Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
1. Dengan mempelajari teori dan pengamatan langsung selama Kerja
Praktek KP serta melakukan diskusi dengan pembimbing lapangan dan juga operator lapangan.
2. Mengambil bahan-bahan dan data-data dari berbagai sumber referensi
seperti : buku-buku referensi, artikel, brosur dan sebagainya. 3.
Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing. 4.
Dengan cara studi kepustakaan.
I.5. SISTEMATIK PENULISAN
Untuk mempermudah pembahsan dalam Karya Akhir ini, maka penulis membuat suatu sistematika pembahsan. Sistematika pembahsan ini merupakan
urutan bab demi bab. Adapun sistematika pembahsan tersebut adalah :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika pembahasan.
Bab II : Landasan Teori
Bab ini akan dijelaskan pengertian pengukuran, metode pengukuran, karakteristik alat ukur, pengukuran temperatur, alat-alat pengukuran
temperatur, sistem kontol.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Bab III : Sensor Pyrometer ARDOCOL MP
Bab ini berisikan penjelasan mengenai sensor pyrometer ARDOCOL MP, prinsip kerja, bentuk dan kontruksi alat, cara kerja alat.
Bab IV : Pembahasan
Bab ini menjelaskan Proses pengukuran temperature, fungsi sensor Pyrometer ARDOCOL MP dan data pengukuran.
Bab V : Penutup
Bab ini berisikan Kesimpulan dan Saran.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. PENGERTIAN PENGUKURAN
Pengukuran merupakan suatu aktifitas dan atau tindakan membandingkan suatu besaran yang belum diketahui nilainya atau harganya terhadap besaran lain
yang sudah diketahui nilainya, misalnya dengan besaran standart. Pekerjaan membandingkan tersebut tiada lain adalah pekerjaan pengukuran atau mengukur.
Sedangkan pembandingnya yang disebut sebagai alat ukur. Pengukuran banyak sekali dilakukan dalam bidang teknik atau industri. Sedangkan alat ukurnya sendiri
banyak sekali jenisnya, tergantung dari banyak faktor, misalnya objek yang diukur serta hasil yang di inginkan. Perlu diperhatikan dalam melakukan pengukuran adalah
: 1.
Standart yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan standart yang telah ditentukan
2. Tata cara pengukuran dan alat yang digunakan harus memenuhi
persyaratan. Pengetahuan yang harus dimiliki adalah bagaimana menetukan besaran yang
akan diukur, bagaimana mengukurnya dan mengetahui dengan apa besaran tersebut harus diukur. Ketiga hal tersebut harus mutlak dimiliki oleh orang yang akan
melakukan pengukuran.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
PANJANG ATAU BERAT
DILIHAT LANGSUNG Pengetahuan akan alat ukur dan objek yang dihadapi adalah suatu syarat agar
pengukuran yang benar dapat dilakukan. Ini juga berati bahwa cara melakukan pengukuran yang benar akan diperoleh, jika objek yang dihadapi dapat diketahui
disamping pengetahuan tentang prinsip kerja dari alat ukur juga harus dikuasai.
II.1.1. METODA PENGUKURAN
Dalam pengukuran dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu : a.
Metode Pengukuran Langsung Pengukuran diakatakan pengukuran langsung bila alat ukurnya atau
pembandingnya standard, yaitu suatu pengukuran yang mempunyai nilai standard, misalnya ukuran panjang dan berat. [ Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi dan Alat
Ukur ” Departemen Perindustrian RI PTKI – Medan 2006]
Gambar. 2.1. Metode dilihat langsung b.
Metode Pengukuran Tidak Langsung Pengukuran dikatakan tidak langsung bila pembandingnya adalah suatu yang
telah dikalibrasikan terhadap besaran standard, misalnya transmitter. Karena sulitnya untuk mendapatkan alat ukur standar, sedangkan besaran
yang akan diukur banyak sekali macamnya, maka teknologi telah menghasilkan
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
banyak cara untuk menghasilkan alat ukur tidak langsung. Berdasarkan pada peranan dalam fungsinya dapat dibedakan :
a. Alat ukur penunjuk : misalnya ammeter, voltmeter, termometer, dan
lain-lain. b.
