BAB I BAB I
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
1.1.LATAR BELAKANG 1.1.LATAR BELAKANG
P a d a z a m a n s e k a r a n g b a n y a k s e k a l i a l a t - a l a t y a n g P a d a z a m a n s e k a r a n g b a n y a k s e k a l i a l a t - a l a t y a n g d i g u n a k a n u n t u k m e n g u k u r b a i k s u h u , t e k a n a n , m a u p u n d i g u n a k a n u n t u k m e n g u k u r b a i k s u h u , t e k a n a n , m a u p u n
l a i n n y a . D i s i n i , k a m i i n g i n m e n j e l a s k a n b a g a i m a n a p e n g u k u r a n l a i n n y a . D i s i n i , k a m i i n g i n m e n j e l a s k a n b a g a i m a n a p e n g u k u r a n t e k a n a n s e c a r a e f e k m e k a n i k , b a i k d a r i p e n g e r t i a n , m a u p u n t e k a n a n s e c a r a e f e k m e k a n i k , b a i k d a r i p e n g e r t i a n , m a u p u n d a r i p r i n s i p k e r j a , d a n a p l i k a s i d a r i a l a t - a l a t n y a . P e n g u k u r a n d a r i p r i n s i p k e r j a , d a n a p l i k a s i d a r i a l a t - a l a t n y a . P e n g u k u r a n t e k a n a n c a i r a n d a n g a s m e r u p a k a n s a l a h s a t
t e k a n a n c a i r a n d a n g a s m e r u p a k a n s a l a h s a t u h a l y a n g p a l i n gu h a l y a n g p a l i n g u m u m d i p r o s e s i n d u s t r i . P e r b e d a a n k o n d i s i d a n d a e r a h
u m u m d i p r o s e s i n d u s t r i . P e r b e d a a n k o n d i s i d a n d a e r a h p
p ee nn gg uu kk uu rr aa n n aa kk aa n n mm ee nn gg aa kk ii bb aa tt kk aa n n hh aa ss ii l l pp ee nn gg uu kk uu rr aa n n yy aa nn gg b
b ee rr bb ee dd a a ss ee hh ii nn gg gg a a dd ii pp ee rr ll uu kk aa n n rr aa nn cc aa nn gg aa n n tt ii pp e e ii nn ss tt rr uu mm ee n n uu kk uu rr a t a u t r a n s d u s e r t e k a n a n y a n g b e r b e d a . P e n g u k u r a n t e k a n a n a t a u t r a n s d u s e r t e k a n a n y a n g b e r b e d a . P e n g u k u r a n t e k a n a n b
b aa ii k k ff ll uu ii dd a a cc aa ii r r mm aa uu pp uu n n gg aa s s dd ii ll aa kk uu kk aa n n dd i i dd aa ll aa m m ss aa ll uu rr aa n n aa tt aa uu r u a n g a n t e r t u t u p .
r u a n g a n t e r t u t u p .
A l a t p e n g u k u r a n a d a l a h s u a t u a l a t y a n g d a p a t m e n d e t e k s i A l a t p e n g u k u r a n a d a l a h s u a t u a l a t y a n g d a p a t m e n d e t e k s i ke
ke bebe rara dada an an susu atat u u fefe nono meme na na alal am am dada n n mmeenngguukkuurrnnyya a ddaallaam m ssuuaattuu kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh pe
pe ngng aamama t t aatata u u alal aat t tterer tete ntnt u. u. BeBe gigi tu tu bbanan yaya knkn ya ya bebe ssaarara n n ffisis ik ik yaya ng ng ddapap atat diamati dari sekian banyak fenomena alam yang ada di dunia ini, maka diamati dari sekian banyak fenomena alam yang ada di dunia ini, maka dengan begitu banyak sensor yang diciptakan dan ditemukan
dengan begitu banyak sensor yang diciptakan dan ditemukan oleholeh manusia, masing-masin
manusia, masing-masing spesifik untuk jenis g spesifik untuk jenis besaran dan objek yangbesaran dan objek yang di
diukuk urur nyanya . . KaKa rere nananyanya , , tekteknolnologi sogi sensensor teor terus brus berkerkembembang seang seiriiring deng dengangann berjalannya aktu.
