DASAR PENGUKURAN LISTRIK

1. Objektif

2. Teori

3. Contoh

4. Simpulan

OUTLINE

Konsep Etika Profesi & Etika Profesi Engineer.pptx#4. PowerPoint Presentation



Mahasiswa mampu:

▪ Menjelaskan dengan benar mengenai prinsip sensor tekanan.

▪ Menjelaskan mengenai type sensor tekanan.

▪ Mengerti jenis-jenis dan penerapan dari sensor tekanan dalam sistem pengaturan berumpan

balik dengan baik.

Teori Contoh SimpulanObjektif

Tujuan Pembelajaran

Dasar Pengukuran Listrik

Objektif Contoh SimpulanTeori

Sensor Tekanan


Sensor Tekanan adalah sensor untuk mengukur tekanan suatu zat.Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) persatuan luas (A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukurkekuatan dari suatu cairan atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama,

maka suhu akan semakin tinggi.


Sensor Tekanan


𝑝 = 𝜌. 𝑔. ℎ

dengan

𝑝 : tekanan (Pa)

𝜌 ∶ massa jenis (kg/𝑚3)

𝑔 : gravitasi (9.8 m/ 𝑚2)

ℎ : ketinggian cairan (m)

Hubungan antara tekanan dengan ketinggian

𝑝 = 𝜌𝑊. ℎ

dengan

ℎ : ketingian (ft)

𝑝 : tekanan (lb/𝑓𝑡2)

𝜌𝑊 : kepadatan berat (lb/𝑓𝑡3)

Tekanan yang diukur dengan menggunakan ruang hampa sebagai

referensi, yang biasa disebut dengan tekanan absolut. Semua tekanan

diukur dalam dua sisi yaitu satu sisi untuk pengukuran dan satu sisi

yang lain untuk referensi.

Tekanan dibawah kolom fluida tergantung pada ketinggian kolom dan

kerapatan fluida yaitu:


Sensor Tekanan


Kumparan yang digunakan adalah kumparan

CT (center tap). Apabila inti mengalami

pergeseran maka induktansi pada salah satu

kumparan bertambah sementara induktansi

pada kumparan yang lain berkurang.

Pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah

induktansi magnetik yang timbul pada

kumparan menjadi tegangan yang

sebanding.

Perubahan tekanan pada kantung

menyebabkan perubahan posisi inti

kumparan sehingga mengakibatkan

perubahan induksi magnetik pada kumparan.


Gambar Pengindraan Sensor Tekanan


❖Pada saat udara masuk kedalam intake manifold pressure, makasilicon akan menekan ke atas, berbentuk setengah lingkaran danmenandakan tekanan tinggi.

❖Setelah tekanan tidak ada, maka silicon akan kembali sepertisemula datar dan tekanan yang terjadi lambat.

❖Dari tekanan angin tersebut, akan diteruskan oleh sensor.


Sensor Tekanan


Faktor lingkungan yang mempengaruhi kinerja sensor:

1) Keadaan cuaca yang tidak menentu

2) Keadaan Suhu pada suatu lingkungan

3) Tekanan sekitar sensor

4) Umur dari komponen sensor tersebut


Sensor Tekanan


1) Pengukuran tekanan absolut termasuk tekanan standar dari berat atmosfer

(101,325 kPa) dan tekanan tambahan dalam ban. Tekanan ban yang khas

adalah 34 PSI atau sekitar 234 kPa. Tekanan mutlak adalah 234 kPa ditambah

101,325 kPa atau 331,325 kPa.

2) Sebuah pengukuran pengukur tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer

lokal dan sama dengan 234 kPa atau 34 PSI.

3) Tekanan Vacuum relatif baik vakum mutlak atau tekanan atmosfer lokal.

Sebuah ban kempes bisa memiliki tekanan yang sama seperti suasana lokal

atau 0 kPa (relatif terhadap tekanan atmosfer). Pengukuran tekanan vakum

yang sama bisa sama 234 kPa (relatif terhadap kekosongan mutlak).

