Buku ini membahas tentang pengukuran teknik yang mencakup pengukuran tekanan, temperatur, kecepatan aliran, dan sistem kendali. Pembahasan meliputi berbagai jenis alat pengukuran seperti manometer, tabung Bourdon, transduser tekanan, termokopel, dan resistor temperatur. Juga dibahas mengenai prinsip kerja, klasifikasi, dan contoh aplikasi dari berbagai alat pengukuran tersebut.

2. Judul buku:
PENGUKURAN TEKNIK
Oleh Raldi Artono Koestoer
The author has more than 20 years of teaching and research experience in thermalfluid engineering sciences at University of Indonesia Faculty of Engineering.
ISBN 979-97726-1-3
Cover design oleh Ahmad Fauzan.
Finishing gambar oleh Ahmad Fauzan.
Pendorong semangat: Nandyputra, Harinaldi, Yulianto, Engkos, Imansyah dll.Sponsor: Laboratorium Perpindahan Kalor, Teknik Mesin FTUI.
Penerbit : Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Univ. Indonesia
Diperkenankan mengutip, mengcopy, menggandakan baik sebagian maupun seluruh isi
buku ini.
HAK CIPTA DILINDUNGI OLEH UNDANG-UNDANG

3. KATA PENGANTAR
Buku PENGUKURAN TEKNIK,
Rasanya sudah beberapa kali saya menerbitkan buku dan diktat mengenai
Pengukuran Teknik. Akan saya coba urut seingat saya dari sejak tahun 1993 dalam bentuk
kertas ketikan yang mungkin waktu itu halamannya hanya berjumlah 40 an. Tahun 1996
dibuat dalam bentuk yang lebih baik oleh Nandy Setiadi sehingga bisa disebut diktat
Pengukuran Teknik. Tahun 1997, dalam bentuk penyelesaian soal-soal dari buku Holman
(Engineering Measurement) yang kemudian terbit atau dipublikasi diluar oleh penerbit
Andi Offset tahun 1998. Setelah mengalami perubahan yang cukup banyak dan masih
saja tetap terasa kurang dan tak pernah sempurna, jadilah buku Pengukuran ini, yang
boleh dibilang saya paksakan selesai karena akan digunakan untuk bahan kuliah bagi
mahasiswa Fakultas Teknik UI, Departemen Teknik Mesin, program Internasional tahun
2005 dalam bentuk buku-elektronik.
Beberapa perbaikan format dan disain telah dilakukan sehingga buku ini bisa
terbit sebagai buku normal biasa pada tahun 2005 ini. Kritik dan saran dari pembaca akan
diterima dengan lapang dada.
Jakarta, 01 Nov 2004.
Raldi Artono Koestoer
i

4. DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ i
BAB 1 PENGUKURAN TEKANAN .............................................................................. 1
1.1. Sistem Pengukuran................................................................................................ 1
1.1.1. Tahap Detektor – Transduser ...................................................................... 2
1.1.2. Tahap Intermediate...................................................................................... 2
1.1.3. Tahap Pembacaan........................................................................................ 2
1.2. Sistem Penginderaan Listrik ................................................................................. 3
1.2.1. Transduser Tahapan Variabel ...................................................................... 3
1.2.2. Transformator Diferensial........................................................................... 4
1.2.3. Transduser Kapasitif .....................................................................................
5
1.2.4. Transduser Piezoelektrik............................................................................. 5
1.2.5. Transduser Fotoelektrik .............................................................................. 6
1.2.6. Transduser Regangan Tahanan ................................................................... 7
1.3. Sistem Pengukuran Tekanan ................................................................................. 9
1.3.1. Manometer Tabung ................................................................................... 10
1.3.2. Tabung Bourdon........................................................................................ 11
1.3.3. Pengukur Diafragma ................................................................................. 12
1.4. Transduser Tekanan ............................................................................................ 14
1.4.1. Konsep Kerja Umum ................................................................................ 15
1.4.2. Mekanisme Gerakan Transduser............................................................... 15
1.4.3. Elemen dari Transduser Tekanan Diferensial dan Gauge ......................... 16
1.4.4. Aplikasi-aplikasi Khusus Transduser Tekanan Diferensial dan Gauge .... 16
1.5. Industrial Pressure Switch................................................................................... 17
1.5.1. Cara Pengoperasian................................................................................... 19
1.5.2. Penyetelan Tekanan................................................................................... 19
1.5.3. Beberapa Jenis Media Operasi yang Sesuai Digunakan ........................... 22
1.5.4. Spesifikasi Teknis Industrial Pressure Switch........................................... 23
1.5.5. Transduser Tekanan Diferensial dengan Kristal Kuarsa Sebagai Sensor . 25
1.6. Jenis-Jenis Transduser Tekanan Diferensial Dan Gauge .................................... 26
1.6.1. Differensial Pressure Transduser Model WGT-420 .................................. 26
1.6.2. Modus Diferensial Pressure Transduser.................................................... 28
1.6.3. Seri PX80 Thick Film ............................................................................... 30
1.6.4. TO-8 PC Board Mount.............................................................................. 32
1.6.5. Micromachined Pressure Transducer for Noncorrosive Dry Gases.......... 32
1.6.6. Pressure Transducer P3 MB...................................................................... 33
1.6.7. Beberapa hbm Diferensial Pressure Transduser ....................................... 33
1.6.8. PX80-MV Wet/Wet Low Differential- Strain Gauge Pressure Transducer ..
34
1.6.9. PX82-MV Wet/Wet Low Differential – Strain Gauge Pressure Transducer.
34
1.6.10. PX81-MV Wet/Wet High Accuracy-Differential Strain Gauge Pressure
Transducer................................................................................................. 35
ii

5. 1.6.11. Model 264/C264 Very Low Differential................................................... 35
1.6.12. Model 239/C239 High Accuracy Low Range Differential Pressure ........ 36
1.6.13. Tank Level Differential............................................................................. 36
1.6.14. Differential Pressure Transducer Produk Megatron ................................. 38
1.6.15. Sable System International Transduser Tekanan PT-100P........................ 38
1.6.16. New Delta Plus Transduser Tekanan Diferensial Multiguna .................... 40
1.6.17. Transduser Tekanan Produk Sensotec Model Yang Tersedia.................... 41
1.6.18. SP 100 ....................................................................................................... 42
1.6.19. Psi-100 Milivolt Output Pressure Transducer........................................... 44
1.6.20. Semi-Conductor Pressure Transducer....................................................... 48
BAB 2 PENGUKURAN TEMPERATUR...................................................................... 49
2.1. Pengantar Termoelektrik ..................................................................................... 49
2.2. Fenomena Termoelektrik .................................................................................... 52
2.2.1. Perpindahan Kalor Konduksi.................................................................... 52
2.2.2. Rugi-rugi Joule.......................................................................................... 53
2.2.3. Efek Seebeck............................................................................................. 53
2.2.4. Efek Peltier................................................................................................ 54
2.2.5. Efek Thompson ......................................................................................... 55
2.2.6. Konstruksi Instrumen................................................................................ 55
2.2.7. Pengukuran Potensial................................................................................ 55
2.2.8. Material ..................................................................................................... 56
2.3. Pengukuran Temperatur ...................................................................................... 59
2.3.1. Termokopel ............................................................................................... 60
2.3.1.1.
Prinsip Kerja Termokopel............................................................ 60
2.3.1.2.
Kombinasi Logam Termokopel ................................................... 63
2.3.1.3.
Metode Pengukuran Termokopel................................................. 67
2.3.1.4.
Termokopel Praktis...................................................................... 69
2.3.1.5.
Model Termokopel....................................................................... 70
2.3.2. Resistance Thermometer Derector (RTD’s).............................................. 74
2.3.2.1.
Bahan RTD .................................................................................. 77
2.3.2.2.
Efek Pemanasan Sendiri RTD ..................................................... 79
2.3.2.3.
IEC 751 : Standar dan Toleransi RTD ......................................... 79
2.3.2.4.
IEC 751 : Kode Warna................................................................. 80
BAB 3 PENGUKURAN KECEPATAN ALIRAN ......................................................... 82
3.1. Dasar Teori Flowmeter........................................................................................ 82
3.1.1. Bagian-bagian Fisik Flowmeter................................................................ 82
3.1.2. Unjuk Kerja Flowmeter ............................................................................ 82
3.1.3. Metoda Kalibrasi Flowmeter .................................................................... 84
3.2. Klasifikasi Flowmeter Berdasarkan Pendekatan Energi ..................................... 84
3.2.1. Pendekatan Energi Ekstraktif.................................................................... 85
3.2.2. Flowmeter Penghasil Diferensial Tekanan ............................................... 86
3.2.3. Flowmeter Penghasil Pulsa : Turbin Flowmeter....................................... 92
3.2.4. Flowmeter dengan Efek Seret : Rotameter ............................................... 92
3.2.5. Flowmeter Anjakan Positif : Rotating Disk Flowmeter............................ 93
3.3. Transduser Aliran................................................................................................ 93
3.3.1. Elemen-elemen Sensor Aliran Tekanan Diferensial ................................. 94
3.3.2. Elemen-elemen Sensor Aliran Mekanik ................................................... 94
iii

6. 3.3.3. Sensor Aliran Oleh Karakteristik Fluida................................................... 96
3.4. Liquid Flowdual.................................................................................................. 96
BAB 4 SISTEM KENDALI ......................................................................................... 103
4.1. Sistem Akuisisi ................................................................................................. 105
4.1. Relay ................................................................................................................. 107
4.3. Penguat.............................................................................................................. 107
4.3.1. Karakteristik dan Parameter Penguat...................................................... 107
4.3.2. Rangkaian Penguat Dasar ....................................................................... 109
4.3.3. Rangkaian Penguat Yang Digunakan...................................................... 112
4.4. Multiplekser / Demultiplekser .......................................................................... 114
4.5. Konverter Analog – Digital............................................................................... 114
4.6. Pemakaian Sambungan Rujukan....................................................................... 115
Pemakaian Sambungan Rujukan............................................................................... 115
4.6.1. Karakteristik dan Parameter OP-AMP.................................................... 121
4.6.2. Persyaratan Catu Daya Untuk OP-AMP................................................. 126
4.6.2.1.
Penerapan Stabilitas Rangkaian................................................. 127
4.6.2.2.
Rangkaian Penyangga (Buffer) ................................................. 128
4.6.2.3.
Sambungan Rujukan.................................................................. 128
4.6.2.4.
Pemilihan Catu Daya ................................................................. 129
4.7. Level Control Relay.......................................................................................... 131
4.7.1. Komponen............................................................................................... 132
4.7.2. Prinsip Kerja ........................................................................................... 137
4.7.3. Perhitungan Matematis dari LCR ........................................................... 138
BAB 5 STRAIN GAUGE DAN LOADCELL ............................................................. 139
5.1. Sensor Gaya Elektrik dan Elektronik................................................................ 139
5.1.1. Komponen – Komponen Sistem ............................................................. 140
5.1.2. Cara Kerja Dasar dari Load Cell............................................................. 140
5.1.3. Strain Gage.............................................................................................. 142
5.1.4. Kompensasi Strain Gage......................................................................... 143
5.1.5. Strain Gage dan Pengukuran Perubahan Tahanan Yang Kecil................ 144
5.1.6. Pemakaian Strain Gage Data .................................................................. 145
5.1.7. Penempelan Strain Gage ......................................................................... 145
5.1.8. Perubahan Tahanan Pada Strain Gage .................................................... 146
5.1.9. Proses Peningkatan Tegangan Pada Strain Gage Amplifier.................... 146
5.2. Load Cell........................................................................................................... 147
iv

7. DAFTAR GAMBAR, TABEL &
GRAFIK
Gambar 1-1 Diagram Blok Sistem Pengukuran .............................................................1
Table 1-1 Berbagai Macam Peralatan Pengukuran ........................................................3
Gambar 1-2 Potensiometer Dengan Beban ...................................................................4
Gambar 1-3 Transformator Diferensial ..........................................................................4
Gambar 1-4 Skema Transduser Kapasitif ......................................................................5
Gambar 1-5 Efek Piezoelektrik........................................................................................6
Gambar 1-6 Efek Fotoelektrik .........................................................................................7
Gambar 1-7 Skema Jembatan Wheatstone ...................................................................8
Gambar 1-8 Rangkaian Jembatan Yang Dikompensasi Terhadap Temperatur ...........9
Gambar 1-9 Berbagai Macam Tekanan ........................................................................10
Gambar 1-10 Skema Manometer Tabung U ................................................................ 11
Gambar 1-11 Skema Tabung Bourdon .........................................................................12
Gambar 1-12 Skema Diafragma ...................................................................................13
Gambar 1-13 Diafragma yang Dilengkapi Pengukur Regangan Tahanan .................13
Gambar 1-14 Diafragma Bergelombang ......................................................................13
Gambar 1-15 Gambar Alat Industrial Pressure Switch ...............................................18
Gambar 1-16 Dimensi Industrial Pressure Switch ......................................................18
Gambar 1-17 Komponen (Stock No.317-134 Source : Terry Francis - RS International UK) ...............................................................................................19
Grafik 1-1 Histerisis Pegas Merah .................................................................................21
Grafik 1-2 Histerisis Pegas Putih (Standar Terpasang)...............................................21
Grafik 1-3 Histerisis Pegas Biru ....................................................................................22
Table 1-2 Beberapa Jenis Media Operasi .....................................................................23
Table 1-3 Data Teknis Pegas Biru (6702-OB), Putih (6702-OW) dan Merah (6702-
v

