ukuran panjang, dan DEG merepresentasikan ukuran sudut (dalam

derajat) yang diukur dari arah sumbu horisontal. LEN dapat diartikan jarak dari titik ujung SE ke ujung

SE lainnya. Operasi morfologi dengan SE line, ditunjukkan oleh Gambar 2.7.

Gambar 2.11. SE line [9]

11

Secara kuantitatif citra akhir hasil pengolahan citra untuk setiap temperatur dapat dibedakan

berdasarkan nilai statistiknya. Sebagai contoh pada hasil penelitian yang dilakukan Suryantari (2015)

diperoleh citra permukaan TLC yang mengalami kontak dengan permukaan labu Erlenmeyer yang

berisi air dengan temperatur tertentu. Citra RGB dikonversi menjadi HSV dengan mengambil

komponen Hue saja. Pada proses segmentasi, dilakukan 9 kali opening menggunakan SE line dengan

ukuran LEN 50 dan variasi DEG untuk setiap 20 derajat. Tahapan selanjutnya adalah dengan

melakukan penggabungan citra hasil opening tersebut, diikuti thresholding [6]. Dalam thresholding

dibutuhkan suatu nilai pembatas antara objek utama dengan latar belakang (nilai tersebut dinamakan

dengan threshold, 𝑇). Threshold digunakan untuk mempartisi citra dengan mengatur nilai intensitas

semua piksel yang lebih besar dari nilai 𝑇 sebagai latar depan, dan yang lebih kecil dari 𝑇 sebagai

latar belakang. Dengan teknik ini akan diperoleh citra utama yang cukup kontras dengan latar

belakangnya. Threshold dilakukan setelah proses opening. Nilai 𝑇 yang dipilih pada penelitian ini

adalah berdasarkan nilai rata-rata (mean) citra gabungan hasil opening [3].

Berdasarkan data statistik citra hue, diperoleh hubungan nilai mean hue pada TLC

R25C5W dan TLC R30C5W terhadap kenaikan temperatur permukaan labu erlenmeyer.

Berdasarkan grafik gambar 2.12, dapat dilihat terdapat kecenderungan pola linearitas yang sama

untuk kedua bahan.

Gambar 2.12. Grafik nilai mean hue pada TLC R25C5W dan TLC R30C5W [6]

y = 18.6 x - 466.65

y = 17.233 x - 525.04

-20

0

20

40

60

80

100

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

Nil

ai H

ue

Temperatur (0C)

mean (sampel 1)

mean (sampel 2)

Linear (mean (sampel 1))

Linear (mean (sampel 2))

12

BAB III. METODE PENELITIAN

III.1 Tahapan penelitian

Tahapan penelitian ditunjukkan oleh gambar 3.1.

Gambar 3.1. Tahapan penelitian

III.2 Lokasi penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Research, Program Studi Fisika, Universitas Katolik

Parahyangan, Bandung.

III.3 Rancangan Penelitian

III.3.1 Alat dan Bahan

1) Perangkat Keras

a. Lembaran Thermochromic Liquid Crystal (TLC) ukuran 10 x 10 cm dengan rentang

temperatur 30-35 °C (selanjutnya disebut TLC R30C5W)

b. Scanner tipe HP 4510 dengan resolusi optik 300 dpi dan bit depth 24-bit color.

c. Komputer dengan sistem operasi Windows8.

d. Sensor temperatur dengan skala -20°-110°C.

e. Interface CoachLab II+ untuk menghubungkan sensor temperatur dengan komputer.

f. Logam besi dan kuningan dengan spesifikasi [8] sebagai berikut:

Logam Diameter (m) Tinggi (m) Massa (kg) Kalor Jenis

(J/kg.K)

Konduktivitas

termal (J/m.s.K)

Kuningan 0,035 0,068 0,5 377 109

Besi 0,035 0,073 0,5 448 73

g. Pemanas celup.

h. Sumber tegangan 12 V dan arus keluaran 5 A.

13

2) Perangkat Lunak

a. Hp ToolBox untuk akuisisi citra dari scanner.

b. CMA coach 6 untuk pembacaan sensor temperatur.

c. MATLAB R2014a untuk proses pengolahan citra dan analisis.

