Sistem Kerja Diferensial Transmitter Elektrik Tipe Ume 2 Smk 1/24 Vdc/4-20 Ma/Δp-3500 Mm H2o Sebagai Sensor Untuk Mengukur Besarnya Tinggi Permukaan Cairan

SISTEM KERJA DIFERENSIAL TRANSMITTER ELEKTRIK TIPE UME 2 SMK 1/24 VDC/4-20 mA/∆P-3500 mm H2O SEBAGAI SENSOR UNTUK

MENGUKUR BESARNYA TINGGI PERMUKAAN CAIRAN

OLEH :

Nama : NURLIA HUSNA Nim : 035203004

Karya Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

PROGRAM DIPLOMA – IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, atas berkah dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini.

Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tak pernah letih mengasuh, membesarkan, memberi dukungan moral maupun materil dan selalu menyertai Adinda dengan do’a sampai Adinda menyelesaikan Karya Akhir Ini.

Dalam proses penyusunan karya akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang di berikan baik materil, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sepantasnya penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua tercinta dan keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan materil serta do’a – do’a nya.

2. Terkhusus Soni Gunawan. J. (My Boy Frend) yang selalu setia mendampingiku.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting M.Eng selaku Dekan fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Nasrul Abdi. MT selaku Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik dan sebagai Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberikan masukkan dan arahan dalam penulisan Karya Akhir ini.

5. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik.

6. Bapak Ir.A.Rachman Hasibuan selaku Koordinator Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik.

7. Bapak Ir. H. Mansyur M.Si selaku pembimbing lapangan. 8. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane selaku Dosen Wali.

9. Buat seluruh teman–teman angkatan 2003,Khususnya Silva, Khairina, Eva, Sabrina, Afrijal, Herman, Ari, Robin, Ade dan Boy.

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih ada terdapat kekurangan-kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan wawasan dalam ruang lingkup pembelajaran. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran sebagai penyempurnaan dari Karya Akhir ini. Semoga Karya Akhir ini ada manfaatnya bagi kita semua terutama bagi penulis sendiri.

Medan, Agustus 2008 Penulis

ABSTRAK

Dalam proses industri, salah satu pemakaian instrumentasi adalah besarnya tinggi permukaan cairan (level pada tangki) dalam tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik, yang dilengkapi instrumentasi lain seperti control valve, pressure gauge, pompa recorder controller dan tangki.

Diferensial transmitter elektrik berfungsi untuk mengirimkan data dari hasil pengukuran di lapangan ke unit penerima pada ruang control, dari pengukuran tinggi permukaan cairan sangat penting untuk mengetahui batas maksimum dan minimum selama proses berlangsung dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik diperoleh hasil pengukuran tinggi permukaan cairan dan volume isi tangki dengan membaca pada panel control di ruang controller.

Sensor yang digunakan adalah jenis diafragma dimana penyensoran menjadi hasil pengukuran. Level adalah batas tinggi permukaan suatu cairan didalam tangki. Adapun tujuan dipasang transmitter elektrik ini adalah untuk mendeteksi sinyal yang dikirim oleh converter P/I pengubah tekanan menjadi arus, dimana transmitter elektrik tersebut mengirim sinyal elektrik ke controller untuk proses selanjutnya.

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar ... i

Daftar Isi ... iii

Daftar Gambar ... v

Daftar Tabel ... vi

Daftar Lampiran ... vii

Abstrak ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penulisan ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metode Pembahasan ... 3

1.5. Sistematika Pembahasan ... 3

BAB II ALAT UKUR TINGGI PERMUKAAN CAIRAN (LEVEL) ... 5

2.1. Umum ... 5

2.2. Terminologi Pengukuran ... 5

2.3. Metode Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan (level) ... 9

2.4. Jenis-jenis Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan ... 12

2.5. Jenis Lain Dari Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan ... 21

BAB III TRANSMITTER ... 23

3.2. Sinyal Transmitter ... 24

3.3. Transmitter Pneumatik ... 24

3.4. Transmitter Elektrik ... 25

3.5. Adjusment Transmitter Elektrik ... 31

3.6. Gain Sistem Pengukuran ... 32

3.7. Pemakaian Sistem Kontrol ... 33

3.8. Transduser ... 36

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ... 37

4.1. Hasil Pengamatan ... 37

4.1.1. Spesifikasi Peralatan ... 37

4.1.2. Peralatan ... 40

4.2. Pembahasan ... 42

4.2.1. Sistem Kerja Transmitter Elektrik Pada Tangki ... 42

4.2.2. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Transmitter Saat Beroperasin ... 45

4.2.3. Pengkalibrasian Transmitter ... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 49

5.1. Kesimpulan ... 49

5.2. Saran ... 50 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

1. Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Dari Pengukuran Besarnya

Tinggi Permukaan Cairan………44 2. Tabel 2. Data Hasil Pengkalibrasian Transmitter Elektrik………...47

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1. Metoda Dilihat Langsung 2. Gambar 2.2. Metoda Mekanik 3. Gambar 2.3. Gelas Penduga Ujung Terbuka 4. Gambar 2.4. Gelas Penduga Ujung Tertutup 5. Gambar 2.5. Pemberat dan Pita

6. Gambar 2.6. Penggeser

7. Gambar 2.7. Penggeser Dengan Meteran

8. Gambar 2.8. Pengembus Untuk Transmitter Tinggi Permukaan Cairan 9. Gambar 2.9. Alat Ukur Dengan Sistem Gelembung

10. Gambar 2.10. Meteran Tangki Penyimpanan 11. Gambar 2.11. Kotak Diafragma

12. Gambar 3.1. Struktur Transmitter Elektrik 13. Gambar 3.2. Kalibrasi Pressure Transmitter 14. Gambar 3.3. Sistem Pengukuran Level Tangki 15. Gambar 3.4. Diagram kotak sistem pengendalian

16. Gambar 4.1. Sistem Pengoperasian Transmitter Elektrik Pada Pengendalian Level di Sebuah Tangki

17. Gambar 4.2. Diagram Blok Sistem Transmitter 18. Gambar 4.3. Grafik Tinggi Permukaan Cairan

DAFTAR GAMBAR LAMPIRAN

Gambar 2.1. Model 13A d/p Cell Transmitter. Gambar 2.2. Alat Untuk Mengubah Batas Ukur.

Gambar 2.3. Liquid Level Measurrement dengan model 13A d/p Cell Transmitter Gambar 2.4 Elevation spring (pengangkatan/tingginya memantul)

Gambar 2.5. Gambar Pemindahan Diafragma Kapsul dan Penggantian Diafragma Kapsul.

ABSTRAK

Dalam proses industri, salah satu pemakaian instrumentasi adalah besarnya tinggi permukaan cairan (level pada tangki) dalam tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik, yang dilengkapi instrumentasi lain seperti control valve, pressure gauge, pompa recorder controller dan tangki.

Diferensial transmitter elektrik berfungsi untuk mengirimkan data dari hasil pengukuran di lapangan ke unit penerima pada ruang control, dari pengukuran tinggi permukaan cairan sangat penting untuk mengetahui batas maksimum dan minimum selama proses berlangsung dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik diperoleh hasil pengukuran tinggi permukaan cairan dan volume isi tangki dengan membaca pada panel control di ruang controller.

Sensor yang digunakan adalah jenis diafragma dimana penyensoran menjadi hasil pengukuran. Level adalah batas tinggi permukaan suatu cairan didalam tangki. Adapun tujuan dipasang transmitter elektrik ini adalah untuk mendeteksi sinyal yang dikirim oleh converter P/I pengubah tekanan menjadi arus, dimana transmitter elektrik tersebut mengirim sinyal elektrik ke controller untuk proses selanjutnya.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang.