berjalannya aktu. !ensor-sensor "ertikal dikaji da!ensor-sensor "ertikal dikaji da n n didi keke mbmb aangng kaka n n unun ttukuk memenuhi kebutuha
memenuhi kebutuhan dan n dan rasa ingin rasa ingin tahu manusia, dan menciptakantahu manusia, dan menciptakan suatu standar pengukuran yang uni"ersal. Dalam makalah ini akan dibahas suatu standar pengukuran yang uni"ersal. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai macam-macam dan
mengenai macam-macam dan perkembangan teknologi sensor, yang dikhususkanperkembangan teknologi sensor, yang dikhususkan pada sensor pressure #tekanan$, force #gaya$, density #massa jenis$ dan le"el.
pada sensor pressure #tekanan$, force #gaya$, density #massa jenis$ dan le"el.
!ensor %ekanan
!ensor %ekanan B a n y a
B a n y ak k " e r t i k a l " e r t i k a l y a n g y a n g t e l a h t e l a h d i c i p t ad i c i p t ak a n k a n u n t u k u n t u k m e n g a mm e n g a ma t ia t i ad
ad anan ya ya tete kaka nana n n dada n n meme ngng ukuk urur nyny a,a, ddeennggaan bn beerrbbaaggaai ki keeuunnttuunnggaan dn daann ker
kerugiugiannannyaya. . KisKisaran tekaaran tekanannan, , kepkepekaekaan, respoan, respon n dindinamiamik k dan bdan b iaia ya ya sese mumuaa be
be rr"a"a riri aassi i aantnt aarra a ssaattu u aallaat t dada n n aalala t t yaya nng g lala iin. n. &&anan omom eetteer r koko lolo m m rara ksks aa pe
pe rrtata ma ma didi cici ptpt aakaka n n oolele h h ''"a"a ngng elel isis tata
%
%oricelli oricelli pada pada tahun tahun ()*+. ()*+. &anometer &anometer -%u-%ube be ditemukan ditemukan oleholeh
hhrriissttiiaan n uuyyggeenns s ppaadda a ttaahhuun n (())))((. . // ee nn ii ss -- // ee nn ii s s PP ee nn gg uu kk uu rr aa nn
%e
%e kk aa nn aa n n !en!ensor teksor tekanaanan n dapdapat diklat diklasiasifikfikasiasikan dalkan dalam jangam jangka aktka aktuu menguk
mengukur tekanan, kisaran ur tekanan, kisaran temperatur operasi dan yang paling pentingtemperatur operasi dan yang paling penting j
jeenini s s tete kaka nana n. n. DaDa llaam m hhal al jjeenini s s tete kaka nana n, n, sensor dapat dibagi dalam kategori0sensor dapat dibagi dalam kategori0 a. !ensor tekanan absolut
a. !ensor tekanan absolut b.
b. !e!e nsns or or tteekaka nana n n ppenen gugu kuku rara nn c. !ensor tekanan "akum
c. !ensor tekanan "akum d. !ensor tekanan diferensial d. !ensor tekanan diferensial e. !ensor tekanan sealed.
e. !ensor tekanan sealed.
% e k
% e k n on o ll o go g i i p ep e rr a sa s a a t et e k ak a n an a n n a da da a dd uu a a kk e le loo mm pp oo k k dd a sa saa r r dd ee nn gg aa nn m e n g g u n a k a n z a t l a i n , b i a s a n y a f l u i d a s e b a g a i m e d i u m u n t u k m e n g g u n a k a n z a t l a i n , b i a s a n y a f l u i d a s e b a g a i m e d i u m u n t u k men
men gggg unun akak an an tektekananan an atmatmosfosfer er ataatau u tektekanaanan n lailain n sebsebagaagai i refrefereerensinsi..
!ensor
!ensor jenis jenis ini ini disebut disebut sensor tsensor tekekananan an hhididroroststatatikik. . 11aanng g kekedudua a adadalalahah dengan menggunakan pengumpul gaya, seperti diafragma, piston, dan lain-lain dengan menggunakan pengumpul gaya, seperti diafragma, piston, dan lain-lain untuk mengukur tegangan #atau defleksi$ pada tekanan di suatu area. !ensor jenis untuk mengukur tegangan #atau defleksi$ pada tekanan di suatu area. !ensor jenis in
ini disi disebebut seut sensnsor teor tekakananan anen aneroroidid. . !enso!enso r r %ekanan %ekanan idridr ostaosta tik tik PengPeng ukur ukur hidrostatik membandingkan tekanan dengan gaya hidrostatik per unit hidrostatik membandingkan tekanan dengan gaya hidrostatik per unit area pada dasar kolom fluida. Pengukuran hidrostatik tidak tergantung dengan area pada dasar kolom fluida. Pengukuran hidrostatik tidak tergantung dengan tip
tipe e gas gas yayang ng diudiukurkur, , dan dan diddidesaiesain n agaagar r memempumpunynyai ai kalkalibribrasi asi linlinearear. . 2es2esponpon dinamiknya sangat rendah.
