PPT Pengukuran Tekanan Efek Listrik KEL5 DINA,SEPTI

INSTRUMENTASI DAN TEKNIK

PENGUKURAN

PENGUKURAN TEKANAN EFEK LISTRIK

Septiani Wulandari

Oleh :

Pembimbing :

Ida Febriana,S.S.,M.T

Dina Safitri

Oleh :

PENGUKUR TEKANAN EFEK LISTRIK

PENGERTIAN

Pengukur Tekanan Efek Listrik

Merupakan pengukur tekanan akibat listrik atau elektron, yang mana pengukuran tekanan ini lebih kecil dari 1 atmosfir yang disebut tekanan rendah atau Vacuum dengan pengukuran yang dapat menggunakan metode-metode elektronik murni.

Pengukur Tekanan Bridgman

Pengukur Bridgman (Bridgman Gage) adalah pengukur yang menggunakan hubungan linear antara hambatan dari kawat halus dan tekanan. Biasanya, kawat halus Manganin (84% Cu, 12% Mn, 4% Ni) digulung di kumparan dan tertutup dalam kontainer tekanan yang sesuai.Sudah umum diketahui bahwa tekanan kawat-halus berubah dengan tekanan menurut suatu hubungan linear.

R= R1(1+ bΔP)R1 adalah tekanan pada 1 atm, b koefisien tekanan tahanan itu, dan ΔP adalah tekanan pengukur.

Pengukur ini biasanya digunakan

menggunakan kawat halus dari Manganin

(84% Cu, 12% Mn, 4% Ni) yang dililitkan

pada sebuah kumparan yang

ditempatkan dalam sebuah bejana tekan

yang sesuai. Koefisien tekanan tahanan

untuk bahan ini adalah kira-kira 1,7.10-7

psi-1 (2,5 10-11 Pa-1). Tahanan total kawat

ialah kira-kira 100 ohm, dan untuk

mengukur perubahan tahanan ini

digunakan rangkaian jembatan yang

konvensional.

Prinsip Kerja

Efek ini dapat digunakan untuk mengukur tekanan

sampai setinggi 100.000 atm. Transduser tekanan

yang didasarkan atas prinsip ini dinamakan

pengukur Bridgman (Bridgman Gage).

Kelebihan

• Bila dikalibrasi dengan baik, pengukur ini dapat digunakan untuk pengukuran tekanan tinggi dengan ketelitian 0,1 persen.

• Respon transien pengukur ini sangat baik.

Kekurangan• Setelah beberapa waktu alat pengukur ini mengalami perubahan sesuai dengan

umurnya, karena itu harus sering dikalibrasi.

Kekurangan dan Kelebihan

Pengukur Tekanan Konduktivitas-Thermal Pirani

Konduktivitas Termal dapat didefinisikan sebagai ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas. Konduktivitas termal adalah sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika gradien suhunya satu. Bahan yang mempunyai konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator.

Limit atasnya kira-kira 1 torr (133 Pa), sehingga jangkau keseluruhan ialah antara 0,1 sampai

100 Pa. Untuk tekanan yang lebih tinggi, konduktans termal berubah sedikit saja dengan

tekanan.

Alat Pengukur Pirani dibagi menjadi dua jenis: arus konstan, dan resistansi konstan. Nama

ini mengacu pada bagaimana pengukuran listrik dari kawat dikendalikan.

Jenis arus konstan dilengkapi dengan satu daya yang memberikan arus konstan sepanjang

waktu untuk filamen. Oleh karena itu perubahan resistansi filamen diukur.

Jenis resistansi konstan memiliki satu daya yang mengubah arus yang disuplai untuk

menjaga ketahanan dari filamen yang sama. Ia memiliki berbagai tekanan sedikit lebih besar

tetapi membutuhkan elektronik yang lebih rumit untuk mengendalikannya.

Pengukur Pirani

Pengukur Pirani (Pirani Gage)

Sebuah filamen (kawat pijar) yang dipanaskan dengan listrik ditempatkan didalam suatu ruang hampa. Rugi kalor dari filament itu bergantung pada konduktivitas termal gas dan suhu filamen. Makin rendah tekanan, makin rendah pula konduktivitas termal dan karena itu makin tinggi pula suhu filamen untuk suatu masukan energi listrik. Suhu filament dapat diukur dengan termokopel, tetapi dalam mengukur jenis pirani pengukuran dapat dengan mengamati perubahan tahanan bahan filamen (wolfram, platina dan sebagainya).

