Sensor tekanan - Binus Repository

2. sensor temperatur dan tekanan
Apa yg disebut temperature ?
Bagi kebanyakan orang temperatur(suhu) adalah konsep intuisiuntuk
menyatakan suatu panas atau dingin.
Prinsip termodinamika
energi mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke temperatur yang lebih
rendah.
intensitas energi dapat diukur dengan temperatur.
sensor temperatur
Temperatur sensor
sensor untuk pengukuran temperatur
dapat dibagai dalam 3 cara yaitu:
 mekanik
 optik
 Elektrik
sensor temperatur mekanik menggunakan prinsip ekspansi
(pemuaian) bahan
sensor optik menggunakan prinsip penyamaan warna
temperatur
sensor temperatur dengan kelas elektrik dapat dibagi menjadi
2 yaitu termoelektrik dan resistif dan juga sifat
semikonduktor.
Sensor temperatur
A. Mekanik Expansion thermometer
1.
Liquid glass thermometer
penggunaan mercury pada termometer gelas.
• partial immersion
• total immersion
• complete immersion
2.
3.
4.
Metal case thermometer
mercury in steel thermometer
vapour pressure thermometer
B. Thermoelectric thermometer:
Prinsip termoelektrik
Seebeck menemukan efek thermoelectrik pada 1821.
Jika 2 metal yang tidak sama jenisnya disambungkan
pada satu ujungnya, dan pada ujung2 lainnya tidak
disambungkan,
maka terjadilah beda potensial pada ujung lain yang
tidak disambungkan; jikalau pada ujung bagian yang
tersambung dan tidak tersambung berbeda
temperaturnya. Perbedaan potensial tegangan tersebut
terjadi karena perbedaan fungsi2 kerjanya.
Jika 2 logam berlainan jenis disambungkan Ada 3
macam EMF(electromotive force) yaitu:
•Efek Seebeck
•Efek Peltier
•Efek Thomson
•
Efek Seebeck jika 2 logam tidak sama
•
Efek Peltier adanya arus yg mengalir dalam rangkaian
•
Efek Thomson jika ada gradien temperatur pada bahan
sensor temperatur
Ada 3 hukum empiris untuk mendefinisikan penggunaan
termokopel:
Law of Homogeneous material
Law of Intermediate material
Law of succesive temperature
Ice bath reference junction
sensor temperatur
Resistance termometer:
ada 2 jenis yaitu:
Thermistor
pure metal resistor
1.
Thermistor
thermally senssitive resistor disingkat dengan
thermistor dibuat dari campuran beberapa metal
oxide dengan sifat semikonduktor. negative
koefisien temperatur.
* Berlawanan dengan logam yang mempunyai
koefisien muai positif
R R e

b
T
T
0
dengan :
T = temperatur dalam [ 0K]
R0 = resistansi pada temperatur 0 [0 C]
b = konstanta spesifik dari termistor.
1.
RTD (Resistance temperature Detector)
·
copper sensor
·
Nickel sensor
·
platinum sensor
Berbagai macam bentuk
termistor
Kurvakarakteristik RTD dari berbagai
bahan
Metode pengukuran Mueller bridge
sering digunakan sebab
jembatan
wheatstone
kurang memuaskan
karena resistansi dari kawat
penghubung juga turur
terhitung
karena
tersambung seri.
Pada saat setimbang:
jika R1 = R2 maka
Rs  r2  Rm1  r3
dan
Rs  r2 Rm1  r3

R1
R2
Rs  Rm1  r3  r2
sehingga:
Rs 
Rm1  Rm 2
2
untuk ketelitian tinggi maka seluruh resistor bridge
harus dijaga di dalam temperature chamber
C. Radiation termometer sensor
(optical pyrometry)
metode
optical pyrometry atau metide radiasi
adalah metode yang digunakan sebagai acuan di
berbagai industri untuk pengukuran temperatur
lebih besar dari 1064.43 0C dan digunakan sebagai
metode standar pada IPST 68.
Temperatur dapat diamati dengan cara radiasi panas yang dipancarkan
oleh benda panas. Radiasi panas ialah radiasi elektromagnetik akibat
temperaturnya.
Radiasi panas terletak pada daerah panjang gelombang antara 0.1 –
100 m
Kirchoff mendefinisikan sebuah Black body adalah suatu
permukaan yang tidak memantulkan ataupun melewatkan radiasi.
Persamaan energi Hukum Planck yang merupakan distribusi
energi sebagai fungsi dari teperatur dapat ditulis sebagai:
N b
C1   5

 C2 
exp 
 1
 T 
dengan:
Nλb = spectral radiance dari black body
T
= temperatur black body
λ
= panjang gelombang
C1
= konstanta
C2
= konstanta radiasi kedua Planck
= 0.014388 meter K
Hukum Stefan Boltzmann:
N b  C3 .T 4
dengan :
Nb = total radiasi
C3 = konstanta yang berdimensi unit
solid angle
Optical pyrometry :
sensor pada optical pyrometry berisi lensa
obyektif
kemudian
lensa
microscope
objective dan eyepiece sebuah filter obyektif
dan sebuah filter merah dan lampu pirometer
yang diatur arusnya oleh catu arus yang juga
akan
mengukur
besarnya
arus
yang
diberikan. Arus yang diberikan sebanding
dengan temperatur benda pijar yang diamati.
sensor temperatur
Sensor pirometer
•Pengamatan temparatur tinggi dilakukan dengan pengaturan
arus listrik ke lampu pirometer agar warna cahaya sama dengan
temperatur benda yang diamati.
•Diatur agar saat itu lampu tak tampak (krn sama)
•Perlu kalibrasi dengan alat ukur temperatur lain untuk
pemberian skala.
sensor temperatur
Sensor termokopel untuk metode high temperature pulse
•Untuk pengukuran temperatur
tinggi dengan kapasitas
melebihi kemampuan
termokopel digunakan teknik
pulsa.
•Yaitu dengan mengamati kurva
derivative dari sinyal pulsa
•Sensor dialiri udara dingin
kecuali saat diberi temperatur
shock pulsa dalam waktu
singkat sampai d/dt diperoleh
sensor temperatur
Sensor tekanan (pressure sensor)
Tekanan udara dapat diamati
dengan beberapa sensor tekanan
Dengan manometer Hg
perbedaan tekanan antara kaki
satu dengan kaki yg lain dapat
langsung terbaca dari beda
tinggi antara kedua kaki
Ada 3 macam tekanan yaitu
Pressure gauge
Pressure absolut
Pressure differensial
sensor temperatur
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.
sensor temperatur
•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.
sensor temperatur