4) Tekanan diferensial adalah perbedaan antara dua tingkat tekanan. Dalam

contoh ban, ini berarti perbedaan tekanan antara dua ban. Hal ini juga bisa

berarti perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan di dalam ban

tunggal.


Sensor Tekanan


5) Pengukuran tekanan isolasi (Sealed) pengukuran tekanan diferensial

diambil dengan tekanan perbandingan dikenal. Biasanya tekanan ini

permukaan laut, tetapi bisa menjadi tekanan tergantung pada aplikasi.

Masing-masing jenis pengukuran ini bisa mengubah nilai-nilai tekanan,

sehingga perlu tahu jenis pengukuran yang sensor yang diperoleh. Berbasis

Bridge (strain gages), atau sensor piezoresistif, adalah sensor tekanan yang

paling umum digunakan. Hal ini karena konstruksi yang sederhana dan

daya tahan. Sensor tekanan umum ini dapat berupa dikondisikan atau

nonconditioned. Sensor pengkondisian udara lebih mahal karena

mengandung komponen untuk penyaringan dan amplifikasi sinyal, serta

eksitasi memimpin dan sirkuit biasa untuk pengukuran. Jika bekerja dengan

sensor berbasis jembatan tekanan nonconditioned, kebutuhan hardware

adalah sinyal pendingin.


Karakteristik Sensor Tekanan


Grafik hubungan tekanan udaradan sinyal keluaran sensor


Sensor tekanan pada mesin


hubungan tekanan dengan ketinggian

dengan

h : ketingian

P : Tekanan satis

Pref : Tekanan referensi


Aplikasi Sensor Tekanan


Pressure sensor (sensor tekanan) merupakan alat yang digunakanuntuk mengukur tekanan, yaitu dengan cara mengubah teganganmekanis menjadi sinyal listrik

Di bidang industri otomotif

Di Bidang Biomedis

digunakan dalam pengukuran banyak hal vital, seperti tekanan

darah. Selain itu, sensor tekanan juga dipakai sebagai sensor untuk

kontroller-kontroller penting, seperti pengatur tekanan cairan infus.


Sensor Tekanan


▪ Dalam mesin otomotif dan berbagai komponen penting lainnya, sensor tekanandigunakan dalam sistem pengereman kendaraan (pengereman kendaraan denganmenggunakan angin, seperti di bus, atau juga sistem ABS (Anti-Lock BrakeSystem)). Sensor tekanan juga digunakan di sistem airbag untuk mendeteksitabrakan, karena saat tabrakan, badan kendaraan mengalami peningkatan tekananyang besar.

▪ Pendeteksian tekanan dengan tepat penting diperlukan di dalam berbagai hal, seperti proses pemanasan, proses pengovenan komponen komposit, pneumatic, dan masih sangat banyak lagi.

Di Bidang Manufaktur

Objektif Teori SimpulanContoh

Sensor Tekanan


Sebuah tank air dengan kedalaman 7 ft. Berapakah tekanan bawah dalam Psi dankPa? (𝑝 = 103 𝑘𝑔/𝑚3)

𝑝 = 𝜌. 𝑔. ℎ

𝑝 = (103 𝑘𝑔/𝑚3)(9.8 m/ 𝑚2)(0.3048 x 7)

𝑝 = (103 𝑘𝑔/𝑚3)(9.8 m/ 𝑚2)(2.1 m) = 20909 Pa = 21 kPa

𝑝 = 21 kPa x (0.145 psi) = 3 Psi

ft=0.3048m


Type Sensor Tekanan


1) Tekanan Absolut (Absolute Pressure) : harga tekanan yang sebenarnyadihitung relatif terhadap tekanan nol mutlak.

2) Tekanan Gauge (Gauge Pressure) atau tekanan relative : tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. jadi tekanan relatif adalah selisihantara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.

3) Vacum atau tekanan hampa: dalam hal tekanan adalah lebih rendah daritekanan atmosfer.

4) Tekanan Deferensial (Differential Pressure): suatu tekanan yang diukurterhadap tekanan yang lain (beda tekanan).