Instrumentasi merupakan suatu alat yang sangat penting dalam suatu sistem pengukuran yang salah satunya pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan, alat ini harus dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan kebutuhan instrumentasi di pabrik. Alat instrumentasi ini merupakan salah satu faktor yang menentukan hasil produksi, dimana alat instrumentasi yang mengukur, mengontrol, mendeteksi, menganalisa, baik secara manual maupun secara otomatis. Diferensial transmitter elektrik merupakan salah satu dari instrumentasi proses control yang terdapat pada suatu pabrik.

Diferensial transmitter elekrtik merupakan sensor yang dipergunakan untuk mengukur besarnya tinggi permukaan cairan (Level pada tangki) sebagai alat untuk dapat di baca ke controller hingga ke pengaturan akhir. Setiap proses selalu mempunyai keadaan yang sedang berlangsung. Agar keadaan yang diinginkan sama dengan keadaan yang berlangsung maka pengontrolan harus dilakukan dengan memerlukan suatu alat pengukuran. Adapun gambaran permasalahan yang di peroleh sebelum merancang instrumentasi pengukur besarnya tinggi permukaan cairan (Level pada tangki) dalam tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik dan keterpasangan instrumentasi pengukuran pada posisi masing-masing. Guna mendapat ketelitian atau keakuratan dalam memberikan hasil yang diinginkan.

Pentingnya peranan kendali pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan pada sebuah tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik pada sistem proses, maka perlu diambil langkah-langkah agar pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan pada tangki tersebut sesuai dengan keadaan yang sebenarnya, dengan mengetahui besar tinggi permukaan cairan pada tangki kita dapat mengontrolnya agar sesuai dengan kebutuhan. Oleh karena itu, penulis merasa tertarik untuk membahas tentang :

SISTEM KERJA DIFERENSIAL TRANSMITTER ELEKTRIK TIPE UME 2 SMK 1/24 VDC/4 – 20 mA/∆P - 3500 mm H₂O SEBAGAI SENSOR UNTUK MENGUKUR BESARNYA TINGGI PERMUKAAN CAIRAN.

( Aplikasi Laboratorium Instrumentasi PTKI )

1.2. Tujuan Penulisan.

Adapun yang menjadi tujuan penulisan karya akhir ini adalah untuk mengetahui cara kerja pengukuran laju besarnya tinggi permukaan cairan pada tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik dan untuk mengetahui penggunaan alat instrumentasi pada sistem proses.

1.3. Batasan masalah

Agar pembahasan masalah dalam karya akhir ini tidak terlalu meluas, penulis membatasi ruang lingkup pembahasan karya akhir hanya kepada beberapa hal yaitu :

1. Keterpasangan instrumentasi pengukuran untuk mengukur besarnya permukaan cairan pada tangki.

2. Untuk mengetahui sistem kerja diferensial transmitter elektrik pada saat proses berlangsung.

1.4. Metode pembahasan.

Metode pembahasan yang di pergunakan dalam penulisan karya akhir ini antara lain sebagai berikut :

1. Dengan mempelajari teoritis dan mencari spesifikasi data yang diperlukan tentang diferensial transmitter elektrik serta mencari buku-buku sesuai dengan topik pembahasan penulis.

2. Dengan melakukan pengamatan di lapangan (pengambilan data) di laboratorium instrumentasi PTKI-Medan.

3. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dan studi kepustakaan. 4. Mengumpulkan data-data yang diperlukan tentang transmitter dan sensor.

1.5. Sistematika pembahasan.

Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan Karya Akhir ini, maka penulis membuat suatu sistematika pembahasan. Sistematika pembahasan ini merupakan urutan bab termasuk isi dari sub-sub babnya. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi Abstrak, Latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, dan Metode pembahasan, sistematika penulisan.

BAB II ALAT UKUR TINGGI PERMUKAAN CAIRAN (LEVEL)

Bab ini akan menjelaskan pengertian pengukuran, dasar pengukuran, jenis-jenis tinggi permukan dan karakteristik. Aspek-aspek pengukuran tinggi permukaan cairan.

BAB III TRANSMITTER ELEKTRIK.

Bab ini menjelaskan tentang pengertian transmitter, signal transmitter, macam-macam transmitter, transmitter pneumatik dan elektrik, komponen-komponen presure transmitter elektrik, adjustment transmitter elektrik, gain sistem pengukuran, sistem konversi sinyal.

BAB IV SISTEM KERJA DIFERENSIAL TRANSMITTER ELEKTRIK TIPE UME 2 SMK 1/24 VDC/4 - 20 mA/∆P - 3500 mm H₂O SEBAGAI SENSOR UNTUK MENGUKUR BESARNYA TINGGI PERMUKAAN CAIRAN.

Bab ini menjelaskan prinsip kerja diferensial transmitter elektrik dengan skala pembacaan pada level recorder control.

BAB V PENUTUP

Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran-saran mengenai isi dari pada Karya Akhir.

BAB II

ALAT UKUR TINGGI PERMUKAAN CAIRAN (LEVEL)

2.1. Umum

Alat-alat instrumentasi yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besarnya tinggi permukaan cairan digunakan diferensial transmitter elektrik yang dilengkapai dengan instrumentasi lain seperti control valve, pressure gauge, pompa recorder controller dan tangki.

Tujuan pengukuran tinggi permukaan cairan pada proses adalah untuk :

1. Mencegah kerusakan equipment dan kerugian akibat cairan bahan untuk proses industri terbuang.

2. Pengontrolan jalannya proses.

3. Mendapatkan spesifikasi yang diinginkan seperti pada Evaporator-evaporator hydrocarbon.

2.2. Terminologi Pengukuran

Terminologi yang umum digunakan dalam teknik instrumentasi dan control :

1. Proses variabel .

Besaran fisis atau kimia atau suatu keadaan yang dapat berupa suhu, aliran, tekanan, cahaya, Ph dan sebagainya, yang berubah terhadap waktu.

2. Variabel control

3. Control agent (Medium)

Bahan atau energy yang terdapat didalam proses yang mempengaruhi harga dari variabel kontrol dan alirannya diatur oleh final kontrol elemen.

4. Measuring elemen

Elemen-elemen yang ikut serta dalam pengukuran perubahan dari variabel kontrol.

5. Primary control element

Bagian dari control yang menyebabkan pergerakkan atau variasi dari besaran yang diukur untuk menjalankan sistem kontrol.

6. Final control element

Bagian dari sistem kontrol misalnya katub membran, lever motor atau electrical beater, yang mengerjakan langsung suatu alat control.

7. Automatic controller

Suatu mekanisme yang mengukur harga-harga dari suatu besaran atau keadan dan bekerja mempertahankannya didalam batas-batas yang tertentu.

8. Set point

Harga dari variabel kontrol yang ingin dicapai dan dipertahankan. Suatu control biasanya diperlengkapi dengan satu jarum penunjuk untuk titik penentuan (set point) dan peralatan untuk di set.

9. Control Point

Harga rata-rata dari variabel kontrol yang dipertahankan control pada keadaan beban konstan.

10. Respone kontrol

Operasi yang terjadi oleh control sebagai akibat dari perubahan pada variable kontrol.

11. On-Off Respone

Suatu control respont dimana final control elemen berubah dengan cepat dari suatu nilai ekstrim ke nilai ekstrim secara periodik sebagai akibat dari perubaha variable kontrol.

12. Direct Acting Controller

Suatu controller yang memperbesar tekanan udara bagi control unit jika terjadi kenaikan pada harga variabel kontrol.

13. Referse Akting Controller

Suatu controller yang memperkecil tekanan udara control unit jika terjadi kenaikan pada harga variabel kontrol.

14. Adjusment sensitivity atau proportional response

Suatu response dari controller yang sebanding dengan perubahan dari variable kontrol.

15. Throttling Range atau Propotional Band

Batas dari harga maxsimum dan minimum dari perubahan variabel control untuk membuat pergerakan/operasi dari control elemen yang terahir dari batas maxsimum ke batas minimum.