Alat ukur perekanrekorder : misalnya rekorder temperatur, rekorder tekanan dan lain-lain.
c. Alat ukur pengendali : misalnya pengendali temperatur thermostat
pada pemanas air, strika listrik dan lain-lain.
Gambar. 2.2. Metode tidak langsung [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi dan Alat Ukur ” Departemen Perindustrian RI
PTKI – Medan 2006]
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
II.1.2. KARAKTERISTIK ALAT UKUR
Mengetahui karakteristik alat ukur adalah penting agar pekerjaan pengukuran secara menyeluruh persiapan, pelaksanaan dan analisis dapat diandalkan
keberhasilannya. Seseorang tidak akan dapat merancang pengukuran dengan benar tanpa mengetahui arti karakteristik dari alat ukur. Beberapa
karakteristik penting dari alat ukur adalah:
a. Ketelitian atau Keseksamaan Accuracy
Ketelitian atau accuracy didefenisikan sebagai ukuran seberapa jauh hasil pengukuran mendekati harga sebenarnya. Ukuran ketelitian sering dinyatakan
dengan dua cara, atas dasar perbedaan atau kesalahan error terhadap harga yang sebenarnya, yaitu [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi dan Alat Ukur ”
Departemen Perindustrian RI PTKI – Medan 2006] : -
Kesalahan terhadap harga sebenarnya dalam proses :
- Kesalahan dalam persen terhadap skala penuh, yaitu ;
b. Kecermatan atau Keterulangan PrecisionRepeatibility
Adalah yang menyatakan seberapa jauh alat ukur dapat mengulangi hasilnya untuk harga yang sama. Dengan kata lain, alat ukur belum tentu akan dapat
memberikan hasil yang sama jika diulang, meskipun harga besaran yang diukur tidak berubah.
100 arg
arg arg
× −
= sebenarnya
a h
sebenarnya a
h terukur
a h
e
h
100 arg
arg ×
− =
maksimum skala
sebenarnya a
h terukur
a h
e
h
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Hal diatas berarti bahwa jika suatu mikrometer menghasilkan angka 0,0002 mm, dan hasil yang sama akan diperoleh kembali meskipun pengukuran diulang-
ulang, dikatakan bahwa mikrometer tersebut sangat cermat.
c. Resolusi
Resolusi adalah nilai perubahan terkecil yang dapat dirasakan oleh alat ukur. Sebagai contoh : suatu timbangan pada jarum penunjuk yang menunjukkan
perubahan 0,1 gram terkecil yang dapat dilihat maka dikatakan bahwa resolusi dari timbangan tersebut adalah 0,1 gram. Harga resolusi sering dinyatakan pula
dalam persen skala penuh.
d. Sensitivitas Sensitifity
Sensitifitas adalah ratio antara perubahan pada output terhadap perubahan pada input. Pada alat ukur yang linier, sensitivitas adalah tetap. Dalam beberapa hal
harga sensitivitas yang besar menyatakan pula keunggulan dari alat ukur yang bersangkutan. Alat ukur yang terlalu sensitif adalah sangat mahal, sementara belum
tentu bermanfaat untuk maksud yang kita inginkan.
