Sensor Tekanan Struktur modal dal
CONTROL PROSES
Sensor Tekanan
Disusun Oleh:
(Kelompok 1)
Anggota :
David Satriau Pakpahan
(15 01 011 )
Dalila Sitorus
(15 01 009 )
Desi Ismira
(15 01 012 )
Catherina Jocelin
(15 01 008 )
Dara Puspita Siregar
(15 01 010 )
Ayu Kartika Siahaan
(15 01 005)
Annisa Aprilia
(15 01 003)
Andre Anggara
(15 01 001)
Kementrian Perindustrian Republik Indonesia
Politeknik Teknologi Kimia Industri
MEDAN
2016
1 | Page
Daftar Isi:
Hal
1.Pengertian Sensor Tekanan------------------------------------------------------------3
2.Kegunaan Sensor Tekanan------------------------------------------------------------ 4
3.Type Sensor Tekanan------------------------------------------------------------------ 5
4.Jenis-Jenis Sensor Tekanan
4.1.Bourdon Tubes------------------------------------------------------------------------6
4.2.LVDT--------------------------------------------------------------------------------7-9
4.3.Sensor Tekanan MPX 4100----------------------------------------------------10-13
5.Daftar Pustaka-------------------------------------------------------------------------14
2 | Page
1.Pengertian Sensor Tekanan
Sensor tekanan adalah sensor untuk mengukur tekanan suatu zat.
Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas
(A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu
cairan atau gas.
Sensor Tekanan diciptakan untuk mengukur tekanan suatu zat yang
memiliki tekanan sangat kecil sehingga sulit untuk diukur apabila menggunakan
alat pengukur biasa. Dalam pelajaran Science, kita mengenal adanya alat
pengukur untuk suatu benda. Seperti contoh thermometer sebagai alat untuk
mengukur suhu, anemometer untuk mengukur kecepatan angin dan speedometer
untuk mengukur kecepatan suatu benda. Tekanan yang dilambangkan dalam
huruf (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya, yang dilamabangkan
dengan (F) persatuan luas, yang dilambangkan dengan (A). Satuan tekanan
sering digunakan untuk mengukur kekuatan atau tekanan dari unsur zat yaitu
berupa cairan dan gas. Fungsi dari sensor tekanan sebenarnya adalah untuk
mengubah tekanan menjadi induktasi.
3 | Page
2.Kegunaan Sensor Tekanan
a.di bidang industri otomotif
Dalam mesin otomotif dan berbagai komponen penting lainnya, sensor
tekanan digunakan dalam sistem pengereman kendaraan (pengereman
kendaraan dengan menggunakan angin, seperti di bus, atau juga sistem ABS
(Anti-Lock Brake System)). Sensor tekanan juga digunakan di sistem airbag
untuk mendeteksi tabrakan, karena saat tabrakan, badan kendaraan mengalami
peningkatan tekanan yang besar.
b.di Bidang Biomedis
digunakan dalam pengukuran banyak hal vital, seperti tekanan darah.
Selain itu, sensor tekanan juga dipakai sebagai sensor untuk kontrollerkontroller
penting, seperti pengatur tekanan cairan infus.
c.Di Bidang Manufaktur
Pendeteksian tekanan dengan tepat penting diperlukan di dalam berbagai
hal, seperti proses pemanasan, proses pengovenan komponen komposit,
pneumatic, dan masih sangat banyak lagi.
4 | Page
3.Type Sensor Tekanan
a.Tekanan Absolut ( Absolute Pressure ).
Yaitu harga tekanan yang sebenarnya dihitung relatif terhadap tekanan nol
mutlak.
b.Tekanan Gauge ( Gauge Pressure ) atau dikenal pula sebagai tekanan
relatif ,
adalah tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. jadi tekanan
relatif adalah selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.
c.Vacum atau tekanan hampa
adalah dalam hal tekanan adalah lebih rendah dari tekanan atmosfer.
d.Tekanan Deferensial (Differential Pressure )
adalah suatu tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain ( beda tekanan )
5 | Page
4.Jenis-Jenis Sensor Tekanan
4.1.Bourdon Tubes
Bourdon tubes adalah sejenis pipa pendek lengkung , dan salah
satu ujungnya tertutup.
