c. Tekanan vakum vacuum pressure
Yang dimaksud tekanan vakum vacuum pressure adalah sama dengan tekanan gage hanya tekanan ini lebih kecil daripada tekanan atmosfir.
II.1.1 Elemen – elemen Sensor yang Biasa Digunakan Dalam Mengukur Tekanan
Elemen – elemen yang biasa digunakan untuk mengukur baik tekanan absolut, gage, vakum, maupun beda tekanan differential pressure yaitu :
1. Elemen kolom cairan
Dengan elemen kolom cairan ini, tekanan yang akan diukur dapat ditentukan dengan mengetahui tinggi dan berat jenis cairan. Seperti
diketahui besarnya tekanan yang diberikan oleh cairan setinggi h adalah : P =
ρ × g × h 2.1
dimana : P = tekanan Nm
2
h = tinggi cairan m
ρ = masss jenis cairan kgm
3
g = gravitasi ms
2
Pengukur tekanan dengan menggunakan elemen kolom cairan diantaranya: a.
Barometer Barometer khusus dipakai untuk mengukur tekanan atmosfir. Suatu
tabung gelas berisi cairan dan dicelupkan kedalam bak yang berisi cairan yang sama. Ujung atas tabung divakumkan dan kemudian
ditutup. Cairan yang biasa dipakai adalah air raksa. Air raksa didalam tabung akan turun, tetapi tidak terus sampai habis karena adanya
tekanan atmosfir yang mengimbangi tekanan air raksa dalam tabung seperti terlihat pada gambar 2.1. Dengan mengukur tinggi air raksa h
didalam tabung, tekanan atmosfir dapat ditentukan : P
a
≈
h cm Hg 2.2
Perlu diketahui bahwa sebenarnya tekanan diatas air raksa didalam tabung tidak vakum sama sekali, tetapi ada tekanan uap air raksa yang
mana besarnya kecil sekali yaitu sebesar 0,0012 mm Hg pada temperatur kamar 20
°C.
Gambar 2.1 Barometer
b. Manometer Pipa U
Pipa yang berbentuk huruf U yang bentuk ujungnya tertutup dan vakum seperti terlihat pada gambar 2.2 dapat dipakai untuk mengukur
tekanan absolut. Seperti pada barometer, maka besarnya tekanan absolut yang dihubungkan dengan kaki terbuka adalah seperti rumus
2.1 diatas yaitu P =
ρ × g × h
Cairan yang dipakai tidak harus air raksa, ini tergantung pada daerah tekanan yang akan diukur. Untuk tekanan yang tinggi dipakai cairan –
cairan yang besar berat jenisnya besar sedangkan untuk cairan yang ringan dipakai untuk mengukur tekanan yang rendah.
Untuk mengukur perbedaan tekanan dipakai manometer pipa U yang kedua ujungnya terbuka seperti terlihat pada gambar 2.3
Perbedaan tinggi cairan dapat dilihat pada skala yang diletakkan diantara kedua kaki manometer.
Gambar 2.2 Manometer Pipa U Tertutup Gambar 2.3 Manometer Pipa U Terbuka
c. Manometer Lonceng Bell Manometer
Pada gambar 2.4 terlihat manometer lonceng bell manometer untuk mengukur tekanan gage. Tekanan yang diukur dimasukkan ke
dalam lonceng sungkup melalui suatu pipa saluran. Bila luas bagian dalam lonceng adalah A, maka gaya yang mendorong lonceng keatas
adalah : F = P
× A
2.3 dimana : F = gaya
N P = tekanan
Nm
2
A = luas penampang m
2
Gaya ini menyebabkan pegas bergerak sejauh s. Bila konstanta pegas adalah K maka menurut hukum Hooke :
F = K ×
s 2.4
dimana : K = konstanta pegas Nm
s = jarak m
Dari dua persamaan ini akan didapat : P =
A s
K ×
2.5 Jadi dengan mengukur h dapat diketahui besarnya tekanan yang akan
diukur. Dengan pertolongan engsel dan jarum penunjuk, besarnya tekanan ini dapat langsung dibaca pada skala.