16. Sensitivity

Suatu unit dari propotional response yang dinyatakan dalam satuan tertentu. Untuk alat yang bekerja dengan tekanan sensitivity dapat dinyatakan dengan p.

a. i./inchi. Sensitivity dapat didefinisikan sebagai perbandingan perubahan dari controller output dengan perpindahan jarum penunjuk yang diukur dari set point.

17. Offset

Perbedaan antara yang diinginkan (Set point) dengan besaran yang terjadi sebagai output (control point) dari sebuah propotional controller.

18. Load Change (Perubahan beban)

Suatu perubahan didalam keadaan-keadaan proses yang membutuhkan suatu perubahan posisi dari control element yang terahir untuk menjaga harga yang diinginkan bagi control point.

19. Synchronization

Proses untuk menyetel Controller Output melalui posisi dari control element yang terahir sedemikian rupa hingga control point yang diinginkan dijaga pada suatu posisi yang tetap dengan set point.

20. Reset rate

Satuan pengukuran untuk menyatakan reset response. Perbandingan antara kecepatan perubahan dari control element yang terahir sesuai dengan reset response dan juga terhadap propotional response yang mengikuti suatu keadaan perubahan dari alat ukur.

Reset rate biasanya dinyatakan dalam cycle per menit. 21. Error

Error bisa negatif bisa juga positif. Bila set-point lebih besar dari measured variabel error akan menjadi positif. Sebaliknya bila set-point lebih kecil dari measured variabel error menjadi negatif.

22. Span

Adalah nilai pengukuran dari transduser atau sensor, contoh : Span dari transduser 0 – 100, maka zero adalah 0 dan range adalah 100. Jika rangenya adalah 50 – 150 .

23. Transmitter

Adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller.

24. Transducer

Adalah unit pengalih sinyal. Kata transmitter seringkali dirancuhkan dengan transducer. Transducer lebih bersifat umum sedangkan transmitter lebih khusus pada pemakaiannya dalam sistem pengukuran.

2.3. Metoda Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan (Level).

Pengukuran permukaan, volume, berat cairan pada bahan kering dalam bejana atau tabung sering kali dijumpai. Pengukuran yang teliti seringkali sulit dicapai. Luasnya variasi karat dan sifat cair dan besarnya ukuran bejana penyimpanan yang diperlukan untuk pengukuran isi di dalam fraksi satu liter adalah halangan yang harus diatasi. Metode umum yang digunakan untuk melaksanakan pengukuran ini termasuk teknik langsung dan tidak langsung.

Pengukuran langsung tinggi permukaan cairan dapat dilihat dari penggunaan gelas penglihat atau gelas ukur biasa dalam bejana dianggap merupakan metode yang paling sederhana untuk mengukur tinggi permukaan cairan. Metode ini sangat efektif digunakan dalam pengukuran langsung.

Metoda yang digunakan secara luas untuk langsung mengukur permukaan adalah pelampung sederhana, yang dapat dihubungkan dengan transduser gerakan sesuai untuk menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan permukaan cairan. Beberapa metode tidak langsung meliputi pengukuran (permukaan), tekanan, pengukuran kerapatan (densitas), pengukuran tinggi permukaan dengan pemberat, dan lain-lain.

Pada pabrik kimia, banyak tangki dan tabung dipakai untuk menyimpan bahan baku dan produk berupa cairan. Penyimpanan perlu diketahui volume dan inventarisnya. Proses fluida dalam fase cair terus-menerus ditampung atau dialirkan ke tangki atau tabung penyimpanan.

Permukaan cairan dalam tangki harus dibuat setabil agar operasi dalam pabrik dapat setabil. Banyaknya cairan yang terdapat dalam tangki dapat diketahui dengan mendeteksi tinggi dari permukaan cairan dalam tangki proses. Permukaan cairan dibuat tetap dengan mengendalikan laju arus cairan yang dilakukan dari dasar tangki menggunakan control valve. Rangkaian kendali permukaan cairan terdiri atas detektor, controller, converter dan control valve.

Metoda pengukuran tinggi permukaan cairan ada dua yaitu :

1. Pengukuran dilihat langsunng.

Tinggi permukaan cairan dapat dilihat langsung dan diduga kedalamannya dan ditunjukkan dalam satuan pengukuran panjang (meter).

Dengan diketahuinya tinggi permukaan cairan maka volume dari cairan yang diukur dapat dicari bila dikehendaki.

2. Metoda mekanik.

Gaya pada cairan menghasilkan gerak mekanik. Pergerakan mekanik ini kemudian dikalibrasi kedalam bentuk skala angka-angka.

TINGGI CAIRAN

DILIHAT LANGSUNG

GAYA PADA CAIRAN

GERAK MEKANIK

KALIBRASI

Gambar 2.2. Metoda mekanik

2.4. Jenis-jenis Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan.

Dalam mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu tangki pemrosesan maupun dalam tangki penimbunan dipergunakan alat ukur tinggi permukaan cairan yang sesuai dengan bentuk penggunaannya.

Alat ukur permukaan cairan terdiri dari beberapa jenis diantaranya : 1. Mistar Ukur

Suatu batang dengan skala yang telah dikalibrasi dicelupkan secara vertikal dari atas ke dalam cairan yang akan diukur, atau dimasukkan sampai terjadi sentuhan antara permukaan cairan dan ujung mistar ukur. Ketinggian permukaan pada hal pertama dibaca pada batas pembasahan mistar, pada hal kedua pada suatu titik acuan tertentu (misalnya pinggiran wadah).

Nilai ukur tergantung pada besar dan bentuk wadah. Mistar ukur hanya boleh digunakan untuk wadah yang sebelumnya dipakai untuk mengkalibrasi mistar yang bersangkutan. Apabila digunakan mistar ukur yang salah atau cara

pencelupan yang tidak betul (misalnya miring), nilai ukur akan menjadi salah pula.

Mistar ukur merupakan alat ukur yang paling sederhana untuk cairan dalam wadah terbuka yang tidak terlalu tinggi. Tidak cocok untuk pengukuran yang harus dilakukan seringkali dan menuntut ketelitian tinggi. Juga tidak cocok untuk pengukuran dalam bejana bertekanan atau vakum atau berisi cairan berbusa. 2. Gelas Penduga (Level glass)

Gelas penduga dapat menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam suatu bejana atau container secara langsung. Prinsip yang dipergunakan pada gelas penduga adalah prinsip bejana berhubungan.

Gelas penduga (Level glass) terdiri dari dua jenis yaitu :

- Gelas penduga ujung terbuka

- Gelas penduga ujung tertutup

Gambar 2.3. menunjukkan skematik dari sebuah bejana dan gelas penduga ujung terbuka. Pemasangan dari gelas penduga ini sangat sederhana. Pada bejana disediakan suatu pipa pengambilan dimana gelas penduga ditempatkan. Seal (Packing) disediakan agar sambungan jangan sampai bocor. Klem juga disediakan agar gelas menduga tetap pada posisinya. Sebagian cairan dalam bejana, akan mengalir kedalam Gelas penduga. Tinggi permukaan cairan pada Gelas penduga dan bejana biasanya sama, karena bejana dan Gelas penduga adalah merupakan dua bejana berhubungan. Gelas penduga ujung terbuka dipergunakan pada tangki-tangki tidak bertekanan yang tingginya tidak melebihi 1,5 meter, seperti tangki-tangki penampung minyak diesel motor bakar dan lain-lain.

Gambar. 2.4. Gelas penduga ujung tertutup.

Gambar 2.4. menunjukkan gelas penduga ujung tertutup dengan bejana bertekanan tinggi. Bahwa kedua ujung gelas penduga dihubungkan dengan bejana. Ujung bagian bawah tersambung dengan bagian bejana berisi uap

(kosong). Level glass yang dipergunakan untuk cairan yang bertekanan tinggi harus diberi pelindung kaca tahan banting dan harus dilengkapi dengan kerangan-kerangan isolasi yang memungkinkan level glass dilepas dari sistem sewaktu perbaikan atau pembersihan.

