Radiosonde dan Perkembangannya

Pengertian

Radiosonde adalah sebuah peralatan meteorologi yang digunakan pada balon cuaca yang mengukur berbagai parameter atmosfer dan mengirimkannya ke penerima tetap. Parameter yang biasanya diukur adalah temperatur, kelembaban, tekanan, kecepatan dan arah angin.

Pada sistem radiosonde yang diterbangkan ke udara bagian atas sudah berisi pemancar radio yang bekerja 400,3 MHz, baterai, sensor suhu, sensor kelembaban dan sensor tekanan. Peralatan ini diterbangkan setiap 00:00 UTC (07.00 WIB) dan 12.00 UTC (19.00 WIB).

Peralatan ini akan mengirimkan data ketinggian, suhu, arah dan kepadatan angin, kelembaban dan tekanan udara dari atmosfer ke bumi. pengiriman data informasi cuaca akan berhenti mengetik balon udara yang ditiup. Transmitter memiliki dimensi 155 x 87 x 87 mm dengan berat 150 gram. Radiosonde mempunyai 3 bagian penting, yaitu :

• Pemancar (Transmitter)

Pemancar atau transmitter ini berfungsi sebagai pengirim signal yang berasal dari sensor menuju antena penerima. Umumnya ada tiga sensor yang dipasang sensor yang dipasang pada pemancar yaitu sensor pada pemancar yaitu sensor suhu, sensor tekanan, dan sensor tekanan, dan sensor kelembaban. Dengan menggunakan gas hidrogen untuk menerbangkan balon udara, pemancar yang digunakan dalam observasi ini adalah Radiosonde iMS-100 GPS yang diterbangkan dalam balon udara Totex-Japan 500/600 gram.Gambar 1. Radiosonde iMS-100.

• Antena Penerima (Receiver Outdoor)

Receiver yang digunakan dalam observasi udara terdiri dari unit indoor dan unit outdoor. Unit outdoor terdiri dari antena yagi, antena GPS, dan amplifier. Antena ini digunakan untuk menerima informasi cuaca terbaik yang dikirim oleh radiosonde yang dapat diterima dalam semua kondisi. Antena ini dipasang di ruang terbuka dan memiliki ketinggian minimal 10 meter dari permukaan tanah serta terlindung dari pepohonan dan dibangun untuk menghindari gangguan komunikasi antara pemancar dan penerima.Alat ini berfungsi sebagai alat penerima yang dipancarkan oleh pemancar radiosonde dan untuk memperoleh memperoleh signal yang baik, antena harus diarahkan ke arah radiosonde dengan tepat.

Sistem penerima ini memiliki spesifikasi dengan Brown Type Antenna Type BRA- 450, frekuensi antara 400 - 406 MHz dengan gain sebesar 2,15 dBi dan impedansi 50 Ohm. Antena tersebut memiliki panjang 630 mm dengan berat 1,1 Kilogram hingga 2 Kilogram. Antena GPS akan membaca posisi dan ketinggian yang telah diambil radiosonde dan akan dikirim ke receiver.

• Radio Penerima (Receiver Indoor)

Receiver adalah satu set peralatan yang dapat menerima dan memperbesar signal yang dikirimkan oleh pemancar melalui antenna penerima sehingga signal dapat dibaca, selanjutnya signal-signal yang telah diperbesar oleh radio penerima dirubah menjadi gerak elektronik dan mekanik sehingga data yang diperoleh dari dari signal dapat dirubah menjadi angka atau grafik.

Penerima dalam ruangan terdiri dari Penerima GPS Sonde yang memiliki frekuensi 400 - 406 MHz. Penerima GPS Sonde dapat bekerja dengan tegangan AC 100-230 Volt dengan daya maksimum 70 Watt. Dalam GPS Sonde Receiver juga memiliki port keluaran LAN (Local Area Network) yang terhubung ke CPU Server. Penerima sonde GPS 

dihubungkan ke CPU Server menggunakan kabel LAN dan kabel RS232C. Data akan diproses di server ini untuk menghasilkan data cuaca terbaik. Dan GPS Sonde Receiver memiliki dimensi 370 x 150 x 450 mm dengan berat 11,7 Kilogram.                                                                                                                        

Diagram Blok Sistem Kerja Pengamatan Udara Atas

Proses observasi ini diawali dengan pelepasan balon udara beserta radiosonde yang sudah terpasang dengan memindai kode alat observasi ke dalam sistem Meisei GPS Sonde Observation System (MOSS). Selama pengamatan, proses akan berjalan secara otomatis oleh sounde receiver yang terintegrasi dengan perangkat komputer untuk menampilkan data cuaca.