dinamiknya sangat rendah.
a .
a . P iP i ss t ot o nn P e n g u kP e n g u ku r t e k a nu r t e k a na n t i p e pa n t i p e pi s t o n mi s t o n me n g g ue n g g un a k a n s un a k a n s ua t ua t u
2 2
b
b ee bb aa n an a tt aa u pu p ee gg aa s ss s ee bb aa gg aa i pei penynyeieimmbabang ng tetekkananan an yyanang g ddiaiammatati.i.
b
b . . KK oo ll oo m m 33 aa t t aa ii r r !ensor tekanan yang menggu!ensor tekanan yang menggunakan kolom zat cair terdirinakan kolom zat cair terdiri dari tabung "ertikal yang berisi zat cair dengan salah satu ujungnya dari tabung "ertikal yang berisi zat cair dengan salah satu ujungnya
dihub
dihub ungkaungka n dn d engaenga n tn t ekanekan an an yang yang akakan an didiamamatataiai..
!alah satu "ersi sederhana dari kolom zat cair adalah tabung berbentuk
!alah satu "ersi sederhana dari kolom zat cair adalah tabung berbentuk yang diisi setengahnya dengan zat cair. /ika salah satu ujungnya dihubungkan yang diisi setengahnya dengan zat cair. /ika salah satu ujungnya dihubungkan d
denenggan an tekanan tekanan yang akan yang akan diukur dan diukur dan ujung lainnujung lainn ya dibiaya dibia rkanrkan be
be rrhuhu bubu ngng aan n lala ngng ssuung ng dede ngng an an tteekaka nana n n udud aarra a ##aattmomo ssfefe rr$ $ mama ka ka aakaka nn ti
ti mbumbu l l perper bedbed aaaa n n ketket inging giagia n n papada da kekedudua ua ujujung ng tabtabunung-g-..
1.2.
1.2. RUMUSAN RUMUSAN MASALAHMASALAH (.
(. Apa Apa itu pitu pengertengertian pian penguengukuran kuran tekanatekanan efek n efek mekanmekanik ik 4.
4. Apa saApa saja maja macam 5mcam 5macam alat acam alat pengupengukuran kuran tekantekanan efek an efek mekanmekanik ik +.
+. BagaimBagaimana prana prinsip insip kerja kerja dan adan aplikaplikasi alat-alsi alat-alat penat pengukugukuran tran tekananekanan
1.3.
1.3. TUJUAN TUJUAN PENULISANPENULISAN
(.
(.
&enjelaskan pengertian penguk&enjelaskan pengertian pengukuran tekanan uran tekanan efek mekanik efek mekanik4.
4.
&enjelaskan tentang teknik pengukuran efek mekanik &enjelaskan tentang teknik pengukuran efek mekanik+.
+.
&enjelaskan macam-macam alat ukur efek mekanik serta cara kerja&enjelaskan macam-macam alat ukur efek mekanik serta cara kerja1.4.METO
1.4.METODE DE PENULISANPENULISAN (.
(. !tu!tudi pustdi pustaka 0 aka 0 penpenyuyusunsunan karyan karya a tultulis is ini menini mengguggunaknakan sumbean sumber-sur-sumbmber er tertulis yaitu buku-buku sebagai acuan dalam mencari informasi penulisan.
tertulis yaitu buku-buku sebagai acuan dalam mencari informasi penulisan.
4.