8. OR) .........................................................................................................24
Grafik 1-4 Kisaran Penyetelan Diferensial ...................................................................24
Gambar 1-18 Differential Pressure Transducer model WGT-420. (left) Enclosure
Mounting, (right) Snap-In Mounting ...................................................27
Table 2-1 Limit Temperatur dan Karakteristik Beberapa Termoelektrik ...................58
Table 2-2 Titik Rujukan Untuk Kalibrasi .......................................................................59
Gambar 2-1 Prinsip Kerja Termokopel .........................................................................60
Gambar 2-2 Efek Peltier ................................................................................................60
Gambar 2-3 Efek Thompson .........................................................................................61
Gambar 2-4 Hukum Logam Perantara .........................................................................62
Gambar 2-5 Hukum Temperatur Perantara .................................................................62
Table 2-3 Logam-Logam yang Bisa Digunakan Dalam Pengukuran Temperatur Termoelektrik ..............................................................................................63
Table 2-4 Kabel Perluasan Termokopel ........................................................................64
Table 2-5 Gaya Gerak Listrik Yang Dihasilkan Termokopel Tipe-K (sambungan rujukan pada 0o) .........................................................................................65
Gambar 2-6 Contoh Gambar Produk Termokopel Yang Dikeluarkan Pabrik .............65
Gambar 2-7 Rangkaian Metoda Defleksi ......................................................................66
Gambar 2-8 Rangkaian Metode Potensiometer ...........................................................67
Gambar 2-9 Industrial Terrmokopel .............................................................................70
Gambar 2-10 Enclosed Thermocouple Probe and Heat ..............................................70
Gambar 2-11 Hand-held Probe and Pipe Probe ...........................................................71
Gambar 2-12 Duty Industrial Metal Sheated and High Temperature Ceramic Sheated
Thermocouples With Terminal Head Assemblies ................................72
Gambar 2-13 Therrmocouple Connecctors ..................................................................73
Gambar 3-1 Pengukuran Aliran Dengan Elemen Sensor Tekanan Diferensial: (a) Orifis,
(b) Venturi, (c) Pitot, (d) Persimpangan Sentrifugal (siku), (e) Persimpangan Sentrifugal (loop), (f) Nosel, (g) Pengukuran Tingkat Aliran.....93
vi

9. Gambar 3-2 Contoh Liquidflowdual ..............................................................................94
Gambar 3-3 Turbin Flowmeter ......................................................................................97
Gambar 4-1 Diagram Loop Terbuka ...........................................................................102
Gambar 4-2 Diagram Blok Loop Tertutup ..................................................................102
Gambar 4-3 Diagram Blok Sistem Akuisisi ................................................................104
Gambar 4-4 Lambang Penguat Dasar ........................................................................105
Gambar 4-5 Pembanding Tegangan ...........................................................................107
Gambar 4-6 Penguat Membalik ..................................................................................108
Gambar 4-7 Penguat Tak Membalik ...........................................................................109
Gambar 4-8 Penguat Pengikut Tegangan ..................................................................109
Gambar 4-9 Penguat Selisih Tegangan ...................................................................... 110
Gambar 4-10 Sistem Penguat Instrumentasi ............................................................ 111
Gambar 4-11 ADC 0804 Yang Dirangkai Untuk Operasi Kontinyu........................... 113
Gambar 4-12 Metode-metode Konvensional Untuk Menerapkan Suhu Rujukan Dalam
Rangkaian Termokopel ....................................................................... 114
Gambar 4-13 Metode Kompensasi dengan Dua Kawat Logam ................................ 115
Gambar 4-14 Kompensasi dengan Prinsip Potensiometer ........................................ 115
Gambar 4-15 Kompensasi dengan Termostat ........................................................... 116
Gambar 4-16 Kompensasi Sambungan Rujukan dengan Bridge ............................. 117
Gambar 4-17 Diagram Blok OP-Amp ......................................................................... 118
Gambar 4-18 Gambar Simbol Skematis OP-Amp Standar ....................................... 119
Gambar 4-19 Penolakan Modus Sekutu .....................................................................122
Gambar 4-20 Penguat Selisih Tegangan ....................................................................124
Gambar 4-21 Gambar Rangkaian Penyangga ...........................................................126
Gambar 4-22 Gambar Rangkaian OP-Amp dan Sambungan Rujukan.....................128
Gambar 4-23 Isolation Probe and Voltage AC Probe ................................................134
Gambar 5-1 Contoh Load Cell .....................................................................................139
Gambar 5-2 Contoh Strain Gage ................................................................................140
vii

10. Gambar 5-3 Sirkui Kompensasi Strain Gage .............................................................141
Table 5-1 Perbandingan Gage Factor Berbagai Jenis Strain Gage ...........................142
..............................................................................................................145
Gambar 5-4 Contoh Load Cell .....................................................................................146
viii

11. BAB 1
PENGUKURAN
TEKANAN
1.1. Sistem Pengukuran
Mengukur adalah membandingkan parameter pada obyek yang diukur terhadap
besaran yang telah distandarkan, sedangkan pengukuran merupakan suatu usaha untuk
mendapatkan informasi deskriptif-kuantitatif dari variabel-variabel fisika dan kimia suatu
zat atau benda yang diukur, misalnya panjang 1m atau massa 1 kg dan sebagainya. Secara
umum sistem pengukuran dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu (Beckwith, 1981) :
•
Tahap detektor - transduser
•
Tahap intermediat, pengkondisian sinyal
•
Tahap pembacaan, untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.1
Tahap pertama data dari obyek dibaca oleh sensor, kemudian dikondisikan pada
tahap intermediat dan akhirnya data tersebut memasuki tahap akhir seperti tampilan hasil,
kendali dan sebagainya.
Gambar 1-1 Diagram Blok Sistem Pengukuran
1

12. 1.1.1. Tahap Detektor – Transduser
Fungsi utama tahap ini adalah mendeteksi atau merasakan adanya perubahan
besaran fisik pada obyek yang diukur. Tahap ini harus kebal terhadap pengaruh lain yang
tidak dikehendaki, misalnya sensor gaya tidak boleh terpengaruh oleh percepatan atau
sensor percepatan linier, tidak boleh berubah oleh perubahan percepatan sudut. Tetapi
hal tersebut tidak pernah didapati secara ideal, perubahan-perubahan kecil oleh variabel
lain tersebut masih dapat diterima selama masih berada dalam batasan-batasan yang
diizinkan.
1.1.2. Tahap Intermediate
Tahap ini adalah tahap penkondisian sinyal yang dihasilkan pada tahap pertama
agar dapat dinyatakan ke tahap terakhir. Perlakuan yang dilakukan pada tahap ini
biasanya penyaringan, penguatan dan transformasi sinyal. Fungsi umum tahap ini adalah
meningkatkan kemampuan sinyal ke level yang mampu mengaktifkan tahap akhir.
Peralatan pada tahap ini harus dirancang sedemikian rupa agar sesuai dengan kondisi
antara tahap pertama dan tahap terakhir.
1.1.3. Tahap Pembacaan
Tahap ini mengandung informasi dalam level yang dapat disensor oleh manusia
dan/atau perangkat kendali. Jika keluaran diharapkan dapat dibaca oleh manusia, maka
lebih sering berbentuk :
•
gerakan relatif, misalnya jarum penunjuk skala atau gerakan gelombang pada
osiloskop,
•
digital, bentuk ini mempresentasikan angka-angka, misalnya odometer mobil,
termometer digital dan sebagainya.
Berikut ini akan diberikan beberapa contoh peralatan menyangkut ketiga tahap
diatas.
2

13. Tahap I
Sensor-Transduser
Tahap II
Pengkondisian Sinyal
Tahap III
Pembacaan
Mekanik :
pegas, diafragma, tabung
bourdon dsb.
Mekanik :
rodagigi, peluncur, cam,
dsb.
Indikator :
skala, kolom likuid, dsb.
Hidrolik :
orifice, venturi
pelambung, dsb.
Optik :
Fotoelektrik fotovoltaik,
dsb.
Elektrik :
Tahanan, kapasitif, dsb.
Hidrolik :
pipa, katup, dsb.
Digital :
layar numerik
Optik :
Lensa, serat - optik dsb.
Rekorder :
Pencetak, perekam, dsb.
Elektrik :
Penguat, filter, dsb.
Kendali :
relay, katup pengaman, dsb.
Table 1-1 Berbagai Macam Peralatan Pengukuran
sumber (Beckwith, 1981)
1.2. Sistem Penginderaan Listrik
Seperti diuraikan sebelumnya bahwa transduser dapat mengubah bentuk sinyal ke
sinyal yang lain agar dapat dibaca pengamat, tetapi pengubahan sinyal kebentuk sinyal
listrik akan menjadi lebih baik karena dalam bentuk ini besaran tersebut lebih mudah
diukur. Pada bagian ini akan dibahas beberapa piranti yang dapat mentransformasikan
suatu bentuk sinyal ke sinyal listrik (Holman, 1985).
1.2.1. Transduser Tahapan Variabel
Transduser ini merupakan piranti yang sangat umum yang dapat dibuat dalam
kontak geser pada kawat luncur, kontak geser pada kumparan kawat, atau yang dapat
digerakkan menurut gerakan sudut. Piranti ini sering dikenal dengan potensiometer
tahanan (resistance potentiometer). Transduser tahanan ini berguna untuk mengubah
perpindahan linier atau perpindahan sudut menjadi sinyal listrik.
3

14. Gambar 1-2 Potensiometer Dengan Beban
1.2.2. Transformator Diferensial
Prinsip kerjanya adalah tiga buah kumparan yang disusun secara linier dengan
inti magnet yang dapat disusun secara linier dengan inti magnet yang dapat digerakkan
dengan bebas didalam kumparan itu. Skemanya dapat dilihat pada gambar 1. 3
Gambar 1-3 Transformator Diferensial
Tegangan masukan arus bolak balik diberikan pada kumparan tengah. Tegangan
keluaran dari kedua kumparan ujung, bergantung pada pasangan magnet antara inti dan
kumparan, yang berubah menurut gerakan inti.
4

15. 1.2.3. Transduser Kapasitif
Seperti terlihat pada gambar 4 kapasitansi kapasitor tersebut ditentukan oleh :
Equation 1-1
dengan ε = konstanta dielektrik
A = luas plat yang berimpit
d = jarak antara plat
Susunan plat ini dapat digunakan untuk mengukur perubahan dalam arah gerak d
atau perubahan luas A melalui perubahan kapasitansi. Alat ini banyak digunakan untuk
mengukur perubahan tinggi permukaan zat cair.
Gambar 1-4 Skema Transduser Kapasitif
1.2.4. Transduser Piezoelektrik
Gambar 1.5 memperlihatkan skema piezoelektrik. Kristal piezoelektrik
(piezoelectric) ditempatkan diantara plat elektrode, bila kedua plat diberikan gaya maka
kristal tersebut akan mengalami deformasi. Dengan kristal tersebut tertentu, deformasi
ini akan mengakibatkan timbulnya beda potensial pada permukaan kristal, pengaruhnya
disebut efek piezoelektrik.
5

16. Gambar 1-5 Efek Piezoelektrik
Muatan induksi kristal tersebut sebanding dengan gaya yang diberikan.
Equation 1-2
dengan Q
= muatan (coulomb)
d
= konstanta piezoelektrik
F
= Gaya (N)
Tegangan keluar kristal adalah :
Equation 1-3
dengan t
= tebal kristal (m)
p
= tekanan (Pa)
g
= kepekaan tegangan (V.m/N).
1.2.5. Transduser Fotoelektrik
Transduser Fotoelektrik
Transduser fotoelektrik
(photoelectric transducer) mengubah berkas cahaya
menjadi sinyal listrik, seperti tampak pada gambar 1. 6.
6

17. Gambar 1-6 Efek Fotoelektrik
Cahaya menimpa sebuah katoda fotoemisif dan membebaskan elektron,
yang ditarik kearah anoda, dengan demikian arus listrik mengalir. Katoda dan anoda
ditempatkan dalam sampul gelas atau kuarsa, yang dihampakan.
1.2.6. Transduser Regangan Tahanan
Pengukur regangan tahanan (Resistance strain gage) merupakan piranti yang
banyak dipakai untuk pengukuran regangan. Prinsip dasarnya sama dengan potensiometer
tahanan, dimana konduktor akan berubah tahanannya jika mengalami suatu deformasi
mekanis. Biasanya konduktor tersebut disatukan dengan spesimen yang akan diukur.
Sebuah rangkaian jembatan dapat dipakai untuk memodifikasi piranti ini, seperti
terlihat pada gambar 1. 7 berikut ini.
7

18. Gambar 1-7 Skema Jembatan Wheatstone
Tegangan listrik pada detektor diberikan oleh :
Equation ‎1-4
Jika jembatan itu dalam keadaan seimbang, maka ED = 0. Misalkan R1 adalah
tahanan yang dapat berubah karena regangan. Andaikan jembatan seimbang pada waktu
tidak ada regangan, dan
Equation ‎1-5
tahanan akan berubah sebesar ∆R1 pada regangan sebesar ε. Tegangan listrik
karena regangan :
8

19. Gambar 1-8 Rangkaian Jembatan Yang Dikompensasi Terhadap Temperatur
∆ED yang dihasilkan akan sangat kecil sehingga perlu diperkuat. Keluaran
yang dihasilkan akan berubah dengan berubahnya temperatur pada benda uji dengan
meletakkan R2 berada pada temperatur yang sama dengan R1 maka pengaruh temperatur
dapat dikompensasi, seperti terlihat pada gambar 1. 8.
1.3. Sistem Pengukuran Tekanan
Tekanan (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 mewadahinya.
Tekanan mutlak (absolute pressure) adalah nilai mutlak tekanan yang bekerja pada wadah
tersebut. Tekanan relatif atau tekanan pengukuran (gage pressure) adalah selisih antara
tekanan mutlak dan tekanan atmosfir. Tekanan vakum atau hampa (vacuum) menunjukkan
seberapa lebih tekanan atmosfir dari tekanan mutlak ( Holman, 1985).
Grafik dibawah ini menunjukkan perbedaan diantara ketiga tekanan diatas.
9

