LAPORAN RESMI TEKNIK KONTROL INDUSTRI 2

Disusun oleh :Wening Mirorukmi Maharsi7311040047

Dosen :Ir. Yahya Chusna, MT

Program Studi D4 Teknik Elektro IndustriDepartemen Teknik ElektroPOLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

PERCOBAAN 1THERMAL SENSORA. Tujuan1. Mahasiswa dapat merangkai dalam hal penggunaan thermal sensor.2. Mahasiswa dapat mengerti tentang cara kerja thermal sensor.3. Mahasiswa dapat mengetahui karakteristik thermal sensor terhadap berbagai parameter.

B. Dasar Teori1. Sensor Thermocouple Sejarah Thermocouple Berasal dari kata Thermo yang berarti energi panas dan Coupleyang berarti pertemuan dari dua buah benda. Thermocouple adalah transduser aktif suhu yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai outputnya. Thermocouple merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu karena relatif murah namun akurat yang dapat beroperasi pada suhu panas maupun dingin. Sensor termokopel adalah sensor yang mampu mengukur suhu sangat tinggi sehingga sensor suhu thermocouple ini sering digunakan untuk industri pengolahan minyak atau baja. Sensor suhu termokopel memiliki nilai output yang kecil pada kondisi level noise yang tinggi, sehingga memerlukan pengkondisi sinyal agar nilai output tersebut dapat dibaca.

Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck.

1. Sensor PT100PT100 merupakan salah satu jenis sensor suhu yang terkenal dengan keakurasiannya. PT100 termasuk golongan RTD (Resistive Temperature Detector) dengankoefisien suhu positif, yang berarti nilai resistansinya naik seiring dengan naiknya suhu. PT100 terbuat dari logam platinum. Oleh karenanya namanya diawali dengan PT. Disebut PT100 karena sensor ini dikalibrasi pada suhu 0C pada nilai resistansi 100 ohm. Ada juga PT1000 yang dikalibrasi pada nilai resistansi 1000 ohm pada suhu 0C.

Keunggulan RTD dibanding termokopel diantaranya adalah : Tidak diperlukan suhu referensi Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-perpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi. Tegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopel Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi sederhana dan murah. Resistance Thermal Detector (RTD) perubahan tahanannya lebih linear terhadap temperatur uji tetapi koefisien lebih rendah dari thermistor dan model matematis linier adalah: R_{t}=R_{0}(1+\alpha \Delta t); dimana :

Ro = tahanan konduktor pada temperature awal ( biasanya 0oC) RT = tahanan konduktor pada temperatur toC = koefisien temperatur tahanan t = selisih antara temperatur kerja dengan temperatur awa, Sedangkan model matematis nonliner kuadratik untuk RTD adalah: R_{t}=R_{0}(1+AT-BT^{2})

C. Alat dan Bahan1. Sensor PT1001 buah2. Thermocouple tipe K1 buah3. Multitester1 buah4. Termometer 1 buah5. Variac 1 buah6. DC power supply 1 buah

D. Gambar Rangkaian

V. LangkahPercobaan1. Rangkai seperti pada gambar rangkaian2. Atur tegangan supply dc sebesar 8 Volt3. Panaskan air dengan heater4. Amati setiap perubahan suhu air 5. Ukur tegangan pada titik a b6. Hitung nilai tahanan dan tegangan pada RTD7. Gambarkan grafik karakteristik RTD dan Thermocouple dari data percobaanVI. Hasil PercobaanNo.Suhu (oC)RRTD ()Vab(Volt)

1271505.8

2451555.9

3651636.2

4851656.33

51001806.37

6851986.08

7651586.07

8451575.8

9301554.8

10271504.5

No.Suhu (oC)Vthermocouple(mV)

1250

2450

3651.7

4851.9

51002.8

6852.2

7651.7

8450.5

9300

10250

Analisa Hasil PercobaanPada percobaan ini terdapat dua sensor dimana output sensor tersebut berbeda, RTD adalah sensor yang bekerja berdasarkan perubahan resistansi tiap perubahan suhu yang diukurnya, sehingga untuk menampilkan atau menginerface nilai tersebut kedalam tegangan digunakan pembagi tegangan:

