SENSOR PYROMETER
III.2. Prinsip kerja
Dalam mengukur tinggi atau rendahnya temperatur, sensor Pyrometer ARDOCOL MP akan bekerja dengan cara mengukur perbandingan atau rasio intensitas radiasi inframerah. Radiasi inframerah ini akan dirubah oleh sensor menjadi dua buah gelombang elektromagnetik. Kedua gelombang elektromaknetik ini akan dibandingkan dan diukur lebih lanjut oleh sensor untuk mendapatklan nilai suhu sebuah benda atau material.
Metode ini memungkinkan untuk melakukan pengukuran secara tepat dengan mengabaikan emisivitas atau tingkat pancaran thermal radiasi infra merah yang sama-sama dihasilkan oleh sebuah objek atau material.
Dalam rangka pengukuran temperatur dengan sensor pyrometer ARDOCOL MP, hasil yang akan didapat akan selalu menyimpang dari hasil pengukuran yang dilakukan secara langsung. Namun hal tersebut tidak dapat
dikatakn bahwa hasil pengukuran sensor ini tidak akurat. Hal ini biasa terjadi pada seluruh peralatan-peralatan manapun. Hasil pengukuran yang menyimpang ini merupakan hasil pengukuran yang cukup ideal atau dapat dikatakan bahwa ini merupakan sebuah kesalahan positif pada sensor yang tidak berdampak buruk pada proses produksi.
Bagaimanapun juga sensor ini memiliki tingkat kesalahan positif yang jauh lebih kecil dibandingkan kesalahan-kesalahan negatif yang ditemukan. Pada
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.
kenyataannya sensor pyrometer ini dalam mengukur temperatur ini, sama sekali mengabaikan atau tidak terpengaruh dengan jumlah air dan debu yang terkandung dalam material. Air dan debu dapat mempengaruhi hasil pengukuran yang didapat.
Suatu benda atau material akan berubah warnanya dari merah gelap hingga putih yang menyala seiring dengan naiknya temperatur. Suhu Kiln dan material dapat dilihat dan ditentukan dari warnanya.
Kenaikan temperatur akan menyebabkan intensitas radiasi maksimum bergerak ke arah panjang gelombang yang lebih pendek. Atas dasar hubungan antara kenaikan temperatur dengan intensitas radiasi ini, dua buah panjang gelombang yang memiliki intensitas yang berbeda dapat dijadikan suatu ukuran dari temperatur material. Jika temperatur mengalami perubahan maka jarak atau
panjang intensitas radiasi maksimum juga akan berubah, akibatnya suhu yang didapat juga akan berubah-ubah.
Pada diagram dibawah ini kita akan dapat melihat secara jelas dan singkat bagaimana cara kerja sensor pyrometer ARDOCOL MP dalam mengukur temperatur material di dalam Kiln. [FL Smitdth & Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With Integrated Digital Electronics, Siemens, Jerman]
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.
Keterangan :
1. lobjek test 11. lensa mata
2. lensa warna 12. pre amp 1
3. cermin setengah transparent 13. pre amp 2
4. pemandu cahaya 14. konverter analog ke digital 5. penerima radiasi 1 15. housing
6. penyaring indium phosphide 16. mikroprosesor 7. penerima radiasi 2 17. pengatur waktu
8. cincin peninjau 18. konverter digital ke analog
9. cermin 19. serial interface
10. lensa 20. power
Gambar 3.1. Prinsip Kerja Sensor Pyrometer
4-20mA
Keterangan :
1. Lensa Warna 7. Konverter Analog ke digital
2. Cermin ½ transparent 8. Pre Amp 1
3. Pemandu Cahaya 9. Pre Amp 2
4. Penyaring indium Phosphide 10. Mikroprosesor
5. Penerima radiasi 1 11. Konverter Digital ke Analog 6. Penerima radiasi 2 12. Power Supplay DC 24 Volt
Gambar 3.2. Diagram sederhana prinsip kerja sensor pyrometer ARDOCOL MP
Dilihat dari gambar diatas , prinsip kerja sensor pyrometer dalam mengukur suhu sebuah temperatur dimulai dari lensa pendeteksi warna (1) yang akan menangkap pancaran radiasi inframerah dan pancaran panas yang dikeluarkan oleh
12
5 8
1 2 3 4 7 10 11
6 9
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.