20. Gambar 1-9 Berbagai Macam Tekanan
Beberapa satuan tekanan yang umum dipakai :
1 atm (atmosfir)
= 14,696 psi
= 1,01325 x 105 (Pa)
= 760 mmHg
1 Pa (paskal)
= 1 (N/m2)
1 Torr
= 1 mmHg
1 Bar
= 105 Pa
Pada bagian berikut ini akan diuraikan beberapa peralatan yang sering digunakan
untuk pengukuran tekanan (Holman, 1985)
1.3.1. Manometer Tabung
Manometer sangat banyak digunakan untuk pengukuran tekanan fluida pada keadaan
stedi. Gambar 1.10 memperlihatkan sebuah manometer tabung U. Perbedaaan tekanan
yang tidak diketahui p dengan tekanan atmosfir, Pa , merupakan fungsi ketinggian h.
10

21. Gambar 1-10 Skema Manometer Tabung U
Pembacaan pada skala tersebut dinyatakan oleh :
Equation ‎1-6
atau
Equation ‎1-7
dengan
P : tekanan yang akan diukur
pa : tekanan atmosfir
ρm : densitas fluida manometer
ρf : densitas fluida transmisi
Manometer dapat pula dipasang dalam posisi miring agar mendapat skala yang
lebih teliti.
1.3.2. Tabung Bourdon
Pengukur tabung Bourdon banyak digunakan untuk pengukuran tekanan statik,
harganya relatif murah, tetapi cukup dapat diandalkan. Konstruksi tabung Bourdon
dapat dilihat pada gambar 1. 11. Tabung Bourdon biasanya mempunyai penampang
elips dan konfigurasi "C". Bila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi
deformasi elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan.
Ujung pengukur ini dihubungkan dengan suatu penghubung Berpegas yang memperbesar
perpindahan dan mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk. Penghubung
11

22. itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat diukur untuk memberikan
kelinieran yang optimum.
Gambar 1-11 Skema Tabung Bourdon
1.3.3. Pengukur Diafragma
Pengukur diafragma merupakan piranti deformasi elastis yang banyak digunakan
dalam pengukuran tekanan. Dalam gambar 1. 12 diperlihatkan diafragma rata diberi
perbedaan tekanan Ρ1 - Ρ2. Diafragma ini akan mengalami defleksi sesuai dengan
perbedaan tekanan tersebut.
Pada diafragma dipasang pengukur regangan tahanan untuk mengetahui
deformasi, seperti terlihat pada gambar 1.13. Keluaran dari pengukur ini merupakan
fungsi tegangan setempat, yang tentunya sangat berhubungan dengan defleksi diafragma
dan beda tekanan tersebut. Defleksi pada umumnya linier dengan ∆Ρ jika defleksi tersebut
kurang dari 1/3 tebal diafragma.
12

23. Gambar 1-12 Skema Diafragma
Gambar 1-13 Diafragma yang Dilengkapi Pengukur Regangan Tahanan
Untuk memudahkan respon linier dalam jangkauan defleksi yang lebih luas dan
mengatasi kendala sepertiga tebal diafragma dapat dibuat dengan bentuk bergelombang
seperti gambar 1.14.
Gambar 1-14 Diafragma Bergelombang
13

24. 1.4. Transduser Tekanan
Transduser tekanan digunakan pada industri saat-saat ini cenderung tampil khas.
Badan dengan bentuk bulat, batang ber-stainless steel dengan sambungan pipa pada salah
satu akhirnya dan sebuah kabel di akhir yang lain. Stainless steel digunakan dikarenakan
ketangguhannya yang tinggi dan ketahanannya terhadap korosi.
Dimulai dengan pipa yang berulir di bagian akhir, suatu port atau pembuka
mempunyai diafragma stainless steel didalamnya guna melindungi elemen sensor dari
media yang sedang diukur (berupa tekanan zat cair atau gas). Ujung lain dari diafragma
terdapat satu sisi dari elemen sensor. Elemen aktual yang ada adalah strain gauge, yakni
elemen resistif dimana resistansi berubah dengan sejumlah regangan yang diberlakukan
padanya. Resistor geser ini membentuk satu kaki dari sirkuit jembatan. Sisi lain dari
elemen regangan adalah port referensi dimana merupakan rujukan dari port pengukur.
Semua transduser punya 2 sisi tersebut. Bila salah satu sisi mempunyai hubungan
tekanannya sendiri (pressure connection) dan alat tersebut disebut transduser tekanan
diferensial. Konvensinya disebut Pounds per Square Inch Differential (PSID). Sementara,
menghubungkan salah satu port dengan tekanan atmosfir memungkinkan terukurnya
tekanan gauge (PSI Gauge), dengan alatnya berupa transduser tekanan gauge.
Ada 2 jenis konvensi tekanan gauge yang berbeda yakni: sealed gauge dan vented
gauge. Pengukuran sealed gauge dilakukan dengan menghubungkan port tekanan pada
wadah yang di-sealed yang bertekanan atmosfir (ditulis PSISG). Masalah yang timbul
dengan skala PSISG ini adalah, nilai yang sama pada ‘ketinggian kaki air (feet air)’ akan
terbaca berbeda tergantung pada tekanan barometrik lokal. Lebih jauh lagi, transduser ini
didesain untuk mencegah media (zat) ambien memasuki badan transduser. Aplikasinya
dibuat dengan atmosfir parsial dari Helium yang dikurung di dalam. Penggunaan PSI
Vented Gauge (PSIVG) terlihat pada proses perbandingan tekanan dengan ventilasi
lokal yang terbuka terhadap tekanan atmosfer sehingga mengeliminasi setiap perubahan
dengan perubahan tekanan barometrik.
Sementara itu, dikenal pula transduser dengan tekanan absolut, dimana acuannya
14

25. adalah ruang hampa udara. Biasanya, tampilan transduser ini rapat tertutup. Beberapa
transduser absolut ini direferensikan dengan ubub atau kapsul. Konvensinya adalah PSI
Absolute (PSIA).
1.4.1. Konsep Kerja Umum
Dalam transduser tekanan terdapat unit yang disebut pressure force summing
device. Alat ini mendeteksi dan mengkonversi tekanan menjadi anjakan positif, yang
melahirkan transduksi listrik.Alat-alat ini misalnya berupa diafragma, convoluted /
corrugated diaphragm, kapsul dan ubub serta tabung Bourdon.
Entitas-entitas yang dilibatkan pada pressure force summing adalah massa,
konstanta pegas dan frekuensi alami. Berikut ini adalah rumus frekuensi alami, yakni:
Equation ‎1-8
dimana : fn
= frekuensi alami
K
= konstanta pegas
M
= massa
Penambahan gaya dapat dikonversikan menjadi variasi dari alat listrik yang
berbeda. Umumnya, jenis sensor transduksi dan alat penambah gaya tergantung pada
jumlah mechanical travel, dalam konteks ini adalah bentuk diferensial dan tekanan
gauge.
1.4.2. Mekanisme Gerakan Transduser
Sejumlah besar transduser dilibatkan pada gerakan umum, anjakan dari titik
yang pasti, atau paling tidak dalam bentuk posisi terhadap rujukan tertentu. Komponenkomponennya dalah potensiometer, synchro dan linear variable differential transformer
(LVDT). Komponen-komponen ini memungkinkan timbulnya sinyal listrik dan mekanik,
yakni:
1. Potensiometer terdiri dari dasar, elemen resistansi, kontak listrik (tap), slider,
dan poros serta bantalan. Jenis-jenis potensiometer adalah : konduktif plastik
15

26. (putaran tunggal), wire-wound rotary trimmer, dan rectilinear.
2. Synchro menyediakan indikasi mekanis dari posisi poros sebagai hasil masukan
atau keluaran listrik yang menggambarkan beberapa fungsi dari anjakan angular
poros. Jenis-jenisnya adalah torsi, kontrol dan resolver (induksi).
3. LVDT adalah elemen induktif silang yang utama. LVDT menghasilkan sinyal
listrik yang proporsional dengan anjakan linear dari badan transduser. Ada 2
elemennya yakni armature (penghasil tegangan listrik dari kumparan primer ke
sekunder) dan transformer.
1.4.3. Elemen dari Transduser Tekanan Diferensial dan Gauge
Transduser tekanan diferensial dan gauge dikategorikan ke dalam transduser
pasif. Transduser pasif merespon dengan bergerak secara mekanis guna menghasilkan
suatu perubahan listrik. Dalam konteks ini, elemen yang terdapat pada transduser tekanan
diferensial dan gauge adalah elemen strain-gage, yang akan dijelaskan lebih lanjut pada
bab berikut.
1.4.4. Aplikasi-aplikasi Khusus Transduser Tekanan Diferensial dan
Gauge
Aplikasi khusus berarti penggunaan konsep dasar transduser tekanan diferensial
dan tekanan gauge pada kasus-kasus tertentu yang khas dimana kekhasan ini bertitik
tolak pada kondisi pemakaian, sensor khusus dan komponen-komponen spesifik. Berikut
ini adalah aplikasi-aplikasi khusus dari transduser tekanan diferensial dan tekanan gauge,
yakni:
•
Transduser Aliran (Flow Transducers)
•
Compact Differential-Pressure Transducer
•
Transduser Tekanan Diferensial dengan Kristal Kuarsa Sebagai Sensor
•
Pengukuran tekanan rendah
•
Diaphragm meter
16

27. 1.5. Industrial Pressure Switch
Industrial Pressure Switch adalah suatu alat berupa saklar tekanan yang banyak
digunakan di bidang industri dalam kondisi pengukuran yang bersifat heavy-duty. Dalam
pengukuran tekanan, saklar ini terletak pada tahap awal pengukuran, yaitu tahap sensortransduser. Pressure switch ini memungkinkan pengguna mengatur dan menyesuaikan
tekanan dalam kisaran yang diinginkan serta menset ulang (preset) hysteresis pada
tekanan yang meningkat dan menurun.
Bentuk luar saklar ini berupa rumah saklar dengan tutup yang terisolasi ganda
dengan kode IP65. Kerja saklar ini dilakukan oleh dua buah saklar mikro (microswitches)
tipe RS V3 yang disetel untuk menunjukkan perubahan sebesar ± 2 psi (pada 50 psi) pada
tekanan yang meningkat. Pressure switch ini disertai tiga buah pegas dengan kode warna
yang berbeda-beda yang masing-masing mewakili kisaran-kisaran tekanan sehingga total
ketiganya berkisar antara 20 psi hingga 200 psi. Pegas untuk kisaran tengah, yaitu pegas
berwarna putih dipasang sebagai standar.
Keadaan tekanan secara pendekatan dapat dilihat melalui suatu bukaan kecil
pada tutup (rumah saklar) dan posisi sekrup pengatur tekanannya dapat dikunci pada
posisi yang diinginkan dengan menggunakan kunci segienam 1,5 mm A/F. Pemasangan
kabel dilakukan melalui lubang tap M20 yang sesuai untuk kabel listrik yaitu RS Cable
Glands atau RS Flexible Conduit. Input tekanan masuk melalui penghubung kuningan
dengan standar 1⁄4inci BSP dan diafragma disegel pada posisinya agar aman. Bahan yang
mengalami kontak dengan sistem tekanan adalah brass & nitrile rubber sehingga saklar
tersebut sesuai untuk digunakan bersama fluida apapun yang berfungsi sebagai media
operasi.
17

28. Spesifikasi Teknis Umum :
Kisaran Tekanan : 20 – 200 psi (tiga pegas)
Overpressure maksimum : 500 psi
Keakuratan : ± 1% (pada temperatur konstan)
Kisaran Temperatur operasi : -50C - +700C
Penyetelan Histeresis : 4 setelan
Umur mekanis : 106 operasi
Kerja saklar dgn. 2 saklar mikro V3SPDT
terpisah
Rating : 250V – 1A
Penghubungan tekanan : Penghubung
BSP 1⁄4 inci
Material kontak dgn. fluida : brass nitrile
rubber
Material rumah saklar : Flame retardent
Glass nylon
Material pegas : High Tensile Steel
Material Diafragma : Reinforced nitrile rubber
Gambar 1-15 Gambar Alat Industrial Pressure Switch
Gambar 1-16 Dimensi Industrial Pressure Switch
18

29. Keterangan Gambar :
A – Adjusting Screws
B – Locking Screws
C – Knob
D – Locking Screw (M3)
E – Retaining Clip
F – Springs (Red/White/Blue)
G – Fulcrum Point
1 – Common Electrical Connection
2 – Electrical Connection (opens on pressure rise)
3 – Electrical Connection (closes on pressure rise)
Gambar 1-17 Komponen (Stock No.317-134 Source : Terry Francis - RS International UK)
1.5.1. Cara Pengoperasian
Saklar ini di set untuk beroperasi antara ± 2 psi (pada 50 psi) untuk tekanan yang
meningkat. Titik trip relatif antara dua saklar bisa diatur sampai batas tertentu dengan
melonggarkan sekrup pengunci B dan memutar sekrup pengatur A. Hal ini menyebabkan
saklar bisa beroperasi pada dua tekanan yang berbeda atau melakukan operasi secara
bersamaan pada tekanan naik dan turun.
1.5.2. Penyetelan Tekanan
Terdapat tiga pegas dengan kode warna yang bekerja pada jangkauan berikut :
-
Merah : 20 – 50 psi (1,4 – 3,5 bar)
-
Putih : 40 – 100 psi (2,7 – 6,9 bar) dipasang sebagai standar
-
Biru : 80 – 200 psi (5,5 – 13,8 bar)
19

