PRINSIP KERJA TRANSMITTER PNEUMATIK PADA
SISTEM PENGUKURAN LEVEL CAIRAN DALAM TANGKI
Oleh :
NIM. 035203021
ASWIN MARTUA SIMANJUNTAK
Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan
PROGRAM DIPLOMA IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, yang telah memelihara dan
melimpahkan kasih dan berkat karunia-Nya kepada penulis, sehingga Karya Akhir
ini dapat diselesaikan.
Karya Akhir ini dimaksudkan adalah sebagai syarat untuk menyelesaikan
Program studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik
Diploma-IV Universitas Sumatera Utara.
Dalam proses penyusunan Karya Akhir ini, penulis telah mendapat
bimbingan dan arahan dari berbagai pihak baik material, spiritual, informasi
maupun administrasi. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan
terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua yang saya cintai Ayahanda S.H. Simanjuntak, dan Ibunda A.L. Br
Saragih serta kakak saya Debora, Desna dan abang saya Apul yang telah
memberi dorongan moril, material, dan doa terhadap penulis
2. Bapak Ir. Nasrul Abdi. MT sebagai Ketua Jurusan Program Diploma – IV
Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT sebagai sekretaris Jurusan Program Diploma –
IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
4. Bapak Ir. Mustafrind Lubis selaku dosen Pembimbing dalam penyusunan
Karya Akhir.
5. Bapak Soeharwinto, ST.MT selaku dosen wali
7. Buat Meldawaty yang telah memberikan dukungan dalam penyusunan Karya
Akhir
8. Buat seluruh teman – teman angkatan 2003, Khususnya Alex, Otto, Sabrina,
Thomas, Divo, Silva.
Akhir kata penulis dengan keterbatasannya sangat menyadari bahwa
dalam penyusunan Karya Akhir ini masih banyak kekurangan, sehingga penulis
dengan tulus menerima saran dan kritik yang bersifat membangun dan kiranya
dapat digunakan untuk menambah ilmu dan pengetahuan yang lebih baik di masa
yang akan datang.
Dengan Kerendahan hati, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas
segala kekurangan dan semoga karya akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Tuhan Memberkati.
Medan, Juni 2008
Hormat Saya,
ABSTRAK
Transmitter pneumatik adalah suatu peralatan untuk mengukur level cairan
dalam tangki, dimana untuk mengetahui berapa ketinggian cairan tersebut sesuai
yang telah ditentukan berdasarkan kebutuhan.
Transmitter pneumatik ini berfungsi untuk merubah sinyal proses menjadi
sinyal instrument serta mengirimkan sinyal tersebut ke alat penerima seperti
pencatat (recorder), penunjuk.
Proses pengukuran dengan menggunakan transmitter pneumatik dimana
transmitter yang digunakan adalah Diferrential Pressure Transmitter yaitu dengan
pengukuran beda tekanan. Transmitter ini terdiri dari alat perasa (detektor) dan
pengirim, dimana transmitter ini mengukur besaran level yang diterima detektor
dalam bentuk sinyal proses kemudian pada bagian pengirim dari transmitter
pneumatik ini merubah sinyal proses tersebut menjadi sinyal instrument dan
mengirimkannya ke kontroler. Sinyal yang dihasilkan oleh transmitter pneumatik
adalah 0,2 – 1,0 kg/cm2. apabila pada keadaan 0%, maka tekanan dari transmitter
menunjukkan tekanan sebesar 0,2 kg/cm2. Apabila pada keadaan 100%, maka
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Tujuan Penulisan ... 2
1.3.Batasan Masalah... 2
1.4.Metode Pembahasan... 2
1.5.Sistematika Penulisan ... 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengenalan Alat Ulur Level ... 5
2.2. Metode Pengukuran Level ... 5
2.3. Pengertian Transmitter ... 7
2.4. Sinyal Transmitter ... 8
2.5. Jenis – jenis Transmitter... 9
2.5.2. Transmitter Pneumatik ... 10
2.6. Diafragma ... 13
2.7. Pengembus ... 13
2.8. Adjustment Transmitter Pneumatik ... 13
BAB III. PRINSIP KERJA TRANSMITTER PNEUMATIK 3.1. Prinsip Kerja Transmitter Pneumatik ... 15
3.2. Gangguan – gangguan yang Mempengaruhi Transmitter Beroperasi... 22
BAB IV. PEMBAHASAN 4.1. Data Teknis Peralatan ... 23
4.2. Sistem Konversi Sinyal ... 24
4.3. Konverter I-P ... 25
4.4. Konverter P-I ... 26
4.5. Sistem Proses Pengendalian Sinyal ... 27
4.6. Sistem Pengendalian Pada Pengukuran Level dengan Transmitter Pneumatik ... 28
4.7. Perhitungan Tekanan dan Volume ... 30
BAB V KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan ... 35
5.2. Saran ... 35
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pengukuran Langsung ... 6
Gambar 2.2. Pengukuran Tidak Langsung ... 7
Gambar 3.1. Bentuk Skematik Meterbody Sebuah Transmitter ... 16
Gambar 3.2. Bentuk Skematik Transmitter Gaya Seimbang ... 18
Gambar 3.3. Blok Diagram Sistem Kerja Dari Transmitter ... 21
Gambar 4.1. Konverter Arus ke Tekanan (I-P) ... 25
Gambar 4.2. Konverter Tekanan ke Arus (P-I) ... 26
Gambar 4.3. Blok Diagram Sistem Pengendalian Level Dengan Transmitter Pneumatik ... 29
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1. Massa Jenis Cairan ... 20
ABSTRAK
Transmitter pneumatik adalah suatu peralatan untuk mengukur level cairan
dalam tangki, dimana untuk mengetahui berapa ketinggian cairan tersebut sesuai
yang telah ditentukan berdasarkan kebutuhan.