Alat sistem terbagi menjadi tiga bagian GPS Sonde yang didalamnya sudah terpasang sensor suhu, kelembaban, tekanan udara dan kecepatan angin. Receiver outdoor sebagai penerima data yang akan diteruskan ke receiver indoor terdapat antena 400 MHz dan Antena GPS. Penerima dalam ruangan akan menampilkan data kata sandi di komputer server.

Jenis-Jenis

Berikut merupakan jenis radiosonde, yaitu :

- Rawinsonde

Pengamatan radiosonde hanya menyediakan data tekanan, temperatur, dan kelembaban. Ketika sebuah radiosonde dilacak sehingga disajikan data angin pada udara atas sebagai tambahan dari data tekanan, temperatur, dan kelembaban, inilah temperatur, dan kelembaban, inilah yang disebut pen yang disebut pengamatan rawinsonde. gamatan rawinsonde. Umumnya stasiun di seluruh dunia menggunakan pengamatan rawinsonde. Namun banyak orang menyebut   menyebut   pengamatan   pengamatan   rawinsonde    rawinsonde    sebagai sebagai pengamatan radiosonde

-Ozonesonde

Radiosonde untuk mengukur konsentrasi ozon dikenal sebagai ozonesonde

Prinsip Kerja

Radiosonde terdiri dari 2 bagian penting yaitu seperangkat alat pengindera atau sensor dan suatu alat pemancar radio yang mengirimkan hasil pengamatan ke stasiun di permukaan dalam bentuk sinyal-sinyal radio (Tjasyono, 2004). Alat ini dinaikkan ke atas dengan menggantungkannya kepada sebuah balon yang diisi dengan gas yang lebih ringan dari udara sampai balon ini pecah, setelah balon pecah radiosonde akan turun ke bawah dengan menggunakan payung yang sudah tersedia.

Stasiun penerima di permukaan mengubah data yang berbentuk kode dalam tekanan, temperatur dan kelembaban. Sebagai standar, nilai tekanan harus dinyatakan dalam hekto pascal (hPa), sedangkan nilai suhu dalam derajat celcius.

Instalasi

Berikut merupakan instalasi alat pada radiosonde, yaitu :

• Radiosonde dipasang pada sebuah balon cuaca. Radiosonde dipasang pada sebuah balon cuaca. Tahapan-tahapan yang dilakukan adalah persiapan, sonde check, dan peluncuran.
• Balon cuaca diisi dengan gas helium atau hidrogen hingga mencapai tekanan tertentu. Kemudian disisipkan sebuah alat dan sebuah parasut kecil di ekornya. Alat ini berbentuk balok ringan dengan panjang sekitar 25 cm yang disisipkan pada tali yang mengikat balon. Alat tersebut dinamakan Radiosonde.
• Balon cuaca ini bisa meramal cuaca karena terdapat instrumen cuaca dan radio transmiter guna merekam yang terjadi di atas sana. Kemudian data tersebut akan langsung diterima oleh pengamat yang meluncurkan tadi.
• Sebelum diikatkan, radiosonde sebelumnya diatur terlebih dahulu dengan menggunakan seperangkat komputer dan alat khusus agar radiosonde dapat bekerja dengan baik.
• Waktu diluncurkannya balon cuaca disesuaikan dengan waktu internasional yaitu pada jam 00 UTC (jam 7.00 WIB) dan 12 UTC (jam 19.00 WIB). Untuk keperluan tertentu, jam terbang radiosonde bisa ditambah menjadi 4 kali dalam sehari yaitu pada jam 00, 06, 16, dan 18 UTC.
• Setelah diluncurkan, luasan permukaan balon kian melebar seiring bertambahnya ketinggian karena tekanan udara yang semakin semakin berkurang. berkurang. Hingga pada suatu titik, balon tersebut tak mampu tekanan yang ia terima dan meletus pada ketinggian tertentu.
• Radiosonde pun mulai terjun bebas menggunakan parasut yang sudah disisipkan pada tali balon dan membiarkan angin membawanya ke tempat ia akan mendarat dan sampai di bumi.

