1. Objektif
2. Teori
3. Contoh
Mahasiswa mampu:
▪ Menjelaskan dengan benar mengenai prinsip sensor tekanan.
▪ Menjelaskan mengenai type sensor tekanan.
▪ Mengerti jenis-jenis dan penerapan dari sensor tekanan dalam sistem pengaturan berumpan balik dengan baik.
Sensor Tekanan
Sensor Tekanan adalah sensor untuk mengukur tekanan suatu zat. Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.
Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama,
Sensor Tekanan
ℎ : ketinggian cairan (m)
Hubungan antara tekanan dengan ketinggian
𝑝 = 𝜌𝑊. ℎ
dengan
ℎ : ketingian (ft)
𝑝 : tekanan (lb/𝑓𝑡2)
𝜌𝑊 : kepadatan berat (lb/𝑓𝑡3) Tekanan yang diukur dengan menggunakan ruang hampa sebagai
referensi, yang biasa disebut dengan tekanan absolut. Semua tekanan diukur dalam dua sisi yaitu satu sisi untuk pengukuran dan satu sisi yang lain untuk referensi.
Sensor Tekanan
Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap). Apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang.
Pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada
kumparan menjadi tegangan yang
sebanding.
Perubahan tekanan pada kantung
menyebabkan perubahan posisi inti
Gambar Pengindraan Sensor Tekanan
❖Pada saat udara masuk kedalam intake manifold pressure, maka silicon akan menekan ke atas, berbentuk setengah lingkaran dan menandakan tekanan tinggi.
❖Setelah tekanan tidak ada, maka silicon akan kembali seperti semula datar dan tekanan yang terjadi lambat.
Sensor Tekanan
Faktor lingkungan yang mempengaruhi kinerja sensor:
1) Keadaan cuaca yang tidak menentu 2) Keadaan Suhu pada suatu lingkungan 3) Tekanan sekitar sensor
Sensor Tekanan
1) Pengukuran tekanan absolut termasuk tekanan standar dari berat atmosfer (101,325 kPa) dan tekanan tambahan dalam ban. Tekanan ban yang khas adalah 34 PSI atau sekitar 234 kPa. Tekanan mutlak adalah 234 kPa ditambah 101,325 kPa atau 331,325 kPa.
2) Sebuah pengukuran pengukur tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer lokal dan sama dengan 234 kPa atau 34 PSI.
3) Tekanan Vacuum relatif baik vakum mutlak atau tekanan atmosfer lokal. Sebuah ban kempes bisa memiliki tekanan yang sama seperti suasana lokal atau 0 kPa (relatif terhadap tekanan atmosfer). Pengukuran tekanan vakum yang sama bisa sama 234 kPa (relatif terhadap kekosongan mutlak).
Sensor Tekanan
Karakteristik Sensor Tekanan
Sensor tekanan pada mesin
hubungan tekanan dengan ketinggian
dengan
h : ketingian
P : Tekanan satis
Aplikasi Sensor Tekanan
Pressure sensor (sensor tekanan) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, yaitu dengan cara mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik
Di bidang industri otomotif
Di Bidang Biomedis
digunakan dalam pengukuran banyak hal vital, seperti tekanan
Sensor Tekanan
▪ Dalam mesin otomotif dan berbagai komponen penting lainnya, sensor tekanan digunakan dalam sistem pengereman kendaraan (pengereman kendaraan dengan menggunakan angin, seperti di bus, atau juga sistem ABS (Anti-Lock Brake System)). Sensor tekanan juga digunakan di sistem airbag untuk mendeteksi tabrakan, karena saat tabrakan, badan kendaraan mengalami peningkatan tekanan yang besar.
▪ Pendeteksian tekanan dengan tepat penting diperlukan di dalam berbagai hal, seperti proses pemanasan, proses pengovenan komponen komposit, pneumatic, dan masih sangat banyak lagi.
Sensor Tekanan
Sebuah tank air dengan kedalaman 7 ft. Berapakah tekanan bawah dalam Psi dan kPa? (𝑝 = 103 𝑘𝑔/𝑚3)
𝑝 = 𝜌. 𝑔. ℎ
𝑝 = (103 𝑘𝑔/𝑚3)(9.8 m/ 𝑚2)(0.3048 x 7)
𝑝 = (103 𝑘𝑔/𝑚3)(9.8 m/ 𝑚2)(2.1 m) = 20909 Pa = 21 kPa
𝑝 = 21 kPa x (0.145 psi) = 3 Psi
Type Sensor Tekanan
1) Tekanan Absolut (Absolute Pressure) : harga tekanan yang sebenarnya dihitung relatif terhadap tekanan nol mutlak.
2) Tekanan Gauge (Gauge Pressure) atau tekanan relative : tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.
3) Vacum atau tekanan hampa: dalam hal tekanan adalah lebih rendah dari tekanan atmosfer.
Sensor Tekanan
Transduser tekanan dan gaya (load cell)
– terdiri dari bahan elastis dan sensor perpindahan (displacement) – besaran ukur strain atau displacement
– pengelompokan: tipe absolute gauge dan diferensial
Sensor tekanan diafragma:
Type Sensor Tekanan
Tekanan udara dapat diamati dengan beberapa sensor tekanan
Dengan manometer perbedaan tekanan antara kaki satu dengan kaki yg lain dapat langsung terbaca dari beda tinggi antara kedua kaki.