II.2. PENGUKURAN TEMPERATUR
Temperatur adalah jumlah atau besarnya kandungan energi dalam bentuk panas. Adapun beberapa jenis alat ukur temperatur yang digunakan dalam kehidupan
masyarakat atau industri semua fungsinya sama yaitu mengukur temperatur tetapi penggunaannya berbeda
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
II.2.1 TERMOMETER AIR RAKSA
Prinsip kerja berdasarkan perubahan temperatur menyebabkan perubahan volume, agar perubahan volume tersebut dapat tampak lebih jelas lebih sensitif
maka digunakan reservoir dan kapiler. Umumnya bila suatu aliran dipanaskan maka volumenya akan bertambah
menurut hubungan [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU – Medan 2005] :
Vt = Vo + 1 + t Dimana :
Vt = volume panjang termometer
Vo = volume mula
t = perubahan temperatur
= koefisien muai volume dari cairan
Gambar 2.3. termometer air raksa [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU –
Medan 2005]
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
II.2.2. TERMOMETER BIMETAL
Dua buah logam dengan koefisien muai panjang berbeda, dan diletakkan berdasarkan bersama-sama. Karena satu logam mempunyai koefisian muai panjang
yang lebih besar, maka kenaikan temperatur akan ditunjukan oleh penyimpangan defleksi dari bimetal. Penurunan temperatur akan disertai dengan gerakan pada
arah yang berlawanan. Umumnya bila suatu batang dipanaskan maka akan terjadi pertambahan panjang. [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik
Program D-IV USU – Medan 2005] Lt = Lo 1 + t
Dimana : Lo
= panjang mula = koefisien muai panjang
t = perubahan temperatur
Lt = panjang pada temperatur t
Suatu batang bimetal yang mula-mula lurus pada temperatur To, akan melengkung bila temperatur diubah menjadi T. Jari-jari lengkungan akan mengikuti
rumus empiris.[ Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU – Medan 2005]
r = 6
A – B
T – T
o
1 + m
2
t[31 + m
2
+ 1 + mm
2
+ 1mn]
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Dimana : r
= jari-jari lengkungan yang terjadi t
= tebal total kedua pelat m
= perbandingan tebal pelat terhadap A n
= perbandingan modolus elastisitas bahan A terhadap B
A
dan
B
= masing-masing koefisien muai panjang bahan A dan B T
= temperatur pada waktu terjadi pelengkungan temperatur yang diukur ditunjukkan [
C] To
= temperatur pada waktu kedua pelat diletakkan pada waktu pelat tidak melengkung [
C] Untuk mendapatkan sensitivitas yang lebih besar, diusahakan agar metal B
mempunyai
A
yang sekecil mungkin dan metal A yang sebesar mungkin. Contohnya : invar campuran besi-nikel dengan koefisien muai kecil, paduan kuningan atau
nikel dengan koefisien muai besar. Bimetal ini selain pengukur temperatur sering pula digunakan sebaggai elemen kontrol pada sistem pengontrol temperatur pada
kontroler jenis on-off. Kontruksi antar lain :
• Spiral
• Bentuk U
• Washwr
• Helik
• Helik ganda
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Gambar 2.4. termometer bimetal [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU –
Medan 2005]
II.2.3. TERMOKOPEL
Termokopel terdiri dari sambungan junction dari dua logam yang berbeda. Pada sambungan ini terdapat tegangan listrik yang tergantung temperatur junction.
Perubahan temperatur akan memberikan harga tegangan yang berubah pula. Pada termokopel terdapat 3 efek yang saling berkaitan yaitu :
1. efek Seebeck
Bila dua buah logam yang berbeda dan dihubungkan pada gambar 2.4 maka akan timbul tegangan listrik antara kedua terminal yang besarnya
tergantung pada temperatur pada junctionnya temperatur pada titik hubungan antara kedua logam tersebut.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
2. Efek Peltier
Bila pada junction tersebut mengalir arus listrik maka tegangan listrik yang terjadi tadi akan berubah naik atau turun tergantung dari arah arus
listrik yang mengalir pada junction tersebut. 3.
Efek Thomson Bila sepanjang logam tersebut terdapat gradien temperatur maka
besarnya tegangan tersebut juga akan berubah.
II.2.4. PYROMETER
Suatu benda yang panas akan memancarkan radiasipanas dan cahaya ke sekelilingnya. Mungkin tinggi temperatur benda tersebut makin besar radiasi dan
intensitas cahaya yang dipancarkan. Besarnya radiasi dan intensitas cahaya ini tergantung dari temperatur benda dan dari warna atau panjang gelombang sinar yang
dipancarkan. Dengan mengukur radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang, maka temperatur benda akan dapat ditentukan.
Pyrometer adalah suatu alat yang dapat menentukan temperatur benda dengan jalan mengukur besarnya radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang
gelombang. Atas dasar kedua prinsip ini dikenal dua macam pyrometer. 1.
Pyrometer Radiasi Penentuan temperatur dilakukan dengan mengukur radiasi total yang
dipancarkan oleh benda tersebut lihat gambar 2.5 pengukuran radiasi dilakukan dengan sensor panas seperti termokopel, termistor ,
dan lain-lain, radiasi yang datang diubah menjadi panas dan akan menaikkan
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
temperatur dari sensor. Atau sebuah sel peka cahaya mengubah energi cahaya menjadi besaran listrik.