Set up alat dan bahan ditunjukkan oleh Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Set up alat dan bahan

III.3.2 Prosedur Penelitian

1) Temperatur ruang dan intensitas cahaya ruang diatur konstan.

2) Lembaran TLC R30C5W diletakkan di permukaan mesin scanner.

3) Scanner dikoneksikan ke komputer untuk proses akuisisi citra.

4) Pemanas celup dihubungkan dengan sumber tegangan DC 12 V dengan arus keluaran 5

A, kemudian dimasukkan ke dalam logam.

5) Logam kuningan dengan pemanas celup diletakkan di atas lembaran TLC.

6) Sensor temperatur diletakkan di dalam logam yang telah dihubungkan dengan pemanas

celup, dan dikoneksikan dengan komputer. Nilai temperatur logam selama proses

pemanasan akan muncul pada layar komputer sehingga dapat dikontrol perubahan

temperaturnya selama perekaman citra.

7) Citra pertama direkam dengan scanner tepat ketika sumber tegangan dinyalakan,

temperatur yang ditunjukkan oleh sensor temperatur dicatat sebagai temperatur awal

(waktu rata-rata yang diperlukan untuk proses scanning oleh alat scanner adalah 27

detik).

8) Citra selanjutnya diambil setiap 30 detik hingga 300 detik (selama 5 menit proses

pemanasan). Data temperatur keseluruhan (selama 5 menit tersebut) disimpan untuk

menunjukkan nilai temperatur ketika citra direkam.

14

9) Keseluruhan citra yang telah diperoleh disimpan dalam format file.bmp.

10) Langkah 1-9 diulangi untuk logam besi.

11) Keseluruhan ciitra yang didapat, diolah melalui proses pengolahan citra menggunakan

MATLAB R2014a untuk kepentingan analisis.

III.4 Pengolahan Citra pada Permukaan TLC

Citra yang dihasilkan dalam format RGB diolah menggunakan MATLAB R2014a untuk

menghasilkan interpretasi yang lebih baik, dan menghasilkan data kuantitatif untuk memperjelas

analisis terhadap peristiwa perpindahan kalor. Pada teknik pengolahan citra dipilih metode

pengolahan citra berdasarkan morfologi matematika pada citra hue berdasarkan penelitian yang

dilakukan sebelumnya. Keseluruhan tahapan pengolahan citra ditunjukkan oleh gambar 3.3.

Gambar 3.3. Tahapan pengolahan citra

III.5 Analisis

Analisis secara kualitataif dilakukan dengan mengamati citra permukaan TLC yang dihasilkan.

Analisis kuantitatif dilakukan dengan melihat data nilai hue pada citra akhir untuk menunjukan

hubungan nya dengan kenaikan temperatur logam. Selain itu diperoleh juga informasi jumlah piksel

dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada setiap citra, untuk menunjukkan hubungannya dengan distribusi energi

kalor pada permukaan TLC dan area sekitarnya. Untuk memperjelas analisis, data kuantitatif

disajikan dalam bentuk grafik.

15

BAB IV. JADWAL PELAKSANAAN

Jadwal pelaksanaan penelitian ditunjukkan oleh Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Jadwal pelaksanaan penelitian

No Kegiatan Bulan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Diskusi awal

2 Pembelian bahan dan persiapan

alat

3 Studi literatur (tim peneliti, 3 jam

per minggu)

4 Pengambilan data (visualisasi

termal) (2 tim orang peneliti, 3

jam perminggu)

5 Analisis awal dan Diskusi 1 (3

jam perminggu)

6 Pengambilan data lanjut (tim

peneliti, 3 jam perminggu)

7 Pengolahan Citra (3 jam

permimggu)

8 Analisis lanjut dan Diskusi 2 3

jam perminggu

9 Penulisan makalah

10 Publikasi

11 Penulisan Laporan Penelitian

16

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada permukaan TLC dapat terjadi perubahan warna sesuai dengan karakteristik bahan, dan pada

temperatur yang sesuai dengan rentang temperatur TLC yang digunakan. Perubahan warna pada permukaan

TLC terjadi karena pada temperatur yang semakin besar, molekul akan bergerak semakin cepat, dan

lapisannya akan lebih terpilin (twisted), sehingga mengakibatkan jarak pitch semakin kecil, dan

memantulkan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek [4]. Sumber cahaya yang digunakan

berasal dari alat scanner.