Prinsip kerjanya : Jika bourdon tubes diberikan tekanan maka ia akan
cenderung untuk “menegang”. Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan
besarnya tekanan yang diberikan
Kelebihan :
• Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur
• Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30-100.000 Psi
Kekurangan : Pada tekanan rendah 0-30 psi kurang sensitive dibanding bellows
6 | Page
4.2.2. LVDT (Linear Variabel differential Transformer)
LVDT atau (Linear Variable Differential Transformer)
merupakan salah satu contoh sensor posisi, yang bekerja berdasarkan pada ada
tidaknya medan magnet yang terjadi. LVDT pertama kali di kemukakan oleh
G.B.hoadley. pertama kali digunakan untuk kepentingan militer. Pada tahun
1950-an pengetahuan akan LVDT ini terus berkembang, hingga dapat
digunakan dalam kepentingan industry.
LVDT terdiri dari 2 komponen penting yaitu :
1.Kumparan
Salah satu komponen penyusun LVDT merupakan kumparan. terdapat 3
kumparan dalam LVDT,yaitu 1 kumparan primer dan 2 kumparan sekunder.
kenapa digunakan 2 buah kumparan sekunder adalah agar perbedaan besar
induksi yang diterima kedua kumparan sekunder dapat digunakan untuk
menentukan seberapa besar perubahan posisi batang inti (magnet)
7 | Page
2.CORE (batang inti magnet)
Material core atau batang inti ini biasanya berbentuk silinder atau
turbular dengan komponen penyusun berupa nickel-iron alloy permalloy. dalam
proses produksinya, setelah bentuk dan ukuran dari batang inti ini di atur proses
akan memasuki tahap annealing (atau penguatan dengan proses memanasi).
Selama proses annealing ini biasanya dilakukan reduksi aliran gas untuk
mencegah terjadinya oksidasi. gas yang biasanya digunakan dalam proses
annealing ini biasanya hydrogen ataupun gas yang mengandung hidrogen.
Prinsip kerja LVDT
Perubahan tekanan dalam kantung akan mengakibatkan perubahan
posisi inti magnet pada kumparan LVDT, sehingga mengakibatkan perubahan
induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2. Dengan perubahan induksi
magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2 tersebut maka output kumparan 1
dan 2 akan menghasilkan tegangan induksi magnetik yang besarnya sebanding
perseseran inti magnet LVDT akibat perubahan tekanan pada kantung.
Pergeseran inti magnet (batang magnet) di tengah kumparan tersebut akan
menimbulkan tegangan output pada kumparan yang mendapat induksi dari inti
magnet tersebut.
8 | Page
Contoh Penerapan LVDT:
• Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)
• Level fluida
• Automotive Suspension
• Mesin ATM
Kelebihan LVDT:
• Padat dan kuat, sehingga dapat digunakan pada peralatan yang berat.
• System operasi tanpa gesekan antara aramature dan transformer sehingga
cocok untuk pengujian material.
• Sensitif, sehingga dapat mendeteksi sedikit saja perubahan.
• Mampu menangani input yang berlebih
• Dapat digunakan pada lingkungan yang bervariasi.
• Output mutlak
Kekurangan LVDT :
• LVDT baru bekerja jika ada kontak antara armature dan transformer.
• Pengukuran dinamis dibatasi tidak lebih dari 1/10 dari LVDT resonansi
frekuensi. Di beberapa kasus, hasilnya lebih dari 2 kHz.
• Harga relative mahal
9 | Page
4.3.3.Sensor Tekanan Semikonduktor (MPX4100) Sensor tekanan
MPX4100
Sensor tekanan MPX4100 merupakan seri Manifold Absolute Pressure
(MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu
manifold.
Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan
yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur
kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk
akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film
metalization dan proses bipolar semiconductor.
Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada
gambar berikut.
Bentuk fisik dari sensor tekanan MPX4100 cukup kecil sehingga dapat
digunakan dengan lebih praktis dan efisien tempat peletakan sensor tekanan
MPX4100 tersebut. Dengan adanya rangkaian pengkondisi sinyal, sensor ini
dapat terhubung langsung pada Analog to Digital Converter.
10 | P a g e
Rangkaian pengkondisi sinyal menghasilkan tegangan analog dengan
Skala Penuh (Full Scale) hingga 5 Volt.
Feature Sensor tekanan MPX4100 Sesuai datasheet dari sensor
tekanan, feature yang dimiliki oleh sensor tekanan tipe MPX4100 ini adalah
sebagai berikut :
1. 1.8% Maximum Error Over 0° to 85°C
2. Specifically Designed for Intake Manifold Absolute Pressure Sensing in
Engine Control Systems.
3. Ideally Suited for Microprocessor Interfacing
4.Temperature Compensated Over -40°C to +125°C
5.Durable Epoxy Unibody Element
6.Ideal for Non-Automotive Application
Diagram Blok Internal Sensor Tekanan MPX4100
Sensor ini mempunyai kemampuan untuk mendeteksi tekanan 15
hingga 115 kilo Pascal dan bekerja berdasarkan perbedaan tekanan antara P1
11 | P a g e
dan P2. P1 atau Pressure Side terdiri dari fluorisilicone gel yang melindunginya
dari benda-benda keras.
Gambar diatas menunjukkan perubahan tekanan terhadap tegangan
output dari sensor di mana perubahan bergerak linear setelah 20 kPa. Tampak 3
buah garis pada grafik tersebut yang menunjukkan batas maksimum dan
minimum error dari hasil pengukuran sensor. Sensor tekanan pada aplikasi
robotik seringkali digunakan sebagai feedback mechanic di mana sistem
mikrokontroler dapat mendeteksi kondisi mekanik pada saat itu. Contohnya
untuk mendeteksi kuat lemah cengkeraman robot atau menghitung beban yang
diletakkan pada robot. Selain itu pengukuran tekanan kompresi pada manifold
mesin (otomotif) sering menggunakan sensor tekanan MPX4100 ini karena
tetap stabil dalam perubahan suhu yang tinggi.
Prinsip Kerja Sensor Tekanan MPX4100
Prinsip kerja dari sensor tekanan itu sendiri adalah mengubah tegangan
mekanik menjadi listrik. Kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa
tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang
12 | P a g e
diberikan pada kawat itu sendiri menyebabkan kawat menjadi bengkok.
Sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah ketahananya.
Contoh Aplikasi Sensor Tekanan MPX4100:
• Pemantau cuaca
• Pesawat terbang
• Pengukur tekanan ban
13 | P a g e
DAFTAR PUSTAKA:
http://elektronika-dasar.web.id/sensor-tekanan/
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/laila-katriani-ssi-msi/pptsensor-tekanan.pdf
http://aguselektro.blogspot.co.id/2013/01/jenis-jenis-sensor-tekanan.html
http://komponenelektronika.biz/sensor-tekanan.html
14 | P a g e
Sensor Tekanan
Disusun Oleh:
(Kelompok 1)
Anggota :
David Satriau Pakpahan
(15 01 011 )
Dalila Sitorus
(15 01 009 )
Desi Ismira
(15 01 012 )
Catherina Jocelin
(15 01 008 )
Dara Puspita Siregar
(15 01 010 )
Ayu Kartika Siahaan
(15 01 005)
Annisa Aprilia
(15 01 003)
Andre Anggara
(15 01 001)
Kementrian Perindustrian Republik Indonesia
Politeknik Teknologi Kimia Industri
MEDAN
2016
1 | Page
Daftar Isi:
Hal
1.Pengertian Sensor Tekanan------------------------------------------------------------3
2.Kegunaan Sensor Tekanan------------------------------------------------------------ 4
3.Type Sensor Tekanan------------------------------------------------------------------ 5
4.Jenis-Jenis Sensor Tekanan
4.1.Bourdon Tubes------------------------------------------------------------------------6
4.2.LVDT--------------------------------------------------------------------------------7-9
4.3.Sensor Tekanan MPX 4100----------------------------------------------------10-13
5.Daftar Pustaka-------------------------------------------------------------------------14
2 | Page
1.Pengertian Sensor Tekanan
Sensor tekanan adalah sensor untuk mengukur tekanan suatu zat.
Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas
(A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu
cairan atau gas.
Sensor Tekanan diciptakan untuk mengukur tekanan suatu zat yang
memiliki tekanan sangat kecil sehingga sulit untuk diukur apabila menggunakan
alat pengukur biasa. Dalam pelajaran Science, kita mengenal adanya alat
pengukur untuk suatu benda. Seperti contoh thermometer sebagai alat untuk
mengukur suhu, anemometer untuk mengukur kecepatan angin dan speedometer
untuk mengukur kecepatan suatu benda. Tekanan yang dilambangkan dalam
huruf (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya, yang dilamabangkan
dengan (F) persatuan luas, yang dilambangkan dengan (A). Satuan tekanan
sering digunakan untuk mengukur kekuatan atau tekanan dari unsur zat yaitu
berupa cairan dan gas. Fungsi dari sensor tekanan sebenarnya adalah untuk
mengubah tekanan menjadi induktasi.
3 | Page
2.Kegunaan Sensor Tekanan
a.di bidang industri otomotif
Dalam mesin otomotif dan berbagai komponen penting lainnya, sensor
tekanan digunakan dalam sistem pengereman kendaraan (pengereman
kendaraan dengan menggunakan angin, seperti di bus, atau juga sistem ABS
(Anti-Lock Brake System)). Sensor tekanan juga digunakan di sistem airbag
untuk mendeteksi tabrakan, karena saat tabrakan, badan kendaraan mengalami
peningkatan tekanan yang besar.
b.di Bidang Biomedis
digunakan dalam pengukuran banyak hal vital, seperti tekanan darah.
Selain itu, sensor tekanan juga dipakai sebagai sensor untuk kontrollerkontroller
penting, seperti pengatur tekanan cairan infus.
c.Di Bidang Manufaktur
Pendeteksian tekanan dengan tepat penting diperlukan di dalam berbagai
hal, seperti proses pemanasan, proses pengovenan komponen komposit,
pneumatic, dan masih sangat banyak lagi.
4 | Page
3.Type Sensor Tekanan
a.Tekanan Absolut ( Absolute Pressure ).
Yaitu harga tekanan yang sebenarnya dihitung relatif terhadap tekanan nol
mutlak.
b.Tekanan Gauge ( Gauge Pressure ) atau dikenal pula sebagai tekanan
relatif ,
adalah tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. jadi tekanan
relatif adalah selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.
c.Vacum atau tekanan hampa
adalah dalam hal tekanan adalah lebih rendah dari tekanan atmosfer.
d.Tekanan Deferensial (Differential Pressure )
adalah suatu tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain ( beda tekanan )
5 | Page
4.Jenis-Jenis Sensor Tekanan
4.1.Bourdon Tubes
Bourdon tubes adalah sejenis pipa pendek lengkung , dan salah
satu ujungnya tertutup.
