Elektronika dan Instrumentasi (Sensor Suhu)

Kabar Agro. Ada 4 jenis utama dari sensor suhu yaitu Thermocouple, RTD, Thermistor, Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC). Dari ke-4 jenis sensor suhu ini memiliki spesifikasi dan fungsi yang berbeda-beda dan juga mempunyai dan kelebihan masing-masing, mari kita bahas satu persatu.

Thermocouple

Pada intinya Thermocouple terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Tipenya terdiri dari berbagai macam, antara lain : Tipe B, R, S, K, E, J, T yang disesuaikan dengan kebutuhan dunia industri. Disamping itu material protection tubenya pun tersedia dalam berbagai ukuran dan jenis material dari SUS 304, SUS 316, SUS 310, Sandvik P4, Inconel 600, Inconel 800, Titanium, UMCO 50, Alsint 99.7%, Pythagoras, Silicon Nitride, dan Silicon Carbide. Sedangkan untuk kabel dari thermocouple ke transmitter umumnya dibuat 1 pair cable (2 kabel). 

• Adapun beberapa kelebihan yang dimiliki oleh Thermocouple, antara lain :
• Spesifikasi lebih beragam 
• Biaya rendah (low cost), dan Kisaran temperatur luas sehingga dapat disesuaikan sampai temperature tinggi. 
• Waktu respon cepat
• Sedangkan kekurangannya terdiri dari :
• Sensitivitasnya rendah 
• Membutuhkan suhu referensi
• Nonlinearity
• Terbatasnya akurasi sistem kesalahan kurang dari 1º C yang sulit dicapai.

Resistance Temperature Detector 

Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin panas benda tersebut, semakin besar atau semakin tinggi nilai tahanan listriknya, begitu juga sebaliknya. PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di industri.

Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan 650 0C.

Prinsip dasar RTD adalah jika  pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas

Thermistor

Thermistor adalah salah satu jenis sensor suhu  yang mempunyai koefisien temperatur yang sangat tinggi. Fungsi utama dari komponen ini dalam suatu rangkaian elektronik adalah untuk mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur dalam rangkaian tersebut. Karakteristik yang demikian ini memungkinkan kita untuk dapat mengatasi beberapa masalah yang sederhana, seperti misalnya yang berkaitan dengan sensor temperatur, kompensasi temperatur, atau masalah sistem pengaturan yang lain.

Thermistor ini dibedakan dalam tiga jenis, yaitu thermistor yang mempunyai koefisien temperatur negatifyang biasa disingkat NTC (Negative Temperature Coefficient), thermistor yang mempunyai koefisien temperatur positif yang biasa disingkat PTC (Positive Temperature Coefficient), dan thermistor yang mempunyai tahanan temperature kritis yang biasa disingkat CTR (Critical Temperature Resistance).

Ketiga jenis thermistor ini masing-masing mempunyai kegunaan yang berbeda, karena karakteristik dari ketiga jenis termistor tersebut berbeda antara yang satu dengan yang lain. Akan tetapi, pada umumnya, bila kita menyebut kata termistor, maka termistor yang dimaksud adalah termistor NTC.

• NTC (Negative Temperature Coefficient)

NTC adalah resistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Thermistor jenis ini dibuat dari oksida logam yang terdapat dalam golongan transisi. Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang tinggi, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor yaitu dengan menambahkan beberapa ion lain (sebagai doping) yang mempunyai valensi yang berbeda. Sedangkan perubahan resistansinya karena pengaruh perubahan temperatur diberikan dalam bentuk kurva resistansi sebagai fungsi temperatur.

• PTC (Positive Temperature Coefficient)

PTC merupakan resistor dengan koefisien temperatur positif yang sangat tinggi. Dalam beberapa hal, thermistor PTC berbeda dengan termistor NTC antara lain seperti yang dijelaskan berikut

ini:

• Koefisien temperatur dari thermistor PTC benilai positif hanya dalam interval temperatur tertentu, sehingga di luar interval tersebul, koefisien temperaturnya bisa bernilai nol atau negatif.
• Pada umumnya, harga mutlak dari koefisien temperalur dari thermistor PTC jauh lebih besar dari pada thermistor NTC.

• CTR (Critical Temperature Resistance)

Thermislor CTR dibuat dari V2O3 yang dipanaskan dengan serbuk oksida Ba atau oksida Si dan sebagainya, yang hasilnya dalam bentuk kaca. Thermistor jenis ini merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Penurunan resistansi yang drastis karena adanya pengaruh suhu

tersebut terjadi pada transisi logam-semikonduktor dan berubah-ubah tergantung (sebagai fungsi) dari konsentrasi dopant, yaitu oksida logam, seperti Ge, Ni, W, atau M.

IC Sensor

IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear. Ada beberapa jenis IC yang sering digunakan sebagai sensor suhu seperti LM135, LM235, LM335. Ketiga jenis IC ini memilki karakter yang berbeda-beda dan penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan kita. 

Perbandingan 4 Jenis Sensor Suhu

Read more...

Elektronika dan Instrumentasi (Tranduser)

Kabar Agro. Transduser berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut “sensor ”, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain.

Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

• Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
• Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.

Untuk jenis transduser pertama, contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga berubah. Adapun contoh untuk transduser jenis yang kedua adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar.

Pemilihan Transduser

Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini:

1. Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih.
2. Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier.
3. Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor-faktor lingkungan. 
4. Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang sama.
5. Repeatability : yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.
6. Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata seringkali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga dipertimbangkan.

Diantara beberapa karakteristik transduser di atas, akan dibahas lebih mendalam tentang linieritas.