Logam yang dipanaskan dengan pemanas celup, akan mengalami peningkatan temperatur.

Peningkatan temperatur tersebut sebanding dengan jumlah kalor yang diberikan. Apabila faktor kehilangan

kalor ke lingkungan diabaikan, maka energi kalor yang mengalir ke dalam logam akan sebesar energi listrik

yang dihasilkan sumber tegangan. Dalam penelitian ini permukaan di sekitar logam tidak dilindungi oleh

bahan lain apapun, sehingga tentunya akan ada faktor kehilangan kalor selama proses pemanasan. Akan

tetapi kenaikan temperatur di dalam logam akan sebanding dengan kenaikan temperatur di permukaan

logam. Hal ini dapat diamati melalui hasil citra yang terbentuk di permukaan TLC.

Apabila temperatur di permukaan logam meningkat, dan permukaan logam tersebut bersentuhan

dengan permukaan TLC, maka kalor akan berpindah dari permukaan logam ke permukaan TLC dengan cara

konduksi. Faktor kehilangan kalor pada area permukaan TLC yang kontak langsung dengan permukaan

logam lebih besar terjadi pada area tepi permukaan logam tersebut, karena terjadi perpindahan kalor dari

logam ke udara di sekitarnya.

V.1 Hasil Citra Permukaan TLC

Citra permukaan TLC direkam menggunakan scanner setiap 30 detik selama 5 menit. Temperatur di

dalam logam dapat diukur menggunakan sensor temperatur. Data temperatur dapat direkam setiap

detik, selama proses pemanasan logam. Pada penelitian ini digunakan logam besi dan kuningan serta

TLC R30C5W yang berarti perubahan warna (mulai dari red start hingga blue start) TLC berada pada

rentang temperatur 30–35 0C [4]. Grafik kenaikan temperatur logam terhadap waktu ditunjukkkan

oleh gambar 5.1.

17

Gambar 5.1. Grafik kenaikan temperatur logam terhadap waktu pemanasan logam

Gambar 5.1 menunjukkan temperatur logam meningkat secara ekponensial. Bedasarkan hasil

pengukuran temperatur logam yang dilakukan bersamaan dengan proses pengambilan citra, tampak

adanya perbedaan perubahan temperatur besi dan kuningan. Apabila diukur beda temperatur (ΔT)

sebagai selisih temperatur akhir dan awal, untuk kedua logam tersebut, maka diperoleh: ΔTbesi= 180C

dan ΔTkuningan = 21 0C. Hal ini sesuai dengan nilai kalor jenis bahan (c), dimana cbesi>ckuningan, yang

berarti untuk jumlah kalor (Q) dan massa (m) yang sama, maka peningakatan temperatur logam besi

akan semakin kecil, sesuai dengan persamaan: Δ𝑇 =𝑄

𝑚 𝑐 [8].

Citra permukaan TLC yang diperoleh diolah dengan metode pengolahan citra seperti tahapan

yang ditunjukkan oleh gambar 3.3. Citra permukaan TLC dalam format RGB yang diperoleh

ditunjukkan oleh gambar 5.2 dan 5.3. Hasil citra pada gambar 5.2 menunjukkan TLC R30C5W tidak

memberikan respon hingga detik ke 90 (gambar 5.2 d). Hal ini dikarenakan temperatur permukaan

logam berada pada nilai kurang dari 30 0C. Respon yang ditunjukkan dengan terbentuknya warna

pada permukaan TLC ditunjukkan pada saat detik ke 120 (gambar 5.2 e), dimana secara visual tampak

permukaannya berwarna kemerahan. Citra selanjutnya menunjukkan perubahan warna yang semakin

merata berupa kehijauan dan kebiruan, diikuti terbentuknya pola perubahan warna di sekeliling area

yang tidak kontak langsung dengan permukaan logam kuningan. Hal serupa terjadi dengan

menggunakan logam besi, namun respon baru muncul pada citra detik ke 150 (gambar 5.3.f). Hasil

menunjukkan, pada permukaan logam besi, untuk jumlah kalor dan waktu yang sama, kenaikan

temperaturnya akan lebih kecil daripada logam kuningan, hal ini sesuai dengan nilai kalor jenis kedua

logam, dimana, cbesi>ckuningan [8].

