elemen sistem pengukuran 2
DESCRIPTION
Instrumantasi ProsesTRANSCRIPT
Elemen Sistem Pengukuran Metering System Element
Heriyanto
Sensor dan Transduser
Transduser terdiri atas sensor dan dan piranti lain yang mungkin ada, untuk dapat menghasilkan sinyal listrik sesuai dengan nilai medium terukur.
Prinsip Penginderaan
Perubahan sifat bahan: R, C, L
Tegangan listrik yang dihasilkan, akibat mendapat pengaruh medium terukur (suhu, tekanan, regangan, perpindahan, dll.).
Perubahan Resistansi
Resistor variabel (potensiometer). Pengaruh Suhu
PTC (positive temperature coefficient). NTC (negative temperature coefficient).
Pengaruh Cahaya LDR (light dependent resistor).
Pengaruh Gaya (regangan): Strain gage.
Pengaruh Lain: Konsentrasi, kelembapan, dll.
Tegangan yang Timbul
Termokopel (thermocouple). Tegangan yang timbul adalah akibat perbedaan suhu di antara dua titik pertemuan dua jenis logam.
Sel fotoelektrik. Tegangan yang timbul adalah akibat cahaya yang jatuh pada permukaan yang terbuat dari bahan tertentu (cesium atau semikonduktor).
Piezoelektrik. Tegangan yang timbul adalah akibat tekanan pada arah tertentu
Pengaruh Suhu pada Resistansi
DETEKTOR SUHU RESISTANSI (Resistance Temperature Detector, RTD)
TRR o 1
21 TTRR o
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Pengaruh Suhu pada Resistansi
LATIHAN
Sensor PT-100 memiliki hubungan antara suhu dan resistansi sebagai berikut.
R = 100 + 0,385 T
Jika R pada suhu T 111,3 ohm, berapa suhu T?
Pengaruh Suhu pada Resistansi
TERMISTOR Termistor terbuat dari bahan
semikonduktor Koefisien negatif: NTC Koefisien positif: PTC Hubungan antara R dan T,
R = A eB/T
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Keunggulan Termistor Ukuran sensor cukup kecil. Tidak ada problem resistansi kawat
penghubung (sebab resistansi termistor cukup tinggi).
Perubahan resistansi sangat besar (kira-kira 10 kali RTD).
Tahan goncangan.
Pengaruh Suhu pada Resistansi
Kelemahan Termistor Hubungan resistansi termistor terhadap
suhu sangat tidak linier Hanya dapat digunakan untuk rentang
suhu yang sempit (dibatasi suhu maksimum semikonduktor yang rata-rata sampai 150 oC).
Pembangkitan Tegangan
TERMOKOPEL Efek Seebeck
Potensial timbul pada bidang batas dua material jika terjadi perbedaan suhu.
Pembangkitan Tegangan
TERMOKOPEL
Pembangkitan Tegangan
TERMOKOPEL “CA”
Pembangkitan Tegangan
Persamaan Termokopel
22
2121 TTTTE
Pembangkitan Tegangan
LATIHAN
Termokopel menghasilkan GGL sebesar 12 mV pada suhu titik dingin 20oC. Jika adalah 3,5 x 10-2 dan adalah 8,2 x 10-6, hitung berapa suhu titik panas.
Pembangkitan Tegangan
LATIHAN
Diketahui konstanta material termokopel = 3,5 x 10-2 dan = 8,2 x 10-6. Tentukan tegangan termokopel (mV) jika titik panas 220 oC dan titik dingin 20 oC.
Pengaruh Suhu pada Resistensi
LATIHAN
Jelaskan mengapa, pada detector suhu resistansi (RTD) berbeda dengan termokopel, bahwa suhu head tidak berpengaruh pada nilai pengukuran suhu?
Transmiter
LATIHAN
Jelaskan keuntungan pemakaian sinyal standar 4..20 mA atau 0,2…1 bar.
Pengaruh Suhu pada Pemuaian
Tekanan Uap
Kenaikan suhu menghasilkan pemuaian atau evaporasi cairan sehingga tekanan naik.
Suhu ditunjukkan dengan memakai pengukur tekanan sederhana.
Pengaruh Suhu pada Pemuaian
Tekanan Uap Kenaikan suhu menghasilkan pemuaian
atau evaporasi cairan sehingga tekanan naik.
Suhu ditunjukkan dengan memakai pengukur tekanan sederhana.