Gambar 2.5. skema diagram pyrometer [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU –
Medan 2005]
2. Pyrometer Optik
Penentuan tempertur dilakukan dengan mengukur radiasi pada salah satu warna panjang gelombang lihat gambar 2.6. Pyrometer optik bekerja berdasarkan
pengukuran radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu. Radiasi ini dinyatakan oleh terang benda tersebut pada warna yang sesuai dengan panjang gelombang.
Pengukuran terang benda ini dilakukan dengan cara membandingkan dengan suatu lampu standard yang terangnya dapat diatur. Dengan mengatur arus yang melalui
lampu, filamen dari lampu dapat dibuat sama terang dengan benda
yang akan diukur temperaturnya. Bila terang filamen dan benda telah sama maka keduanya akan terlihat baur menjadi satu. Bila temperatur salah satu lebih tinggi
maka akan terlihat berbeda, seperti dapat dilihat paada gambar 2.6, besarnya arus
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
yang melalui filamen lampu dapat langsung dikalibrasi menjadi temperatur dari benda.
Faktor yang mempengaruhi ketelitian pengukuran : a. jarak dan ukuran dari target area
b. penyerapan radiasi oleh media udara, lensa dan lain-lain c. sensivitas dari mata dalam membedakan terang.
Gambar 2.6. skema diagram optical pyrometer [Ir. H. Mansyur, M.Si “ Instrumentasi I II” Fakultas Teknik Program D-IV USU –
Medan 2005]
II.3. Sistem Kontrol
Sistem kontrol telah memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sistem kontrol telah menjadi bagian
yang penting dan terpadu dari proses-proses dalam pabrik dan industri modern. Misalnya, kontrol otomatis dalam kontrol numerik dari mesin alat-alat
bantu di industri manufaktur. Selain itu sistem kontrol juga merupakan bagian yang penting dalam operasi industri seperti pengontrolan level, suhu, kelembaban,
viskositas, dan arus dalam industri proses.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
II.3.1. Pengertian Sistem Kontrol
Sistem kontrol adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen atau elemen pendukung yang digunakan untuk nilai variabel sistem yang dikontrol dan
menerapkan variabel tersebut kedalam sistem untuk mengoreksi atau membatasi penyimpangan nilai yang di ukur dari nilai yang dikehendaki.
II.3.2. Pengertian Sistem Kontrol Otomatis
Sistem kontrol otomatis adalah sistem sistem kontrol umpan balik dengan acuan masukan atau keluaran yang dikehendaki dapat konstan atau berubah secara
perlahan dengan berjalan nya waktu dan tugas utamanya adalah menjaga keluaran sebenarnya berada pada nilai yang dikehendaki dengan adanya gangguan. Banyak
contoh sistem otomatis, beberapa diantaranya adalah pengaturan otomatis tegangan pada “plant” daya listrik ditengah-tengah adanya variasi beban daya listrik dan
kontrol otomatis tekanan, kekentalan dan suhu dari proses kimiawi.
II.3.3. Sistem Kontrol Rangkain Terbuka Dan Rangkaian Tertutup
Sistem kontrol rangkaian terbuka open loop control system merupakan sistem yang keluaranya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Dengan
kata lain, sistem kontrol rangkaian terbuka keluaranya tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan. Suatu contoh sederhana adalah mesin
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
cuci. Perendaman, pencucian dan pembilasan dalam mesin cuci dilakukan atas basis waktu. Mesin ini tidak mengukur sinyal keluaran yaitu tingkat kebersihan kain.