30. Sekrup penyetelan tekanan bisa diatur tanpa melepas tutup dengan memutar
kenop C. Jika diperlukan kenop ini bisa dikunci dengan menggunakan sekrup M3 D yang
mempunyai 1,5 mm /AF lubang segienam. Perkiraan penyetelan tekanan bisa dilihat
melalui bukaan kecil pada tutup .
Apabila saklar diperlukan untuk beroperasi pada kisaran tekanan tertentu maka
pegas dapat diganti sesuai kisaran tekanan yang diperlukan .Untuk mengganti pegas,
putar sekrup penyetel hingga nilai terendah dan lepaskan penahan E. Buka sekrup
pengunci D, teruskan membuka sekrup penyetel tekanan dan lepaskan dari rumah saklar
.Setelah itu pegas dapat dilepas dan diganti .Pemasangan pegas pengganti harus benarbenar terpasang dengan baik kembali .Untuk pemasangan kembali perhatikan urutan
pemasangan.
Histeresis pada saklar , yaitu perbedaan tekanan yang terjadi pada saat saklar
bekerja pada tekanan meningkat dan pada saat tekanan menurun, dapat diatur dengan
menggerakkan titik fulcrum G pada actuator lever .Hal ini dapat dilakukan dengan
memindahkan sekrup pengunci pada dudukan titik fulcrum .Dudukan dilepas dari
tempatnya dan dipindahkan ke posisi yang diinginkan. Actuator lever harus ditahan
selama titik fulcrum dipindahkan untuk memudahkan pemasangan dan untuk mencegah
pegas lever terlepas dari tempatnya.
Diafragma tekanan disegel pada posisinya dan tidak dapat dipindahkan atau
diganti serta tidak mudah dirusak. Selain itu, untuk alasan keamanan, tidak diperkenankan
mengoperasikan saklar dengan tutup terbuka.
Karakteristik operasi saklar tekanan dengan penggunaan ketiga pegas di atas dan
pengaturan histeresis yang berbeda-beda ditunjukkan pada ketiga grafik di bawah.
20

31. Grafik 1-1 Histerisis Pegas Merah
Grafik 1-2 Histerisis Pegas Putih (Standar Terpasang)
21

32. Grafik 1-3 Histerisis Pegas Biru
1.5.3. Beberapa Jenis Media Operasi yang Sesuai Digunakan
Berikut ini terdapat beberapa jenis media operasi yang dapat digunakan beserta taraf
kesesuaiannya masing-masing :
Pressure / Vacuum Medium
6702 (No. Kode Produk)
S
Aseton
Amonia (cair)
S
Amil Alkohol - 200C
S
Cairan rem otomotif
S
Bir
S
Butan
R
Karbon dioksida kering
R
Asam sitrat
R
Tembaga sulfat (larutan)
S
Udara mampat
R
Cutting oil
R
Diesel Oil
R
22

33. Larutan deterjen
R
Bensin
R
Glikol
R
Hydraulic oil
R
Hidrogen
R
Minyak pelumas
R
Susu
S
Mineral oil
R
Gas alam
R
Oksigen hingga 700C
R
Minyak tanah
R
Larutan plat (krom)
S
Air garam
S
Air Limbah
R
Terpentin
R
Cuka
S
Air
R
Table 1-2 Beberapa Jenis Media Operasi
Ket. : R = Recommended ; S = Suitable with modification
1.5.4. Spesifikasi Teknis Industrial Pressure Switch
Spesifikasi teknis alat Industrial Pressure Switch baik menggunakan pegas biru
(6702-OB), putih (6702-OW) atau merah (6702-OR) secara umum sama. Perbedaan
antara ketiganya hanya terletak pada kisaran tekanan yang dapat diukurnya dan kisaran
penyetelan diferensial pada masing-masing jenis pegas. Data-data teknis dengan
masing-masing jenis pegas dapat dilihat pada tabel berikut :
Parameter
6702-OR
6702-OW
6702-OB
Kisaran tekanan (psi)
20-40
40-100
80-200
Kisaran tekanan (bar)
1,4-3,5
2,76-6,84
5,52-13,74
Penghubung tekanan
Brass 1⁄4”BSP
Brass 1⁄4”BSP
Brass 1⁄4”BSP
Kode warna pegas
Merah
Putih
Biru
23

34. Kisaran penyetelan diferensial
Lihat grafik
Lihat grafik
Lihat grafik
Ketahanan thd. Tekanan
500 psi
500 psi
500 psi
Keakuratan penyetelan
± 10%
± 10%
± 10%
Kisaran temperatur
-50C - +700C
-50C - +700C
-50C - +700C
Electrical Data Switch
2 pole change over
2 pole change over
2 pole change over
Contact rating nominal
21(8)A250V
21(8)A250V
21(8)A250V
Enclosure rating to IEC 144
IP65 ; Class II isolasi ganda
IP65 ; Class II isolasi
ganda
IP65 ; Class isolasi ganda
Masukan kabel
Kawat kabel listrik M20
Kawat kabel listrik M20
Kawat kabel listrik M20
Rumah saklar
Glass loaded nylon
Glass loaded nylon
Glass loaded nylon
Pegas
Baja pegas
Baja pegas
Baja pegas
Diafragma
Reinforced nitrile
Reinforced nitrile
Reinforced nitrile
Kontak dengan medium
Brass/nitrile
Brass/nitrile
Brass/nitrile
Bobot (dalam gram)
300
300
300
Table 1-3 Data Teknis Pegas Biru (6702-OB), Putih (6702-OW) dan Merah (6702OR)
Grafik 1-4 Kisaran Penyetelan Diferensial
24

35. Industrial Pressure Switch merupakan alat berupa saklar tekanan yang digunakan
untuk keperluan industri. Saklar ini berfungsi sebagai tahap awal pengukuran, yaitu tahap
sensor-transduser. Pressure switch ini disertai tiga buah pegas dengan kode warna yang
berbeda yang mewakili kisaran tekanan mulai 20 psi hingga 200 psi. Input tekanan masuk
melalui penghubung kuningan kemudian menuju diafragma. Karakteristik operasi saklar
tekanan yang menggunakan satu dari ketiga pegas di atas memberikan histeresis yang
berbeda-beda.
1.5.5. Transduser Tekanan Diferensial dengan Kristal Kuarsa Sebagai Sensor
Tipe instrumen ini dapat digunakan untuk memonitor tekanan diferensial, atau
tekanan absolut. Sebagai contoh, unit tipe ini dapat digunakan dalam penghubung dengan
pelat orifis, venturi, atau elemen aliran utama lainnya untuk mengukur aliran; dan untuk
meneruskan signal pneumatik. Unit-unit ini dapat juga digunakan untuk mengukur
densitas atau gravitasi tertentu, tingkat-tingkat interface antara cairan, dan tingkat-tingkat
cairan dalam wadah tertutup. Setiap instrumen terdiri atas compact meter body (Barton)
dan transmiter gerakan (Moore).
Dalam operasi (aplikasi aliran), tekanan diferensial digunakan melawan ubub
dalam tubuh meteran. Ubub ini, tercantum dalam ruang tegangan rapat terpisah,
dihubungkan dengan batang tengah umum. Tekanan diferensial menyebabkan
pemasangan ubub untuk menggerakkan jumlah proporsional ditentukan oleh elastisitas
ubub, jangkauan pegas, dan torsi tabung. Ubub kedua diisi dengan cairan (standarnya
ethylene elycol) dan dihubungkan secara internal melalui pesan dalam pelat yang di
tengah. Sebagai peningkatan diferensial, cairan digantikan dari satu ubub ke yang
lainnya. Jika diferensial melebihi jangkauan operasi muatan, ubub akan terus berpindah
sampai cincin O pada batang tengah melawan pelat tengah. Hal ini memindahkan cairan
dalam ubub memperbolehkan untuk meneruskan peningkatan sampai tingkat tekanan
statik penuh tubuh meteran tanpa menyebabkan kerusakan-karena cairan isi, menjadi
25

36. tidak dapat ditekan, serta mencegah pergerakan tambahan. Gerakan transmiter beroperasi
dalam hal yang sama seperti yang diterangkan sebelumnya.
Transduser terdiri dari kristal kuarsa, ubub ganda, sebuah pivot dan berat
pembobot
yang seimbang. Dalam operasinya, tekanan diaplikasikan pada masukan
P1 dan P2. Resonator kuarsa beroperasi pada kondisi vakum di dalam housing (case).
Dengan diaplikasikannya tekanan melalui input-input pada ubub ganda, 2 gaya-gaya
koaksial dan saling berlawanan akan diteruskan ke lengan tuas. Jika P1 dan P2 bernilai
sama, tidak akan ada hasil-hasil gaya netto (resultan gaya=0). Jika P1 berbeda dengan
P2, hanya gaya yang berbeda yang akan diaplikasikan pada balok kuarsa. Saat ubub dan
kuarsa sama jauhnya dari pivot, gaya yang sama diaplikasikan pada balok sesegera ia
dihasilkan ubub. Dengan pilihan daerah efektif ubub dan jarak lengan tuas, jangkauan
tekanan dapat diperoleh dalam jangkauan frekuensi dan tingkat tekanan yang sama untuk
resonator kuarsa tertentu.
Pembobot disesuaikan dengan ukuran dan posisi guna menyakinkan bahwa
pusat berat (akibat gravitasi) sesuai dengan titik pivot/sumbu. Penyesuaian ini membuat
transduser tidak sensitif terhadap akselerasi linear, mengingat bahwa tiada lengan momen
untuk kerja/perlakuan dari gaya-gaya.
1.6. Jenis-Jenis Transduser Tekanan Diferensial Dan Gauge
1.6.1. Differensial Pressure Transduser Model WGT-420
•
Jangkauan rendah dari 1.5" Wg
•
Snap-in track mounting
•
Harga rendah dengan ketelitian 1 %
26

37. Gambar 1-18 Differential Pressure Transducer model WGT-420. (left) Enclosure
Mounting, (right) Snap-In Mounting
Differential Pressure Transducer model WGT-420 telah dikembangkan terutama
untuk HVAC dan aplikasi serupa. Model ini mengubah suatu perbedaan atau sinyal tekanan
pengukur (gauge) udara menjadi sinyal 4-20 mA. Model ini memberikan ketelitian yang
lebih tinggi pada biaya yang sama dengan model LPTB yang menggantikan. Sensor
silikon yang baru memberikan karakteristik performance yang luar biasa dengan biaya
rendah. Sebuah sinyal yang mempersiapkan sirkuit berjalan pada peralatan kawat 4-20
mA. Sinyal tekanan input, secara mekanis diperkecil untuk mengurangi sensitivitas pada
perputaran dan fluktuasi tekanan jangka pendek.
Integral zero dan penyetelan rentang dikalibrasi di pabrik untuk menentukan
tingkat sinyal output dan mungkin dikalibrasi jika diperlukan. Desain sirkuit menghasilkan
interaksi yang sangat kecil antara bentangan dan zero pots.
Aplikasi sejenis dari alat ini meliputi pengontrolan HVAC untuk filter differential
pressure (saringan perbedaan tekanan), fan static pressure (tekanan statik kipas), clean
room pressure (tekanan ruangan bersih), variable air volume systems, dan velocity
pressures (tekanan kecepatan).
27

38. DATA TEKNIS
Ketelitian
Output
Batas Overload
Temp. Operasi
Kompensasi Temp.
Hubungan tekanan
Tegangan supply(Vs)
Media
Bagian basah
DATA YANG DITAWARKAN
WGT-420-010B
± 0
WGT-420-015
0 –
WGT-420-020
0 –
WGT-420-030
0 –
WGT-420-050
0 –
WGT-420-100
0 –
: ± 1 % bentangan pada daerah dengan bentangan 3"
w.g. atau lebih.
1.5 % pada bentangan yang lebih kecil.
: 4-20 mA, 2 kawat
: 3 x tekanan maksimum nominal
5 x tekanan maksimum nominal dengan Rezeroing
: -20 + 70 C
: 0 – 70 C
: 0.180 OD dengan penyesuaian
: 9 – 30 V dc
: Udara dan cairan non-ionik
: Gelas berisi nilon, spiral silikon, keramik
alumina.
– 1" Wg
1.5" Wg
2" Wg
3" Wg
5" Wg
10" Wg
WGT-420 juga dapat disuplai dalam jangkauan tekanan PSI yang lebih tinggi.
WGT-420 biasanya disediakan pada snap-in track. Model ini juga didesain untuk
menyesuaikan pada lampiran yang sama yang kita gunan untuk temperatur yang
ditempelkan pada pipa dan alat kelembaban.
1.6.2. Modus Diferensial Pressure Transduser
Seri T yang ditawarkan dalam 4 model dasar yang hanya berbeda dalam
persyaratan kekuatan dan output sinyal.
28

39. Model T10 Tiga kawat transmitter beroperasi dari 9,5–35 V dc. Tegangan output
•
standar adalah 0-1, 0-2, 0-5, dan 0-10 V dc.
Model T20 Empat kawat transmitter beroperasi dengan kekuatan 24 V ac atau
•
120 V ac. Outputnya adalah voltase. Isolasi antara input dan output adalah 1500
Vrms. Output dapat memasukkan (sink) atau menghasilkan (source) 3,5 mA.
Model T30 Dua kawat transmitter mendapatkan kekuatan dari loop sinyal dan
•
memerlukan 10 – 35 V dc tergantung dari ketahanan loop. Output-nya adalah 4-20
mA. Unit ini terlindung terhadap polaritas terbalik.
Model T40 Empat kawat transmitter memerlukan kekuatan 24 V ac atau 120 V
•
ac dan menghasilkan output 4-20 mA. Isolasi antara input dan output adalah 1500
Vrms. Ketahanan penerima berkisar antara 0 – 650 ohm.
DATA TEKNIS
Ketelitian
: ± 1 % dari jangkauan (termasuk non-linearitas dan
histeresis)
Penyetelan
: Nol dan bentangan adalah non-
interaktif dengan
memakai 20-turn potensiometer untuk resolusi yang
baik.
Daerah
: 0,1”, 0,2", 0,3", 0,5", 1,0", 2,0", 3,0", 5,0",
10,0", Water Column Differential, tekanan pengukuran
29