Transmitter pneumatik ini berfungsi untuk merubah sinyal proses menjadi
sinyal instrument serta mengirimkan sinyal tersebut ke alat penerima seperti
pencatat (recorder), penunjuk.
Proses pengukuran dengan menggunakan transmitter pneumatik dimana
transmitter yang digunakan adalah Diferrential Pressure Transmitter yaitu dengan
pengukuran beda tekanan. Transmitter ini terdiri dari alat perasa (detektor) dan
pengirim, dimana transmitter ini mengukur besaran level yang diterima detektor
dalam bentuk sinyal proses kemudian pada bagian pengirim dari transmitter
pneumatik ini merubah sinyal proses tersebut menjadi sinyal instrument dan
mengirimkannya ke kontroler. Sinyal yang dihasilkan oleh transmitter pneumatik
adalah 0,2 – 1,0 kg/cm2. apabila pada keadaan 0%, maka tekanan dari transmitter
menunjukkan tekanan sebesar 0,2 kg/cm2. Apabila pada keadaan 100%, maka
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Masalah
Kemajuan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin
pesat, dimana telah diciptakan suatu peralatan yang modern dalam hal
mempercepat dan mempermudah suatu pekerjaan khususnya dalam industri
pabrik. Peralatan instrument yaitu peralatan yang digunakan untuk mengukur serta
mengendalikan berbagai operasi dimana seperti: tekanan, laju aliran, temperatur,
dan juga level (permukaan). Tujuan dari kegiatan pengukuran ini adalah untuk
mendapatkan hasil yang diinginkan sesuai dengan kebutuhan, memperkecil
kemungkinan terjadinya kerusakan pada unit operasi tersebut.
Dalam proses suatu produksi di pabrik, peran pengendalian level ini
sangatlah penting untuk menjaga keadaan level tetap sesuai dengan standart
operasi. Dalam hal ini transmitter membantu untuk pengendalian level.
Pengukuran dengan transmitter pneumatik sebagai alat perasa (detektor)
dan juga sebagai alat pengirim. Transmitter ini mendeteksi besaran yang diterima
oleh meter body sebagai perasa (detektor) dan transmitter merubah sinyal tersebut
menjadi sinyal instrument dan mengirimkannya ke kontroler.
Berdasarkan dengan penjelasan diatas, maka penulis mengambil judul
Karya Akhir yaitu “PRINSIP KERJA TRANSMITTER PENUMATIK PADA
1.2.Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan Karya Akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui prinsip kerja transmitter pneumatik
2. Untuk mengetahui gangguan yang terjadi yang mempengaruhi transmitter
pneumatik saat beroperasi
3. Untuk mengetahui pengukuran level cairan dalam tangki.
1.3.Batasan Masalah
Mengingat masalah yang akan diangkat sebagai Karya Akhir ini memiliki
ruang lingkup pembahasan yang relatif luas, maka penulis membatasi
permasalahan ini sebagai berikut :
1. Hanya menjelaskan prinsip kerja dari transmitter pneumatik untuk
mengukur level cairan dalam tangki
2. Hanya menjelaskan bagaimana cara mengukur level cairan dalam tangki
dengan menggunakan transmitter pneumatik
3. Tidak membahas perhitungan secara mendetail.
1.4.Metode Pembahasan
Metode pembahasan yang dipergunakan untuk melengkapi data tersebut
dalam penulisan karya akhir ini sebagai berikut :
1. Dengan mempelajari secara teoritis serta mengumpulkan data – data
spesifikasi yang diperlukan tentang pengukuran level dengan
menggunakan transmitter pneumatik serta mencari buku – buku yang
2. Dengan melakukan pengamatan di lapangan
3. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dan diskusi kepustakaan
1.5.Sistematika Penulisan
Adapun untuk dapat memudahkan pemahaman, penulis membuat
Sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisi tentang : Abstrak, Latar Belakang Masalah, Tujuan
Penulisan, Batasan Masalah, Metode Pembahasan, dan Sistematika Penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini menjelaskan tentang : Pengenalan Alat Ukur Level, Metode
Pengukuran Level, Pengertian Transmitter, Sinyal Transmitter, Jenis – jenis
Transmitter, Transmitter Elektrik, Transmitter Pneumatik, Diafragma,
Pengembus, Adjustment Transmitter Pneumatik.