Setiap gangguan yang terjadi akan menimbulkan pengaruh yang tidak di inginkan pada outputnya, seperti terlihat pada gambar dibawah ini [J. P. Holman,
terjemahan Ir. E. Jasjfi, M.Sc, ” Metode Pengukuran Teknik ”, Erlangga, Jakarta, 1984] :
Input Output
Gambar 2.7. diagram Blok Sistem Rangkaian Terbuka
Sistem kontrol rangkaian tertutup closed-loop control system merupakan system pengendalian dimana besaran keluaran meberikan efek terhadap besaran
masukan sehingga besaran yang dikendalikan dapat dibandingkan terhadap harga yang di inginkan melalui alat pencatatindikator atau rekorder. Perbedaan yang
terjadi antara besaran yang dikendalikan dan penunjukan pada alat pencatat digunakan sebagai koreksi, seperti pada gambar 2.8 dibawah ini [J. P. Holman,
terjemahan Ir. E. Jasjfi, M.Sc, ” Metode Pengukuran Teknik ”, Erlangga, Jakarta, 1984] :
Proses
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Input
+
Output -
Gambar 2.8. Diagram Blok Sistem Rangkain Tertutup Masing-masing dari sistem kontrol baik itu loop terbuka maupun loop
tertutup mempunyai kelebihan dan kelemahan : Kelebihan sistem loop terbuka adalah :
1. konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah.
2. lebih murah daripada sistem kontrol loop tertutup
3. tidak ada persoalan kestabilan
4. cocok digunakan jika keluaran sulit diukur atau secara ekonomi tidak
layak. sebagai contoh, mengusahakan suatu peralatan untuk mengukur kualitas keluaran pemanggang roti adalah cukup mahal.
Kelemehan sistem kontrol loop terbuka adalah : 1.
gangguan dan perubahan kalobrasi akan menimbulkan kesalahan, sehingga keluaran mungkin berbeda dengan yang diinginkan.
2. untuk menjaga kualitas yang diperlukan pada keluaran diperlukan
kalibrasi ulang dari waktu ke waktu. 3.
dapat digunakan pada sistem jika terdapat gangguan yang tidak dapat diramalkan dan atau perubahan yang tidak dapat diramal pada komponen
sistem. Sedangkan kelebihan sistem kontrol loop tertutup adalah :
Proses
Umpan Balik
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
1. tidak memerlukan kalibrasi ulang dari waktu ke waktu
2. dapat digunakan untuk komponen-komponen yang relatif kurang teliti
dan murah untuk mendapatkan pengontrolan “plant” yang diteliti. 3.
dapat digunakan pada sistem jika terdapat gangguan yang tidak dapat diramalkan dan atau perubahan yang tidak dapat diramal pada komponen
sistem. Kelemahan sistem kontrol loop tertutup adalah :
1. kestabilan selalu merupakan persoalan utama karena cenderung terjadi
kesalahan akibat koreksi berlebih yang dapat menimbulkan osilasi pada amplitudo konstan maupun berubah.
2. harga lebih mahal daripada sistem kontrol loop terbuka.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
BAB III SENSOR PYROMETER
III.1. Pengertian Sensor Pyrometer
Sensor pyrometer merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk mengukur temperatur material atau benda. Fungsi utama dari sensor ini sendiri hampir sama
dengan alat-alat pengukur suhu yang kita kenal seperti termometer. Namun perbedaan sensor ini termometer adalah aplikasinya dalam mengukur temperatur.
Sensor pyrometer dapat jaga kita golongkan sebagai alat ukur non kontak. Maksudnya adalah sensor ini dalam mengukur temperatur suatu objek atu material
tidak perlu kontak langsung dengan objek ukur. Sedangkan termometer dapat digolongkan kedalam alat ukur kontak.
Di dunia penggunaan sensor pyrometer ini telah banyak digunakan pada sejumlah industri atau pabrik yang membutuhkan sensor seperti ini. Diantaranya
sensor ini dipakai pada Pembangkit listrik tenaga nuklir, Pabrik pengelolahan baja, Pabrik semen dan berbagai macam industri lainnya. Selain itu sensor ini dapat
digunakan untuk berbagai penelitian-penelitian geologi, vulkanologi dan lain-lain. Jenis-jenis sensor pyrometer yang ada di dunia saat ini cukup banyak. Hal ini
disebabkan karena sensor ini banyak digunakan untuk berbagai macam keperluan. Sehingga sensor pyrometer akan berbeda bentuk, tipe dan ukuran
sesuai dengan kondisii dan kebutuhan. Namun secara garis besar sensor ini memiliki prinsip kerja yang sama walaupun ditemukan beberapa sedikit perbedaan-
perbedaan pada cara kerja sensor pyrometer ini.
