SENSOR DAN TRANSDUSER Istilah atau pengertian sensor dan transduser seringkali interchangeable Sensor : perangkat yang berfungsi mengubah besaran fisik menjadi besaran fisik lain Transduser : bisa terdiri lebih dari satu sensor yang digabungkan dengan komponen lain sehingga dapat berfungsi sebagai suatu instrumen
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SENSOR DAN TRANSDUSER
Istilah atau pengertian sensor dan transduser seringkali interchangeable
Sensor : perangkat yang berfungsi mengubah besaran fisik menjadi besaran fisik lain
Transduser : bisa terdiri lebih dari satu sensor yang digabungkan dengan komponen lain sehingga dapat berfungsi sebagai suatu instrumen
KLASIFIKASI SENSOR
Sensor aktif : tidak membutuhkan sumber daya untuk dapat berfungsi
Sensor pasif : membutuhkan sumber daya agar berfungsi
THERMISTOR (NTC) TERBUAT DARI BAHAN SEMIKONDUKTOR MEMPUNYAI KOEFISIEN TEMPERATUR NEGATIF PERUBAHAN RESISTANSI TERHADAP
TEMPERATUR TIDAK LINIER
RT = RO EXP (B(1/T – 1/TO)
DI MANA RT RESISTANSI PADA T0K, RO RESISTANSI PADA 0OK DAN B KONSTANTA
THERMISTOR (NTC)
PERBANDINGAN ANTARA RTD DAN NTC
RTD KURANG SENSITIF DIBANDINGKAN DENGAN NTC
PERUBAHAN RESISTANSI RTD JAUH LEBIH KECIL DARI NTC
NTC COCOK DIGUNAKAN UNTUK PENGUKURAN TEMPERATUR YANG RELATIF RENDAH
Perbandingan Karakteristik Thermocouple, RTD dan Thermistor
SENSOR MEKANIK
DIGUNAKAN UNTUK MENGUKUR BESARAN FISIKA SEPERTI SIMPANGAN (DISPLACEMENT), GAYA ATAU TEKANAN, LAJU ALIRAN (FLOW) DAN LEVEL
SENSOR RESISTIF
RESISTANSI SUATU BAHAN : R = L/A
DI MANA R ADALAH RESISTANSI, RESISTANSI JENIS, L PANJANG BAHAN DAN A LUAS PERMUKAAN BAHAN
POTENSIOMETER
POTENSIOMETER PERUBAHAN RESISTANSI
SEBANDING DENGAN SIMPANGAN LINIER ATAU ANGULAR
STRAIN GAUGE
STRAIN GAUGE TERBUAT DARI KONDUKTOR LOGAM ATAU SEMIKONDUKTOR YANG DIFABRIKASI SEDEMIKIAN RUPA SEHINGGA NILAI RESISTANSI NYA BERUBAH BILA MENGALAMI PERUBAHAN PANJANG
SENSOR KAPASITIF
DAPAT BERBENTUK DUA PELAT LOGAM YANG SEJAJAR ATAU DUA BUAH TABUNG YANG KONSENTRIS DENGAN DIAMETER YANG BERBEDA
NILAI KAPASITANSI SUATU KAPASITOR ADALAH :
C = A/D
SENSOR INDUKTIF
DARI SENSOR INDUKTIF YANG PALING BANYAK DIGUNAKAN ADALAH LVDT (LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
LVDT DIBENTUK DARI DUA BUAH KUMPARAN YAITU SEBUAH KUMPARAN PRIMER DAN DUA BUAH KUMPARAN SEKUNDER, DIMANA KE DUA KUMPARAN SEKUNDER DIHUBUNGKAN SECARA DIFFERENTIAL