Level glass yang dipergunakan untuk cairan dengan temperature yang tinggi harus dilengkapi dengan saluran buangan. Saluran ini berfunngsi untuk mencegah thermal shock yang dapat memecahkan level glass sewaktu menjalankan kembali sesudah perbaikan. Level glass juga sering diperlengkapi dengan lampu penerang untuk mempermudah pemeriksaan terutama pada malam hari.

3. Pemberat dan Pita.

Gambar 2.5 Pemberat dan Pita

Cara termudah untuk mengukur tinggi permukaan cairan dalam tangki-tangki ialah dengan menggunakan sebuah pipa pengukur yang diberi bobot pemberat. Bobotnya diturunkan kedalam tangki dan tinggi permukaan cairan dilihat langsung pada pita

pengukuran (pita ini telah diberi skala). Sistem pengukuran seperti ini sering dilakukan pada tangki-tangki yang mengandung cairan yang bisa melengket dan memberikan bekas warna pada pengukuran Crude oil, Condensate Hydrocarbon dan lain-lain. Disamping itu pada tangki harus disediakan lubang agar bobot dapat masuk dan diturunkan.

4. Alat Ukur Dengan Penggeser.

Disebut Displacer adalah karena pada prinsipnya nilai gerak apung yang dihasilkan oleh displacer didesain untuk menggantikan (displacement ) nilai volume cairan yang menghasilkan gerak apung tersebut.

Prinsip ini dapat dibuktikan seperti pada gambar 2.6

Gambar 2.6, menunjukkan sebuah penggeser didalam silinder kosong, digantung pada sebuah dacing (timbangan).

Penunjuk pada timbangan menunjuk 3 Ib.

Pada gambar B, air setinggi 7 inchi pada silinder mengurangi berat penggesser sebesar 1 Ib dan pada gambar C, air setinggi 14 inchi menggantikan (mengurangi) berat dari penggeser sebesar 2 Ib sehingga berat dari penggeser kini hanya sebesar 1 Ib. Padahal penggesernya tidak diapa-apakan.

Ada 3 hal yang penting untuk diperhatikan pada kejadian ini yaitu :

1. Penggeser tidak akan terapung diatas cairan, melainkan sebagian akan terbenam, karena penggeser itu sendiri mempunya berat tertentu dan terikat pada gantungan (support arm).

2. Naiknya tinggi permukaan cairan akan membuat penggeser naik, karena adanya gaya apung yang lebih besar dari cairan. Akan tetapi pergerakan dari penggeser hanya kecil sekali dibandingkan dengan naiknya tinggi permukaan cairan.

3. Perubahan pada kedudukan penggeser akan mengakibatkan perubahan pada kedudukan penunjuk dari timbangan.

Gambar 2.7. Penggeser dengan Meteran

Gambar 2.7. menunjukkan disain dari penggeser dengan meteran penunjuk. Perhatikan bahwa tabung pemuntir dipergunakan langsung untuk menggerakan penunjuk (pointer). Penggeser selalu dihubungkan dengan transmitter sinyal. Output dari transmitter kemudian dikirimkan ke meteran penunjuk. Output ini bisa berupa sinyal pneumatic maupun sinyal listrik.

Prinsip kerja dari alat ukur dengan penggeser pada umumnya dapat dikatakan sebagai berikut :

1. Perubahan pada tinggi permukaan cairan yang diukur akan mengakibatkan perubahan pada gaya apung dari cairan tersebut. Ini akan membuat penggeser bergerak turun atau naik.

3. Pergerakan pada tabung pemuntir kemudian dipergunakan untuk menghasilkan sinyal pneumatic atau listrik. Kemudian sinyal ini dikirimkan kemeteran penunjuk. Meteran penunjuk dapat berupa meteran dengan Tabung Bourdon.

5. Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan Dengan Beda – Tekanan.

Diafragma dan pengembus seperti yang dibicarakan pada alat-alat ukur tekanan dapat dipergunakan untuk mengukur tinggi permukaan cairan Akan tetapi, sama halnya dengan Penggeser maka diafragma dan pengembus selalu dihubungkan dengan transmitter, baik pneumatik atau listrik. Kemudian, tekanan sinyal pneumatik atau tegangan listrik ini diturunkan ke meteran penunjuk yang telah dikalibrasi sebelumnya.

Gambar 2.8. menunjukkan skematik dari pengembus yang dipergunakan dalam pengukuran tekanan. Pengembusan seperti ini juga dapat dipergunakan untuk pengukur Tinggi Permukaan Cairan.

6. Alat ukur dengan sistem gelembung.

Gambar 2.9. Sistem Gelembung.

Gambar 2.9. menunjukkan skematik dari alat ukur tinggi permukaan cairan dengan sistem gelembung. Meteran penunjuk untuk alat ukur ini umumnya adalah pressur gage dengan tabung bourdon yang telah dikalibrasi sebelumnya kedalam bentuk skala proses. Alat ukur Tinggi Permukaan Cairan dengan sistem gelembung dipergunakan pada tangki-tangki air, tidak bertekanan (tekanan statis). Sistem gelembung memerlukan catu udara bertekanan yang kontinu. Biasanya tekanan udara ini maxsimum 50 psi. Udara ini dimasukkan kedalam tabung yang terbenam (tegak) pada cairan yang akan diukur. Semakin tinggi permukaan cairan yang akan diukur semakin besar tekanan udara yang dibutuhkan untuk dapat mengatasi tekanan statis yang

diberikan cairan. Dengan demikian, tinggi permukaan cairan dapat diukur melalui besaran tekanan udara yang dibutuhkan.

2.5. Jenis lain dari alat ukur tinggi permukaan cairan.

1. Meteran tangki penyimpanan (storage tank gages)

Gambar 2.10. Meteran tangki penyimpanan.

Gambar 2.10. menunjukkan skematik dari meteran tangki penyimpanan. Alat ini terdiri dari pelampung dan pita baja. Bila tinggi permukaan cairan naik maka pelampungpun turut naik. Angka yang ditunjuk oleh ujung pita baja menunjukkan tinggi permukaan cairan yang diukur. Angka ini biasanya dalam satuan panjang, akan tetapi dapat diperhitungkan menjadi satuan isi. Meteran tangki penyimpanan seperti ini sering disebut seperti ini sering disebut dengan nama pelampung dan pita (float and tape) dan dipergunakan dalam pengukuran cairan pada tangki penimbunan yang tidak bertekanan.

2. Kotak diafragma

Gambar 2.11. Kotak diafragma

Gambar 2.11. menunjukkan skematik dari alat ukur tinggi permukaan cairan yang disebut kotak diafragma. Alat ini terdiri dari meteran penunjuk, pipa dan diafragma dan sistem ini diisi udara bertekanan setara dengan tekanan atmosfir. Meteran penunjuk, biasanya adalah jenis Presure gage dengan tabung bourdon yang dikalibrasi kedalam bentuk skala proses. Bila tinggi permukaan cairan naik maka tekanan dalam sistem pengukuran akan naik. Ujung pipa pada kotak dibuat bengkok 90º supaya saluran pengukuran jangan tersumbat oleh diafragma.

BAB III TRANSMITTER

3.1. Pengertian Transmitter

Transmitter adalah salah satu elemen dari sistem pengendali proses. Seperti yang sudah diketahui bahwa untuk mengukur besaran fisik suatu proses digunakan alat ukur yang sering disebut sebagai sensor/primary elemen (bagian yang berhubungan langsung dengan medium yang diukur), keluaran (output) dari sensor tersebut dapat disuplaykan/ditampilkan dimana tempat sensor tersebut dipasang pada lokal indikator, atau bisa juga langsung dikirim melalui ruangan pengendali (control room) secara remote.