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Penggunaan sensor pyrometer ini pada proses pembuatan semen di PT. Semen Padang adalah untuk memonitor temperatur material semen yang dibakar di
dalam Kiln. Tujuan memonitor ini adalah untuk mendeteksi pembakaran material secara sempurna agar klinker yang dihasilkan dari kiln sesuai dengan yang
diinginkan. Selain itu sensor tersebut juga dapat mendeteksi jumlah kadar air yang terkandung didalam Kiln serta mendeteksi besar nyala api yang digunakan untuk
membakar material dalam Kiln. Prinsip kerja sensor pyrometer ini dalam mengukur temperatur adalah
dengan menangkap radiasi inframerah yang dipancarkan oleh benda atau material. Radiasi inframerah tersebut akan ditangkap dan diserap oleh sensor pyrometer untuk
dirubah menjadi setuan fisis yang berupa arus atau sinyal analog untuk diteruskan ke ruang kontrol. Hasil pengukuran atau pendeteksi sensor ini akan berbentuk sebuah
grafik. Hasil pengukuran dari sensor pyrometer ini sangat diperlukan sekali dalam proses produksi semen pada Kiln.
Dengan adanya sensor pyrometer ini maka dapat memudahkan kita dalam mengetahui tinggi atau rendahnya temperatur material semen tanpa harus
mengambil sampel secara langsung. Tanpa sensor pyrometer ini kita tidak dapat mengetahui secara detail hasil pembakaran material secara baik. Jika kita tidak dapat
hasil secara detail dari lapangan atau hasil pembakaran material didalam Kiln maka kemungkinan proses hasil yang didapat tidak akan maksimal. Klinker yang
dihasilkan kemungkinan akan berbentuk bongkahan-bongkahan atau debu-debu. Sensor pyrometer yang digunakan dan yang diproduksi di dunia ini sangatlah
banyak. Satu sensor pyrometer akan berbeda bentuk, spesifikasi dan aplikasinya di lapangan tergantung dari pabrik dan kebutuhan. Jenis senor pyrometer yang
digunakan di Kiln Indarung V PT. Semen Padang adalah Pyrometer ARDOCOL MP
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
yang di produksi oleh Siemens. Jenis sensor ini dianggap cukup baik dan efisien dalam aplikasinya di lapangan.
III.2. Prinsip kerja
Dalam mengukur tinggi atau rendahnya temperatur, sensor Pyrometer ARDOCOL MP akan bekerja dengan cara mengukur perbandingan atau rasio
intensitas radiasi inframerah. Radiasi inframerah ini akan dirubah oleh sensor menjadi dua buah gelombang elektromagnetik. Kedua gelombang elektromaknetik
ini akan dibandingkan dan diukur lebih lanjut oleh sensor untuk mendapatklan nilai suhu sebuah benda atau material.
Metode ini memungkinkan untuk melakukan pengukuran secara tepat dengan mengabaikan emisivitas atau tingkat pancaran thermal radiasi infra merah
yang sama-sama dihasilkan oleh sebuah objek atau material. Dalam rangka pengukuran temperatur dengan sensor pyrometer ARDOCOL
MP, hasil yang akan didapat akan selalu menyimpang dari hasil pengukuran yang dilakukan secara langsung. Namun hal tersebut tidak dapat
dikatakn bahwa hasil pengukuran sensor ini tidak akurat. Hal ini biasa terjadi pada seluruh peralatan-peralatan manapun. Hasil pengukuran yang menyimpang ini
merupakan hasil pengukuran yang cukup ideal atau dapat dikatakan bahwa ini merupakan sebuah kesalahan positif pada sensor yang tidak berdampak buruk pada
proses produksi. Bagaimanapun juga sensor ini memiliki tingkat kesalahan positif yang jauh
lebih kecil dibandingkan kesalahan-kesalahan negatif yang ditemukan. Pada
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
kenyataannya sensor pyrometer ini dalam mengukur temperatur ini, sama sekali mengabaikan atau tidak terpengaruh dengan jumlah air dan debu yang terkandung
dalam material. Air dan debu dapat mempengaruhi hasil pengukuran yang didapat. Suatu benda atau material akan berubah warnanya dari merah gelap hingga
putih yang menyala seiring dengan naiknya temperatur. Suhu Kiln dan material dapat dilihat dan ditentukan dari warnanya.