BAB III. PRINSIP KERJA TRANSMITTER PNEUMATIK
Dalam bab ini menjelaskan tentang : Prinsip Kerja Transmitter Pneumatik,
Gangguan – gangguan yang Mempengaruhi Transmitter Beroperasi
BAB IV PEMBAHASAN
Dalam bab ini membicarakan tentang : Data Teknis Peralatan, Sistem
Sistem Pengendalian Pada Pengukuran Level Dengan Transmitter Pneumatik,
Perhitungan Volume.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran mengenai isi dari Karya
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengenalan Alat Ukur Level
Setiap alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan
menunjukkan tinggi dari permukaan cairan disebut sebagai alat ukur level.
Pengukuran tinggi permukaan cairan (level) adalah berkaitan dengan
keterpasangan terhadap peralatan proses yang berbentuk kolom seperti : tangki,
drum, maupun tabung silinder.
Tujuan dari pengukuran tinggi permukaan cairan ini adalah :
1. Mencegah kerusakan dari peralatan instrumentasi akibat dari kekosongan serta
kerugian akibat cairan terbuang
2. Pengontrolan jalannya proses
3. Mendapatkan kualitas produksi yang diinginkan.
2.2. Metode Pengukuran Level
Metode – metode dari pengukuran level sangat perlu dilakukan untuk
memperoleh data yang diinginkan untuk menghindari kesalahan dalam
Dalam hal pengukuran ataupun penunjukkan tinggi permukaan cairan
dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu :
1. Metode Pengukuran Langsung
Tinggi dari permukaan cairan dapat dilihat secara langsung dan diduga
kedalamannya dalam satuan pengukuran panjang (meter), seperti terlihat pada
Gambar 2.1. Biasanya metode pengukuran langsung ini dipakai oleh industri yang
memerlukan tempat penampungan ataupun tangki yang berukuran kecil. Dengan
diketahuinya tinggi permukaan cairan maka volume dapat diketahui bila
diinginkan.
Tinggi Cairan
Dilihat Langsung
Gambar 2.1 Pengukuran langsung
2. Metode Pengukuran Tidak Langsung
Tinggi dari permukaan cairan tidak dapat dilihat secara langsung. Tinggi
dari permukaan cairan di dalam tangki dapat diketahui dengan mengukur tekanan
Gaya pada cairan menghasilkan gerak mekanik. Pergerakan mekanik ini
kemudian dikalibrasi di dalam bentuk skala angka – angka, seperti yang terlihat
pada Gambar 2.2.
Gaya Pada Cairan
Gerak Mekanik
Kalibrasi
Gambar 2.2 Pengukuran tidak langsung
Metode pengukuran level secara langsung maupun secara tidak langsung dapat
dilihat dengan bantuan dari alat ukur instrument sehingga dapat diketahui berapa
ketinggian dari metode yang diukur.
2.3. Pengertian Transmitter
Transmitter adalah suatu alat kelanjutan dari sensor, dimana merupakan
salah satu elemen dari sistem pengendalian proses. Untuk mengukur besaran dari
suatu proses digunakan alat ukur yang disebut sebagai sensor (bagian yang
berhubungan langsung dengan medium yang diukur), dimana transmitter
Berdasarkan besaran yang perlu ditransformasikan transmitter dapat
digolongkan sebagai transmitter temperatur, transmitter tinggi permukaan,
transmitter aliran. Transmitter dapat dihubungkan dengan berbagai alat penerima
seperti instrument penunjuk, alat pencatat, pengatur yang mempunyai sinyal
masukan yang standart.
Tergantung pada jenis sinyal keluaran dapat dibedakan misalnya sinyal
transmitter pneumatik dan transmitter elektrik. Seperti semua alat penumatik,
transmitter pneumatik mempunyai keuntungan yakni aman terhadap bahaya
percikan api yang diakibatkan hubungan singkat pada transmitter elektrik.
Kegunaan dari transmitter yang memberikan sinyal standart berupa sinyal
pneumatik atau sinyal listrik dari besaran proses (process variable) yang diukur ke
peralatan lain yang membutuhkannya antara lain :
1. Peralatan lain seperti indikator, recorder yang bekerja dengan standart sinyal
yang sama
2. Memungkinkan pengiriman sinyal kepada jarak yang cukup jauh dan cepat
serta aman
3. Menekan biaya pengoperasian maupun biaya pemeliharaan.
2.4. Sinyal Transmitter
Sinyal transmitter adalah suatu tanda ataupun sinyal yang diberikan ke alat
penerima seperti pencatat, penunjuk yang berupa skala angka – angka. Jenis –
1. Sinyal pneumatik atau tekanan udara
Besaran standart sinyal pneumatik ini adalah 3 – 15 Psi atau 0,2 – 1,0
kg/cm2.
2. Sinyal elektrik
Besaran standart sinyal elektrik ini adalah 4 mA – 20 mA dan skala kerja
sinyal tegangan ada yang berkisar 1 – 5 VDC dan ada juga 0 – 10 VDC.