Untuk pengendali yang bersipat remote biasanya digunakan alat bantu sebagai penguat dan penterjemah output dari sensor kedalam bentuk sinyal standard. Peralatan semacam inilah yang dalam sistem instrumentasi pengendali proses yang kita kenal dengan ”Transmitter”. Dimana tergantung besaran fisik yang diukur dan lebih populer dengan sebutan proses variabel (prosess variabel) oleh transmitter tersebut, bila besaran yang diukur adalah tekanan maka disebut transmitter tekanan (pressure transmitter), berkenaan dengan itu dikenal juga level transmitter, flow transmitter dan sebagainya. Menurut bentuk sinyal energi yang digunakan transmitter dibedakan menjadi pneumatik dan elektrik.

Dalam ilmu instrumentasi dikenal dua sistem sinyal yang dipergunakan, yaitu sistem sinyal pneumatik dan sistem sinyal elektrik.

Berdasarkan kedua sistem tersebut transmitter dapat digolongkan menjadi dua jenis : 1. Transmitter pneumatik

2. Transmitter elektrik

Pada umumnya sinyal sistem transmitter ini adalah merupakan jalur pengirim sinyal dari alat-alat perasa ke kontroller dan dari kontroller kepengatur akhir (control valve).

3.2. Sinyal Transmitter

Sinyal adalah tanda yang diberikan kepada alat penerima, pencatat, pengatur dan petunjuk yang berupa angka. Jenis- jenis Sinyal yang ada pada transmitter adalah :

1. Sinyal pneumatik atau tekanan udara

Besarnya standart sinyal pneumatik adalah 3 - 15 psi atau 0,2 – 1,0 Kg/cm². 2. Sinyal Elektrik atau Elektronik

Besaran standart sinyal elektrik adalah 4 – 20 mA atau sinyal 10 – 50 mA dan sekala kerja sinyal tegangan ada yang sedikit bervariasi sebesar 1 – 5 VDC, ada

yang 0 – 10 VDC, atau skala-skala yang lain yang tergantung pada kerja unit

instrumentasi.

3.3. Transmitter pneumatik

Pada dasarnya Transmitter Pneumatik adalah berfungsi untuk mengubah tekanan control valve menjadi sinyal pneumatik serta mengirimkan sinyal pneumatik itu ke alat penerima seperti control valve, controller, pressure gauge. Pokok utama transmitter pneumatik adalah udara yang bertekanan 20 psi atau 1,4 kg/cm², tekanan

sinyal berkisar 3 – 15 psi atau 0,2-1,0 kg/cm². Transmitter Pneumatik ini dapat digunakan sampai jarak sekitar 200 meter.

Transmitter pneumatik pada umumnya terdiri dari dua bagian yaitu : a. Bagian perasa (Detektor).

Bagian perasa (Detektor) berfungsi untuk mengubah sinyal proses kedalam bentuk gerak-gerak mekanik. Misalnya tekanan didalam bejana sebelumnya adalah 10 psi beberapa detik kemudian turun menjadi 9 psi, perubahan sebesar 1 psi ini adalah merupaka signal yang harus diubah oleh detektor kedalam bentuk pergerakan mekanik.

Detektor yang biasa dipakai dalam transmitter ini adalah : - Meter body

- Sel beda tekanan (Diferensial Pressure Cell) - Penggeser (Displaces)

- Bola berisi cairan (Liguid Filled Bulb) b. Bagian pengirim

Bagian pengirim dari transmitter elektronik berfungsi untuk megubah gerak-gerak mekanik menjadi sinyal elektrik atau kedalam bentuk sinyal pneumatik.

3.4. Transmitter Elektrik

Transmitter elektrik adalah salah satu peralatan kontrol yang pengaruhnya sangat besar terhadap jalanya proses pengontrolan, karena transmitter ini fungsinya menerima sinyal elektrik dari alat ukur yang akan dikirim ke kontroller. Standarisasi sinyal yang keluar dari transmitter elektrik adalah ada dalam dua

bentuk sinyal arus atau tegangan. Dimana skala kerja sinyal arus selalu 4-20 mA atau sinyal 10-50 mA, dan skala kerja sinyal tegangan ada yang bervariasi sebesar 1-5 VDC dan ada juga yang 0-10 VDC

- Bagian perasa

, atau skala-skala yang lain tergantung pada kerja unit transmitter. Transmitter elektrik juga terdiri dari dua bagian pokok yaitu:

- Bagian pengirim

Unit Transmitter Elektronik dapat ditunjukkan pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Struktur Transmitter Elektrik

Keterangan :

1. Pengimbang utama 2. Pegas peninggi dan pegas

titik nol 3. Peredam

4. Penyetelan batasan 5. Pengimbang utama 6. Pembatas langka 7. Kesatuan magnet 8. Pegas bias 9. Detektor

10. Kesatuan OPD (osilator) 11. Indikator output

Keterangan :

Unit transmitter yang menggunakan sistem beam yang seimbangkan secara listrik, mengubah pergeseran input torsi dalam sinyal arus 4 ampere 20 mA DC yang sebanding dengan input yang dipakai. Transmitter akan beroperasi dengan receiver (penangkap) yang memiliki impedansi muatan (termasuk resistansi garis) dari 600 (42 Volt). Tidak ada penyesuaian muatan yang diperlukan.

Unit transmitter (pemancar), pandangan dari dalam (panel indikator dibuka atau dilepas) :

1. Beam primer.

2. Supresi nol elevasi yang menyesuakan rangkaian spring. 3. Penyesuaian nol eksternal.

4. Dashpot dan sisi tekanan rendah pada stopper travel. 5. Beam sekunder.

6. Span rider (kasar).

7. Level penyesuaian span halus.

8. Sisi tekanan tinggi pada stopper travel. 9. Rangkaian detektor.

10.Unit O.P.D (osilator) 11.Basis

12.Indikator output (pandangan belakang) 13.Sub panel indikator

14.Test jack output

16.Sambungan listrik (ISO R228 1/2 ”) 17.Strap

18.Penyesuaian span halus 19.Kotak terminal

20.Srap

Adapun prinsip kerja transmitter elektrik adalah sebagai berikut :

- Batang pemuntir dari detector (bagian perasa) disambungkan dengan pengimbang utama dari bagian pengirim, sehingga pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan pada pengimbang utama.

- Pergerakan dari pengimbang utama mengubah jarak antara kedua ferrite dari detector bagian pengirim.

- Berubahnya jarak antara kedua ferrite menghasilkan perubahan pada induktansi pada pick-up coil.

- Perubahan induktasi dari pick-up coil menghasilkan perubahan pada output osilator dari kesatuan OPD.

- Perubahan pada output Osilator menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari transmitter. Dengan demikian, perubahan pada variabel proses yang dirasakan oleh detector pada bagian perasa dapat menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari bagian pengirim.

- Perhatikan bahwa sebagian dari output osilator dikirim kesatuan magnet sehingga akan terjadi gaya tolak menolak pada kesatuan magnet. Gaya tolak-menolak pada

kesatuan magnet akhirnya akan menghasilkan pergeseran pada penghubung kedua .

- Pergerakan (gaya) pada penghubung kedua diteruskan kepengimbang utama melalui penyetelan batasan (span rider). Gaya pengimbang kedua adalah melawan gaya pada pengimbang utama sehingga pergerakan pengimbang utama diimbangi oleh pergerakan pengimbang utama. Dengan demikian akan dihasilkan kedudukan dimana perubahan jarak antara ferrite akan sebanding dengan perubahan variabel proses yang dirasakan oleh detector.

A.Case (kotak)

1. Kotak aluminium cocok untuk lokasi yang berbahaya dan yang tidak berbahaya.

2. Konstruksi yang kedap terhadap ledakan memenuhi standart JISD2G4 untuk daerah-daerah yang berbahaya bila dipakai dengan kotak terminal yang kedap terhadap ledakan yang diberikan secara pilihan (opsional)

3. Kotak ini dibuat dari konstruksi yang tahan terhadap perubahan cuaca, suhu. 4. Penutup bisa dibuka dengan membuka mur socket (stop kontak). Bagian

penahan tutup adalah konstruksi yang terkunci ketat untuk memenuhi ketentuan-ketentuan kekedapan. Kendorkan mur socket (stop kontak) dengan menggunakan obeng. Untuk transmitter yang memiliki kontak terminal, buka tutup kotak terminal dengan menggunakan alat khusus yang telah disediakan.