40. (gage pressure) atau hampa udara
Media
: cocok untuk udara atau gas-gas mulia.
Overpressure
: 8 x tekanan relatif.
Pressure Ports
: 3/16” Diameter untuk 1/8” atau 5/32 I.D Tygon atau
Tabung polyutrethane; 1/4" O.D tabung polyethelene.
Saringan utuh pada kedua bagian.
DATA YANG DITAWARKAN
daerah
T-(model)
10=voltase
001=0,1”
3 kawat
010=1,0"
tekanan nol pada
- = 4 mA
20=voltase
4 kawat
30=2 kawat
4-20 mA
002=0,2”
020=2,0"
003=0,3”
030=3,0"
A = 8 mA
40=4 kawat
4-20 mA
004=0,4”
050=5,0”
005=0,5”
100=10,0”
C = output yang
terbalik
B = 12 mA
1.6.3. Seri PX80 Thick Film
•
Jangkauan Tegangan : 0-1 s.d 0-5000 psi
•
Tekanan Differensial : 0-100 mbar s.d 0-350 bar.
Pengukuran tekanan differensial berkisar antara ± 100mbar sampai ± 350 bar
dengan tekanan garis (line pressure) sampai 6000 psi. FM/
CSA diakui aman secara instrinsik. (CE pada Amplified
Output).
•
Hubungan Tekanan
: 1/4 NPT ≤ 700 psi
: 1/8 NPT > 700 psi
Adapter Metrik tersedia.
•
Output
: 2 mV/V; 0-5 Vdc; 4-20 mA ± 10 %
•
Zero Balance
: + 4 mA + 10% -2 %
penyesuaian.
30

41. •
Akurasi Linearitas
: ≤ 30 psi 0.5 % FSO / > 30
psi 0.25 % FSO Linearitas, Histerisis, dan mampu
ulang (Repetability) dikombinasikan.
•
Pembangkitan (Excitation) Disarankan : 12-40
Vdc
Maksimum : 40 Vdc
•
Jangkauan Temperatur
Jangkauan Operasi
: ≤ 30 psi -34 s.d 93°C (-30 s.d 200°F)/
> 30 psi -46 s.d 107°C (-50 s.d 225°F)
Jangkauan dibenarkan : ≤ 30 psi -1 s.d 54°C (+30 s.d 130 °F)/
> 30 psi 17 s.d 71 °C ( 60 s.d 160 F)
•
Efek Temperatur
Nol
: ≤ 30 psi 0.022% FSO/°C / > 30 psi 0.018% FSO/°C
Rentang : ≤ 30 psi 0.022% FSO/°C/ > 30 psi 0.009% FSO/°C
•
Komponen Basah (Wetted Part)
≤ 30 psi 316
Stainless Steel / >30 psi 17-4 PH Stainless Steel.
•
Penyimpangan Kelebihan Tekanan 2000 psi atau 150% lebih besar
•
Tekanan Ledakan 6000 psi minimum
•
Contoh Pesanan PX80B5-001DI
31

42. 1.6.4. TO-8 PC Board Mount
Seri
Aplikasi
MODEL 1800
Kalibrator portabel, pengukur aliran diferensial,
alat-alat medis elektronik
Custom design
High pressure scanners: Foxboro/ICT
memodifikasi model 1800 menjadi 8 transduser
dengan menggabungkan epoxy khusus untuk
meningkatkan kemampuan tekanan bagian
belakang sementara menjaga spesifikasi dengan
ketat. Hal ini memperluas range model 1800
dari 0-50 sampai 0-500 PSI.
Media compatibility
Range tekanan
Gas dan cairan non-korosif
0-3 dan 0-50 PSIG, PSIA, dan PSID
0-100 PSIG, PSIA
0-150 PSIG
Output
Nominal 100 mV-pembangkit arus
Nominal 40 mV-pembangkit tegangan
Eksitasi
Nominal 1,5 mA atau 10 V DC
Range temperatur-operating-compensated
-40 sampai 121 C
-1 sampai 54 C
0,125% dari span BFSL
Akurasi khusus
1.6.5. Micromachined Pressure Transducer for Noncorrosive Dry
Gases
Kelompok tranduser tekanan XCX
tersedia dalam tiga tingkat penampilan, dan
model penampilan tertinggi menyediakan
kombinasi linear dan kesalahan histeresis
<±0.25% FS dan kesalahan temperatur
<±0.5% FS. Sensor tersedia dalam 8
jangkauan tekanan, 0 sampai 0.3 psi, sampai,
0 sampai 150 psi dan dalam versi gauge,
diferensial, dan tekanan absolut. Model 15-psia, ketelitian 1% berharga <$18 (1000).
Data Instruments Inc, Acton, MA. (508) 264-9550.
32

43. 1.6.6. Pressure Transducer P3 MB
Special features:
• Pengukuran perubahan statik dan dinamik dalam tekanan, gelombang
tekanan, dan fluktuasi
• Jangkauan pengukuran dari 0...10 bar sampai 0...3000 bar
• Posisi pemasangan seperti yang diinginkan
• Tersedia versi Eex I
• Sistem pengukuran regangan ukur
• Tahan karat
• Perlindungan untuk IP 67
• Pengukuran tekanan diferensial dengan hubungan paralel tranduser
1.6.7. Beberapa hbm Diferensial Pressure Transduser
Nama
produk
Kegunaan
Tekanan nominal
min. / max.
Tipe tranduser
Kelas
ketepatan
P3MB
tekanan
diferensial
1 bar / 5 bar
Pasif
0.2
PD1
tekanan
diferensial
0.01 bar / 10 bar
Pasif
1/2
PDE300
tekanan
diferensial
0.1 bar / 2 bar
instrumen tekanan
pengukuran dengan
tampilan dan
4..20mA
0,5
33

44. 1.6.8. PX80-MV Wet/Wet Low Differential- Strain Gauge Pressure
Transducer
• Konstruksi baja tahan karat
• Tersedia dari 1 sampai 5000 PSID
• Persen ketidaklinearan F.S.O. 0,50 (< 30
PDSID), atau 0,75 (> 30 PSID)
• Persen histeresis F.S.O. 0,15 (< 30 PSID),
atau 0,10 (> 30 PSID)
•
Persen kedapatan diulang F.S.O. 0,10 (< 30 PSID), atau 0,10 (> 30 PSID)
•
Tersedia pilihan yang sesuai keinginan untuk material, terminal tekanan, dan
penghubung
•
Kemampuan menangkap sinyal FM
•
Tersedia dalam metrik
•
Garis tekanan di atas 6000PSI
•
Keluaran tersedia dalam 5V dan 4 sampai 20mA
1.6.9. PX82-MV Wet/Wet Low Differential – Strain Gauge Pressure
Transducer
• Konstruksi baja tahan karat
• Tersedia dari 50 inci sampai 800 inci H2O
• Ketelitian kombinasi 0,5%
• Tersedia pilihan yang sesuai keinginan untuk material,
terminal tekanan, dan penghubung
• Kemampuan menangkap sinyal FM
• Garis tekanan di atas 1500PSI
• Keluaran tersedia dalam 5V dan 4 sampai 20mA
34

45. 1.6.10. PX81-MV Wet/Wet High Accuracy-Differential Strain Gauge
Pressure Transducer
• Ketelitian tertinggi 0,25%FS
• Konstruksi baja tahan karat
• Tersedia dari 5 sampai 500 PSID
• Ketelitian kombinasi 0,25%
• Tersedia pilihan yang sesuai keinginan untuk material,
terminal tekanan, dan penghubung
• Keluaran tersedia dalam 5V dan 4 sampai 20mA
1.6.11. Model 264/C264 Very Low Differential
•
Mengukur tekanan diferensial atau gauge (statik) dan mengubah perbedaan tekanan
ini menjadi sebuah output listrik yang proporsional untuk range tekanan tak berarah
atau dua arah.
•
Dua versi: model 264 pressure transducer dengan sebuah output 0-5V DC; dan model
C-264 pressure transmitter dengan sebuah output 2-wire, 4-20 mA.
•
Digunakan dalam Building Energy Management System, transduser ini mampu
mengukur tekanan dan aliran dengan akurasi yang dibutuhkan untuk pemberian
tekanan pada gedung dan pengendalian aliran udara yang baik.
•
Diafragma stainless-steel, dan sebuah elektroda terinsulasi.
•
Tipe pengukuran: diferensial yang sangat rendah.
•
Range: 0-0,1; 0,25; 0,5; 1; 2,5; 5; 10; 25; inci WC
0-±0,1; 0,25; ±0,5; ±1; ±2,5; ±5 inci WC.
•
Akurasi ±% skala penuh: 1,00 standar atau 0,25 dan 0,4 optional (RSS method).
•
Efek termal ±% skala penuh/100°F: 3.3 zero dan span digabungkan.
•
Media compatibility: udara atau gas-gas inert.
•
Output: model 264 = 0 sampai 5 V DC; model C-264 = 4 sampai 20 mA.
35

46. •
Enclosure Option: model 872 electrical enclosure untuk seri 264 pressure transducer
dengan penutup Lexan yang mudah dipasang dan lubang saluran standar 1⁄2 inci.
1.6.12. Model 239/C239 High Accuracy Low Range Differential Pressure
• Dirancang khusus untuk pengukuran akurasi tinggi
dari tekanan rendah.
• Dirancang agar sederhana dan dapat diandalkan.
• Perlindungan overpressure positif yang tinggi
diperoleh dengan elektroda sensor yang berperan
sebagai penutup diafragma.
• Aplikasi:
pengendalian
HVAC,
pendeteksian
kebocoran, pengujian lingkungan, R&D scientific, fume hood control.
• Tipe pengukuran: diferensial.
• Range: 0-0,5; 1; 2,5; 5; 15; 30 inci WC.
0-±0,25; ±0,5; ±1; ±2,5; ±7,5; ±15 inci WC
0-5; 10 PSID
0-±2,5; ±5 PSID
•
Akurasi ±% skala penuh: 0,14 standar atau 0,073 optional (RSS method).
•
Efek termal ±% skala penuh/100°F: 1,0 maksimum zero, 1,0 maksimum span.
•
Media compatibility: high pressure port, gas atau cairan yang sesuai dengan stainlesssteel, aluminium, dan Buna-N, low pressure port, udara kering yang bersih, atau gas
inert.
•
Output: model 239 = 0-5V DC. Model C239 = 4-20 mA.
1.6.13. Tank Level Differential
Seorang operator perlu mengetahui level differential cairan di antara dua tangki.
36

47. Setiap tangki terbuka sehingga tekanan pada dasar tangki linear dan proporsional
dengan level sebenarnya pada setiap tangki. Transduser tekanan penunjuk regangan
dipasang pada dasar setiap tangki yang menjadi sinyal input milivolt kepada Action Paka
4081-0000 Bridge Input Field Configurable Isolator.
AP4081 menyediakan eksitasi 1 sampai 10 V kepada transduser dan menerima
range input yang lebar dari 10 mV sampai lebih dari 200 mV, juga range input yang
bipolar (±200 mV). Output configurable AP4081 dipasang pada range 5 V. Terminal
output negatif AP4081 kemudian dihubungkan sehingga menghasilkan differensial dari
kedua sinyal output positif.
Sebuah Action Paka 4380-2000 DC Input Field Configurable Isolator dipasang
untuk menerima input bipolar ± 5V dan menyediakan output 4-20 miliampere. Ketika
kedua tangki sama levelnya, sinyal output dari AP4380 akan konstan 12 mA. Jika
tangki A levelnya lebih tinggi dari tangki B, sinyal arus akan meningkat di atas 12 mA.
Sebaliknya, jika tangki A levelnya lebih rendah dari tangki B, sinyal arus akan menjadi
di bawah 12 mA.
Keluarga Ultra Slimpaka dapat digunakan untuk menghasilkan hasil yang sama.
Menggunakan dua G448-0002 Strain Gauge Isolator dan satu G408-0001, dapat dirakit
sebuah sistem yang identik.
37

48. 1.6.14. Differential Pressure Transducer Produk Megatron
Pressure Transducer
Tipe
Range tekanan nominal (bar)
Pengukuran tekanan
Toleransi linearity (% skala penuh)
Hysteresis (% skala penuh)
MPD
0,6…10
Tekanan diferensial
<± 0,7
<± 0,2
Pressure fittings
2 nosel
5,2mm
Solder pins
Sambungan listrik
Protection class
IP
Tanpa elektronik
Supply tegangan (V DC)
5 typ.
16 maksimum
8…14
Output nominal (mV/V)
Range temperatur pemakaian (°)
-25…85
Koefisien temperatur (% skala penuh/10K) pada ≤ ± 0,5
output 0
Koefisien temperatur (% skala penuh/10K) pada ≤ ± 0,5
output nominal
MEGATRON menawarkan sensor tekanan semikonduktor monolitik yang
terintegrasi (efek tahanan piezo) untuk jangkauan tekanan rendah dari 0,2 sampai 25 bar,
untuk over pressure dan pengukuran tekanan absolut. Membran tekanan dan pengubah
mekanik/elektrik pada transduser tekanan monolitik diproduksi pada satu bagian. Ini
memungkinkan alat-alat tersebut untuk digunakan pada aplikasi yang paling kecil. Sensor
tekanan semikonduktor khususnya cocok untuk merekam perbedaan kecil dari tekanan
dikarenakan kepekaannya yang tinggi.
1.6.15. Sable System International Transduser Tekanan PT-100P
Transduser tekanan yang sensitif digunakan dalam sejumlah besar penelitian dan
aplikasi pengajaran, mulai dari Plethysmography dan deteksi pergerakan sampai dengan
ke ventilasi biofisik, respirometer, pengukuran tingkat aliran, dan pemeriksaan integritas
38