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Tem

pe

ratu

r (0 C

)

Waktu pemanasan logam (detik)

kuningan

Besi

18

Gambar 5.2. Citra RGB permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam kuningan, pada detik ke (a) 0

(b) 30 (c) 60 (d) 90 (e) 120 (f) 150 (g) 180 (h) 210 (i) 240 (j) 270 (k) 300

Gambar 5.3. Citra RGB permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam besi, pada detik ke (a) 0 (b)

30 (c) 60 (d) 90 (e) 120 (f) 150 (g) 180 (h) 210 (i) 240 (j) 270 (k) 300

Untuk dapat menganalisis citra sesara kuantitatif, citra tersebut diolah menjadi citra yang lebih

sederhana. Pada pengolahan citra dipilih metode dengan mengubah citra RGB menjadi HSV dan

mengambil komponen hue saja. Citra hue yang diperoleh perlu diolah kembali untuk mendapatkan

kualitas yang lebih baik, misalnya untuk meratakan bagian tepi agar analiasis dapat dibatasi hanya

untuk daerah lingkaran yang distribusi nilai hue nya cukup merata. Area paling tepi menunjukkan

terjadinya perpindahan kalor ke lingkungan yang lebih besar. Hal ini dapat memberikan pengaruh

cukup besar kepada perhitungan nilai hue rata-ratanya. Sementara area di sekeliling permukaan TLC

yang kontak langsung dengan permukaan logam tetap akan diambil, untuk menunjukkan pola

perpindahan kalor pada permukaan logam ke lingkungan. Contoh hasil pengolahan citra ditunjukkan

oleh gambar 5.4 dan 5.5.

19

Gambar 5.4. Hasil pengolahan citra permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam kuningan, pada

detik ke 270, (a) citra RGB (b) citra HSV (c) citra komponen hue (d) citra akhir

Gambar 5.5. Hasil pengolahan citra permukaan TLC saat kontak dengan permukaan logam besi, pada detik

ke 270, (a) citra RGB (b) citra HSV (c) citra komponen hue (d) citra akhir

Pada citra akhir yang dihasilkan seperti pada gambar 5.4.d dan 5.5.d, tampak dengan lebih jelas

perbedaan kecerahan warna antara area sekitar pusat lingkaran dengan tepinya, sementara latar

belakang berwarna hitam merupakan area permukaan TLC yang tidak memberikan respon terhadap

temperatur permukaan logam karena temperaturnya berada kurang dari 30 0C. Warna terang yang

ditunjukkan pada lingkaran bagian dalam cukup merata, demikian juga dengan sekelilingnya,

sehingga tampak jelas batas antara kedua area tersebut. Luas lingkaran bagian dalam, sama dengan

luasan permukaan logam yang mengenai permukaan TLC. Area di sekeliling tepi lingkaran yang

lebih gelap menunjukkan temperatur permukaan TLC pada area tersebut lebih rendah daripada area

lingkaran bagian dalam.

V.2 Hubungan Antara Nilai Mean Hue Citra Permukaan TLC dengan Kenaikan Temperatur

Logam

Berdasarkan citra akhir, dapat diperoleh nilai mean hue untuk untuk menunjukkan perbedaan setiap

citra yang dihasilkan. Nilai hue berkisar antara 0-1. Bila nilai hue sama dengan nol menunjukkan

citra berwarna hitam, dan bila nilai hue sama dengan 1 maka citra yang ditunjukkan adalah putih.

Dalam perhitungan nilai mean hue, nilai nol tidak dimasukkan, karena merupakan latar belakang

20

citra utama. Hubungan antara temperatur logam dengan nilai mean hue ditunjukkan oleh grafik

gambar 5.6.

Gambar 5.6. Grafik hubungan nilai mean hue permukaan TLC terhadap kenaikan

temperatur logam

Setelah dilakukan pengolahan citra, dapat ditunjukkan hubungan kenaikan nilai mean hue terhadap

kenaikan temperatur logam yang sesuai dengan referensi seperti pada gambar 2.6. Berdasarkan grafik

pada gambar 5.6, dapat ditunjukkan kecenderungan kenaikan nilai mean hue permukaan TLC seiring

meningkatnya temperatur logam, hal ini sesuai pula dengan karakteristik TLC seperti pada gambar

2.12.