Kenaikan temperatur akan menyebabkan intensitas radiasi maksimum bergerak ke arah panjang gelombang yang lebih pendek. Atas dasar hubungan antara
kenaikan temperatur dengan intensitas radiasi ini, dua buah panjang gelombang yang memiliki intensitas yang berbeda dapat dijadikan suatu ukuran dari temperatur
material. Jika temperatur mengalami perubahan maka jarak atau panjang intensitas radiasi maksimum juga akan berubah, akibatnya suhu yang
didapat juga akan berubah-ubah. Pada diagram dibawah ini kita akan dapat melihat secara jelas dan singkat
bagaimana cara kerja sensor pyrometer ARDOCOL MP dalam mengukur temperatur material di dalam Kiln. [FL Smitdth Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With
Integrated Digital Electronics, Siemens, Jerman]
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Keterangan : 1.
lobjek test 11. lensa mata
2. lensa warna
12. pre amp 1 3.
cermin setengah transparent 13. pre amp 2
4. pemandu cahaya
14. konverter analog ke digital 5.
penerima radiasi 1 15. housing
6. penyaring indium phosphide
16. mikroprosesor 7.
penerima radiasi 2 17. pengatur waktu
8. cincin peninjau
18. konverter digital ke analog 9.
cermin 19. serial interface
10. lensa
20. power
Gambar 3.1. Prinsip Kerja Sensor Pyrometer
4-20mA
Keterangan : 1.
Lensa Warna 7.
Konverter Analog ke digital 2.
Cermin ½ transparent 8.
Pre Amp 1 3.
Pemandu Cahaya 9.
Pre Amp 2 4.
Penyaring indium Phosphide 10.
Mikroprosesor 5.
Penerima radiasi 1 11.
Konverter Digital ke Analog 6.
Penerima radiasi 2 12.
Power Supplay DC 24 Volt
Gambar 3.2. Diagram sederhana prinsip kerja sensor pyrometer ARDOCOL MP
Dilihat dari gambar diatas , prinsip kerja sensor pyrometer dalam mengukur suhu sebuah temperatur dimulai dari lensa pendeteksi warna 1 yang akan
menangkap pancaran radiasi inframerah dan pancaran panas yang dikeluarkan oleh
12
5 8
1 2
3 4
7
1 1
1
6 9
OBJECT
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
objek test. Pancaran radiasi inframerah yang memiliki gelombang elektromagnetik akan diteruskan kesebuah cermin setengah transparant 2. Cermin setengah
transparant akan menyaring dan menguatkan pancaran radiasi inframerah yang terpakai untuk diteruskan ke sebuah detektor yang berfungsi sebagai pemandu
cahaya 3. Pemandu cahaya ini akan membawa pancaran radiasi inframerah ke penyaring indium phosphide 4. Besar pancaran radiasi yang dilewatkan oleh
penyaring indium phosphide + 1µ m. Penyaring indium phosphide kembali menyaring radiasi inframerah ini. Penyaring ini lebih diutamakan karena indium
phosphide ini akan mendeteksi dan membagi serta mengubah pancaran radiasi inframerahtersebut menjadi dua buah gelombang elektromagnetik yang lebih
pendek. Panjang gelombang pertama 1 yang dihasilkan sebesar 0,6 µm sampai 1,0 µ
m. Sedangkan panjang gelombang kedua 2 yang dihasilkan sebesar 1,0 µm sampai 1,2 µ m. Proses penyaringan pada
indium phosphide ini juga dapat dikatakan sebagai perubahan fisis menjadi sebuah perubahan elektrik, pancaran radiasi inframerah dirubah menjadi sebuah gelombang
elektromagnetik. Gelombang-gelombang elektromagnetik ini nantinya masing- masing akan diteruskan ke penerima radiasi 5 6 untuk dirubah menjadi sinyal
listrik. Sinyal-sinyal listrik yang masih kecil tersebut akan dikuatkan oleh penguat awal 8 9 untuk diteruskan kesebuah konverter analog ke digital. Kedua sinyal
listrik ini akan dirubah menjadi sinyal digital 0 1. ini dikarenakan agar sinyal- sinyal tersebut dapat diproses pada sebuah mikroprosesor yang merupakan inti dari
proses kerja pyrometer dalam mengukur temperatur. Sinyal sinyal digital akan diproses mikroprosesor seperti terlihat pada persamaan dibawah ini [FL Smitdth
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With Integrated Digital Electronics, Siemens, Jerman] :
Le 1 1
Le 2 2
= f
1. 2.FT
dimana : Le 1 = Intensitas Radiasi panjang gelombang lebih pendek.