49. sistem segel. Alat ini merupakan salah satu alat yang paling berguna dalam laboratorium
fisiologi. Sebelumnya, jika Anda membutuhkan transduser tekanan yang tekanan yang
sensitif, Anda harus membelinya dalam jumlah besar, delicate, dan primadona alat
yang berubah-ubah dengan harga yang melambung, bersama-sama dengan amplifier
strain gauge yang cocok. Transduser jenis ini sudah usang karena ketidakmampuan dan
ketidaklinearannya, di luar dari harga yang melambung tinggi.
Teknologi jelas terus berkembang. Alat yang dulu membutuhkan kabel strain
gauge yang sulit pada sebuah floppy dan membran damage-prone, sekarang bisa
dilakukan lebih baik dengan wafer silikon yang dietsa secara presisi, cukup tipis untuk
dilenturkan secara mudah di bawah tekanan dan memiliki silikon strain gauge yang
menyeluruh (integral), sensitivitasnya tinggi, dan temperature compensated. Wafer ini
adalah transduser tekanan ideal yang menawarkan sensitivitas tinggi, aliran yang sangat
rendah, resolusi yang mengesankan, dan merespon frekuensi.
Sable system PT-100, berdasarkan elemen pengukur tekanan yang presisi dari
wafer silicone, didesain untuk hubungan langsung ke sistem akuisisi data atau chart
rekorder. Memiliki jangkauan dasar ±1250 Pa (ekivalen dengan ±10 Torr), dengan
jangkau perolehan tambahan ±125 Pa dan ± 12.5 Pa. Keluaran voltase nominal (dari
lubang BNC berkualitas tinggi) adalah sebesar 250,25 atau 2.5 Pa/V.
PT-100 adalah transduser tekanan differensial. PT-100 mengukur perbedaan
tekanan antara sampel dan terminal input referensi. Anda dapat menggunakan tekanan
atmosfer sebagai referensi, atau lainnya yang lebih cocok dengan pengalaman Anda.
Sebagai contoh, salah satu aplikasi menarik pengukuran perbedaan tekanan antara sebuah
respirometer ruang tertutup (dengan absorbant CO2) dan termobarometer. Aktivitas ini
membuat Anda dapat menyusun volume respirometer yang akurat dan volume konstan
sensitif yang ideal untuk penggunaan dengan sistem data acquisition yang manapun.
Kemungkinannya tak terhingga, hanya dibatasi oleh imajinasi Anda.
Banyak aplikasi yang menginginkan pengukuran tekanan dengan perubahan
kecil di berbagai tempat dengan jangkauan instrumen. PT-100 sangat baik dalam hal
39

50. ini, dengan keseimbangan penuh dan memperoleh kemampuan terhadap keseluruhan
jangkauan instrumen. Kemampuan ini dapat membantu Anda mengurangi offset konstan
dari output transduser tekanan dan meng-amplify deviasi dari nilai tersebut. Nilai offset
adalah sekumpulan nilai yang berkualitas tinggi, ten-turn potensiometer.
PT-100 bahkan memiliki tampilan terbaik yang tidak ditemukan padainstrumen
komersial lain yang ada. Sebagai alterntif men-set nilai offset secara manual, alat ini
dapat melakukannya secara otomatis, dengan menunda aliran tekanan jangka panjang
tapi dengan hati-hati meng-amplify sinyal yang diinginkan dengan lebih cepat. Alat ini
dapat melakukannya dalam 2 waktu konstan(10 atau 60 detik). Ini membuat PT-100
menjadi begitu alami, untuk aplikasi-aplikasi yang diinginkan seperti plethysmografi
seluruh badan, dimana sinyal yang kecil dan bervariasi secara cepat melaju pada sinyal
yang lebih besar dan bervariasi dengan lebih lambat.
Di luar dari penggunaannya dalam penelitian, PT-100 sangat baik untuk pengajaran
physiology karena kemampuan dan kemudahan pemakaiannya. PT-100 ideal untuk
Spirometer. Dan karena PT-100 tidak menggunakan membran floppy sebagai elemen
sensor, maka lebih kuat dan juga sensitif (sebuah kombinasi yang baik). Alat ini mampu
mengambil 30 kali penuh tekanan skala penuh yang telah diatur tingkatannya, atau 1/3
tekanan differensial atmosfer. Perlakuan ini bisa menghancurkan sensor model lama yang
hanya mampu menahan 1,5 kali beban sebelum membutuhkan pekerjaan perbaikan yang
bisa mengeluarkan biaya lebih dari seluruh PT-100.
1.6.16. New Delta Plus Transduser Tekanan Diferensial Multiguna
Penawaran terbaru Sensotec adalah Delta Plus Differensial Pressure Family
yang didesain untuk aplikasi jangkau perbedaan tekanan yang paling luas. Produkproduk Delta Plus memperoleh kemultigunaannya melalui 1 set konfigurasi standar
dan pilihan yang sangat bervariasi yang menyebabkan mereka dibuat untuk spesifikasi
konsumen secara tepat. Konsumen dapat memilihnya dari bermacam-macam terminal
tekanan (pressure ports), terminal elektrik, output sinyal, dan konfigurasi mesin untuk
40

51. memperoleh pemasangan sempurna untuk aplikasi yang ada dan baru.
Delta Plus Dps menampilkan ketepatan ± 0.1% atau 0.25 % dan jangkauan skala
penuh sebesar 10" H2O pada temperatur operasi dari -40 s.d 225°F. Output standar adalah
0-100 mV (nom), atau anda bisa memilih voltase yang di-amplify secara internal dan
output langsung, termasuk safe 2-wire secara instrinsik.
Unit-unit yang keras semuanya mengalami welding, dan terbuat dari Stainless
Steel, bisa dikonfigurasikan baik untuk aplikasi wet/wet atau
wet/dry dan juga baik dengan terminal tekanan in-line atau
right-angled . Selain desainnya yang kompak dan ringan, Delta
Plus mampu mengirimkan response frekuensi, output simetri
yang luar biasa, dan sensivitas temperatur minimal. Kedua unit
mampu menampilkan terminal basah (wet ports) yang efektif
dengan fluida dan gas-gas yang setara dengan Stainless Steel
316L dan Hastelloy C-276. Terminal kering (dry ports) dibatasi
untuk fluida dan gas-gas yang setara dengan kuarsa, silikon, steel, dan alumunium.
1.6.17. Transduser Tekanan Produk Sensotec Model Yang Tersedia
Tipe-tipe TJE wet/wet differensial , Z wet/wet differensial , dan A-5 wet/wet
differensial tersedia untuk tekanan 5,10,15,25,50,100, 200 dan 500 psi.
Sensotec memanufaktur transduser tekanan differensial wet/wet dan wet/dry dan
transmitter dalam jangkauan luas. Sensor ini dimanufaktur berupa standar, modifikasi
standar, dan produk-produk biasa.
Sensotec menawarkan transduser teknologi berjangkauan luas seperti bonded
foil, semikonduktor, sputtered dan lain-lain, sehinnga sensor akan menyadiakan
pengukuran terbaik yang mungkin dilakukan oleh kondisi lingkungan yang diaplikasikan.
Unit-unit ini mengukur tekanan jangkauan luas: 0.5 psid s.d 10,000 psid. Sensotec Dps
juga menawarkan tingkat ecepatan tinggi dan stabil; 0.1 % s.d 0.5 % F.S pada waktu
berhubungan dengan temperatur serendah -100 s.d 325°F. Transduser biasa mampu
41

52. meng-handle temperatur diatas sebaik di bawah jangkauan ini.
Jangkau output "on board" Sensotec bervariasi sekali. Ada yang termasuk 4 s.d
20 mA, 0 s.d 5 V, 0 s.d 20 mA, 1 s.d 10 Vdc, dan ± 5 Vdc, sebaik 0 s.d 20 Vdc. Kita
juga bisa menyediakan amplifikasi in-line dan output digital seperti RS-232 atau RS-485.
Sensotec juga menawarkan jangkauan luas dari ukuran termasuk miniatur transduser
bersama-sama dengan tipe penghubung, yang mana termasuk kabel penghubung bawah
air yang dapat dibawa menyelam.
1.6.18. SP 100
Model SP100 adalah sebuah transduser
tekanan keras yang menggunakan sebuah jembatan
pengukur regangan silikon yang dipasang pada
sebuah diafragma rata untuk mengukur defleksi
diafragma yang disebabkan oleh tekanan. Lubang
tekanan yang ditutup dengan las terbuat dari 17-4
PH stainless steel, sehingga unit ini baik untuk digunakan dengan cairan yang korosif
dalam kondisi lingkungan pada umumnya.Harganya ekonomis untuk aplikasi industri
dimana rasio unjuk kerja-biaya yang tinggi sangat penting.
Keistimewaan
•
Kecil, keras
•
Konstruksi stainless-steel
•
Lubang tekanan ditutup dengan las
•
Overpressure tinggi
•
Stabil, andal
•
Keandalan terbukti
42

53. SPESIFIKASI DASAR
Performance
Range standar
0-15, 30, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10.000 psi
Overpressure
200% skala penuh
Burst pressure
10x skala penuh atau 20.000 psi, mana yang lebih rendah
Mechanical
Material
17-4 PH CRES lubang dan case
Pressure fitting
1/4 –18 NPT (MS33656-4 optional)
Berat
Maksimum 4 ons
Environmental
Temperatur
Operating range
-65 sampai +255°F
Compensated range
0 sampai +130°F
Efek termal
On zero: ±0,01% skala penuh/°F
On sensitivity: ±0,01% skala penuh/°F
Electrical
Eksitasi
10V DC atau AC nom
Output
10mV/V ± 1%
Akurasi
±0,5% skala penuh (Comb. L.H.R.)
Resolution
Tak terhingga
Kesetimbangan nol
±1% skala penuh
Impedansi output
500 ohm nom
Impedansi Input
1700 ohm nominal
Tahanan insulasi
50M/ohm minimum pada 50V DC
43

54. Penghubung
Bendix PTIH-8-4P atau ekivalen
(mate: PTO6-8-4S)
1.6.19. Psi-100 Milivolt Output Pressure Transducer
44

55. Range pengukuran akurat tekanan: 15-10.000 psi.
Keistimewaan:
•
Biaya rendah
•
Akurasi (Linearity, Hysteresis, Repeatability): ±.25%F.S.
•
Hybrid compensation network untuk reliability
•
Output standar 10 mV/V (output yang lain tersedia)
•
Konstruksi: rugged all-stainless yang di las
Transduser pengukur regangan dengan akurasi ±.25% skala penuh. PSI-100
menawarkan range tekanan (gauge atau absolut) dari 0-15 sampai 0-10.000 psi.
Keistimewaannya adalah high burst pressure dan akurasi yang tinggi: .25%F.S.
Sensor terdiri dari pengukur regangan piezoresistive yang terbuat dari silikon yang
terpasang pada diafragma logam yang rata, yang terpasang pada konfigurasi jembatan
wheatstone. Output disesuaikan untuk 100 mV skala penuh untuk seluruh range (10 mV/
Volt).
Sensor, dengan hybrid compensation network, ditempatkan dalam sebuah housing yang
seluruhnya terbuat dari stainless-steel untuk penggunaan di lingkungan yang buruk.
PSI-100 ekonomis untuk seluruh pemakaian umum pengukuran tekanan dimana
dibutuhkan unit yang hemat biaya dan memiliki keandalan tinggi. Dengan ukuran yang
kecil (2 ons), hybrid compensation yang terintegrasi dan konstruksi yang keras membuat
unit ini sebagai all purpose transducer yang baik dengan umur pemakaian yang lama
untuk seluruh aplikasi pengukuran tekanan statis dan dinamis.
SPESIFIKASI
Unjuk Kerja
Range tekanan (pengukur atau absolut) 0-15 sampai 10.000 psi
standar
Overpressure
2× skala penuh
Burst Pressure
10× skala penuh atau 20.000 psi, mana yang
lebih rendah
45

56. Volume lubang tekanan
0,05 in3
Output
10 mV/V ± 1%
Akurasi (linearity, hyste-resis, dan
repeatability)
± 0,25% dari skala penuh
Kesetimbangan nol
± 1,0 % dari skala penuh
Range Temperatur
Thermal Zero Shift
Thermal Sensitivity Shift
-0°F sampai 130°F
±0,01% dari skala penuh / °F
± 0,01% dari skala penuh /°F (±0,02% untuk
range temperatur optional atau 316S.S
Resolution
Tak terhingga
Umur
10 juta pemakaian
Electrical
Eksitasi
10V DC (dianjurkan)
20V maksimum (DC atau AC)
Impedansi input
1200Ω minimal
Impedansi output
±500Ω
Output / Input
Non-isolated, floating, 4-wire
Environmental
Range temperatur pemakaian maksimum
-65°F sampai +300°F
Compensated range
Optional range
0°F sampai 130°F standar
-40°F sampai 250°F optional
46

57. Fisik
Berat
2 ons
Wetted materials
Stainless-steel 17-4 P.H.
(316 S.S.T. optional) (tanpa O-rings)
Sesuai dengan 17-4 P.H. atau 316 S.S.T.
Media
Penghubung:
Electrical Receptacle: Bendix PT1H-8-4 P atau ekivalen
Mating Connector: Bendix PT06A-8-4S(SR) atau ekivalen
Circuit view
End view
Side view
47

58. 1.6.20. Semi-Conductor Pressure Transducer
•
Banyak macamnya termasuk diafragma silikon dan model diafragma logam
•
4 jenis bentuk pengukuran:
tekanan gauge
(tidak terte-kan dan tertekan), tekanan absolut, tekanan
diferensial.
•
Sangat kompak, sensivitas tinggi, model dengan
output tinggi, dsb., tersedia dengan karakteristik frekuensi
supe-rior. Sangat cocok untuk eksperimen wind-tunnel, ataupun berbagai jenis
eksperimen mesin.
48