Untuk permukaan TLC yang kontak dengan logam kuningan, nilai mean hue lebih tinggi

daripada permukaan TLC yang kontak dengan logam besi. Hal ini sesuai dengan hubungan kenaikan

temperatur ketika proses pemanasan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 5.1, terutama setelah

pengambilan citra ke-6 (detik ke-150), dimana temperatur logam kuningan lebih tinggi daripada besi.

Kenaikan temperatur kedua logam dari detik ke nol hingga 120 (pada saat pengambilan citra ke 1-5)

sulit dibandingkan karena temperatur awal yang tidak sama, namun kenaikan temperatur akhir

selama 5 menit pengukuran menunjukkan kesesuaian dengan karakteristik kedua logam. Secara

keseluruhan, nilai mean hue dari citra akhir yang diperoleh memberikan interpretasi yang sesuai

dengan kenaikan temperatur kedua logam dan karakteristik TLC itu sendiri.

V.3 Hubungan Antara Luasan Area Warna yang Terbentuk pada Permukaan TLC dengan

Kenaikan Temperatur Logam

Berdasarkan citra akhir, dapat ditunjukkan bahwa semakin meningkat temperatur logam, maka area

lingkaran yang terbentuk pada permukaan TLC semakin bertambah luas. Area yang dimaksud adalah

daerah yang lebih terang yang berlatar belakang gelap. Latar belakang gelap, menunjukkan area yang

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

25 30 35 40 45

Nila

i mea

n h

ue

Temperatur logam (0 C)

Kuningan

Besi

21

tidak memberikan respon terhadap kenaikan temperatur logam, karena temperaturnya tidak berada

pada rentang temperatur bahan TLC yang digunakan. Daerah gelap yang dimaksud memiliki nilai

hue sama dengan ‘0’. Sementara daerah yang lebih terang disini bernilai lebih besar dari ‘0’ dan

maksimum ‘1’.

Secara kuantitatif, citra akhir memiliki 295 × 295 piksel, dan permukaan TLC yang

memberikan respon terhadap kenaikan temperatur permukaan logam akan memiliki nilai hue yang

lebih besar dari ‘0’ pada setiap pikselnya. Semakin besar jumlah piksel yang memiliki nilai hue yang

lebih besar dari ‘0’ menunjukkan distribusi energi kalor semakin menyebar, mengikuti pola tertentu.

Grafik hubungan jumlah piksel (dengan nilai hue ≠ ‘0’) pada citra permukaan TLC terhadap kenaikan

temperatur logam ditunjukkan oleh gambar 5.7.

Gambar 5.7. Grafik hubungan jumlah piksel (dengan nilai hue ≠ ‘0’) pada citra permukaan TLC

terhadap kenaikan temperatur logam

Gambar 5.7 menunjukkan pola distribusi energi kalor untuk permukaan kedua logam. Semakin

meningkat temperatur permukaan logam, area permukaan TLC yang mengalami perubahan warna

semakin bertambah, melebihi luas area permukaan logam. Artinya energi kalor tidak hanya

dikonduksikan ke permukaan TLC yang kontak langsung dengan logam saja, namun juga terjadi

perpindahan kalor di sekitar logam. Pertambahan jumlah piksel yang diwakili dengan nilai hue ≠ ‘0’

semakin meningkat seiring meningkatnya temperatur, dimana untuk logam kuningan

pertambahannya lebih tinggi daripada logam besi. Pola grafik pada gambar 5.7 seperti pada pola

grafik gambar 5.6, sehingga dapat dikatakan bahwa seiring dengan meningkatnya temperatur

permukaan logam, nilai mean hue dan jumlah piksel dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada citra permukaan

TLC akan meningkat.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

25 30 35 40 45

Jum

lah

pik

sel (

de

nga

n n

ilai h

ue

≠ ‘0

’)

Temperatur logam (0C)

Kuningan

Besi

22

Bertambahnya luasan lingkaran terang menunjukkan perubahan warna tidak hanya terjadi

pada area yang kontak langsung dengan permukaan logam, tetapi juga pada area di sekelilingnya.