Sehingga pada percobaan ini didapatkan suatu nili tegangan karenan rangkaian pembagi tegangan diatas. Hubungan karakteristik RTD dengan resistansi terhadap suhu bisa dikatakan berdasarkan tabel diatas adalah berbanding lurus, yaitu semkain besar resistansi RTD maka suhu yang terukur juga senakin besar walaupun perbadaan kenaikan resistansi nya pada tiap kenaikan suhu berbeda sangat kecil. Dapat dilihat dari grafik di atas yang dimana kenaikan maupun penurunan antara keduanya hampir selaras. Sedangkan hubungan antara suhu dan Vab juga berbanding lurus. Ketika suhu naik maka Vab akan naik pula. Begitupun sebaliknya. Karakteristik tersebut sesuai dengan grafik di atas.Suhu (oC)RRTD ()

25150

45155

65163

85165

100180

85198

65158

45157

30155

25150

Suhu (oC)Vab(Volt)

275.8

455.9

656.2

856.33

1006.37

856.08

656.07

455.8

304.8

274.5

Rtd juga berbeda dengan Thermocouple perbedaan ini terdapat pada keluaran sensor yang berbeda terhadap tiap keluaran suhunya yaitu pada thermocouple keluarannya adalah tegangan , dimana nilai tegangan ubah bertiap perubahan suhunya. Karakteristik perubahannya adalah seperti tabel dibawah ini:Suhu (oC)Vthermocouple(Mv)

270

450

651.7

851.9

1002.8

852.2

651.7

450.5

300

270

Pada tabel diatas dapat diketahui bahwa perubahan suhu berbanding lurus yaitu ketika suhu yang terukur semakin tinggi nilai tegangan keluar dari thermocouple juga bertambah naik.Kesimpulan Nilai resistansi (RRTD) yang merupakan keluaran sensor dari RTD memiliki karakteristik yaitu berbanding lurus dengan suhu yang diukur. Nilai tegangan (Vab) yang dihasilkan dari sensor RTD berbanding lurus pula dengan suhu yang terukur. Thermocouple adalah sensor suhu yang mengkorveri suhu yang terukur menjadi tegangan dimana nilai tegangan yang terukur adalah berbanding lurus dengan suhu yang terukur.

PRAKTIKUM 2OPTICAL SENSOR ELECTROMECHANICAL SENSORA. Tujuan1. Mahasiswa dapat merangkai dalam hal penggunaan optical dan electromechanical sensor2. Mahasiswa dapat mengerti tentang cara kerja optical dan electromechanical sensor3. Mahasiswa dapat mengetahui jarak sensor mendeteksi benda yang dipengaruhi bahan, warna maupun bentuknya

B. Dasar TeoriSensor Retro-reflectiveSensor jenis ini emitter dan receiver nya berada pada satu alat/dikombinasikan sehingga cukup simpel, tugas receiver pada jenis through beam sensor, telah digantikan oleh reflector, sinar yang di pancarkan oleh emitter keluar, akan dipantulkan kembali oleh reflector lalu sinar tersebut diterima oleh receiver, sehingga saat sinar yang dipancarkan tidak saampai ke receiver, maka output sensor tsb akan bekerja.

Sensor Proximity Merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronissolid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi daripengaruhgetaran,cairan,kimiawi,dankorosifyang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yangdianggap terlalukecilatau lunak untuk menggerakkan suatumekanis saklar.

C. Alat dan Bahan1. Sensor optical 1 buah2. Sensor electromechanical 1 buah3. Bahan Fe 50 x 50 1 buah4. Bahan Acrylics 50 x 50 1 buah5. Bahan berwarna putih 1 buah6. Bahan bentuk segitiga 40 x 40 1 buah7. Bahan Silindris 40 1 buah