Pengukuran tahanan dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian jembatan yang sesuai. Rugi kalor dari filamen itu merupakan fungsi pula dari suhu sekitar, dan dalam prakteknya dipakai dua pengukur yang dihubungkan dalam seri, untuk mengkompensasi kemungkinan variasi keadaan sekitar. Pengukuran ini divakumkan, dan keduanya, baik yang ditutup mati maupun yang tidak ditempatkan dalam kondisi lingkungan yang sama. Rangkaian lalu diatur (melalui tahanan) sehingga memberikan kondisi nol. Bila pengukur uji ini dihubungkan dengan kondisi tekanan tertentu, defleksi jembatan dari posisi nol akan dikompensasi oleh perubahan suhu lingkungan.

Prinsip Kerja

Suhu resistensi dipanaskan meningkat dengan pengurangan tekanan latar belakang. Kenaikan suhu berubah hambatannya. Pirani terdiri dari dua resistensi terhubung dalam satu lengan jembatan. Salah satu resistor adalah disegel setelah mengevakuasi wadah sementara yang lain terkena ruang vakum yang akan di ukur tekanannya.

Kondisi kamar akan mempengaruhi baik resistor sama dan karenanya pengukur akan merespon hanya perubahan dalam tekanan vakum yang sedang diukur. Pengukur Pirani dikalibrasi sedemikian rupa sehingga arus ketidakseimbangan jembatan secara langsung berkaitan dengan tekanan vakum yang diukur.

Simulasi

Pengukur Tekanan Knudsen 

Pengukur Tekanan Knudsen

Pengukur tekanan knudsen merupakan pengukur tekanan yang digunakan untuk mengukur tekanan absolut yang tidak bergantung pada bobot molekul.

Skema Tekanan Knudsen 

Skema Tekanan Knudsen

• Gambar disamping menunjukkan susunan internal gauge Knudsen.

• V1 dan v2 merupakan dua sudu bergerak dari bingkai persegi panjang yang ditangguhkan oleh serat kuarsa (Q).

• Sebuah cermin (M ) melekat ke bingkai . S1 dan S2 adalah duah buah plat yang dipanaskan yang terus berlawanan dengan sudu yang bergerak. Seluruh pengaturan disimpan dalam bejana vakum yang disegel.

• Knudsen mengetahui bahwa tekanan (pi) di dalam bejana dapat dihitung dari suhu absolut dari plat stasioner yang bergerak, Tm dan Ts masing-masing, membentuk hubungan :

• di mana K adalah konstanta untuk mengukur dan F adalah gaya yang dapat dievaluasi dari defleksi dan konstanta elastis serat suspensi.

Pengukur Tekanan Knudsen 

Pengukur Tekanan Knudsen

• Pengukur Knudsen memungkinkan kita melakukan pengukuran absolut tekanan yang tidak bergantung pada bobot molekul gas. Alat ini sangat cocok untuk pengukuran antara 10^6 sampai 1 Pa dan dapat digunakan sebagai peranti untuk mengkalibrasi pengukur-pengukur lain yang bekerja dalam jangkauan tersebut.

Pengukur Tekanan Knudsen 

Pengukur Tekanan Knudsen

• KelebihanTidak mempunyai filamen panas yang cukup untuk membakar atau mengubah dasar uap kimia atau gas yang mempunyai tekanan yang sedang di ukur.Stabil dan tak dapat merasakan pengaruh keadaan luar dan sangat sensitif terhadap tekanan rendahAngka nol bisa selalu di periksa walaupun tidak ada arus listrik pemanas.Tidak menggunakan instrument listrik yang mahal.

• KekuranganKnudsen harus dalam penjagaan jika dekat dalam sistem vacum yang akan terukur dan pembacaan hanya bisa dibaca dengan mudah, diambil dari melihat skala tekanan itu sendiri.