4. !t!tududi ini inteternrnet det dan aan ananalilisasa
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PENGERTIAN TEKANAN
%ekanan adalah gaya tiap satuan luas yang dihasilkan oleh gas, cairan, atau benda padat. %ekanan dapat diukur sebagai tekanan absolut, tekanan diferensial atau tekanan terukur. %ekanan absolut adalah tekanan total yang dihasilkan oleh medium, sedangkan tekanan diferensial adalah beda antara dua tekanan. %ekanan terukur adalah suatu tipe khusus dari tekanan diferensial yang dinyatakan sebagai berikut 0
Pg = Pa-Ps Dimana Pg 6 tekanan terukur
Pa 6 tekanan absolut Ps 6 tekanan atmosfer
!uatu ruang hampa di lain pihak didefinisikan sebagai ruangan gas yang tekanannya kurang dari tekanan atmosfer. %ekanan dalam ruang hampa ini merupakan sejenis tekanan diferensial 0
V = Pa – Pa
!atuan dasar dari tekanan dalam cgs adalah dyne7cm4. !atu bar setara dengan (8 pangkat ) dyne per sentimeter kuadrat dan untuk memudahkan satu milibar didefinisikan sebagai (888 dyne per sentimeter kuadrat. !atu torr atau torr setara dengan (79)8 atmosfer atau satu millimeter kolom air raksa. arap diperhatikan, baha tekanan yang dihasilkan oleh kolom air raksa, 9) cm tinggi mempunyai kerapatan (+,:;:( gm7cm4 dan sehubungn dengan percepatan yang disebabkan oleh gra"itasi ;<8,)): cm7det4, didefinisikan sebagai satu atmosfer
# (8(+,4:8 mb $.
Alat-alat untuk mengukur tekanan berkisar dari manometer bejana-
sederhana sampai alat elektro-mekanis yang sangat kompleks.
4
2.2. PENGERTIAN PENGUKURAN TEKANAN
%ekanan #pressure$ adalah gaya yang bekerja persatuan luas, dengan demikian satuan tekanan identik dengan satuan tegangan # stress$. Dalam konsep ini tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh fluida pada tempat yang meadahinya. %ekanan mutlak #absolute pressure$ adalah nilai mutlak tekanan yang bekerja pada adah tersebut. %ekanan relatif atau tekanan pengukuran # gage pressure$ adalah selisih antara tekanan mutlak dan tekanan atmosfir. %ekanan "akum atau hampa #vacuum$ menunjukkan seberapa lebih tekanan atmosfir dari tekanan mutlak # olman, (;<:$.
Grafik dibaa! i"i #$"%"&%kka" '$rb$daa" dia"(ara k$(i)a ($ka"a" dia(a*.
Gambar 1-9 Berbagai Macam Tekanan
Beberapa satuan tekanan yang umum dipakai 0 ( atm #atmosfir$ 6 (*,);) psi
6 (,8(+4: = (8>(88.888 #Pa$
6 9)8 mmg
( Pa #paskal$ 6 ( #?7m4$
( %orr 6 ( mmg
( Bar 6 (8>(88.888 Pa.
2.3. PENGERTIAN TEKANAN E,EK MEKANIK
Pengukuran tekanan secara mekanik kebanyakan melakukan pengukuran tekanan yang lebih besar dari satu atm. Alat-alat untuk mengukur tekanan berkisar dari manometer bejana sederhana sampai alat elektro-mekanis yang sangat
kompleks.
2.4. MA-AMMA-AM ALAT UKUR PENGUKURAN TEKANAN E,EK MEKANIK
1. Ma"/#$($r
&anometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang be rla ana n. /en is ma no me ter ter tua ad alah ma no me ter kolom
cairan. /enis-jenis manometer lainnya adalah 0 manometer tabung , manometer jenis bejana, manometer miring. . @ersi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa #diterapan pada tabung yang lainnya.
Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkantekanan yang diterapan.
J$"i* 0J$"i* #a"/#$($r 0
A. &anometer %abung- #-tube manometer$
B. &anometer jenis bejana #ell-type manometer$
. &anometer miring # inclined manometer$
D. &anometer apung # float manometer$
Skema macam-macam manometer
A. Tab%") U
• airan dalam pipa tidak boleh ada interaksi dengan fluida yang diukur
• Kontaminasi merkuri dan uap air dapat terjadi, terutama pada pengukuran tekanan rendah
2. Bar/#$($r
Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar
#tekanan atmosfer$. Barometer sederhana adalah barometer raksa atau barometer
%orricelli. Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara menghitung tinggi permukaan raksa pada bejana #bentuk lurus$ atau selisih tinggi permukaan raksa pada bejana #bentuk /$ barometer %orricelli ditemukan oleh ilmuan fisika berkebangsaan Gtalia, bernama '"angelista %orricelli #()8< 5 ()*9$ mula-mula tabung kaca yang panjangnya ( meter diisi raksa, kemudian tabung kaca diubalik dan dipasang pada statif. %ernyata, sebagian raksa turun ke bejana dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang disebut ruang hampa %orricelli.