B.Komponen internal (dalam)

1. Komponen-komponen penting adalah rangkaian keseimbangan daya atau kekuatan dan rangkaian listrik. Blok terminal yang dihubungkan melalui kabel secara internal kerangkaian listrik ditegakkan dalam kotak yang dekat dengan koneksi ½ yang melalui itulah muatan luar dibawa.

2. Rangkaian keseimbangan daya rangkaian detektor magnet, beam primer dan sekunder, dan dashpot peredam. Transmitter ditentukan pabrik untuk range diferensial yang telah ditetapkan.

3. Komponen-komponen listrik mencakup sub panel dengan indikator output dan dua test jack output untuk ketelitian 4 hingga 20 mA DC pengukuran.

4. Zero bisa disesuaikan dengan tang dari ukuran sebelah kanan kotak. Zero dan spring kenaikan (elevasi) bisa dibuat logam nikel pada suhu yang stabil secara sama .

5. Unit transmitter dihubungkan pada fitting tunggal yang melalui itulah tabung seal dan batang torsi melintas.

Seluruh komponen transmitter kecuali indikator output ditegakkan pada plant basis baja yang diikatkan dengan pitting ini. Unit OPD, papan sircuit tercetak, cocok kedalam plug unik (khusus) yang ditegakkan pada plant basis dan dikunci secara aman ditempat dengan sekrup. Kotak transmitter diikatkan dengan ketubuh meter, secara terpisah dari komponen, sehingga tekanan dalam kondusit tidak mempengaruhi komponen-komponen dan keakuratan pengukuran.

3.5. Adjustment Transmitter Elektrik

Adjustment dilakukan untuk menanggulangi penyimpangan aksi kerja peralatan. Penetapan harga pada transmitter elektrik dapat dilakukan dengan cara mengatur span rider dan menyetel kedudukan zero adjustment.

Dalam aksi kontrol yang menjadi bagian dasar adalah kerja dari alat penyampaian sinyal. Alat kontrol yang berfungsi untuk penyampaian sinyal adalah transmitter. Transmitter yang digunakan dalam adjustment ini adalah transmitter elektrik jenis

diferensial presure. Penyetelan terhadap alat ukur ini dapat dilakukan dengan cara : Penempatan sinyal yang dihasilkan terhadap besaran proses yang diukur.

Sinyal yang dihasilkan oleh transmitter elektrik adalah 4 – 20 mA. Pada keadaan besaran proses 0% sinyal yang dihasilkan transmitter adalah 4 mA. Penetapan harga ini dapat dilakukan dengan mengatur kedudukan zero adjustment pada transmitter tersebut.

Pada keadaan besaran proses 100% maka sinyal yang dihasilkan adalah 20 mA. Penetapan harga ini dapat dilakukan dengan mengatur kedudukan span rider. Penyetelan pada keadaan 0% dan 100% ini dilakukan secara berulang-ulang kali sampai menunjukkan skala pembacaan pada alat ukur selalu stabil. Kalibrasi sebuah pressure transmitter dapat dilihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Kalibrasi pressure transmitter

Hubungan antara diferensial pressure dan flow, ternyata tidak linier, namun memenuhi persamaan kuadratis yang secara umum adalah sebagai berikut :

∆P = ƒ² Dimana : ∆P = diferensial tekanan.

f = laju aliran fluida

3.6. Gain Sistem Pengukuran

Sistem pengukuran terdiri atas dua elemen, yaitu sensing elemen dan transmitter. Oleh sebab itu, gain sistem pengukuran merupakan hasil kali gain transmitter dan gain sensing elemen.

Gain sebuah transmitter didefenisikan sebagai :

Dalam banyak hal gain transmitter sistem selalu linier, karena kurva hubungan input-output transmitter sistem selalu berbentuk garis lurus. Jadi gain transmitter akan tetap didaerah operasi dimanapun, asalkan proses variabel masih ada di dalam range kerja transmitter. Di luar range transmitter sistem pengukuran akan saturate.

Gambar 3.3 Sistem pengukuran level tangki

Tidak demikian halnya dengan gain sensing elemen. Gain sensing elemen sistem selalu tidak linier. Kurva hubungan input-outputnya sistem selalu tidak berbentuk garis lurus. Karena sifatnya yang tidak linier, defenisi gain sensing elemen atau kemudian menjadi gain sistem pengukuran menjadi sedikit berbeda dengan defenisi gain transmitter. Gain kemudian didefenisikan sebagai perbandingan antara perubahan output yang terjadi atas suatu perubahan input. Sistem pengukuran level tangki dapat dilihat pada gambar 3.3

3.7. Pemakaian Sistem Kontrol

Pemakaian sistem kontrol otomatik banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari baik dalam pemakaian langsung maupun tidak langsung.

Pemakaian sistem kontrol ini dapat dikelompokkan sebagai berikut

1. Pengontrolan proses : temperatur, aliran, tekanan, tinggi permukaan cairan, viskositas. Misalnya pada industri kimia, makanan, tekstil, pengilangan, dan lain-lain.

2. Pembangkit tenaga listrik (pengontrolan distribusi tenaga).

3. Pengontrolan numerik (numerical control, N/C) : pengontrolan operasi yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam proses yang berulang-ulang. Misalnya : pengeboran, pembuatan lubang, tekstil, pengelasan.

4. Transportasi : elevator, escalator, pesawat terbang, kereta api, conveyor (ban berjalan), pengendalian kapal laut dan lain-lain.

5. Bidang non teknis, seperti : ekonomi, sosiologi, dan biologi.

Berikut ini adalah diagram kotak sistem pengendalian level di sebuah tangki dengan transmitter elektrik.

Gambar 3.4. Diagram kotak sistem pengendalian level di sebuah tangki.

Pada Gambar 3.4. bagian kontroller summing junction dengan tanda positif-negatif, di titik inilah langkah membandingkan dilakukan dengan mengurangi besaran set point dengan sinyal measurement variabel, hasilnya adalah sinyal yang disebut error.

Hampir semua sistem pengendalian selalu dimulai dengan menampilkan blok diagram sistem pengontrolan otomatis. Secara umum elemen sistem kontrolnya ialah :

1. Feedback adalah sistem pengendali otomatis yang mempunyai dua summing junction yaitu positif feedback dan negatif feedback.

2. Proses (proses) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam-macam, yang pasti ia merupakan besaran yang dimanipulasi oleh final control element atau control valve agar measurement variabel sama dengan set point. Input proses ini juga disebut manipulated variabel.

3. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh kontroller.

4. Set point adalah besaran proses variabel yang dikehendaki. Sebuah kontroller akan selalu berusaha menyamakan controlled variabel dengan set point.

5. Error adalah selisih antara set point dikurangi measurement variable. Error bisa negatif dan bisa juga positif. Bila set point lebih besar dari measured variable, error akan menjadi positif, sebaliknya bila set pointnya lebih kecil dari measured variable, error menjadi negatif.

6. Kontroller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian, yaitu membandingkan set point dengan measurement

variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungan tadi, kontroller sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam mengendalikan sebuah proses.

3.8. Transduser

Transduser (transducer) adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi. Transduser bias berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser kadang-kadang juga didefenisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya. Pada umumnya adalah mengubah besaran-besaran fisis tersebut menjadi besaran listrik misalnya : tekanan, temperatur, aliran, posisi dan lain-lain. Contoh yang umum adalah pengeras suara (audio speaker), yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi atau energi akustik menjadi sinyal atau energi listrik.

Transduser atau sensor adalah salah satu bagian dari komponen sistem pengaturan. Sensor yang digunakan sebagai elemen yang langsung mengadakan kontak dengan yang diukur, sedang transduser berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang diukur menjadi besaran fisis lainnya.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil pengamatan.