Linieritas Transduser

Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser. Bila suatu transduser adalah linier, maka bila masukan menjadi dua kali lipat, maka keluaran – misalnya – menjadi dua kali lipat juga. Hal ini tentu akan mempermudah dalam memahami dan memanfaatkan transduser tersebut.

Ketidaklinieran setidaknya dapat dibagi menjadi dua, yaitu ketidak-linieran yang diketahui dan yang tidak diketahui. Ketidaklinieran yang tidak diketahui tentu sangat menyulitkan, karena hubungan masukan – keluaran tidak diketahui. Seandainya transduser semacam ini dipakai sebagai alat ukur, ketika masukan menjadi dua kali lipat, maka keluarannya menjadi dua kali lipat atau tiga kali lipat, atau yang lain, tidak diketahui. Sehingga untuk transduser semacam ini, perlu dilakukan penelitian tersendiri untuk mendapatkan hubungan masukan–keluaran, sebelum memanfaatkannya.

Adapun untuk ketidaklinieran yang diketahui, maka transduser yang memiliki watak semacam ini masih dapat dimanfaatkan dengan menghindari ketidaklinierannya atau dengan melakukan beberapa transformasi pada rumus-rumus yang menghubungkan masukan dengan keluaran. Contoh ketidaklinieran yang diketahui misalnya: daerah mati (dead zone), saturasi (saturation), logaritmis, kuadratis dan sebagainya. Perinciannya adalah sebagai berikut:

• Daerah mati (dead zone) artinya adalah ketika telah diberikan masukan, keluaran belum ada. Baru setelah melewati nilai ambang tertentu, ada keluaran yang proporsional terhadap masukan.
• Saturasi maksudnya adalah, ketika masukan dibesarkan sampai nilai tertentu, keluaran tidak bertambah besar, tetapi hanya menunjukkan nilai yang tetap.
• Logaritmis, maksudnya adalah kesesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secara linier, keluarannya bertambah besar secara logaritmis.
• Kudratis, maksudnya adalah kesesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secara linier, keluarannya bertambah besar secara kuadratis

Pada kondisi riil, transduser yang linier dalam jangkau yang luas sangat jarang ditemui. Bahkan banyak transduser yang memiliki sifat tidak linier yang merupakan gabungan dari beberapa sifat tidak linier. Oleh karena itu, perlu kiat-kiat yang tepat untuk memanfaatkan fenomena tersebut.

Read more...

Elektronika dan Instrumentasi (Sensor)

Kabar Agro. Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik. Ada berbagai macam jenis sensor yang sering kita jumpai antara lain adalah:

Sensor Proximity 

Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.

Sensor Magnet

Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.

Sensor Sinar

Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip

kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.

Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.

Sensor Tekanan

Sensor tekanan ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya.

Strain gage adalah sebuah contoh transduser pasif yang mengubah pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan. Sensitivitas sebuah strain gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut factor gage (factor gage), K, yang didefinisikan sebagai perubahan satuan tahanan dibagi dengan perubahan satuan panjang.

Sensor Kecepatan

Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.

Sensor Suhu

Sensor temperatur banyak digunakan untuk berbagai keperluan di industri, rumah tangga, kedokteran, dan lain-lain. Ada beberapa macam sensor suhu yang sering digunakan antara lain Thermocouple, RTD, Thermistor, IC Sensor. 

Read more...

Statika dan Dinamika (Dinamika Partikel)

Kabar Agro. Buat temen-temen yang membutkan materi Statika dan Dinamika dari Pak Yusron yang membahas mengenai Dinamika Partikel dapat temen-temen download pada link download di bawah ini:

Dinamika Partikel

Dalam file diatas ada juga tugas yang diberikan pak Yusron dan harus dikerjakan dan dikumpulkan. Sekian semoga bermanfaat dan terimakasih.

Read more...

Dasar-Dasar Aliran Fluida

Kabar Agro. Sebelum mempelajari lebih lanjut mengenai Mekanika Fluida maka kita harus memahami beberapa prinsip sebagai dasar dalam Mekanika Fluida. Prinsip-prinsip yang harus kita kuasai dulu ialah Prinsip Kekekalan Massa, Prinsip Kinetik, Prinsip Momentum.
Prinsip Kekekalan Massa ini akan menghasilkan persamaan Kontiniutas dengan persamaan matematiknya adalah

Q = A.V

Prinsip Energi Kinetik dengan prinsip ini diguakan sebagai dasar dari penurunan rumus-rumus dalam Mekanika Fluida Seperti :

• Persamaan Energi ---> Persamaan BERNAULI 
• Persamaan Energi Kinetik ---> HEAD KECEPATAN

Prinsip Momentum digunakan untuk menentukan gaya-gaya dinamik fluida. Prinsip ini banyak digunakan dalam perencanaan pompa, turbin, pesawat terbang, baling-baling, roket, dll.

Macam - macam aliran Fluida

Aliran dari fluida dapat digolongkan menjadi beberapa jenis yaitu

• Aliran Steady. Suatu aliran fluida disebut steady jika tidak ada perubahan kecepatan terhadap waktu pada semua titik dalam aliran tersebut.
• Airan Unsteady jika terdapat perubahan kecepatan terhadap waktu dalam aliran tersebut.
• Aliran Laminer jika gerakan dari partikel-partikel fluida membentuk lapisan yang teratur dan juga memiliki bilangan Renault < 2000
• Aliran Turbulen jika gerakan partikel fluida acak atau tidak teratur dan juga memiliki bilangan Renault > 3000
• Compressible jika ada perubahan besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida compressible adalah: udara, gas alam, dll
• Incompressible jika tidak berubahan besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida incompressible adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll
• Aliran Uniform
• Aliran Non Uniform

Read more...