%inggi raksa dalam tabung adalah 9) cm. tekanan raksa setinggi 9) cm inilah yang dimaksudkan tekanan ( atmosfer. /enis barometer yang lain adalah barometer logam atau barometer aneroid.
A. Bar/#$($r Air Rak*a
Barometer air raksa adalah barometer yang menggunakan air raksa untuk mengukur tekanan udara. Barometer ini biasanya digunakan untuk mengukur tekanan udara luar. Barometer air raksa terdiri atas tabung kaca, bejana dan air raksa. Pada barometer ini terdapat skala cm g, sehingga pengukuran tekanan udara dengan menggunakan barometer air raksa
dinyatakan dalam satuan cmg. Barometer yang digunakan %orrocelli dalam percobaannya menggunakan barometer air raksa. !elain barometer air raksa seperti yang digunakan %orricelli, ada barometer jenis lainnya, yaitu barometer !iphon. Barometer !hiphon terdiri atas bejana berhubungan yang salah satu kakinya panjang dan tertutup, sedangkan
kaki yang lain pendek dan terbuka, serta diisi dengan air raksa. Ketika terjadi peningkatan tekanan udara, permukaan air raksa pada kaki bejana
14
yang lebih panjang mengalami kenaikan. /ika tekanan udara turun, maka permukaan air raksa pada bejana berkaki pendek naik, dan permukaan air raksa pada bejana yang berkaki panjang akan turun. Besar tekanan udara yang diukur dapat dilihat pada skala yang terdapat pada bejana yang berkaki panjang.
Prinsip kerja barometer air raksa0
(. Barometer air raksa terbuat dari tabung kaca lurus yang disegel pada salah satu ujungnya.
4. jung tabung yang terbuka diletakkan tegak dalam semacam piring
#dikenal pula sebagai reser"oir$ yang diisi dengan air raksa.
+. Barometer air raksa mengukur tekanan atmosfer dengan
menyeimbangkan berat merkuri dengan berat udara di sekitarnya.
*. Bagian kosong di tabung bagian atas menciptakan efek "akum.
:. Fe"el air raksa dalam tabung akan naik saat berat merkuri lebih kecil dibandingkan dengan tekanan atmosfer di sekitarn ya.
). !ebaliknya, ketika air raksa memiliki berat lebih besar dari tekanan
atmosfer, le"el air raksa dalam tabung akan turun.
Kelebihan barometer air raksa yaitu 0
a$ Praktis digunakan di tempat yang tetap karena tidak perlu menyetel terlebih dahulu jika ingin melakukan pengamatan.
b$ Data yang dihasilkan dengan barometer ini lebih teliti dibandingkan dengan barometer aneroid atau barograf.
c$ Febih tahan lama dibandingkan alat pengukur tekanan udara yang lain selama ruang diatas air raksa tetap hampa.
#'lifant, 48(($
Kelemahan barometer air raksa yaitu 0
a$ Peluang terjadinya kesalahan paralak sangat besar.
b$ %idak dapat mengetahui kapan terjadinya tekanan udara maksimum dan minimum.
#'lifant, 48(($
B. Bar/#$($r L/)a#=A"$r/id
Barometer logam biasa disebut dengan barometer aeroid. Berbeda dengan yang lain, barometer ini tidak menggunakan zat cair untuk mengukur tekanan udara, tetapi menggunakan logam. Barometer ini mempunyai ukuran yang cukup kecil untuk dibaa. Barometer logam biasa digunakan para pendaki gunung dan penerbang. Di dalam kotak logam tersebut terdapat udara yang bertekanan sangat rendah, maka korak logam akan mengalami perubahan bentuk karena adanay perbedaan tekanan antara udara luar dengan udara dalam kotak. Perubahan ini akan menggunakan jarum penunjuk akan menunjukkan besar tekanan udara luar yang dideteksinya. /arum petunjuk tersebut akan merujuk satu angka pada skala barometer yang berbentuk lingkaran.
1