PERUBAHAN POSISI INTI LVDT SEBANDING DENGAN DENGAN PERUBAHAN TEGANGAN YANG KELUAR DARI KE DUA KUMPARAN SEKUNDER
PENGUKURAN LEVEL
ADA TIGA METODA YANG DAPAT DIGUNAKAN DALAM PENGUKURAN LEVEL, YAITU :
MEKANIKAL ELEKTRIKAL ULTRASONIK
PENGUKURAN LEVEL
MEKANIKALMENGGUNAKAN PELAMPUNG,
SEBAGAI SENSOR PERTAMA, YANG DIHUBUNGKAN DENGAN LVDT ATAU POTENSIOMETER, SEBAGAI SENSOR KE DUA, UNTUK MENDAPATKAN KELUARAN BERUPA TEGANGAN ELEKTRIK
PENGUKURAN LEVEL
ELEKTRIKALMENGGUNAKAN SENSOR KAPASITIF ULTRASONIKMEMANFAATKAN WAKTU PANTUL
GELOMBANG ULTRASONIK
PENGUKURAN TEKANAN
METODA PENGUKURAN TEKANAN DILAKUKAN SECARA TIDAK LANGSUNG YAITU MELALUI SIMPANGAN ATAU DEFLEKSI DARI ELEMEN MEKANIK
TERDAPAT DUA SENSOR YANG MEMBENTUK TRANSDUSER INI, YAITU
ELEMEN MEKANIK UNTUK MENDAPATKAN PERUBAHAN SIMPANGAN ATAU DEFLEKSI
PENGUKURAN TEKANAN
SENSOR LVDT UNTUK MENGUBAH BESARAN SIMPANGAN MENJADI BESARAN ELEKTRIK
PENGUKURAN TEKANAN
ELEMEN MEKANIK YANG UMUM DIGUNAKAN ADALAH :
BELLOWS DIAPHRAGMA TABUNG BOURDON PISTON
PENGUKURAN FLOW
BESARAN UKUR DAPAT BERUPA : KECEPATAN ATAU LAJU ALIRAN, LAJU VOLUMETRIK DAN LAJU ALIRAN MASSA
LAJU ALIRAN VOLUME DAPAT DIHITUNG DARI LAJU ALIRAN, LUAS PENAMPANG DAN JENIS ALIRAN
PENGUKURAN FLOW
UNTUK MENGUKUR ALIRAN MASSA DARI LAJU ALIRAN VOLUME MEMERLUKAN BESARAN TAMBAHAN SEPERTI TEMPERATUR DAN RAPAT JENIS FLUIDA
PENGUKURAN FLOW
LAJU ALIRAN DAPAT DIUKUR BAIK SECARA KONTAK LANGSUNG ATAUPUN MELALUI PENGUKURAN BEDA TEKANAN
PENGUKURAN FLOW
METODA UMUM DALAM PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA ATAU FLOW ADALAH DENGAN MEMASANG RESITRIKSI ATAU PENGHALANG DALAM PIPA DAN MENGUKUR PERBEDAAN TEKANAN YANG TERJADI
Q = KP
PENGUKURAN FLOW
CARA LAIN DALAM MENGUKUR LAJU ALIRAN FLUIDA ADALAH DENGAN MEMASANG PELAMPUNG KE DALAM PIPA (ROTAMETER) ATAU MEMASUKAN TURBIN KECIL
Metoda pengukuran :
1. Pengukuran langsung, pada metoda ini pengukuran
dilakukan secara langsung pada objek (measurand) dan
dibandingkan dengan standar yang sesuai, misal mengukur
panjang sebuah benda.
2. Pengukuran tidak langsung, metoda ini merupakan
yang paling banyak digunakan pada bidang rekayasa. Alat
ukur umumnya dilengkapi dengan elemen transduser yang
berguna untuk mengkonversi kuantitas yang akan diukur
kebentuk lain seperti bentuk analog.
Jenis-jenis Instrumen
1. Mekanik, respon lambat khususnya untuk pengukuran dinamis dan
transien, berukuran relatif besar dan berat.
2. Elektrik, respon lebih cepat tetapi masih terbatas penggunaanya dalam
industri modern.