2.5. Jenis – jenis Transmitter
Dalam ilmu instrumentasi dikenal dua sistem sinyal yang dapat
dipergunakan pada transmitter yaitu sinyal pneumatik dan sinyal elektrik.
Berdasarkan kedua sistem tersebut transmitter dapat digolongkan menjadi dua
jenis yaitu :
1. Transmitter elektrik
2. Transmitter pneumatik
Umumnya sistem dari transmitter ini adalah merupakan jalur pengirim
sinyal dari alat perasa ke kontroler dan dari kontroler ke pengatur akhir (control
valve).
2.5.1. Transmitter Elektrik
Transmitter elektrik adalah suatu peralatan kontrol yang mempunyai
fungsi dimana sinyal proses yang diterima oleh detektor diubah menjadi sinyal
listrik kemudian mengirimkan sinyal listrik tersebut ke alat penerima seperti
pencatat (recorder), pengatur dan penunjuk. Sinyal yang dihasilkan dari
transmitter elektrik ada dalam dua bentuk sinyal arus dan tegangan. Dimana skala
kerja dari sinyal arus selalu 4 – 20 mA, dan skala kerja dari sinyal tegangan ada
yang berkisar 1 – 5 VDC dan ada juga 0 – 10 VDC.
2.5.2. Transmitter Pneumatik
Pada umumnya transmitter penumatik ini berfungsi untuk mengubah
besaran sinyal proses menjadi sinyal pneumatik serta mengirimkan sinyal
pneumatik tersebut ke alat penerima seperti pencatat (recorder), penunjuk, serta
pengatur. Sinyal yang dihasilkan oleh pneumatik ini adalah udara yang
bertekanan, dan biasanya sumber tekanan yang 20 Psi atau 1,4 kg/cm2, tekanan
sinyal berkisar 3 – 15 Psi atau 0,2 – 1,0 kg/cm2. Transmitter pneumatik dapat
dipergunakan sampai pada jarak sekitar 200 meter.
Transmitter penumatik pada umumnya terdiri dari dua bagian yaitu :
A. Bagian perasa (detektor)
Bagian perasa berfungsi untuk mengubah sinyal proses ke dalam bentuk
gerak mekanik. Misalnya tekanan yang berada di dalam suatu bejana
adalah 8 Psi. Setelah beberapa detik kemudian tekanan turun menjadi 7
Psi, perubahan sebesar 1 Psi ini adalah merupakan sinyal yang harus
Detektor yang biasanya digunakan dalam transmitter pneumatik adalah :
1. Meterbody
2. Sel Beda Tekanan
3. Penggeser
4. Bola Berisi Cairan
B. Bagian pengirim
Bagian pengirim dari transmitter pneumatik berfungsi untuk mengubah
gerak – gerak mekanik detektor ke dalam bentuk sinyal pneumatik.
Adapun bagian – bagian pokok dari transmitter pneumatik adalah :
1. Penyetel titik nol (Zero adjustment)
Digunakan untuk mendapatkan titik nol dari batasan operasi transmitter.
2. Pengimbang kedua (Secondary beam)
Digunakan sebagai batang yang meneruskan gaya gerak balas terhadap
gaya gerak pengimbang utama.
3. Kapsul pengimbang balik (Rebalancing capsule)
Kapsul yang berisi diafragma penggerak pengimbang kedua.
4. Pemancar (Nozzle)
Digunakan sebagai buangan udara penggerak diafragma besar pada relai
pilot.
5. Pembalik (Buffle)
6. Pembatas beban balik (Reverse overload stop)
Digunakan sebagai ganjal pembatas gerak pengimbang utama (pada
kedudukan maksimum).
7. Pengimbang utama (Primary beam)
Digunakan sebagai batang penerus gerak – gerak mekanik setengah
melingkar dari batang pemuntir pada detektor.
8. Pipa – pipa kapsul pengimbang utama (Capsule tubing)
Digunakan sebagai pipa penyalur udara penghasil gaya gerak balas
terhadap gaya gerak pengimbang utama.
9. Pipa untuk pemancar (Nozzle tubing)
Digunakan sebagai pipa penyalur udara untuk pemancar.
10.Penyetel batasan lebar (Coarse span adjustment)
Digunakan sebagai penyetelan untuk memperlebar bidang gerak
pengimbang utama.
11.Penyetel batasan sempit (Fine span adjustment)
Digunakan sebagai penyetelan untuk mempersempit bidang gerak
pengimbang utama.
12.Relai pilot (Pilot relay)
Digunakan sebagai kerangan pengatur tekanan udara instrument tekanan
out-put dari transmitter.
13.Pegas peninggi atau penekan (Suppression atau Elevation spring)
Digunakan sebagai penyetelan untuk menaikkan skala perbandingan antara
2.6. Diafragma
Diafragma adalah suatu bahan yang mudah melentur atau biasa disebut
dengan membran. Membran ini biasanya terbuat dari bahan logam tipis, kulit
sutra, teflon, polyethilene dan lain sebagainya. Umumnya digunakan karena
mempunyai gerakan keluarnya secara mekanis yang dapat dihubungkan secara
langsung kepada tipe gerakan dari pengontrolan.