Le 2 = Intensitas Radiasi panjang gelombang lebih panjang
E = Emisivitas
FT = Temperatur Warna
1 = Panjang gelombang 1 0,6 µm - 1,0 µm
2 = Panjang gelombang 2 1,0 µm - 1,2 µm
Kedua gelombang elektromagnetik atau sinyal-sinyal analog yang masuk akan dibandingkan oleh mikroprosesor. Perbandingan kedua buah gelombang
akan menghasilkan sinyal keluaran dimana sinyal keluaran tersebut memiliki nilai yang berbeda dari kedua sinyal yang masuk ke mikroprosesor. Nilai sinyal
atau besaran sinyal ini bukanlah hasil perbandingan yang dilakukan oleh mikroprosesor secara langsung, melainkan nilai tersebut merupakan hasil
pendekatan dari mikroprosesor yang telah diseting dengan nilai atau ketetapan yang ada pada mikroprosesor tersebut. Sehingga kita tidak dapat menggunakan persamaan
diatas dalam menentukan hasil pengukuran secara analisis. Namaun itu berarti bahwa hasil pengukuran yang didapat dari sensor pyrometer ini adalah tidak benar.
Kemudian setelah diproses oleh mikroprosesor, sinyal keluaran yang berbentuk sinyal digital tersebut akan dirubah menjadi sinyal analog oleh sebuah
konverter digital ke analog. Setelah itu sinyal analok ini akan diteruskan ke ruang
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
kontrol untuk menampilkan hasil pengukuran yang didapat oleh sensor pyrometer untuk satu kali pengkuran pada waktu yang sangat pendek. Hasil dari pengukuran ini
belum dapat diambil sebagai sebuah kesimpulan untuk menyatakan besar atau rendahnya temperatur.
Sensor akan terus melakukan pengukuran temperatur material dan pada akhirnya pada selang waktu yang cukup lama jam, hari, minggu, bulan, hasil
pengukuran tersebut akan ditampilakan dalam bentuk grafik yang menampilkan secara keseluruhan. Bentuk grafik ini akan menampilkan trend suhu yang didapat
untuk jangka waktu yang diinginkan trend suhu per jam, trend suhu per hari, trend suhu per minggu dan trend suhu per bulan.
Gambar 3.3 Bentuk Trend Suhu
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
III.3. Bentuk dan Konstruksi
Gambar 3.4. Pyrometer ARDOCOL MP [FL Smitdth Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With Integrated Digital
Electronics, Siemens, Jerman]
Spesifikasi Pyrometer ARDOCOL MP Objek yang diukur
: Suhu klingker Arus keluaran
: 4 – 20 mA Power supply
: 24 V DC Suhu proses
: 800 – 1700 C
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Gambar 3.5. Konstruksi Pyrometer ARDOCOL MP Tanpa Tabung Pelindung [FL Smitdth Co, ARDOCOL MP Color Pyrometr With Integrated Digital
Electronics, Siemens, Jerman]
Gambar 3. 6. Terminal Hubung Pada Sensor
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
Ketrangan :
1 : Housing
Rumah atau tempat dudukan seluruh komponen yang terdapat pad komponen ARDOCOL MP terbuat dari bahan
alumenium 2
: Ring Bulat Penahan pengompres
3 : Compressing gland
mengepres 4
: insulating hose 5
: Kabel penyeratan Cable lug 6
: Kontak soket Insulating hose 7
: Soket assembly 8
: konter countersunk screw M3 x 6 9
: kabel penghubung
Gambar 3. keterpasangan sensor pyrometer
Suriadi Ginting : Penggunaan Sensor Pyrometer Sebagai Alat Untuk Mengukur Temperatur Material Pada Kiln Aplikasi PT. Semen Padang, 2009.
BAB IV PENGAMATAN DATA DAN ANALISA DATA