Sensor Tekanan


Transduser tekanan dan gaya (load cell)

– terdiri dari bahan elastis dan sensor perpindahan (displacement)

– besaran ukur strain atau displacement

– pengelompokan: tipe absolute gauge dan diferensial

Sensor tekanan diafragma:

(a)diafragma tipe datar, (b) diafragma bergelombang


Type Sensor Tekanan


Tekanan udara dapat diamati dengan beberapa sensor tekanan

Dengan manometer perbedaan tekanan antara kaki satu

dengan kaki yg lain dapat langsung terbaca dari beda

tinggi antara kedua kaki.

Ada 3 macam tekanan yaitu

1. Pressure gauge

2. Pressure absolut

3. Pressure differensial


Type Sensor Tekanan


Beberapa sensor tekanan udara dengan berbagai

bentuk baik yang tanpa jarum penunjuk skala

ataupun dengan jarum skala.

Ada juga yang menggunakan bellows dan pegas

untuk memperbesar sensitivitas sensor tekanan.


Type Sensor Tekanan


• Sensor tekanan udara juga dapat

digunakan dengan prinsip

displacement ataupun force balance

pressure

•Tipe kapasitif dapat menggunakan

single elektrode ataupun double

elektrode

•Kombinasi antara sifat kapasitif

dengan tambahan LVDT dapat

digunakan untuk kepekaan yang

sangat tinggi beda tekanannya.


Jenis Sensor Tekanan


1) Bourdon Tubes

2) Bellows

3) Semiconductor Pressure Sensors

Bellows




Semiconductor Pressure Sensors




1. Bourdon Tubes

Bourdon tubes adalah sejenis pipa pendek lengkung dan salah satu ujungnya tertutup




Bourdon Tubes




Bourdon Tubes

Prinsip kerjanya : Jika bourdon tubes diberikan tekanan

maka ia akan cenderung untuk “menegang”. Perubahan

yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan

yang diberikan

Kelebihan:

• Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur

• Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30-

100.000 Psi

Kekurangan:

Pada tekanan rendah 0-30 psi kurang sensitive dibanding

bellows




Type-Bourdon Elemen

▪ Digunakan untuk indikasi lokal, transmisisinyal tekanan dan aplikasi- applikasipengendalian.

▪ Tabung berbentuk seperti busurlingkaran dan digunakan dalam sistemtransmisi sinyal baik pneumatik maupunelektrik,

▪ Akurasi pengukuran bervariasi mulai dari

± 0,5 - ± 2 %.




Spiral Type-Bourdon

o Digunakan untuk tekanan akibatgerakan akhir yang bebas.

o Tidak dapat memberikan tekananyang cukup besar terhadap gerakanyang dibutuhkan.

o Akurasi pengukuran normal ± 0,5%.




Helical Type – Bourdon

• Keuntungan memiliki kapasitasi range yang cukup tinggi, stabil terhadap pengaruhtekanan yang berfluktuasi dan mudahadaptasi untuk penggunaan tekanan tinggi.

• Jumlah koil-koil paling sedikit memiliki 3 coil untuk range etekanan rendah dan > 16 coil untuk range tekanan tinggi.

• Akurasi pengukuran bervariasi mulai dari± 0,5 - ± 1 %.




Diaphragm

Prinsip kerja elemen diaphragm adalah mirip seperti bellows.

Merupakan keping flat datar yang fleksibel. (corrugated surface).

Terdiri dari disc tunggal atau dua diaphragm yang terhubungsatu sama lain dengan konfigurasi berbeda yang digunakanuntuk bentuk capsuler elements.

Range akurasi pengukuran dari ± 0,5 - ± 1 ¼ % dari span penuh.

Aplikasinya biasa digunakan untuk range tekanan rendah kecualiuntuk diaphragm bagian bawah digunakan untuk tekanan 15.000 psi.