Pemeliharaan

Penggantian komponen alat secara berkala, yaitu :

• Penggantian antenna dan block receiver setiap 10 tahun.
• Penggantian pre amplifier setiap 2 tahun.
• Penggantian block pengolah data dan system display setiap 2 tahun.
• Penggantian baseline check system setiap 2 tahun.
• Penggantian GPS antenna setiap 5 tahun.
• Penggantian UPS setiap 5 tahun.
• Penggantian Kabel data setiap 2 tahun.

Pengembangan Alat

Radiosonde dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir untuk mengukur kondisi cuaca atmosfer seperti suhu, tekanan, kelembaban, dan lainnya. Tetapi pengumpulan data telemetri cuaca dari atmosfer terlalu sulit, karena kondisi atmosfer berubah dari waktu ke waktu. Radiosonde terdiri dari sensor, penerima GPS, dan antena. Penerima GPS adalah antena untuk menerima sinyal dari atmosfer dan melewati ground receiver. Radiosonde adalah alat yang diikatkan pada balon helium dan diangkat ke atmosfer. Radiosonde menghitung atau mengukur variabel seperti suhu, tekanan, kelembaban relatif, arah angin, ketinggian, kecepatan angin, lintang, bujur, dan lainnya. Radiosonde beroperasi pada frekuensi 403 MHz atau 1680 MHz.

Antena heliks diusulkan untuk aplikasi di Radiosonde. Frekuensi radiosonde adalah 403 MHz atau 1680 MHz. Dalam pendekatan ini kami menggunakan antena heliks untuk radiosonde, karena tren saat ini dalam sistem komunikasi komersial dan pemerintah untuk mengembangkan antena yang kurang perawatan, ringan, biaya lebih murah, dan profil rendah yang memberikan kinerja tinggi pada frekuensi rentang rendah. Tren teknologi untuk memfokuskan banyak upaya ke dalam desain antena heliks menawarkan banyak keuntungan yang tidak biasa dipamerkan di konfigurasi antena lainnya. Misalnya, dapat dibuat profil yang sangat rendah, berbobot ringan, sederhana, murah untuk dibuat.

Hal yang penting adalah antena heliks memberikan polarisasi melingkar dan pola radiasi terarah. Polarisasi melingkar lebih cocok untuk segala kondisi atmosfir dan pola radiasi arah dapat memancarkan daya ke arah tertentu sehingga meningkatkan kinerja dan menurunkan radiasi yang tidak diinginkan.

Tujuan utamanya adalah merancang antena heliks yang memiliki bandwidth sempit dan polarisasi sirkuler. Material pembebanan dielektrik digunakan untuk mensimulasikan antena heliks pada software HFSS. Kawat heliks dibungkus dengan plastik PVC yang memiliki konstanta dielektrik 2,7. Pipa PVC untuk antena mudah didapat, dan mudah untuk pengembangan dan perawatan, juga memiliki biaya fabrikasi yang rendah.

Dalam teknik praktis, antena heliks yang populer karena konstruksinya yang sederhana, directivity tertinggi, bandwidth lebar, gain tinggi, rasio front-to-back rendah (FBR). Ini dapat mencapai polarisasi melingkar yang penting dalam komunikasi satelit dan juga dapat digunakan pada pita HF & VHF.

Sumber Referensi : 

Arkhan, Fardhan & Nababan, Demson. 2017. Radiosonde Transmitter Meisei iMS-100 Study as Observation on Air at Meteorology Station Klas I Depati Amir Pangkalpinang. Visual Post: Journal of Electrical Technology UMY (JET-UMY), 1(2), 92-99.

 

Khetarpal, Poras dkk. 2019. Software aplikasi berbasis LabVIEW untuk sistem GPS radiosonde. Visual Post: Jurnal Ilmu Informasi & Optimasi, 40(2), 413–426.

 

Khandre, A. P. (2019). Design of Helical Antenna at 403 MHz for Radiosonde. 1-2. http://ignasiusbagus.blogspot.co.id/2011/09/radiosonde.html (diakses pada 18 Maret 2021)

http://miminibe.blogspot.co.id/2012/06/hasil-observasi-alat-alat-meteorologi.html (diakses pada 18 Maret 2021)