Untuk mendapatkan data-data yang lengkap mengenai pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan (level pada tangki) dengan menggunakan transmitter elektrik sebagai alat ukurnya. Dilakukan pengamatan langsung dengan pembimbing lapangan di laboratorium instrument PTKI.

Adapun data-data yang diperoleh dari hasil pengamatan adalah sebagai berikut :

4.1.1. Spesifikasi Peralatan

1. Pompa Sentrifugal. Type : AK Head : 15 m No.Seri : 832 F00S7 Putaran : 1500 rpm Capacity : 27 L/menit 2. Motor

Jenis motor : motor induksi 1 phasa No.Seri : 6230 UU

Tegangan : 220 Volt Arus : 2,27 Ampere Daya : 0,4 kW Putaran : 1450 rpm

Frekuensi : 50 Hz Jumlah kutub : 4 kutub 3. Compressor

Type : 0,2 OP – 5 S

Size : 50 mm x 18 mm x 1 mm Supplay : AC 220 Volt

Frekuensi : 50 Hz No.Seri : WA 259721 Max. Pressure : 5 kg/cm² Kapasitas : 25 L/min 4. Control valve

Type : V – S 5110 Size : 20 mm x 20 mm Material Body : FC 25

Material Trim : SUS 304 Flange Rating : JIS 10 K

Input Range : 0,2 – 1,0 kg/cm² No.Seri : 62845

Acting : Air to open 5. Converter

Type : 5502 – 2101 No.Seri : 247UA 258 Supplay : 1,4 kg/cm²

Input : DC 4 – 20 mA Output : 0,2 – 1,0 kg/cm²

6. Transmitter

Jenis : Elektrik Transmitter

Type : UME 2 ( Diferensial transmittter ) Supplay : DC 24 Volt

Signal Input : DC 4 – 20 mA No.Seri : 2475 A 636

∆P Transmitter : 350 kg/cm² (3500 mm H2

Material : SUS 316 L

O)

7. Bejana

Tinggi : 1,5 m Diameter : 1 m

Material : Stainlees Steel

8. Recorder Controller

Supplay : 80 – 130 V AC / 20 – 130 V DC Frekuensi : 47 – 63 Hz

4.1.2. Peralatan

Peralatan-peralatan yang digunakan pada penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Satu unit pompa yang berfungsi untuk mensirkulasikan air. 2. Satu unit motor yang berfungsi untuk menggerakkan pompa.

3. Satu buah converter yang berfungsi untuk mengubah signal pneumatik ke elektrik.

4. Satu buah kompressor yang berfungsi untuk memberikan tekanan udara ke konverter, untuk kebutuhan control valve.

5. Satu buah control valve yang berfungsi untuk mengatur bukaan dengan memberikan udara bertekanan.

6. Satu buah transmitter elektrik yang berfungsi untuk mendeteksi besaran proses dalam tangki yang berisi air.

7. Satu buah controller yang berfungsi untuk mengukur besaran proses dengan set point, dan mengatur besaran signal output ke kontrol valve.

8. Satu buah recorder yang berfungsi sebagai pencatat hasil pengukuran yang berbentuk kurva.

Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar sistem pengoperasian transmitter dibawah ini :

Gambar 4.1. Sistem Pengoperasian Transmitter Elektrik Pada Pengendalian Level di sebuah Tangki.

Keterangan : 1. Pompa 2. Control valve 3. Air Regulator 4. Converter 5. Controller

6. Level Transmitter 7. Tangki

4.2. Pembahasan

4.2.1. Sistem Kerja Transmitter Elektrik Pada Tangki.

Trasmitter merupakan alat atau kelanjutan dari sensor. Dimana transmitter ini dapat berubah signal proses yang diterima oleh detektor diubah menjadi signal listrik serta mengirimkan signal listrik tersebut ke alat penerima seperti pencatat (recorder), pengatur dan penunjuk. Transmitter terdiri dari rangkaian elektronik yang dilengkapi dengan mickro komputer dan sekaligus menyimpan data program yang dimasukkan. Transmitter elektrik mempunyai blok transmitter yaitu suatu alat yang dapat mengubah hasil sensor menjadi hasil pengukuran. Adapun yang disensor adalah tekanan di dalam tangki. Output dari rangkaian ini berupa signal arus yang melalui kabel ke ruang sistem atau Level Recorder Conttrol (LRC). Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.2 dibawah ini :

Fisis signal Proses Signal Output (Signal input) Body Transmitter 4 – 20 mA 0 – 1 kg/cm² Transmitter Elektrik

Gambar 4.2. Diagram Blok Sistem Transmitter

Rangkaian transmitter dibangun dalam beberapa diagram, dimana blok diagram ini bekerja sama untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Tegangan yang dibangkitkan oleh transmitter ini adalah tegangan DC, tegangan DC ini diberikan kerangkaian dan disalurkan keruang distributor, tegangan ini diberikan untuk pengirim signal juga berfungsi untuk power.

Input dari rangkaian ini berupa signal fisis sebesar 0 – 1 kg/cm² yang disensor oleh body transmitter, jenis sensor yang digunakan adalah jenis diafragma dimana penyensoran menjadi hasil pengukuran. Signal output yang dihasilkan transmitter sebesar 4 – 20 mA.

Proses tekanan udara diberikan oleh kompressor dan dikirim ke converter, dimana converter berfungsi untuk mengubah signal pneumatik menjadi signal elektrik untuk membuka control valve. Control valve mengatur laju aliran yang masuk kedalam bejana, dimana di dalam bejana ada tekanan udara sebesar 0 – 1 kg/cm². Besaran inilah yang disensor oleh pengimbang utama dari body transmitter pada sisi high, yang menimbulkan gerak-gerak mekanik setengah melingkar dari batang pemuntir pada detektor. Untuk menghidari tekana berlebihan diperlukan peredam dan penyetelan batas (range) pada transmitter. Pada sisi low atau pengimbang kedua berfungsi sebagai batang yang meneruskan gaya gerak balas terhadap gaya gerak pengimbang utama (high). Maka pada kesatuan magnet terjadi gaya tolak menolak yang akhirnya menghasilkan pergerakkan pada penghubung keduanya dan pada pegas bias didapat nilai batas dari operasi transmitter. Sistem ini berupa signal arus sebesar 4 – 20 mA, DC yang dikirimkan LRC (Level Recorder Control) dan akan diubah menjadi suatu perintah-perintah yang telah diset pada memori LRC tersebut.

Adapun data hasil pengamatan dari pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan adalah sebagai berikut :

Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Dari Pengukuran Besarnya Tinggi Permukaan Cairan.

CV ( % ) TINGGI LEVEL

( mm )

SIGNAL

TRANSMITTER (mA)

LRC

100 1000 20 100

80 800 17 80

60 600 13 60

40 400 11 40

20 200 7.2 20

0 0 4 0

4.2.2. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Transmitter Saat Beroperasi.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi transmitter saat beroperasi antara lain yaitu :

1. Getaran

Getaran yang ditimbulkan oleh mesin-mesin yang beroperasi disekitar transmitter dapat mempengaruhi penyensoran transmitter. Misalnya sensor bergetar memungkinkan keadaan kaca penutup pada pipa penghantar menjadi pecah maka sensor tersebut tidak bisa dipergunakan lagi.

2. Letak transmitter

Transmitter sebaiknya diletakkan dekat bejana yang mau diukur dan dipasang kokoh (kuat), sehingga tidak terpengaruh oleh getaran mesin-mesin lain saat beroperasi.

3. Pembuangan udara

Udara yang ada didalam pipa dibuang melalui drain, karena untuk mendapatkan pengukuran yang akurat semua udara harus dibuang. Sebab udara dapat mempengaruhi hasil pengukuran dari transmitter.