2.7. Pengembus
Pengembus (bellow) cocok untuk digunakan pada pengukuran tekanan
sangat rendah, karena permukaaan yang menerima tekanannya luas. Untuk
mendapatkan daerah pengukuran yang lebih besar dapat dipasang pegas di
dalamnya. Sama halnya dengan diafragma, dimana pengembus juga terbuat dari
bahan logam tipis. Sama seperti tabung bourdon, pengembus juga akan bergerak
memuai bila tekanan pada bagian dalamnya lebih besar daripada tekanan luarnya.
2.8. Adjustment Transmitter Pneumatik
Alat – alat kontrol yang tidak dilakukan penyetelan (adjustment) dengan
baik dapat menyebabkan kesalahan pada pengukuran level. Hal ini jelas karena
dengan melakukan adjustment dengan baik akan dapat menghasilkan kerja dari
alat kontrol menjadi sempurna. Misalnya suatu transmitter menghasilkan sinyal
lainnya sehingga pengendalian level akan salah serta keakuratan pengukuran level
menjadi kurang sempurna.
Dalam aksi kontrol, yang menjadi bagian dasar adalah kerja dari alat
penyampai sinyal. Alat kontrol yang berfungsi dalam penyampai sinyal ini adalah
transmitter. Adjustment (penyetelan) terhadap alat ukur ini dapat dilakukan
dengan cara :
a. Penetapan sinyal yang dihasilkan terhadap besaran yang diukur
Sinyal yang dihasilkan oleh transmitter pneumatik adalah 0,2 – 1,0
kg/cm2. Pada keadaan besaran proses 0 % sinyal yang dihasilkan oleh
transmitter adalah 0,2 kg/cm2. penetapan harga ini dapat dilakukan dengan
mengatur zero adjustment pada transmitter tersebut.
Apabila keadaan besaran proses 100 % maka sinyal yang dihasilkan oleh
transmitter adalah 1,0 kg/cm2. penetapan ini dapat dilakukan dengan
penetapan span. Penyetelan pada keadaan 0 % dan 100 % dilakukan
secara berulang – ulang sampai penunjukkan stabil.
b. Penyetelan set point besaran proses dengan menggunakan Check meter
Besarnya set point dapat tidak sesuai terhadap besaran proses yang terjadi,
hal ini dapat terjadi dikarenakan ketidaksesuaian tekanan kerja pompa.
Untuk itu kita harus memastikan set point dan besaran proses yang terjadi
harus sama. Keadaan ini dapat kita pastikan dengan menggunakan check
meter yang dihubungkan pada transmitter. Penyesuaian ini dilakukan pada
BAB III
PRINSIP KERJA TRANSMITTER PNEUMATIK
3.1. Prinsip Kerja Transmitter Pneumatik
Pada pengukuran tinggi permukaan cairan dalam tangki dengan
menggunakan transmitter pneumatik dimana transmitter yang digunakan adalah
Differential Pressure Transmitter. Prinsip utama dari pemakaian differential pressure transmitter adalah dengan pengukuran beda tekanan.
Transmitter merupakan alat kelanjutan dari sensor. Dimana transmitter ini
dapat merubah sinyal proses yang diterima oleh detektor menjadi sinyal standart.
Setelah itu sinyal dari transmitter tersebut dikirim ke penerima seperti pencatat
(recorder), pengatur dan penunjuk.
Differensial pressure transmitter mempunyai hubungan tekanan rendah
dan tekanan tinggi. Tekanan tinggi (HP) dan tekanan rendah (LP) diterima oleh
membran penyekat (Seal diaphram). Bagian dalam dari membran penyekat (Seal
diaphram) tekanan tinggi dan tekanan rendah diisi dengan cairan silikon. Tekanan
yang diukur pada bagian tekanan tinggi mendesak dirinya sendiri pada membran
bagian tekanan tinggi dan menekan membran tersebut.
Pada waktu membran tersebut tertekan, bagian dalam isian silikon
bergerak maju mengenai bagian pengembus oleh sejumlah tekanan sehubungan
Dimana seperti terlihat pada Gambar 3.1 berikut.
Pengembus tersebut mengembang mengenai bagian bertekanan rendah
(LP) oleh sejumlah pergerakan dari isian silikon tersebut. Sementara itu, tekanan
yang terukur pada bagian bertekanan rendah (LP) akan mendesak dirinya pada
membran bertekanan rendah dan menekan pengembus tersebut dari bagian luar.
Bagian puncak pengembus tersebut bergerak ke bagian bertekanan rendah (LP)
dan pengembus tersebut berhenti mengembang. Dengan bergeraknya panjang
bagian puncak dari pengembus, maka lengan pemuntir tersebut akan bergerak ke
kiri dan memutar batang pemuntir tersebut. Pergerakan batang pemuntir ini
diubah ke dalam suatu sinyal pneumatik untuk kemudian dipancarkan.