2. LVDT

LVDT bekerja berdasarkan pada ada tidaknya medan magnet

yang terjadi. LVDT pertama kali di kemukakan oleh G.B.hoadley.

pertama kali digunakan untuk kepentingan militer. Pada tahun

1950-an pengetahuan akan LVDT ini terus berkembang, hingga

dapat digunakan dalam kepentingan industry.




Transduser Piezoelectric

Bahan-bahan kristal yang tidak simetri

seperti kuartz, garam rochelle, dan barium

titanit, menghasilkan suatu ggl bila

di beri gaya tekan. Sifat ini diterapkan dalam

transduser piezoelectric, Sebuah gaya

diberikan menghasilkan sebuah ggl

pada kristal, yang sebanding dengan

besarnya tekanan yang

diberikan (dimasukkan). Transduser Piezoelektrik:

(a) konstruksi PE, (b) rangkaian ekivalen PE




Transduser Piezoelectric

Muatan induksi pada kristal itu sebanding dengan gaya

yang diberikan dan diberikan oleh

𝑄 = 𝑑𝐹Keterangan :

Q : coulomb

F : newton

d : konstanta piezoelektrik

𝑉 = 𝑔. 𝑡. 𝑝Keterangan :

V : tegangan

g : kepekaan tegangan

t : tebal kristal

p : tekanan


Sensor Tekanan


Sebuah kristal piezoelektrik yang tebalnya 2mm dan mempunyai kepekaantegangan 0,055 Vm/N diberi tekanan 200 psi. Hitunglah keluaran tegangannya.

▪ P = (200)(6,895 x 103) = 1,38 x 106N/𝑚2

▪ t = 2 x 10−3m

𝑉 = 𝑔. 𝑡. 𝑝

Jadi V = (0,055)(2 x 10−3)( 1,38 x 106) = 151,8 V




3. Manometer

Alat ini bekerja dengan menggunakan prinsip

perbedaan ketinggian antara dua buah

permukaan cairan didalam tabung manometer.

Secara matematis perbedaan ketinggian ini dapat

dikonversikan dalam satuan tekanan dengan

terlebih dahulu melalui perhitungan matematis.

Fluida yang berada didalam tabung manometer

berfungsi sebagai sensor tekanan sederhana

yang ekonomis, handal dan akurat.




Manometer Bentuk U

Secara mendasar prinsip kerja dari peralatan ini hampir sama dengan

barometer. Perbedaan tinggi kedua permukan cairan menunjukkan besarnya tekanan absolut yang

diukur. Cairan yang digunakan pada manometer ini bisa berupa merkuri ataupun air (H2O). Alat ini

Memiliki range pengukuran > 150 inchi H2O. Tekanan maksimum operasi > 400 psi.

Simple U

With leg connection


Sensor Tekanan


Jika sensor tekanan mempunyai spesifikasi berikut:

▪ Tekanan input : 0 – 100 psi

▪ Output skala penuh : 100 mV

▪ Akurasi Nol : + 1 mV

▪ Akurasi : 1% FS

▪ Kesetimbangan Nol : 0,02% FS/℉ (pergeseran kesetimbangan 75°)

▪ Pengaruh sensitifitas panas: 0,02% FS/℉,Hitunglah kesalahan akurasi, pengaruhpanas dan sensitifitas pengaruh pd suhu 95 ℉!


Sensor Tekanan


▪ Penyelesaian :

▪ Akurasi karena kesalahan adalah : + 0,01 psi

▪ Akurasi Nol adalah + 1 mV atau + 1psi. Sensor telah dikalibrasi pada keluaran Nol dengan 0 psi pada 75oF. Jika digunakan pada 75oF, maka akan menyebabkan pergesaran kesetimbangan Nol dan keluaran skala penuh yaitu :

▪ Kesalahan

= +0,0002/oF x 100 psi x (95oF–75oF)

= 0,4 psi

Bila kita lihat secara keseluruhan secara bersama, maka kesalahan yang terjadiadalah +1,4 psi atau +1,4 mV.

DASAR PENGUKURAN LISTRIK -...

Documents

Transcript of DASAR PENGUKURAN LISTRIK -...