Hal ini dapat terjadi karena temperatur udara di sekitar permukaan logam yang meningkat, dan

mengakibatkan peningkatan temperatur pada permukaan TLC yang kontak dengan udara tersebut.

Peningkatan temperatur udara di sekitar permukaan logam terjadi karena adanya perpindahan kalor

dari permukaan logam ke udara di sekitar permukaan tersebut. Ketika kalor dari permukaan luar

logam mengalir ke udara, udara mengalami kenaikan temperatur, dan molekul-molekul udara di

sekitar permukaan logam tersebut akan bergerak dengan lebih cepat sambil memindahkan energi

kalor ke molekul-molekul udara di dekatnya. Proses perpindahan kalor semacam ini dapat dikatakan

sebagai konveksi.

V.4 Pola Distribusi Energi Kalor pada Permukaan Logam, yang Ditunjukkan oleh Citra

Permukaan TLC

Daerah tepi lingkaran yang lebih gelap menunjukkan temperatur permukaan TLC pada area tersebut

lebih rendah daripada area lingkaran bagian dalam. Hal ini dapat teramati pada citra yang dihasilkan,

seperti pada gambar 5.4.d dan 5.5.d. Pada area lingkaran bagian dalam, tampak kecerahannya cukup

merata, hal ini menunjukkan energi kalor yang dipindahkan dari permukaan logam ke permukaan

TLC relatif sama. Namun semakin ke tepi, menunjukkan energi kalornya semakin berkurang. Artinya

terjadi perpindahan kalor pada tepi permukaan logam ke udara di sekitarnya. Hal ini menunjukkan

pertukaran kalor ke lingkungan lebih besar terjadi pada batas tepi permukaan logam.

Molekul-molekul di dekat permukaan logam menerima kalor, dan mengubahnya menjadi

energi kinetik bagi molekul udara tersebut, sehingga bergerak dengan lebih cepat sambil

memindahkan sebagian energi kalornya ke molekul udara di sekitarnya secara konveksi. Energi kalor

yang dipindahkan dari permukaan logam ke udara di sekitarnya lebih kecil daripada energi kalor di

dalam area permukaan logam. Semakin jauh dari permukaan logam maka energi kalornya semakin

berkurang. Pola distribusi energi kalor pada permukaan logam dan di sekitar permukaan logam, dapat

ditunjukkan oleh data kuantitatif distribusi nilai hue sepanjang garis tengah pemukaan TLC untuk

setiap citra, seperti pada gambar 5.8 dan 5.9.

Berdasarkan grafik gambar 5.8 dan 5.9, tampak bahwa nilai hue sepanjang garis tengah

lingkaran pada permukaan TLC menunjukkan nilai yang cukup merata di bagian tengahnya

(lingkaran dalam), namun semakin berkurang di tepinya (tepi kanan dan kiri). Kedua gambar

menunjukkan pola yang sama, namun pola untuk logam kuningan dapat teramati mulai citra ke 5,

sementara pola untuk logam besi baru teramati mulai citra ke 6, sesuai dengan kenaikan temperatur

logam. Citra ke-11 menunjukkan temperatur yang paling tinggi dari citra lainnya. Untuk kedua logam

23

dapat ditunjukkan dengan lebih jelas, bahwa semakin tinggi kenaikan temperatur permukaan logam,

maka nilai hue sepanjang garis tengah citra permukaan TLC akan semakin tinggi.

Gambar 5.8. Distribusi nilai hue sepanjang garis tengah citra permukaan TLC yang

mengalami kontak dengan permukaan logam kuningan

Gambar 5.9. Distribusi nilai hue sepanjang garis tengah citra permukaan TLC yang

mengalami kontak dengan permukaan logam besi

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-5 45 95 145 195 245 295

Nila

i h

ue

koordinat piksel horisontal

citra ke-5

citra ke-6

citra ke-7

citra ke-8

citra ke-9

citra ke-10

citra ke-11

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-5 45 95 145 195 245 295

Nila

i hu

e

koordinat piksel horisontal

citra ke-6

citra ke-7

citra ke-8

citra ke-9

citra ke-10

citra ke-11

24

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

V1.1 Kesimpulan

1. TLC dapat diaplikasikan untuk mengamati peristiwa perpindahan kalor pada permukaan logam

kuningan dan besi, dengan menerapkan metode pengolahan citra, dan melakukan analisis

kuantitatif berdasarkan nilai hue dari citra HSV permukaan TLC.