Setelah itu bagian pengirim, akan mengubah gerak – gerak mekanik
detektor ke dalam bentuk sinyal pneumatik. Salah satu contoh dari bagian
pengirim transmitter pneumatik adalah transmitter gaya seimbang (Force Balance
Prinsip kerja dari transmitter gaya seimbang adalah :
a. Pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan maju – mundur
pada pengimbang utama
b. Bergeraknya pengimbang utama akan mengubah kedudukan pembalik
sehingga menjauhi atau mendekati pemancar
c. Bila pembalik menjauhi pemancar maka tekanan balik udara penggerak
dari diafragma besar pada relai pilot akan berkurang dari sebelumnya.
Sebaliknya bila pembalik mendekati pemancar maka tekanan balik udara
penggerak diafragma besar pada relai pilot akan bertambah dari
sebelumnya.
d. Berubahnya tekanan balik udara penggerak diafragma besar pada relai
pilot akan mengubah kedudukan kerangan pilot pada relai untuk membuka
atau menutup
e. Bila kerangan pilot membuka maka tegangan udara instrument out-put
bertambah. Sebaliknya bila kerangan pilot menutup, tekanan udara
instrument out-put akan menjadi berkurang.
Dengan demikian pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan
perubahan pada tekanan udara instrument out-put.
f. Perlu diketahui bahwa udara instrument output juga dikirimkan ke kapsul
pengimbang balik (Rebalancing capsul)
g. Tekanan udara instrument output akan terus bertambah atau berkurang
sampai pengimbang mendapat gaya balas yang sama besar dari kapsul
h. Sekali gaya pada pengimbang utama sama dengan gaya pada pengimbang
kedua maka tekanan udara instrument output tidak berubah lagi.
Dimana prinsip dari pressure transmitter ini dengan menggunakan rumus fisika
dalam satuan SI, yaitu :
P = ρgh
Dimana : p = tekanan (Pa, atm)
ρ = massa jenis cairan (kg/cm2)
g = gravitasi bumi (9,8 m/det2)
h = tinggi permukaan cairan (m, cm)
Dalam satuan imperial tekanan fluida yang diberikan yaitu :
P = ρh
Sehingga menghasilkan P dalam satuan psi atau kg/cm2.
Pada penggunaannya di pabrik atau industri, massa jenis cairan berbeda ini
dapat diihat pada tabel 3.1 berikut ini :
Tabel 3.1 Massa jenis cairan
Perbedaan tekanan didapat dari naik turunnya tinggi permukaan cairan
dalam bejana, perubahan tekanan ini sebanding dengan perubahan tinggi
permukaan. Pada industri tekanan dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan oleh
proses, dimana pada aplikasinya tekanan haruslah di jaga agar produksi yang
dihasilkan bagus dan tidak terbuang.
Untuk dapat dilihat lebih jelasnya tentang proses urutan kerja antara
Meterbody sebagai bagian perasa (detektor) dan transmitter gaya seimbang (force
Balance Transmitter) sebagai bagian pengirim dapat terlihat seperti pada blok
diagram Gambar 3.3.
Tangki
Diafragma
Pengembus
Batang
Pemuntir
Pengimbang
Utama
Meterbody
Force Balance Transmitter
Ke Kontrol
3.2. Gangguan – Gangguan yang Mempengaruhi Transmitter Beroperasi
Adapun gangguan – gangguan yang mempengaruhi transmitter tersebut
saat melakukan operasi adalah sebagai berikut :
1. Getaran
Getaran dapat mengganggu transmitter, karena getaran ini dapat membuat
peralatan yang terkait mengalami gangguan. Getaran ditimbulkan oleh mesin
yang beroperasi disekitar transmitter tersebut, hal ini dapat dilihat pada
sensor. Apabila sensor bergetar memungkinkan keadaan kaca penutup
elektroda pada pipa penghantar menjadi pecah maka sensor tersebut tidak
bisa dipergunakan. Untuk menghindari getaran yang terjadi hendaknya
transmitter perlu ditempatkan agak jauh dari sumber getaran.