objek test. Pancaran radiasi inframerah yang memiliki gelombang elektromagnetik akan diteruskan kesebuah cermin setengah transparant (2). Cermin setengah transparant akan menyaring dan menguatkan pancaran radiasi inframerah yang terpakai untuk diteruskan ke sebuah detektor yang berfungsi sebagai pemandu cahaya (3). Pemandu cahaya ini akan membawa pancaran radiasi inframerah ke penyaring indium phosphide (4). Besar pancaran radiasi yang dilewatkan oleh penyaring indium phosphide + 1µ m. Penyaring indium phosphide kembali menyaring radiasi inframerah ini. Penyaring ini lebih diutamakan karena indium phosphide ini akan mendeteksi dan membagi serta mengubah pancaran radiasi inframerahtersebut menjadi dua buah gelombang elektromagnetik yang lebih
pendek. Panjang gelombang pertama ( 1) yang dihasilkan sebesar 0,6 µm sampai
1,0 µm. Sedangkan panjang gelombang kedua ( 2) yang dihasilkan sebesar 1,0 µm
sampai 1,2 µ m. Proses penyaringan pada
indium phosphide ini juga dapat dikatakan sebagai perubahan fisis menjadi sebuah perubahan elektrik, pancaran radiasi inframerah dirubah menjadi sebuah gelombang elektromagnetik. Gelombang-gelombang elektromagnetik ini nantinya masing-masing akan diteruskan ke penerima radiasi (5 & 6) untuk dirubah menjadi sinyal listrik. Sinyal-sinyal listrik yang masih kecil tersebut akan dikuatkan oleh penguat awal (8 & 9) untuk diteruskan kesebuah konverter analog ke digital. Kedua sinyal listrik ini akan dirubah menjadi sinyal digital 0 & 1. ini dikarenakan agar sinyal-sinyal tersebut dapat diproses pada sebuah mikroprosesor yang merupakan inti dari proses kerja pyrometer dalam mengukur temperatur. Sinyal sinyal digital akan diproses mikroprosesor seperti terlihat pada persamaan dibawah ini [FL Smitdth &
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.
Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With Integrated Digital Electronics, Siemens, Jerman] :
Le ( 1) 1
Le ( 2) 2
= f (
1. 2.FT)dimana : Le ( 1) = Intensitas Radiasi panjang gelombang lebih pendek. Le ( 2) = Intensitas Radiasi panjang gelombang lebih panjang
E = Emisivitas
FT = Temperatur Warna
1 = Panjang gelombang 1 (0,6 µm - 1,0 µm)
2 = Panjang gelombang 2 (1,0 µm - 1,2 µm)
Kedua gelombang elektromagnetik atau sinyal-sinyal analog yang masuk akan dibandingkan oleh mikroprosesor. Perbandingan kedua buah gelombang
akan menghasilkan sinyal keluaran dimana sinyal keluaran tersebut memiliki nilai yang berbeda dari kedua sinyal yang masuk ke mikroprosesor. Nilai sinyal
atau besaran sinyal ini bukanlah hasil perbandingan yang dilakukan oleh mikroprosesor secara langsung, melainkan nilai tersebut merupakan hasil pendekatan dari mikroprosesor yang telah diseting dengan nilai atau ketetapan yang ada pada mikroprosesor tersebut. Sehingga kita tidak dapat menggunakan persamaan diatas dalam menentukan hasil pengukuran secara analisis. Namaun itu berarti bahwa hasil pengukuran yang didapat dari sensor pyrometer ini adalah tidak benar.
Kemudian setelah diproses oleh mikroprosesor, sinyal keluaran yang berbentuk sinyal digital tersebut akan dirubah menjadi sinyal analog oleh sebuah konverter digital ke analog. Setelah itu sinyal analok ini akan diteruskan ke ruang
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.
kontrol untuk menampilkan hasil pengukuran yang didapat oleh sensor pyrometer untuk satu kali pengkuran pada waktu yang sangat pendek. Hasil dari pengukuran ini belum dapat diambil sebagai sebuah kesimpulan untuk menyatakan besar atau rendahnya temperatur.
Sensor akan terus melakukan pengukuran temperatur material dan pada akhirnya pada selang waktu yang cukup lama (jam, hari, minggu, bulan), hasil pengukuran tersebut akan ditampilakan dalam bentuk grafik yang menampilkan secara keseluruhan. Bentuk grafik ini akan menampilkan trend suhu yang didapat untuk jangka waktu yang diinginkan (trend suhu per jam, trend suhu per hari, trend suhu per minggu dan trend suhu per bulan).
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln (Aplikasi PT. Semen Padang), 2009.