Kelebihan dan Kekurangan 

Kelebihan dan Kekurangan

Alat Pengukur IonisasiAlat Pengukur Ionisasi

Pengukur Ionisasi adalah alat

pengukur yang paling sensitif

untuk tekanan sangat rendah (juga

disebut sebagai vakum keras atau

tinggi). Mereka merasakan tekanan

secara tidak langsung dengan

mengukur ion listrik yang

dihasilkan pada saat gas telah

dibombardir dengan elektron.

Bayard-Alpert Pengukur Tekanan

Alat Pengukur IonisasiAlat Pengukur Ionisasi

Tabung berisi gas tekanan rendah diberi medan oleh generator akibatnya pada gas terjadi pembuangan muatan sambil berpijar (glow discharge) dan beda potensial dalam gas akan dideteksi oleh electrode 1 dan 2.

Alat Pengukur IonisasiAlat Pengukur Ionisasi

Gambaran Pengukur IonisasiGambaran Pengukur Ionisasi

Persamaan Pengukuran Tekanan Efek Listrik dengan Pengukur Ionisasi

Persamaan Pengukuran Tekanan Efek Listrik dengan Pengukur Ionisasi

Persamaan yang dapat digunakan :

Dimana : P : Tekanan S : Sensitivity of ionization

Bayard-Alpert Hot-Katoda

• Filamen dipanaskan dengan listrik menghasilkan berkas elektron. Elektron perjalanan melalui alat ukur dan mengionisasi molekul gas di sekitar mereka. Ion-ion yang dihasilkan ditangkap oleh collector ion dan diteruskan ke electrometer . Arus tergantung pada jumlah ion, yang tergantung pada tekanan gauge.

• Pengukur katoda panas akurat dari 10 -3 Torr sampai 10 -10 Torr.

Bayard-Alpert Cold-Katoda

• Bayard alpert katoda dingin sama dengan bayard alpert katoda panas yang membedakannya adalah bahwa elektron diproduksi dalam pembuangan tegangan tinggi.

• Pengukur Katoda Dingin akurat dari 10-2 Torr sampai 10-9 Torr.

0,00013 pa

Pengukur Tekanan IonisasiPengukur Tekanan Ionisasi

Alat Pengukur AlfatronAlat Pengukur Alfatron

Alfatron ialah suatu pengukur ionisasi radioaktif. Perangkat ini menggunakan partikel alpha untuk mengionisasi gas dalam ruang vakum. Jumlah ion yang terbentuk dalam ruang berbanding lurus dengan tekanan gas, jika dimensi ruang lebih pendek dari rentang partikel alpha.

Skema Pengukur Alfatron Skema Pengukur Alfatron

• Di Alphatron pengukur ionisasi gas sisa dibawa oleh alpha partikel yang dipancarkan oleh bahan radioaktif. Karena tidak ada katoda panas seperti di kasus pengukur ion dianggap sebelumnya, pengukur dapat terkena tekanan atmosfer tanpa takut kehilangan filamen. Tingkat ion produksi tergantung pada tekanan sisa dalam pengukur, dan ini Tekanan adalah sama dengan tekanan vakum yang sedang diukur. kolektor elektroda dipertahankan pada potensi positif. Arus ion menghasilkan penurunan potensial Vo di resistor beban dan ini merupakan indikasi tekanan. Output ini cukup linear atas seluruh rentang dari 1 mili Torr ke tekanan atmosfer atau 0,1-105 Pa.

• Tekanan yang terendah dapat diukur dengan alat ini ditentukan oleh perbandingan panjang lintas bebas putaran terhadap dimensi ruang kurung. Pada tekanan yang sangat rendah, lintas bebas putaran menjadi sangat besar sehingga terdapat hanya beberpa tubrukan saja dalam pengukur itu, dan dengan demikian tingkat ionisasi sangat rendah.

Alat Pengukur AlfatronAlat Pengukur Alfatron

• Keuntungan dari pada alfatron ialah tidak adanya tekanan atmosfer di samping untuk vakum tinggi dan bahwa di sini tidak ada filament panas seperti yang harus di gunakan pada pengukur ionisasi yang konvensional. Akibatnya, disini tidak ada masalah terbakarnya filament akibat kesalahan penggunaan alat itu pada tekanan tinggi.

Alat Pengukur AlfatronAlat Pengukur Alfatron