2. Kelelahan dan umur piranti instrument
Semakin tua suatu peralatan, maka efisiensi kerja suatu peralatan tersebut
akan semakin menurun. Begitu pula dengan transmitter, semakin lama
digunakan maka efisiensi kerjanya akan menurun. Ini diakibatkan karena
peralatan sering mengalami kontak ataupun longgarnya elemen – elemen
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Data Teknis Peralatan
Adapun data – data teknis dari peralatan yang berkaitan dengan
pengukuran level cairan dalam tangki dengan menggunakan transmitter
pneumatik diantaranya adalah :
1. Data Teknis Transmitter
Jenis : Differential Pressure Pneumatic Transmitter
Produksi : No. B5121.31.010 (Yamatake Honeywell
Tokyo-Japan)
Model No : NDP – 22 – Z – 1122 – 7
Output signal : 0,2 – 1,0 kg/cm2
Supplay pressure : 1,4 kg/cm2
Tahun pembuatan : Februari, 1983
Range adjustment : 500 – 6500
Range : 0 – 200 mmH2O
2. Data Teknis Meterbodi
Jenis : Remote Seal Diaphram
Produksi : No.269536 – 122 (Yamatake Honeywell
Tokyo-Japan)
Range : 500 – 6500 mmH2O
Tekanan kerja maksimum: -0,1 s/d 100 kg/cm2
Kelebihan beban : sampai dengan 100 kg/cm2
3. Data Teknis Tangki
Code J I S : B 8501
Radio graph : No
Stress relief : No
MFR’S Serial No : 53 DG 0002
Date built : oktober, 1982
Net weight : 360 kg
Nomin diameter : 1000 mm
Nomin length : 1300 mm
Design pressure : 50 kg/cm2
Design temperatur : 65 0C
Hydroulic test pressure : full water kg/cm2
Penumatic test pressure : 2,0 kg/cm2
4.2. Sistem Konversi Sinyal
Pada bidang industri untuk menjalankan kinerja atas produksi yang
diinginkan dijaga oleh kontrol sistem yang antara lain pengaturan aliran, level,
tekanan, suhu. Pengaturan kontrol proses yang paling umum digunakan adalah
untuk melakukan konversi antara sinyal elektrik dan sinyal pneumatik. Konversi
dari sinyal elektrik ke sinyal pneumatik dilakukan oleh sebuah konverter I-P,
sedangkan konversi dari sinyal pneumatik ke elektrik dilakukan oleh peralatan
yang dinamakan konverter P-I.
4.3. Konverter I-P
Pada Gambar 4.1 memperlihatkan bentuk umum sebuah konverter I-P.
Gambar 4.1 Konverter arus ke tekanan (I-P)
Konverter I-P adalah alat yang akan mengkonversikan sinyal standart arus
4-20 mA dari kontroler untuk diubah menjadi sinyal standart tekanan 0,2-1,0
kg/cm2 yang dipakai untuk menggerakkan control valve. Arus elektrik dilewatkan
melalui kumparan dan menghasilkan suatu perpindahan dari batang. Perubahan
relai udara dan digunakan sebagai sebuah gaya penyeimbang oleh bellow di ujung
lain batang. Suatu keseimbangan dihasilkan bila gaya bellow (proprosional
dengan tekanan keluran) sama dengan gaya kumparan (proporsional dengan gaya
elektrik masukan).
4.4. Konverter P-I
Pada Gambar 4.2 memperlihatkan bentuk umum sebuah konverter P-I.
Gambar 4.2 Konverter tekanan ke arus (P-I)
Konverter P-I adalah suatu alat yang berhubungan dengan sensor dimana
untuk mengkonversikan tekanan yang dikirimkan oleh sensor untuk diubah
menjadi arus listrik standart 4-20 mA. Sinyal tekanan masukan diaplikasikan ke
bellow dan menghasilkan simpangan batang. Simpangan ini diukur oleh LVDT
(Linear Variable Differential Transmitter = transformer diferensial variabel
linier). Linear variable differential transmitter adalah suatu perubahan induksi
setimbang inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder menerima
fluks yang sama. Sedangkan dalam keadaan tidak setimbang, fluks pada satu
kumparan naik dan yang lainnya turun. Pada keseimbangan, gaya kumparan
(proporsional dengan arus keluaran) sesuai dengan gaya dari bellow (proporsional
dengan tekanan sinyal masukan).
Offset nol (4 mA) dalam sinyal elektrik cukup besar untuk menggerakkan
amplifier sehingga memungkinkan kedua kawat sinyal juga berfungsi sebagai
jaringan pasokan. Hal ini dikenal sebagai operasi dua kawat.
4.5. Sistem Proses Pengendalian Level
Meskipun pada beraneka ragam industri kegiatan lainnya diperlukan
pengaturan proses yang berbeda – beda, tetapi secara teknik instrument suatu
proses yang diatur mempunyai dasar pengertian yang sama. Suatu proses kontrol
memerlukan prinsip dasar pengaturan dari proses untuk mendapat output dengan
hasil yang diinginkan melalui suatu pengaturan set point.
Pada prinsipnya tujuan dari proses pengendalian level kontrol ini adalah
untuk menghilangkan ataupun untuk membuat sekecil mungkin error yang terjadi
pada saat pengukuran level dalam suatu pengendalian level.
Hampir disemua proses dalam dunia industri membutuhkan alat – alat
otomatis dalam hal pengendalian variabel proses termasuk dalam mengendalikan
level cairan. Gabungan serta kerja dari alat – alat pengendali otomatis pada
semua peralatan yang membentuk sistem tersebut dinamakan dengan
instrumentasi proses pengendalian level.
Dalam sistem proses pengendalian level, ada empat langkah yang harus
diperhatikan yaitu :
1. Mengukur level
2. Membandingkan hasil level yang terukur dengan level yang diharapkan
atau yang diinginkan
3. Menghitung kesalahan
4. Mengoreksi serta memperbaiki kesalahan tersebut.
Apabila langkah tersebut dapat dilakukan secara sekaligus oleh alat instrument,
maka sistem pengendalian level otomatis.