Gambar 2.4 Manometer Lonceng Bell Manometer
2. Elemen Elastis
Terdapat tiga macam elemen elastis yang biasa dipakai untuk mengukur tekanan yaitu :
a. diafragma
b. bellow
c. tabung bourdon
Masing – masing dari ke tiga elemen elastis tersebut mempunyai daerah pengukuran tertentu. Elemen – elemen ini dipakai pada daerah elastisnya
sehingga masih tetap mengikuti hukum Hooke, defleksi sebanding dengan gaya atau tekanan yang menyebabkannya. Jadi dengan mengukur
defleksinya tekanan yang akan diukur dapat diketahui.
a. Diafragma
Diafragma pada dasarnya adalah lembaran datar dan tipis yang terbuat dari logam. Diafragma datar flat diaphragm seperti terlihat
pada gambar 2.5.a dibawah mendefleksi sesuai dengan hukum – hukum pada umumnya yang dapat diaplikasikan ke lembaran datar
untuk kondisi – kondisi muatan simetris. Bentuk dasar dari diafragma datar adalah sebuah jaringan datar yang dijepit pada bagian pinggirnya.
Disini diafragma dipakai untuk mengukur beda tekanan. Tetapi defleksi yang terjadi akibat perbedaan tekanan ini kecil sekali sehingga
sensitivitasnya juga kecil. Diafragma bergelombang corrugated diaphragm terdiri dari
gelombang – gelombang atau lekuk – lekuk bundar seperti terlihat pada gambar 2.5.b dibawah. Bentuk ini bertujuan untuk meningkatkan
kekerasan serta daerah efektif daripada diafragma, dengan demikian memberikan defleksi yang lebih besar daripada diafragma datar.
Bentuk yang bergelombang menyebabkan sensitivitas yang lebih besar daripada diafragma datar.
Selain kedua macam diafragma diatas yang merupakan diafragma tunggal Single diapraghm, terdapat juga diafragma ganda double
diapraghm yang biasa disebut kapsul seperti terlihat pada gambar 2.5c. Sensitivitas kapsul lebih besar dibandingkan dengan diafragma
tunggal. Untuk mendapatkan sensitivitas yang lebih besar lagi, beberapa kapsul di jadikan satu. Pengukuran tekanan gage ini lengkapi
dengan pembatas atas dan pembatas bawah sehingga terhindar dari kerusakan apabila mendapat tekanan yang terlalu besar atau terlalu
kecil. Bahan – bahan yang biasa dipakai untuk untuk diafragma adalah
alloy metal elastis seperti kuningan, perunggu, phospohor, tembaga berrylium, stainless steel. Selain diafragma logam terdapat juga bukan
logam yang biasa terbuat dari kulit sutra, teflon dan neoprene.
Gambar 2.5 Elemen Perasa Tekanan a diafragma datar; b diafragma bergelombang; c kapsul; dbellows; e tabung lurus; f tabung bourdon C; g tabung bourdon twist; h tabung bourdon
helical i tabung bourdon spiral.
b. Bellow
Pada gambar 2.5.d diatas terlihat bellow yang dipakai untuk mengukur tekanan gage gauge pressure. Bellow juga dibuat untuk
logam – logam yang dipakai untuk membuat diafragma. Daerah pengukuran bellow lebih tinggi daripada diafragma karena dapat
dipakai untuk mengukur tekanan rendah. Elemen perasa tabung lurus seperti terlihat pada gambar 2.5.e
diatas digunakan dalam desain tertentu untuk mengukur tekanan. Tabung dengan salah satu ujung disegel maka akan menyebabkan
perubahan – perubahan tekanan yang akan dikirimkan ke ujung yang lain yang terbuka. Pergeseran ini ditransduksikan sebagai strain
maupun sebagai perubahan – perubahan dalam frekuensi resonan tabung.
c. Tabung Bourdon
Tabung bourdon dibuat dari tabung yang pipih. Prinsip kerja tabung bourdon ini adalah bila terdapat perbedaan tekanan di dalam
dan di luar tabung maka akan terjadi gaya keluar atau ke dalam karena luas permukaan dan dalam dari tabung bourdon berbeda.
Tabung bourdon bentuk C seperti terlihat pada gambar 2.5.f diatas dibawah memiliki sudut lekukan antara 180
° dan 270° dan ujung bagian kearah luar dengan tekanan yang meningkat.
Jenis – jenis tabung bourdon yang lain yaitu tabung bourdon twist, tabung bourdon helikal, tabung bourdon spiral dapat dilihat pada
gambar 2.5.g sampai dengan 2.5.i diatas.
II.2 Metoda Pengukur Tekanan Yang Lain