2. Seiring dengan meningkatnya temperatur permukaan logam, nilai mean hue dan jumlah piksel

dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada citra permukaan TLC akan meningkat. Untuk permukaan TLC yang

kontak dengan logam kuningan, nilai mean hue dan jumlah piksel dengan nilai hue ≠ ‘0’ pada

citra permukaan TLC lebih tinggi daripada permukaan TLC yang kontak dengan logam besi.

3. Nilai hue sepanjang garis tengah lingkaran pada permukaan TLC , baik yang kontak dengan

permukaan logam kuningan maupun besi, menunjukkan pola yang sama. Nilai hue cukup merata

di bagian tengahnya (lingkaran dalam) namun semakin berkurang di tepinya (tepi kanan dan kiri),

yang menunjukkan semakin jauh dari tepi permukaan logam maka energi kalornya semakin

berkurang, karena terjadi perpindahan kalor pada tepi permukaan logam ke udara di sekitarnya.

VI. 2 Saran

1. Perlu dilakukan berbagai variasi teknik pengambilan data dan variasi jenis logam maupun

rentang temperatur bahan TLC, untuk lebih memperkaya informasi yang diberikan.

2. Dengan menggunakan citra permukaan TLC dan berbasis nila hue, dapat dilakukan pengukuran

kuantitatif seperti perhitungan laju kalor dan jumlah kalor yang hilang selama proses

pemanasan.

25

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bharara, Manish. 2007. Liquid Crystal Thermography in Neuropathic Assesment of Diabetic

Foot, PhD Thesis, Bournemouth University.

[2] Chandrasekhar, S. 1992. Liquid Crystal, Cambrige: University Press.

[3] Gonzales, R.C., Woods, R.E. 2002. Digital Image Processing, 2ed, Prentice Hall.

[4] Hallcrest. 1991. Handbook of Thermochromic Liquid Crystal. Glenview, IL, Hallcrest.

[5] J.A. Stasiek and T.A. Kowalewski. 2002. Thermochromic liquid crystals applied for heat transfer

research. Opto-Electronic Review 10(1), 1-10.

[6] Suryantari & Flaviana. 2015. Linearization of Hue Value on the Surface of Thermochromic

Liquid Crystal with Variation of Temperature. Indonesian Journal of Applied Physics. Volume:

05(1), page 84-91.

[7] Yang, Deng-Ke & Wu, Shin-Tson. 2006. Fundamentals of Liquid Crystal Devices. John

Wiley&Son Ltd.

[8] Zemansky,W Mark and Dittman, H Richard. 1997. Heat and Thermodynamics. 7th ed. McGraw-

Hill, Inc.

[9] https://www.mathworks.com/help. [Diakses pada 01-11-2016].

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/HSL_and_HSV. [Diakses pada 01-11-2016].

[11] https://www.sfxc.co.uk/products/liquid-crystal-inks. [Diakses pada 03-11-2016].

[12] http://www.sciencephoto.com/media/133881/view. [Diakses pada 07-11-2016].

Lampiran

Program untuk Pengolahan Citra

im = imread('D:\data2016\tembaga\7.bmp'); ic = imcrop(im, [150 275 589 589]); resize = imresize(ic, 0.5); HSV = rgb2hsv(resize); H = HSV(:,:,1); Gambar1 = H; open = imopen (gambar1, (strel('line',30,30))); %imshow(gabung32open); open1 = open; for i1=1:295 for i2=1:295 if(open1(i1,i2)<0.2889) open1(i1,i2)=0; end end end open2 = open1; figure(1),subplot(141),imshow(ic,[]) title('citra RGB'); figure(1),subplot(142),imshow(HSV,[]) title('citra hsv'); figure(1),subplot(143),imshow(H,[]) title('komponen hue'); figure(1),subplot(144),imshow(open2,[]) title('citra akhir');