4. Pembersihan peralatan

Membersihkan adalah melepaskan atau menghilangkan kotoran yang terdapat pada peralatan. Dimana kotoran pada peralatan dapat mengganggu kerja peralatan.

Umur peralatan juga perlu diperhatikan, karena semakin tua suatu peralatan maka efisiensi kerjanya semakin menurun. Begitu juga dengan transmitter ini semakin lama dipakai maka efisiensi kerjanya semakin menurun. Ini diakibatkan sering mengalami kontak langsung dengan zat yang diukur ataupun longgarnya elemen-elemen dalam transmitter juga diakibatkan oleh getaran. Jadi operator perlu melakukan penggantian transmitter sekali dalam enam bulan untuk pemeliharaan.

4.2.3. Pengkalibrasian Transmitter

Pengkalibrasian dilakukan untuk menanggulangi penyimpangan aksi kerja peralatan dengan cara, mengatur dan menyetel kedudukan supaya mencapai harga standart. Dan pengkalibrasian dilakukan setelah pembersihan dan pemeriksaan. Dari hasil pemeriksaan transmitter mengalami kerusakan pada komponen amplifier. Dalam hal ini rangkaian amplifier harus diganti dengan yang baru kemudian dilakukan penyolderan.

Prosedur pengkalibrasian transmitter adalah sebagai berikut : 1. Rangkaian peralatan

2. Pasangkan transmitter pada rangkaian peralatan. 3. Berikan tegangan 24 V DC.

4. Aktifkan peralatan pengkalibrasian.

5. Berikan input ke transmitter dari nilai terendah hingga range yang diukur dengan perubahan 25 %.

6. Pilih program data pada transmitter dengan kode CuRo (Current Output). 7. Setting flow jack simulator untuk batas terendah (0 %).

8. Catat nilai yang terukur pada transmitter, bila menyimpang lakukan penyetelan zero point (z) pada transmitter.

9. Setting flow jack simulator untuk batas tertinggi (100%).

10.Catat nilai yang terukur pada transmitter, bila menyimpang lakukan penyetelan span (S) pada transmitter.

11.Ulangi untuk nilai penurunan dari 100% - 0%. 12. Bila tidak stabil, lakukan penyetelan kembali.

13.Setelah pengkalibrasian selesai, lepaskan flow jack simulator dan matikan sumber tegangan.

Adapun data hasil pengkalibrasian transmitter adalah sebagai berikut : Tabel. Data Hasil Pengkalibrasian Transmitter Elektrik

Test Input ( % ) True Valve

mA

Aktual Valve

mA

Error

mA

0 4 4 0

20 7,2 7,2 0,2

40 11 10 0

60 13 13 0,4

80 17 16 0,2

Untuk mendapatkan data actual valve, didapat dari perhitungan interpolasi sebagai berikut :

Keterangan :

X : Test Input (bukaan CV)

X₁ : Bukaan terkecil (minimum) dari control valve X₂ : Bukaan terbesar (maximum) dari control valve Y : Actual Valve

Y₁ : Arus minimum. Y₂ : Arus maxsimum.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengamatan yang dilakukan di lapangan mengenai sistem kerja diferensial transmitter elektrik tipe UME 2 SMK 1/24 VDC/4 – 20 mA/∆P - 3500 mm H₂O Sebagai sensor untuk mengukur besarnya tinggi permukaan cairan. Maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikkut :

1. Alat ukur tipe diferensial transmitter elektrik adalah alat ukur yang digunakan untuk mengetahui tinggi level di dalam suatu tangki.

2. Alat ukur diferensial transmitter elektrik dapat mendeteksi sebagai sensor level dalam keadaan kosong hingga level penuh atau pada batas level yang di inginkan.

3. Dalam pengoperasiannya transmitter dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti : getaran yang ditimbulkan oleh mesin-mesin lain saat beroperasi, agar tidak mengganggu pengukuran maka sebaiknya transmitter diletakkan jauh dari getaran dan terpasang kokoh (kuat). Misalnya: diletakkan didekat tangki (bejana) yang mau diukur.

5.2. Saran

Untuk mendapatkan keberhasilan operasi peralatan secara optimal bukan saja ditentukan oleh peralatan yang dioperasikan tetapi keberhasilan didukung oleh keterampilan dan kecekatan manusianya, karena kegagalan operasi yang terjadi bebanyakan dari kelalaian manusia. Maka disarankan :

1. Agar pendeteksian tekanan dalam tangki tidak terganggu sebaiknya diadakan pembersihan secara rutin terhadap kotoran-kotoran yang terdapat dalam pipa-pipa atau tangki.

2. Agar setiap pengoperasian berjalan lancar, sebaiknya dilakukan berdasarkan petunjuk-petunjuk yang telah ditentukan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Pneumatik Industrial Instruments, Rikichi Suzuki, Fourth Edition September 1973.

2. Teknik Sistem Kontrol, Sulasno, Thomas Agus Prayitno, Edisi Pertama Yogyakarta, Graha Ilmu, 2006.

3. Saisuke Ishmaru, Harisuddin, (1987) Instrumentasi Mini Plant, Japan Internasional Cooperation Agency (JICA).

4. Ir.H.Mansyur, Msi ”Instrumentasi I & II. Fakultas Teknik Program D-IV USU – Medan 2005.

5. Measurent Fundamentals (second edition), Ralph.L.Moore. Instrument Socie Ty of Amerika. 400. santniwix Street, Pattsburg Pensylvania 15222.

6. PT. PLN (Persero). Peralatan Kontrol dan Instrument PLTU Jasa Pendidikan dan Pelatihan. Jl.Harsono RM.No.59, Ragunan-Pasar Minggu, Jakarta Selatan 1997.

LAMPIRAN A : MODEL 13A d/p CELL TRANSMITTER

1. Piping ( pemasangan pipa jalur )

Membuat koneksi ditunjukkan dalam gambar dibawah.

LAMPIRAN B : ALAT UNTUK MENGUBAH BATAS UKUR.

LAMPIRAN C : LIQUID LEVEL MEASUREMEN WITH MODEL 13A d/p CELL TRANSMITTER

GL =

Gambar 2.3 Tangki terbuka Spesific gravity of liquid in tank

LAMPIARAN D :

Gambar 2.5 Pemindahan diafragma kapsul dan untuk menggantikan diafragma kapsul

LAMPIRAN E : FLEXURE LOCKNUT ADJSTMENT .

DAFTAR PUSTAKA

1. Pneumatik Industrial Instruments, Rikichi Suzuki, Fourth Edition September 1973.

2. Teknik Sistem Kontrol, Sulasno, Thomas Agus Prayitno, Edisi Pertama Yogyakarta, Graha Ilmu, 2006.

3. Saisuke Ishmaru, Harisuddin, (1987) Instrumentasi Mini Plant, Japan Internasional Cooperation Agency (JICA).

4. Ir.H.Mansyur, Msi ”Instrumentasi I & II. Fakultas Teknik Program D-IV USU – Medan 2005.

5. Measurent Fundamentals (second edition), Ralph.L.Moore. Instrument Socie Ty of Amerika. 400. santniwix Street, Pattsburg Pensylvania 15222.

6. PT. PLN (Persero). Peralatan Kontrol dan Instrument PLTU Jasa Pendidikan dan Pelatihan. Jl.Harsono RM.No.59, Ragunan-Pasar Minggu, Jakarta Selatan 1997.

LAMPIRAN A : MODEL 13A d/p CELL TRANSMITTER

1. Piping ( pemasangan pipa jalur )

Membuat koneksi ditunjukkan dalam gambar dibawah.

LAMPIRAN B : ALAT UNTUK MENGUBAH BATAS UKUR.

LAMPIRAN C : LIQUID LEVEL MEASUREMEN WITH MODEL 13A d/p CELL TRANSMITTER

GL =

Gambar 2.3 Tangki terbuka Spesific gravity of liquid in tank

LAMPIARAN D :

LAMPIRAN E : FLEXURE LOCKNUT ADJSTMENT .