59. BAB 2
PENGUKURAN
TEMPERATUR
2.1. Pengantar Termoelektrik
Ada beberapa metode yang umum digunakan sebagai pengukuran temperatur
(sensor) meliputi termokopel, sistem yang diisi (filled system), tahanan listrik dan elemen
bimetal.
Pemilihan sensor temperatur dan sistem yang ingin digunakan bergantung pada
empat faktor, yaitu : harga, ketepatan (akurasi), kepercayaan dan kesesuaian.
Faktor pertama pasti dipertimbangkan karena pengaruh harga sangat penting
sekali. Faktor kedua dapat dipahami sebab bila suatu proses ingin dikontrol dengan
satu atau dua derajat (kadang-kadang dengan derajat fraksi), proses lain dapat berubah
beberapa derajat tentunya tanpa kehilangan efisiensi atau kualitas.
Faktor kepercayaan dapat digambarkan sebagai berikut : termokopel besikonstantan dapat dipakai untuk pengukuran temperatur sekitar 760°C. Tetapi, oksidasi
menyebabkan kesalahan awal dan termokopel besi-konstantan membutuhkan pergantian
berulang. Agar lebih dapat dipercaya, termokopel dengan range temperatur besar dan
ketahanan yang lama dapat digunakan.
Faktor kesesuaian pada proses yang hendak diukur turut menentukan pemilihan
sensor; dimana sensor tidak berubah atau bercampur dengan proses. Misalnya
menempatkan termokopel pada sumber panas (thermowell) dalam aliran dimana proses
berlangsung mencegah terjadinya perpindahan panas dengan konsekuensi kesalahan
indikasi temperatur.
49

60. Prinsip termoelektrik yang ditemukan oleh Seebeck pada tahun 1821 merupakan
satu dasar dari beberapa jenis alat pengukuran temperatur yaitu termokopel. Bila dua
logam yang berbeda dihubungkan bersama pada satu sisi dan sisi tersebut dipanaskan,
akan timbul pada potensial pada sisi yang lain. Dua kaki bebas tersebut dapat
dihubungkan dengan mili voltmeter atau potensiometer untuk mengukur besarnya emf
(electromotive force) yang dihasilkan. Instrumen yang bekerja sesuai prinsip ini dikenal
sebagai pirometer termoelektrik.
Electromotive force yang didapat pada rangkaian termoelektrik disebabkan oleh
dua fenomena, satu dikenal efek Peltier dan yang lain adalah efek Thomson. Efek Peltier
mengatur besar emf hasil dari kontak dua logam berbeda (tetapi besarnya berubah sejalan
dengan temperatur pada titik kontak). Emf akibat dari efek Thomson (kurang dominan)
dihasilkan oleh gradien temperatur kabel tunggal.
Selama kedua titik kontak dan kedua kabel terdapat gradien temperatur maka
akan timbul dua emf Peltier dan dua amf Thomson. Total emf yang bekerja pada
rangkaian adalah hasil keempat emf tersebut, dengan polaritas ditentukan dari material
yang digunakan dan hubungannya terhadap temperatur pada kedua sisi. Besar emf
ini dapat diukur pada rangkaian di setiap titik dengan instrumen pengukur emf atau
potensiometer.
Termokopel yang umumnya diperdagangkan dapat membangkitkan 20 sampai 50
mV untuk suatu jangkauan temperatur tertentu.
Selama material yang digunakan adalah termokopel komersial (umum
diperdagangkan), efek Thomson dapat diabaikan. Total emf menjadi jumlah kedua emf
yang dibangkitkan oleh efek Peltier. Bila temperatur pada satu sambungan (reference
junction) dipertahankan konstan, atau bila besar emf dikompensasi, emf efektif termokopel
hanya yang dibagkitkan oelh temperatur yang tidak terkompensasi (measuring junction).
Besar emf inilah yang digunakan untuk mengukur perubahan temperatur.
Beberapa fenomena ditemukan dan diterima sebagai hukum termoelektrik, yaitu
:
50

61. 1. Pemanfaatan panas pada suatu logam homogen tidak akan menghasilkan atau
mendapatkan arus listrik di dalamnya.
2. Emf akan dihasilkan bila terdapat sambungan dari dua logam berbeda
dipertahankan pada temperatur berbeda tidak dipengaruhi oleh gradien temperatur
sepanjang konduktor
3. Pada rangkaian yang terdiri dari dua logam berbeda dimana kedua sambungan
diberi beda temperatur, besar emf tidak akan terpengaruhi bila logam ketiga
disambungkan pada rangkaian
4. Besarnya emf dua logam berbeda yang dihubungkan satu dengan yang lain adalah
jumlah aljabar dari masing-masing emf relatif terhadap logam ketiga (reference
metal)
5. Emf yang dihasilkan pada suatu rangkaian yang berada pada temperatur T1 dan T2
dan emf pada temperatur T2 dan T3 adalah sama dengan jumlah aljabar emf bila
rangkaian berada pada temperatur T1 dan T3.
6. Jumlah aljabar emf yang dihasilkan pada rangkaian meliputi dua atau lebih
termokopel dimana semua pada temperatur sama adalah nol
7. Total emf tidak terpengaruh oleh tambahan termokopel yang mempunyai
temperatur sama
Kombinasi kabel termokopel haruslah mengacu pada hubungan linier antara
temperatur dengan emf, dimana kombinasi tersebut mampu menghasilkan perubahan emf
per derajat temperatur yang dapat dideteksi dengan alat pengukuran standar. Dan untuk
beberapa aplikasi dapat digunakan untuk temperatur tinggi, perubahan temperatur yang
cepat dan efek korosi yang kecil.
Pada fenomena ketiga hukum termoelektrik menyatakan bahwa logam ketiga
yang ditambahkan pada rangkaian tidak mempengaruhi emf yang dibangkitkan selama
temperatur kedua sambungan tetap sama. Hal ini menjadi suatu keuntungan ekonomis
dalam pemilihan kabel ketiga. Kabel tembaga umumnya digunakan sebagai kabel
51

62. termokopel tambahan.
Insulasi/pelapisan permukaan sangat penting untuk menghindari kenaikan emf
yang tidak diinginkan.
Besar emf yang dihasilkan oleh termokopel bergantung pada temperatur yang
hendak diukur dan temperatur referensi. Maka untuk menentukan temperatur harus
diketahui :
1. kalibrasi data termokopel
2. emf terukur
3. temparatur referensi
2.2. Fenomena Termoelektrik
Dalam perencanaan instrumen termoelektrik, ada lima fenomena yang harus
diperhatikan, yaitu konduksi panas, rugi Joule, efek Seebeck, efek Peltier dan efek
Thomson. Ketiga fenomena terakhir saling berhubungan satu sama lain terhadap
karakteristik suatu material. Adapun kelima fenomena tersebut adalah :
2.2.1. Perpindahan Kalor Konduksi
Analisa termodinamik pada modul termoelektrik, dimana medium penghantar
listrik adalah benda padat memerlukan pertimbangan perpindahan kalor lewat konduksi.
Konduksi kalor sederhana dimana rata-rata perpindahan panas diperhitungkan
sebanding dengan gradien temperatur mengacu pada aliran panas Fourier mengikuti
hukum Fourier mengenai konduksi termal :
Equation ‎2-1
dimana k adalah koefisien konduktivitas termal (watt/cm.K)
52

63. 2.2.2. Rugi-rugi Joule
Aliran arus listrik melawan tahanan, disertai dengan disipasi energi listrik yaitu
tranformasi energi listrik menjadi energi termal. Hal ini akan menaikan temperatur
pada medium penghantar sebanding dengan sejumlah energi yang dipindahkan
lewat perpindahan kalor. Dengan hukum Ohm, V = IR, Panas Joule rata-rata adalah
Equation ‎2-2
Tahanan ditentukan lewat dimensi material penghantar dan resitivitas material,
ohm-cm. Kebalikan dari resitivitas adalah konduktivitas, jadi
Equation ‎2-3
arus listrik biasanya dilambangkan sebagai hambatan jenis (J), dimana :
Equation ‎2-4
2.2.3. Efek Seebeck
Bila dua material yang berbeda dihubungkan dalam suatu sirkuit dan kedua
sambungan (junction) dipertahankan pada temperatur yang berbeda maka akan
dibangkitkan emf (electromotive force). Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh
Seebeck sehingga disebut efek Seebeck atau umumnya dikenal dengan nama prinsip
termokopel.
Dua buah material, sebut p dan n dihubungkan pada titik 1 dan berada pada
temperatur referensi, TL. Dengan potensiometer diukur beda temperatur (TH - TL).
Seebeck memberikan suatu persamaan hubungan sifat material, potensial
termoelektrik dengan temperatur. Koefisien Seebeck atau biasa disebut thermoelectric
power untuk suatu material didefinisikan sebagai,
53

64. Equation ‎2-5
Sedangkan potensial termoelektrik, E yang ditimbulkan dalam suatu sirkuit yang
terdiri dari dua material dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Equation ‎2-6
Koefisien Seebeck kombinasi, ditentukan positif jika arus listrik (aliran muatan
positif) mengalir dari material p ke material n pada simpangan dingin dimana panas
kombinasi ulang dilepaskan.
2.2.4. Efek Peltier
Efek Peltier menyebutkan bahwa jika suatu arus searah dialirkan pada suatu
rangkaian yang terdiri dari material berbeda, salah satu simpangan logam yang tidak
sama tersebut akan dipanaskan dan lainnya akan didinginkan. Ini adalah kebalikan
dari efek Seebeck dan juga dapat balik, yaitu jika aliran arus berlawanan maka material
yang tadinya dipanaskan akan didinginkan dan yang tadinya didinginkan akan berbalik
dipanaskan.
Apabila arus listrik mengalir dari suatu penghantar ke penghantar lain melewati
suatu sambungan, sejumlah energi dibawa oleh pembawa muatan ke sambungan
(junction) dari material p dengan laju Qp, dan energi ini dibawa dari sambungan ke
material n dengan laju Qn. Karena tingkat energi dari pembawa muatan adalah berbeda
untuk kedua material maka Qp akan lebih besar atau lebih dari Qn.
54

65. 2.2.5. Efek Thompson
Efek Thomson menyatakan bahwa terdapat penyerapan atau pelepasan panas
bolak-balik dalam penghantar homogen yang terkena perbedaan panas dan perbedaan
listrik secara simultan. Didapat bahwa gradien potensial hasil dari perbedaan temperatur
adalah positif searah dengan gradien temperatur.
2.2.6. Konstruksi Instrumen
Termokopel satu simpangan dapat menghasilkan keluaran dalam jangkau
mikrovolt sampai milivolt. Tetapi ada satu cara yang cukup baik untuk mendapatkan
rangkaian yang lebih peka yaitu beberapa termokopel dihubungkan secara seri. Susunan
demikian disebut termopil atau termo-onggok. Tujuh sambungan termokopel akan
menghasilkan keluaran/sensitivitas tujuh kali susunan termokopel tunggal dengan syarat
temperatur sambungan panas dan sambungan dingin seragam.
Susunan termopel sangat berguna untuk mendapatkan emf yang agak besar untuk
pengukuran beda suhu kecil antara dua sambungan. Dengan cara ini didapatkan instrumen
yang relatif murah untuk pengukuran tegangan, jika tidak akan diperlukan potensiometer
mikrovolt dalam pengukuran keluaran. Untuk sering lebih menguntungkan.
2.2.7. Pengukuran Potensial
Kaki atau elemen instrumen termoelektrik p-n dihubungkan seri untuk
mengalirkan arus, dan dihubungkan paralel untuk mengalirkan panas. Tahanan listrik
total dari konverter merupakan jumlah tahanan dari tiap-tiap tahanan kaki.
Konduktansi panas instrumen Kg adalah sama dengan jumlah konduktansi panas
(harga kebalikan dari tahanan panas) kaki-kaki semikonduktor, atau
Equation ‎2-7
Dimana K adalah konduktivitas panas material semikonduktor dalam watt per meter per
55

66. derajat Celcius.
Kesetimbangan energi pada kedua sambungan panas atau dingin terdiri atas empat
bentuk energi. Pertama, terdapat sejumlah perpindahan panas ke atau dari sambungan. ke
sekelilingnya, ±Q. Yang kedua, terdapat sejumlah perpindahan panas melalui instrumen
dari sambungan panas ke bagian yang dingin, Kg∆T. Ketiga, perpindahan panas karena
efek Peltier, ±πpn Ι = ±T (L atau H) I αpn. Keempat, terdapat penghamburan daya di
peralatan karena pemanasan Joule dan dapat ditunjukkan bahwa secara efektif separuh
dari panas tahanan ditimbulkan dalam masing-masing sambungan, +Ι2Rg/2.
Di bagian sambungan panas, jumlah perpindahan panas, jumlah perpindahan panas
Peltier ialah mπpn Ι atau m pnTHΙ, dalam watt. Energi atau daya yang masuk ke sambungan
panas adalah sama dengan Ι2Rg/2 plus QH, sedang daya meninggalkan sambungan panas
adalah sama dengan jumlah Kg ∆T dan m αpnTHΙ. Pada bagian sambungan dingin, daya
yang dipindahkan dari sambungan ke sekelilingnya sama dengan -QL. Daya berguna
yang diproduksi oleh peralatan adalah sama dengan daya yang diberikan pada beban
luar. Karena sistem ini membangkitkan arus searah, daya berguna yang terjadi ialah
Ι2Ro, dimana Ro adalah tahanan dari beban luar. Voltase keluaran instrumen adalah sama
dengan voltase total yang dibangkitkan, dikurangi penurunan voltase
Equation ‎2-8
dan daya keluaran menjadi
Equation ‎2-9
2.2.8. Material
Hubungan emf terhadap temperatur untuk termokopel sejenis terbatas pada
sifat-sifat fisik dan tidak tergantung pada detail instrumen. Pada termokopel sejenis,
masing-masing elemen adalah sama baik komposisi kimianya dan sifat fisiknya.
Meskipun semua material yang tidak sama menunjukkan efek termoelektrik tetapi
56