4.6. Sistem Pengendalian Pada pengukuran Level Dengan Transmitter Pneumatik
Pada Gambar 4.3 di bawah ini dapat terlihat blok diagram dari sistem
+ _
Kontrol Unit I/P Katup Pneumatik
Transmitter
Gambar 4.3 Blok diagram sistem pengendalian level dengan transmitter pneumatik
Pada proses pengukuran tinggi permukaan cairan dengan menggunakan
transmitter pneumatik. Proses yang akan diukur adalah suatu besaran proses yang
berupa tekanan yang berada pada tangki dimana meterbody sebagai sensing
element yang dapat merasakan suatu tekanan yang ada pada tangki tersebut.
Sinyal proses yang diterima oleh meterbody sebagai sensing element akan
dikirim ke bagian pengirim. Dimana transmitter gaya seimbang ini sebagai suatu
transmitter yang akan menerima sinyal tersebut untuk kemudian dirubah ke dalam
bentuk sinyal pneumatik. Sinyal pneumatik yang telah dihasilkan oleh transmitter
ini untuk dapat dikirim ke alat penerima tersebut seperti kontroler dibutuhkan
sebuah konverter.
Konverter yang dibutuhkan disini adalah konverter jenis P-I. Dimana
bentuk sinyal elektrik untuk dikirimkan ke kontroler. Kemudian kontroler ini akan
bekerja untuk menggerakkan katup pneumatik. Untuk melakukan kerja ini, sinyal
elektrik dari kontroler tersebut dirubah kembali ke dalam bentuk sinyal
pneumatik. Konverter yang dibutuhkan disini adalah jenis P-I, dimana sinyal
elektrik dari kontroler akan dirubah ke dalam bentuk sinyal penumatik untuk
melaksanakan perintah ke control valve.
Misalkan hasil pengukuran yang didapatkan lebih rendah dari yang
diinginkan, maka kontroler bekerja melaksanakan perintah ke katup pneumatik
untuk membuka katup untuk mengisi tangki. Apabila hasil pengukuran yang
didapatkan lebih tinggi dari yang diinginkan, maka kontoler bekerja untuk
melaksanakan perintah ke katup pneumatik untuk menutup katup.
4.7. Perhitungan Tekanan dan Volume
Mekanisme kerja dari transmitter pneumatik dalam mengukur level pada
tangki seperti terlihat pada Gambar 4.4.
Tangki Level
Udara luar
P1 P2
Gambar 4.4 Mekanisme kerja transmitter pneumatik mengukur level tangki
Dimana :
1. Menghitung Tekanan (P1)
d. untuk level 80 cm
2. Menghitung Volume
Hasil dari perhitungan di atas dapat terlihat seperti dalam bentuk Tabel 4.1
di bawah ini :
Tabel 4.1 Data hasil perhitungan
No Level (cm) Tekanan (kg/cm2) Volume (m3)
1. 20 0,2 0,157
2. 40 0,4 0,314
3. 60 0,6 0,471
4. 80 0,8 0,628
5. 100 1 0,785
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pada hal – hal yang telah diuraikan, maka dapat diambil
beberapa kesimpulan diantaranya :
1. Pada pengukuran tinggi permkaan cairan dalam tangki dengan transmitter
pneumatik yang digunakan adalah Differential Pressure Transmitter dimana
prinsipnya dengan pengukuran beda tekanan.
2. Pada proses pengoperasiannya, transmitter dapat dipengaruhi oleh faktor
getaran yang ditimbulkan oleh mesin sehingga mengganggu proses terjadinya
pengukuran. Untuk menghindari gangguan, transmitter perlu ditempatkan
agak jauh dari sumber getaran.
3. Apabila hasil pengukuran didapatkan lebih rendah dari yang diinginkan maka
kontroler melakukan perintah untuk membuka katup untuk mengisi tangki.
Apabila pengukuran lebih tinggi dari yang diinginkan, kontroler melakukan
perintah untuk menutup katup.
5.2. Saran
Untuk menghindari berbagai kerusakan pada peralatan instrument maka
hendaknya selalu melakukan perawatan secara teratur sehingga mendapatkan
pembacaan alat ukur yang memiliki ketelitian yang tinggi dan juga dapat
DAFTAR PUSTAKA
1. Douglas M. Considine, “Process Instrument and Control Hand Book”,
Second Edition, Mc Graw Hill Book Company
2. Frans Guterus, 1994, “Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses”,
Edisi Pertama, Penerbit PT. Elex Media Komputindo, Jakarta
3. Mansyur, 2005, “Instrumentasi Pabrik I”, Diktat Kuliah, Medan
4. Mansyur, 2006, “Instrumentasi Pabrik II”, Diktat Kuliah, Medan
5. Andrew Parr, 2003, “Hidrolika dan Pneumatik”: Pedoman Bagi Teknisi