D. Hasil Percobaan1. Optical Sensora. Reflective/Proximity sensing BahanBahanxy

Fe 50 x 503,8 - 6,8(-0,4) - 7,8

Acrylics 50 x 503 - 10,81,8 - 6

WarnaBahanxy

Putih2,2 - 10,20,5 8,6

Hitam3,3 - 7,40,6 8,5

Transparan4 -9,40,4 8,6

BentukBahanxY

Segitiga 40 x 404,6 12,53,5 4,6

Silindris 40tembustembus

b. Retrolefective sensing BahanBahanxy

Fe 70 x 70680,9 6,8

Non metal680,9 5,3

WarnaBahanxy

Putih681,6 - 5,7

Hitam680 5,8

Transparan68tembus

BentukBahanxy

Segitiga 40 x 4068Tembus

Silindris 3068Tembus

c. Fiber Optic BahanBahanxY

Fe 70 x 7075,53 - 4

Non Metal75,52,5 - 3,5

WarnaBahanxY

Putih75,50,5 - 5,9

Hitam75,50,4 - 5,4

Transparan75,52,9 - 3,9

BentukBahanxy

Segitiga 40 x 4075,52,8 - 3,6

Silindris 40 75,52,6 - 3,5

2. Electromechanical SensorAtuator Berat + jarakTypeBerat (gram)Jarak (mm)

FA.7.1.3.23080,85

FA.7.1.3.113020,85

FA.7.1.3.11804,92

FA.7.1.3.103001,55

FA.7.1.3.860,46,24

FA.7.1.3.41586,05

FA.7.1.3.52961,05

FA.7.1.3.31202.14

FA.7.1.3.73201,12

ANALISA HASIL PERCOBAAANPada percobaan ini menggunakan 3 sensor optical yaitu Fiber Optic sensing Retrolefective sensing, dan Reflective/Proximity sensing dan satu sensor mekanik yaitu limit switch.Untuk sensor optical, digunakan berbagai bentuk benda yang akan dilewatkan diantara receiver dan transmitternya, dimana akan didapatkan suatu hasil percobaan berupa jarak x axis dan y axis yang berbeda beda untuk tiap benda yang dilewatkan untuk untuk meng-on kan atau meng-offkan sensor tersebut. Untuk bahan benda yang digunakan adalah akrilik putih bukan transparan dan besi, dimana mewakili benda non metal dan metal. Pada Reflective/Proximity didapatkan hasil yaitu untuk x nya 3,8-6,8 cm (metal) dan 3-10,8 cm (non metal) sedangkan untuk y nya (-0,4)-7,8 cm (metal) dan 1,8-6 cm (non metal) sehingga bisa dikatakan sensor ini, non metal memiliki jangkauan x yang lebih besar daripada bahan metal, tapi sebaliknya untuk jangkauan y nya . Untuk sensor Fiber optic sensing dengan perlakuan yang sama didapatkan nilai x sama yaitu 75,5 cm berbeda pada sumbu y nya yaitu untuk non metal 2,5-3,5 cm sedangkan untuk metal adalah 3-4 cm sehingga ada sensor ini jenis baham tidak mempengaruhi karena baik lebat y nya sama yaitu 1 cm. Hal yang sama juga terjadi pada sensor Retrolefective yang dimana baik bahan metal ataupu non metal, keduanya memiliki x yang sama dan y yang tak jauh berbeda.Untuk pengaruh pada jenis warna ketiga sensor ini diuji dengan warna hitam, putih dan transparan. Seharusnya untuk bahan transparan y nya tidak bisa terbaca tau bisa dikatakan tembus.Sedangkan untuk jenis benda berdasarkan bentuk , benda yang diuji adalah benda berbentuk segitiga dan silindris untuk kedua sensor ini didapatkan nilai yang berbeda di axis y nya yaitu untuk pengukuran axis x nilainya adalah sama pada kedua bentuk benda tersebut sedangkan untuk y axis nya pada silindris lebih kecil daripada y axisnya. Untuk sensor limit switch nilai hasil percobaan didapatkan dari hasil variasi limit switch ini sendiri. Dan pengukuran dilakuakan dengan dua macam actuator yaitu berat/gaya tekan dan jarak yang dibutuhkan sensor untuk ON. Untuk percobaan Electromechanical sensor, setiap type actuator memilki karakteristik yang berbeda beda, namun secara umum bila actuator dapat mendeteksi berat >300gr maka jarak deteksi sensor lebih pendek daripada actuator yang hanya dapat mendeteksi berat