Ada 3 macam tekanan yaitu 1. Pressure gauge
2. Pressure absolut
Type Sensor Tekanan
Beberapa sensor tekanan udara dengan berbagai bentuk baik yang tanpa jarum penunjuk skala
ataupun dengan jarum skala.
Type Sensor Tekanan
• Sensor tekanan udara juga dapat digunakan dengan prinsip
displacement ataupun force balance pressure
•Tipe kapasitif dapat menggunakan single elektrode ataupun double elektrode
Jenis Sensor Tekanan
1) Bourdon Tubes 2) Bellows
3) Semiconductor Pressure Sensors
Jenis Sensor Tekanan
Jenis Sensor Tekanan
1. Bourdon Tubes
Jenis Sensor Tekanan
Jenis Sensor Tekanan
Bourdon Tubes
Prinsip kerjanya : Jika bourdon tubes diberikan tekanan maka ia akan cenderung untuk“menegang”. Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan
Kelebihan:
• Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur
• Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30-100.000 Psi
Kekurangan:
Jenis Sensor Tekanan
Type-Bourdon Elemen
▪ Digunakan untuk indikasi lokal, transmisi sinyal tekanan dan aplikasi- applikasi pengendalian.
▪ Tabung berbentuk seperti busur
lingkaran dan digunakan dalam sistem transmisi sinyal baik pneumatik maupun elektrik,
Jenis Sensor Tekanan
Spiral Type-Bourdon
o Digunakan untuk tekanan akibat
gerakan akhir yang bebas.
o Tidak dapat memberikan tekanan
yang cukup besar terhadap gerakan yang dibutuhkan.
Jenis Sensor Tekanan
Helical Type – Bourdon
• Keuntungan memiliki kapasitasi range yang cukup tinggi, stabil terhadap pengaruh
tekanan yang berfluktuasi dan mudah
adaptasi untuk penggunaan tekanan tinggi.
• Jumlah koil-koil paling sedikit memiliki 3 coil untuk range etekanan rendah dan > 16 coil untuk range tekanan tinggi.
Jenis Sensor Tekanan
Diaphragm
Prinsip kerja elemen diaphragm adalah mirip seperti bellows. Merupakan keping flat datar yang fleksibel. (corrugated
surface).
Terdiri dari disc tunggal atau dua diaphragm yang terhubung satu sama lain dengan konfigurasi berbeda yang digunakan untuk bentuk capsuler elements.
Jenis Sensor Tekanan
2. LVDT
Jenis Sensor Tekanan
Transduser Piezoelectric
Bahan-bahan kristal yang tidak simetri
seperti kuartz, garam rochelle, dan barium titanit, menghasilkan suatu ggl bila
di beri gaya tekan. Sifat ini diterapkan dalam transduser piezoelectric, Sebuah gaya
diberikan menghasilkan sebuah ggl pada kristal, yang sebanding dengan besarnya tekanan yang
Jenis Sensor Tekanan
Transduser Piezoelectric
Muatan induksi pada kristal itu sebanding dengan gaya yang diberikan dan diberikan oleh
𝑄 = 𝑑𝐹 Keterangan :
Q : coulomb F : newton
d : konstanta piezoelektrik
𝑉 = 𝑔. 𝑡. 𝑝 Keterangan :
V : tegangan
Sensor Tekanan
Sebuah kristal piezoelektrik yang tebalnya 2mm dan mempunyai kepekaan tegangan 0,055 Vm/N diberi tekanan 200 psi. Hitunglah keluaran tegangannya.
▪ P = (200)(6,895 x 103) = 1,38 x 106N/𝑚2
▪ t = 2 x 10−3m
𝑉 = 𝑔. 𝑡. 𝑝
Jenis Sensor Tekanan
3. Manometer
Jenis Sensor Tekanan Manometer Bentuk U
Secara mendasar prinsip kerja dari peralatan ini hampir sama dengan
barometer. Perbedaan tinggi kedua permukan cairan menunjukkan besarnya tekanan absolut yang diukur. Cairan yang digunakan pada manometer ini bisa berupa merkuri ataupun air (H2O). Alat ini Memiliki range pengukuran > 150 inchi H2O. Tekanan maksimum operasi > 400 psi.
Simple U
Sensor Tekanan
Jika sensor tekanan mempunyai spesifikasi berikut:
▪ Tekanan input : 0 – 100 psi
▪ Output skala penuh : 100 mV
▪ Akurasi Nol : + 1 mV
▪ Akurasi : 1% FS
▪ Kesetimbangan Nol : 0,02% FS/℉ (pergeseran kesetimbangan 75°)
Sensor Tekanan
▪ Penyelesaian :
▪ Akurasi karena kesalahan adalah : + 0,01 psi
▪ Akurasi Nol adalah + 1 mV atau + 1psi. Sensor telah dikalibrasi pada keluaran Nol dengan 0 psi pada 75oF. Jika digunakan pada 75oF, maka akan menyebabkan
pergesaran kesetimbangan Nol dan keluaran skala penuh yaitu :
▪ Kesalahan
= +0,0002/oF x 100 psi x (95oF–75oF)
= 0,4 psi
