PRINSIP KERJA, CARA KERJA DAN PENERAPAN APLIKASI TRANSFORMATOR DIFFERENSIAL

TUGAS PENGUKURAN TEKNIK

KELOMPOK IV

1. Torang Ridho S 0806368906 2. Deni Mulia Noventianus 0906604722 3. Mohammad Adiwirabrata 0906604943 4. Yonga Finaryo 0906605196 5. Lutfi Ibrahim 0906605302

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

SEMESTER PENDEK 2010

Sistem Pengukuran

Gambar 1. Tahapan sistem pengukuran

Sistem penginderaan listrik.

Transduser dapat mengubah bentuk sinyal ke sinyal yang lain agar dapat dibaca pengamat, tetapi pengubahan sinyal kebentuk sinyal listrik akan menjadi lebih baik karena dalam bentuk ini besaran tersebut lebih mudah diukur.

Gambar 2. Jenis-jenis sistem penginderaan listrik (sistem sensor)

Transformator Differensial

Transformator differensial, merupakan salah satu tipe sistem penginderaan listrik (tranduser) yang mengkonversi gerakan linier dari pergerakan benda secara mekanikal menjadi sinyal elektrik. Pergeseran linier yang terjadi pada transformator differensial sangat kecil tetapi mampu mengukur sampai 0.5 meter.

Gambar 3. Foto transformator differensial

Pada gambar 4, menunjukkan komponen transformator differensial. Komponen bagian dalam terdiri dari kumparan primer yang secara simetris disamping kanan dan kirinya adalah kumparan sekunder. Kumpulan koil menyerupai silinder berlubang yang dilapisi oleh lapisan polimer tebal yang melindungi dari pengaruh kelembaban disekitar, dan terbungkus oleh sel-sel magnet dan dilindungi oleh house silinder dari baja.

Gambar 4. Gambar potongan menyamping komponen transformator differensial

Elemen yang bergerak terpisah dari gulungan koil, yang disebut dengan inti (core). Inti bergerak sesuai poros didalam kumpulan koil dan secara mekanik menunjukkan posisi sinyal elektrik yang diukur. Lubang pada kumpulan koil cukup lebar, terdapat celah yang cukup antara kumpulan koil dan inti sehingga tidak terjadi kontak diantara keduanya.

Gambar 5. Gambar skematik diagram transformator differensial

Prinsip kerjanya, kumparan primer dialiri arus secara langsung dengan frekuensi dan amplitudo yang cukup yang disebut tegangan primer. sinyal elektrik yang dikeluarkan transformator differensial adalah perbedaan tegangan AC antara kedua kumparan sekunder, yang bervariasi berdasarkan pergerakan poros inti dengan kumpulan koil. Tegangan AC yang dikeluarkan tersebut dikonversikan menjadi tegangan DC atau arus yang lebih tepat.

Gambar 6. Gambar perbedaan tegangan yang terjadi akibat pergerakan linier inti terhadap gulungan koil

Pada gambar 6.1 inti bergerak kearah S1, garis gaya magnet (flux), di S1 lebih banyak daripada di S2 sehingga induksi yang terjadi di E1 meningkat sedangkan E2 menurun, perbedaan tegangan output Eout yang muncul adalah (E1 – E2).

Pada gambar 6.2 inti berada ditengah-tengah P, garis gaya magnet (flux), di S1 dan S2 sama besar, sehingga induksi di E1 dan E2 sama besar, perbedaan tegangan output Eout tidak terjadi (E1 – E2 = 0), disebut juga titik nol (null point).

Pada gambar 6.3 inti bergerak kearah S2, garis gaya magnet (flux), di S2 lebih banyak daripada di S1 sehingga induksi yang terjadi di E2 meningkat sedangkan E1 menurun, perbedaan tegangan output Eout yang muncul adalah (E2 – E1).

Gambar 7. Gambar grafik besarnya perbedaan tegangan output

Pada gambar no 7 menunjukkan, besarnya perbedaan tegangan output Eout yang dihasilkan pada kumparan sekunder sebanding dengan pergerakan inti dengan perubahan terhadap titik nol (null point) dan faktor sensitivitas dari partikel transformator differensial.

Gambar 8. Gambar grafik tegangan output DC yang dihasilkan peralatan elektronik

Pada gambar no 8 menunjukkan, dimana polaritas dari output sinyal yang diperoleh menggambarkan hubungan posisi inti dengan titik nol (null point). Juga menunjukkan output dari transformator differensial memiliki hubungan linier jika pergerakan inti masih di titik kesetimbangan.

Faktor penting yang perlu diperhatikan pada transformator differensial :

1. Menentukan pergerakan 2. Mempertimbangkan dudukan sensor 3. Mempertimbangkan metode tambahan 4. Kondisi vibrasi (getaran) 5. Kondisi kejut 6. Perubahan suhu yang ekstrim 7. Tahanan terhadap cairan 8. Korosi 9. Area berbahaya (mudah meledak) 10. Umur sensor 11. Akurasi 12. Resolusi sensor 13. Kemampuan untuk mengulang 14. Hysteresis 15. Ketersediaan sumber energi (power supply) 16. Output sinyal yang diinginkan 17. Standar, regulasi EMI/EMC 18. BIaya yang dibutuhkan 19. Ketersediaan produk di pasaran dan after sales service 20. Pengalaman dari supplier

Contoh aplikasi transformator differensial

1. Level fluida 2. Suspensi otomatis 3. Mesin atm 4. Rangkaian listrik sistem AC

Gambar 9. Skema penggunaan transformator differensial dengan modul elektronik pengkondisian sinyal

Gambar 10. Skema penggunaan transformator differensial pada pendingin ruangan (AC)

Mengapa menggunakan transformator differensial

Kelebihan :

1. Operasi yang tanpa gesekan pada kondisi normal, tidak ada kontak mekanis antara inti dengan koil, tidak ada karet atau sumber gesekan. Sangat cocok digunakan untuk pengujian material, pengukuran kesalahan vibrasi, dan resolusi tinggi pada sistem gauge.

2. Resolusi yang tak terbatas 3. Handal dan tahan lama 4. Sensitif terhadap pergerakan axial (linier) 5. Koil dan Inti yang terpisah 6. Perulangan titik nol 7. Dapat diaplikasikan pada berbagai keadaan 8. Respon yang dinamis dan cepat 9. Output yang absolut

Kekurangan :

1. Harganya yang relative lebih mahal 2. Sensitif terhadap variasi amplitudo yang dihasilkan oleh sinyal eksitasi 3. Memerlukan stabilisasi termal jika diinginkan presisi yang absolut

Daftar Pustaka

Koestoer, Raldi Artono (2005). “Pengukuran Teknik“. Hal 4

http://www.rdpelectrosense.com/displacement/lvdt/lvdt-principle.htm

http://www.pgcontrols.com

http://www.ligo.caltech.edu

http://www.macrosensors.com