Perubahan tekanan fluida dapat diubah ke sinyal listrik, saklar listrik (untuk alaram) atau sebagai saklar termostat
Pengaruh Suhu pada Pemuaian
Tekanan Uap
Pengaruh Suhu pada Pemuaian
BIMETAL
Sensor bimetal terdiri dua lapis logam yang memiliki koefisien muai berbeda.
POTENSIOMETER
atauso V
l
xV l
V
Vx
s
o
POTENSIOMETER
POTENSIOMETER
Resolusi potensiometer lilitan kawat dibatasi oleh panjang dan jumlah lilitan, yaitu sebesar, L/n.
Respons dinamik potensiometer dibatasi oleh kelembamam poros konstak geser.
Gangguan yang sering terjadi pada potensiometer adalah bising akibat kontak geser yang kotor.
POTENSIOMETER
Potensiometer dapat dipakai untuk mengukur perpindahan linier yang besar, 10 mm atau lebih, dan putaran sudur 15o atau lebih.
Keuntungan memakai potensiometer adalah murah dan sederhana dalam pengoperasian meskipun akurasinya tidak begitu baik.
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
Terdiri atas tiga buah kumparan disusun secara linier dengan inti magnetik yang dapat digerakkan bebas di dalam kumparan itu.
Suatu tegangan masukan bolak-balik diberikan pada kumparan tengah, dan tegangan keluaran dari kedua kumparan lain.
Tegangan ini bergantung pada kopling magnetik antara inti dan kumparan.
Tegangan keluaran merupakan fungsi dari posisi inti.
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
kumparan sekunder
kumparan primer
inti
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
LATIHAN
Potensiometer lilitan kawat dengan panjang 100 mm memakai kawat berdiameter 0,10 mm yang dililitkan pada sebuah silinder. Tentukan resolusi potensiometer.
Transformator Diferensial Variabel Linier (LVDT)
LATIHANJika potensiometer tersebut memiliki resistansi 2000 ohm dan mampu menyerap daya 2 W, tentukan:(a) tegangan sumber yang diperlukan
agar diperoleh sensitivitas maksimum. (b) Apakah perubahan tegangan sumber
mempengaruhi batas resolusi?
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
Berupa anyaman logam tipis yang direkatkan pada permukaan komponen atau struktur.
Jika komponen atau struktur dibebani maka terjadi regangan pada sensor.
Resistansi sensor akan berubah secara proporsional dengan perubahan regangan yang diakibatkan oleh beban.
Kebanyakan adalah jenis metal-foil dengan alur-alur anyaman yang dibuat dengan proses photoetching.
Panjang sensor berkisar antara 0,2 dan 102 mm.
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
Resistansi standar adalah 120 dan 350 . Bahan sensor regangan sangat rapuh dan
mudah berubah bentuk. Sensitivitas sensor regangan pada
umumnya berkisar 1 - 10 V /(m/m).
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
Misal mula-mula panjang = L Perubahan panjang L Regangan mekanik, = L/L = /E Regangan elektrik, = R/R Gaugae factor, G = /
SENSOR REGANGAN (Strain Gage)
CONTOHStrain gauge dilekatkan pada struktur, memiliki gauge factor 2,1 dan resistansi 120,2 ohm. Struktur di tegangkan dan resistansi berubah menjadi 120,25 ohm. Hitung regangan (strain) dan tegangan (stress). Diketahui, E = 205 GPa.
SENSOR PIEZO ELEKTRIK
Kristal piezoelektrik adalah kristal yang dapat mengeluarkan tegangan listrik (beda potensial) bila mengalami deformasi (perubahan bentuk karena gaya).
Kristal piezoelektrik banyak digunakan sebagai sensor tekanan, pengukuran dinamik, alat pungut (pick-up) pada piringan hitam, dan loudspeaker.
SENSOR PIEZO ELEKTRIK
SENSOR FOTOELEKTRIK
Detektor Tabung Hampa
SENSOR FOTOELEKTRIK
Sensor Fotokonduktif
SENSOR FOTOELEKTRIK
Sensor Fotovoltaik
SENSOR FOTOELEKTRIK
SENSOR Efek-HALL
Sebuah pelat semikonduktor atau konduktor yang dialiri arus, bila dimasukkan dalam medan magnet sehingga arah medan magnet tegak lurus terhadap arah arus, maka akan timbul beda potensial yang arahnya tegak lurus dengan arah arus dan medan magnet.
Latihan
Jelaskan perbedaan antara sensor dan transduser disertai contoh.
Latihan
Apa keunggulan dan kelemahan sensor piezoelektrik dan strain gage?
Latihan
Bandingkan antara RTD platina (PT-100) dengan termistor jika digunakan untuk mengukur suhu.