67. hanya beberapa yang digunakan secara luas. Ada tujuh karakteristik utama yang perlu
dipertimbangkan dalam pemilihan material termoelektrik, antara lain :
•
Stabilitas atau reproduksi ulang, perubahan emf terhadap waktu tidak cepat
berubah.
•
Konstan atau komposisi sesuai , sedikit campuran atau komposisi material
yang berubah dari satu sisi ke sisi lainnya dapat menyebabkan perubahan atau
ketidaksamaan besar emf.
•
Ketahanan terhadap korosi, material tidak berubah strukturnya akibat oksidasi
atau penurunan tekanan.
•
Sensitivitas atau kepekaan, emf yang dihasilkan perderajat temperatur besar.
•
Jangkuan (range), dapat digunakan untuk jangkuan temperatur yang besar.
•
Kekerasan , keras namun mudah dikerjakan
•
Biaya, murah dan mudah didapat
Elemen
Elemen
Positif
Negatif
90%Pt, 10%Rh: Platinum
Jangkuan
Pengaruh temperatur
temperatur, °C
0 + 1450
dan tekanan
Resistensi
terhadap
87%Pt,13%Rh
oksidasi
sangat
baik,
resistensi
terhadap
penurunan
tekanan
jelek,
platinum
mudah
berkarat pada suhu di
atas 1000°Cukup, harus
Khromel-P
Alumel
-200 + 1100
dilindungi dengan tube
Resistensi
terhadap
oksidasi
baik-sangat
baik, resistensi terhadap
penurunan tekanan jelek,
dipengaruhi oleh sulfur
57

68. Besi
Konstantan
-200 + 750
Oksidasi dan penurunan
tekanan berpengaruh kecil
terhadap
akurasi.
baik
digunakan pada keadaan
kering, resistensi terhadap
oksidasi
baik
(diatas
400°C), harus terlindungi
dari oksigen, campuran
Tembaga
Konstantan
-200 + 350
dan sulfur
Oksidasi dan perubahan
pada
tembaga
(diatas
dan
pada
400°C)
konstantan (diatas 600°C).
Kontaminasi
tembaga
mempengaruhi kalibrasi,
resistensi
terhadap
oksidasi baik, resistensi
terhadap
Khromel-P
Konstantan
-100 + 1000
penurunan
tekanan baik, harus
Khromel
mudah
berinteraksi
dengan
sulfur, resistensi terhadap
oksidasi baik, resistensi
terhadap
penurunan
tekanan jelek
Table 2-1 Limit Temperatur dan Karakteristik Beberapa Termoelektrik
Dari D.M. Considine (ed), Proses Instruments and Controls Handbook, McGraw-Hill,
1957
58

69. Seperti dijelaskan sebelumnya, emf yang dibangkitkan oleh termokopel tidak
tergantung pada ukuran kabel. Maka kabel berukuran kecil biasa digunakan sehingga
berat dan beda temperatur dari simpangan akan sangat kecil. Tetapi kabel berukuran kecil
terbatas pada kekuatan mekanis dengan itu perlu dilapisi dengan pembungkus.
Pemilihan material merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya
penyimpangan (error). faktor lainnya adalah tingkat temperatur (temperatur level),
kabel penghubung, kompensasi, sistem pengukuran potensial dan pemasangan/instalasi
instrumen.
2.3. Pengukuran Temperatur
Konsep daripada temperatur menurut rujukan (13) adalah :
•
Suatu sifat termodinamika yang berkaitan dengan energi atau perpindahan
energi.
•
Merupakan "petunjuk" arah perpindahan energi sebagai panas.
•
Sifat daripada zat, apabila temperatur suatu benda lebih tinggi dari benda
yang kedua, perpindahan energi sebagai panas berlangsung dari benda yang
pertama ke benda ke dua.
Sedangkan definisi daripada 1°C adalah selisih antara besarnya titik didih air pada
1 atmosfir terhadap titik beku air dibagi 100 atau :
1°C = (tdidih - tbeku) air / 100
Standar skala praktis temperatur Internasional (Internasional Practical Temperatur
Scale) dapat digunakan untuk rujukan besarnya temperatur dengan karakteristik bahan
yang dapat diamati, seperti pada tabel 1. Dimana yang menjadi dasar besarnya suhu dari
berbagai titik, yaitu titik tripel (t.p), titik didih (t.d), titik beku (t.b.) dari suatu zat.
59

70. TITIK RUJUKAN
TEMPERATUR °C (IPTS 68)
t.p. kesetimbangan hidrogen
-259.34
t.p. kesetimbangan hidrogen pada 33 330.6 -256.108
Pa
t.p. kesetimbangan hidrogen
t.p. neon
t.p. neon
-252.87
-248.595
-246.048
t.p. oksigen
t.p. air
t.p. air
t.p. air
-218.789
0
0.01
100
t.p. perak
t.p. emas
916.93
1 064.43
Table 2-2 Titik Rujukan Untuk Kalibrasi
sumber : referensi (15)
Metode pengukuran temperatur hingga saat ini sangat banyak seperti pengukuran
suhu dengan efek mekanik, efek listrik dan dengan efek radiasi. Disini kita menggunakan
proses pengukuran dengan efek radiasi. Disini kita menggunakan proses pengukuran
dengan efek listrik atau secara khususnya menggunakan termokopel.
2.3.1. Termokopel
2.3.1.1. Prinsip Kerja Termokopel
Suatu termokopel bekerja atas dasar prinsip fenomena dari Seebeck (pada tahun
1821), yaitu : bila suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah logam yang tidak sejenis dan
bila temperatur pada sambungan-sambungan dari kedua kawat tersebut tidak sama, maka
akan ada gaya listrik (electromotive force = emf), seperti pada gambar 2.1.
60

71. Gambar 2-1 Prinsip Kerja Termokopel
Efek lainnya yang penting dalam pembahasan termokopel adalah :
Efek Peltier (pendinginan atau pemanasan)
Jika melalui sambungan antara 2 buah logam yang berbeda dialirkan arus listrik,
maka sambungan tersebut akan bertambah panas atau dingin tergantung dari arah arus
mengalir, seperti pada gambar 2.2.
T1
Gambar 2-2 Efek Peltier
Efek Thompson
Jika arus mengalir dalam kawat tembaga dengan gradien temperatur, panas
dibebaskan pada setiap titik dimana arus mengalir menurut arak aliran panas, sedangkan
panas diserap pada titik yang berlawanan arah (gambar 2.3).
Sebatang logam T1 = T2
Jika T1<T2 maka arus listrik akan mengalir seperti anak panah tersebut
61

72. Kebalikan dari (B) jika T1>T2, maka arah arus listrik akan mengalir kebalikan daripada
(B).
Gambar 2-3 Efek Thompson
Dalam hal ini juga dikenal dengan hukum thermoelektrik, yaitu:
Hukum kehomogenan
Dalam kawat yang homogen tidak akan timbul tegangan walaupun ada perbedaan
temperatur pada bagian-bagian logam tersebut.
Hukum logam perantara
Jika temperatur dari sambungan sama, maka tegangan yang dihasilkan adalah
sama dengan apabila titik P dan Q disatukan (gambar 2.4).
62

73. Gambar 2-4 Hukum Logam Perantara
Hukum temperatur perantara
Tegangan dari termokopel AB dengan sambungan T1 dan T3, adalah sama dengan
termokopel AB dengan sambungan T1 dan T2 ditambah dengan tegangan termokopel AB
dengan sambungan T2 dan T3.
Gambar 2-5 Hukum Temperatur Perantara
2.3.1.2. Kombinasi Logam Termokopel
Termokopel harus mempunyai karakteristik yang dikehendaki seperti :
•
Gaya gerak listrik yang dihasilkan relatif besar, sehingga mudah diukur
63

74. dengan kesalahan kecil.
•
Hubungan tegangan-temperatur selinier mungkin.
•
Tahan terhadap oksidasi dan korosi.
•
Mudah kalibrasinya.
•
Mempunyai stabilitas yang baik, baik terhadap waktu maupun keadaan
sekeliling.
•
Logamnya harus dapat dibuat secara uniform
•
Titik leleh logam tinggi
Logam-logam yang biasa digunakan dalam pengukuran temperatur termoelektrik
dapat dilihat pada tabel 2.3.
Max.
Temp
C
Allowable
Atmosphere
(Hot)
Material names
Color
Code
Type
ANSI
Avg.
Output
V/100 F
Accuracy
Std.
2800
Spec.
Tunsten/tungsten 26%
rhenium
Tungsten 5% rhenium/
tungsten 26% rhenium
Tungsten 3% rhenium/
tungsten 25% rhenium
Platinum 30% rhodium/
platinum 6% rhodium
-
-
0,86
-
-
-
-
0,76
-
-
-
-
0,74
-
-
1800
Inert,H,
Vac
Inert, H,
Vac
Inert, H,
Vac
Oxidixing
B
-
0,43
1/2%
1/4%
1600
Oxidixing
R
-
0,64
1/4%
1/4%
1540
Oxidixing
S
-
0,57
1/4%
1/4%
1300
Oxidixing
-
-
2,20
5/8%
-
1260
Oxidixing
Yellow
-red
2,20
4 F 3/4%
2 F 3/8%
980
Reducing
4,20
1/2%
3/8%
875
Reducing
Platinum 13% rhodium/
platinum
Platinum 10% rhodium/
platinum
Platinel II (5355)/platinel II
(7674)
Chonel/Alumel, Topel/Nial,
Advenced T1/T2, Term.
Kanthal P/N
Chromel/
Constantan
Iron/Konstantan
3,00
4 F 3/4%
2 F 3/8%
400
Reducing
Copper/constantan
T
2,50
3/4%
3/8%
2760
2210
E
J
Purple
-red
White
-red
Blue
-red
Table 2-3 Logam-Logam yang Bisa Digunakan Dalam Pengukuran Temperatur Termoelektrik
Sumber : Referensi (11)
Sedangkan untuk kabel perluasan termokopel dapat dilihat pada tabel 2.4.
64

75. Dapat kita lihat perbedaan warna dari kabel-kabel tersebut dapat juga menunjukkan
jenis termokopel. Tetapi untuk setiap standard yang berbeda hal ini tidak bisa menjadi
pegangan dasar.
Tegangan gerak elektrik biasa dinyatakan dalam potensial yang dibangkitkan
bila persambungan rujukan berada pada 0°C. Tabel-tabel termokopel standar dibuat atas
dasar ini. Data dari pada tabel 4. menunjukkan besaran tegangan terhadap waktu yang
dikeluarkan oleh IPTS-68 (Internasional Practical Temperature Scale).
Termocouple
Material
Type
Extentison
Wire, Type
Alloys
Color
(-)
Overall
-
-
-
White
red
Red
White/
White
Yellow
(+)
Tungsten/tungsten 26% rhenium
-
Tungsten 5% rhenium/tungsten 26% rhenium
-
Tungsten 3% rhenium/tungsten 25% rhenium
-
Platinum/platinum rhodium
Platinel II-5355/platinel II - 7674
Chromel/alumel,thopel/nial.Advance,Therm
S,R
-
(203/225)
SX, SR
P2X
Yellow
Black
Yellow
/red
Red
Red
/red
Green
Black
okanthal
Chromel/contantan
Iron/constantan
Copper/constantan
K
KK
Yellow
Red
Yellow
E
J
T
EX
JX
TX
Purple
White
Blue
Red
Red
Red
Purple
Black
Blue
200/226
Alloys
(405/426)
Alloys
Table 2-4 Kabel Perluasan Termokopel
Sumber : Referensi (11)
Temp.
0
-200
-100
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
-5.891
-3.553
0.000
0.000
4.095
8.137
12.207
16.395
20.640
24.902
29.128
33.277
37.352
41.269
45.108
48.828
52.398
Temperatur oC (IPTS 68)
Cold Junction 0oC
10
20
30
40
50
60
ggl (mikroVolt)
-6.035 -6.158 -6.262 -6.344 -6.404 -6.441
-3.852 -4.138 -4.410 -4.669 -4.912 -5.141
-0.392 -0.770 -1.156 -1.527 -1.889 -2.243
0.397
0.798
1.203
1.611
2.022
2.436
4.508
4.919
5.327
5.733
6.137
6.539
8.537
8.938
9.341
9.745
10.151 10.560
12.623 13.039 13.456 13.874 14.292 14.712
16.818 17.241 17.664 18.088 18.513 18.938
21.066 21.493 21.919 22.346 22.272 23.198
25.327 25.751 26.176 26.599 27.022 27.445
29.547 29.965 30.383 30.799 31.214 31.629
33.686 34.095 34.502 34.909 35.314 35.718
37.724 38.112 38.519 38.915 39.310 39.703
41.657 42.045 42.432 42.817 43.202 43.585
45.486 45.863 46.238 46.612 46.985 47.356
49.192 49.555 49.916 50.276 50.633 50.990
52.747 53.093 53.439 53.782 54.125 54.446
70
-6.458
-5.354
-2.586
2.850
6.939
10.969
15.132
19.363
23.624
27.867
32.042
36.121
40.096
43.968
47.726
51.344
54.807
-200
-100
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
Table 2-5 Gaya Gerak Listrik Yang Dihasilkan Termokopel Tipe-K (sambungan rujukan pada 0o)
65

76. Sumber : Referensi (15)
Setiap pembelian produk termokopel biasanya tidak dibeli di pasar bebas, tetapi
dengan cara memesan kepada pebriknya. Sebagai contoh dapat kita lihat contoh gambar
produk termokopel yang dikeluarkan CIAME (Commission Industrie Administration
Pour La Mesure).
Termokopel - Pembungkus Fleksibel
Kontraktor
: CORECI
Jangkauan temperatur
: 0 s/d 450°C
Bahan
: T,J,K
Standard referensi
: NFC 42 321, 42 322, 42 323
Karakteristik Keseluruhan
Diameter kawat
: 0.5 - 1 mm
(kaku atau banyak inti)
Isolasi
: Silicon Fiberglass
Pembungkus luar
: Fiberglass/fiberglass + SS diantaranya
Informasi Tambahan
Tipe sambungan elektrik : kabel terminal, soket, kepala bakelit
Fiting
: sambungan bayonet, sambungan pemegang
Pilihan dan pemilikan
: kabel kompensasi
66