3. Elektronik, respon sangat cepat dan saat ini menjadi instrumen standar
dalam dunia industri modern dan bidang-bidang rekayasa lainnya.
KARAKTERISTIK SISTEM INSTRUMENTASI
TERDAPAT DUA JENIS KARAKTERISTIK KARAKTERISTIK STATIKCONTOH :
AKURASI,LINIERITAS,RESOLUSI,PRESISI,HYSTERESIS,SENSITIVITAS DAN SPAN
KARAKTERISTIK DINAMIK RESPONSE IMPULSE,RESPONSE STEP
DAN RESPONSE FREKUENSI
KARAKTERISTIK STATIK AKURASI (KETELITIAN) : HARGA TERDEKAT DARI PENUNJUKAN SUATU INSTRUMEN PADA
NILAI SEBENARNYA PRESISI : SUATU UKURAN KEMEMPUAN DARI SUATU INSTRUMEN DIMANA
HASIL PENGUKURANNYA SERUPA LINIERITAS : MENYATAKAN SEBERAPA BESAR PENYIMPANGAN PENUNJUKAN
SUATU ISTRUMEN DARI KURVA KALIBRASI DENGAN KONDISI TANPA BEBAN DAN SKALA PENUH
RESOLUSI : NILAI TERKECIL DARI PERUBAHAN BESARAN UKUR YANG MASIH
DAPAT DIBACA OLEH SUATU INSTRUMEN DENGAN BENAR
KARAKTERISTIK STATIK SENSITIVITAS :
PERUBAHAN BESARAN UKUR TERKECIL YANG MASIH TERDETEKSI OLEH SUATU INSTRUMEN
SPAN :
BATAS VARIABEL YANG DIRANCANG DAPAT DIUKUR OLEH
SUATU INSTRUMEN
KARAKTERISTIK DINAMIK KARAKTERISTIK DINAMIK SUATU INSTRUMEN BERGANTUNG
PADA ORDE DARI SISTEM INSTRUMEN SISTEM ORDE NOL SISTEM ORDE NOL DAPAT DINYATAKAN OLEH PERSAMAAN
BERIKUT INI :
ay(t) = bx(t) (1) DI MANA x = INPUT y = OUTPUT a DAN b KONSTANTA SEMBARANG y = b/a x = k x k = SENSITIVITAS ATAU GAIN DC
KARAKTERISTIK DINAMIK SISTEM ORDE PERTAMA : PERSAMAAN DI BAWAH INI MENYATAKAN SISTEM ORDE
PERTAMA
a1 dy(t)/dt +a0 y(t) = b x(t) (2)
DI MANA a0,a1 DAN b ADALAH KONSTANTA PERSAMAAN (2) DAPAT DITULISKAN MENJADI
dy(t)/dt + y(t) = k x(t)
DI MANA KONSTANTA WAKTU DAN k GAIN DC MERUPAKAN PARAMETER PARAMETER SISTEM
KARAKTERISTIK DINAMIK SISTEM ORDE KE DUA PERSAMAAN DI BAWAH INI MENYATAKAN SISTEM ORDE KE
DUA
a2d2y(t)/dt2 + a1dy(t)/dt + a0y(t) = bx(t) (3)
a2, a1, a0 dan b konstanta
PERSAMAAN (2) DI ATAS DAPAT DITULISKAN MENJADI
d2y(t)/dt2 + 2n dy(t)/dt + n2 y(t) = kn2 x(t)
KARAKTERISTIK DINAMIK
DI MANA n = a1/a2 FREKUENSI NATURAL (RAD/DET)
= a1/2a0a2 DAMPING RASIO k = GAIN DC MERUPAKAN PARAMETER PARAMETER
SISTEM ORDE KE DUA
KARAKTERISTIK DINAMIK SISTEM/INSTRUMEN BERGANTUNG PADA PARAMETER PARAMETER SISTEM DI ATAS