Prinsip kerjanya : Jika bourdon tubes diberikan tekanan maka ia akan
cenderung untuk “menegang”. Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan
besarnya tekanan yang diberikan
Kelebihan :
• Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur
• Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30-100.000 Psi
Kekurangan : Pada tekanan rendah 0-30 psi kurang sensitive dibanding bellows
6 | Page
4.2.2. LVDT (Linear Variabel differential Transformer)
LVDT atau (Linear Variable Differential Transformer)
merupakan salah satu contoh sensor posisi, yang bekerja berdasarkan pada ada
tidaknya medan magnet yang terjadi. LVDT pertama kali di kemukakan oleh
G.B.hoadley. pertama kali digunakan untuk kepentingan militer. Pada tahun
1950-an pengetahuan akan LVDT ini terus berkembang, hingga dapat
digunakan dalam kepentingan industry.
LVDT terdiri dari 2 komponen penting yaitu :
1.Kumparan
Salah satu komponen penyusun LVDT merupakan kumparan. terdapat 3
kumparan dalam LVDT,yaitu 1 kumparan primer dan 2 kumparan sekunder.
kenapa digunakan 2 buah kumparan sekunder adalah agar perbedaan besar
induksi yang diterima kedua kumparan sekunder dapat digunakan untuk
menentukan seberapa besar perubahan posisi batang inti (magnet)
7 | Page
2.CORE (batang inti magnet)
Material core atau batang inti ini biasanya berbentuk silinder atau
turbular dengan komponen penyusun berupa nickel-iron alloy permalloy. dalam
proses produksinya, setelah bentuk dan ukuran dari batang inti ini di atur proses
akan memasuki tahap annealing (atau penguatan dengan proses memanasi).
Selama proses annealing ini biasanya dilakukan reduksi aliran gas untuk
mencegah terjadinya oksidasi. gas yang biasanya digunakan dalam proses
annealing ini biasanya hydrogen ataupun gas yang mengandung hidrogen.
Prinsip kerja LVDT
Perubahan tekanan dalam kantung akan mengakibatkan perubahan
posisi inti magnet pada kumparan LVDT, sehingga mengakibatkan perubahan
induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2. Dengan perubahan induksi
magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2 tersebut maka output kumparan 1
dan 2 akan menghasilkan tegangan induksi magnetik yang besarnya sebanding
perseseran inti magnet LVDT akibat perubahan tekanan pada kantung.
Pergeseran inti magnet (batang magnet) di tengah kumparan tersebut akan
menimbulkan tegangan output pada kumparan yang mendapat induksi dari inti
magnet tersebut.
8 | Page
Contoh Penerapan LVDT:
• Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)
• Level fluida
• Automotive Suspension
• Mesin ATM
Kelebihan LVDT:
• Padat dan kuat, sehingga dapat digunakan pada peralatan yang berat.
• System operasi tanpa gesekan antara aramature dan transformer sehingga
cocok untuk pengujian material.
• Sensitif, sehingga dapat mendeteksi sedikit saja perubahan.
• Mampu menangani input yang berlebih
• Dapat digunakan pada lingkungan yang bervariasi.
• Output mutlak
Kekurangan LVDT :
• LVDT baru bekerja jika ada kontak antara armature dan transformer.
• Pengukuran dinamis dibatasi tidak lebih dari 1/10 dari LVDT resonansi
frekuensi. Di beberapa kasus, hasilnya lebih dari 2 kHz.
• Harga relative mahal
9 | Page
4.3.3.Sensor Tekanan Semikonduktor (MPX4100) Sensor tekanan
MPX4100
Sensor tekanan MPX4100 merupakan seri Manifold Absolute Pressure
(MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu
manifold.
Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan
yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur
kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk
akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film
metalization dan proses bipolar semiconductor.
Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada
gambar berikut.
Bentuk fisik dari sensor tekanan MPX4100 cukup kecil sehingga dapat
digunakan dengan lebih praktis dan efisien tempat peletakan sensor tekanan
MPX4100 tersebut. Dengan adanya rangkaian pengkondisi sinyal, sensor ini
dapat terhubung langsung pada Analog to Digital Converter.
10 | P a g e
Rangkaian pengkondisi sinyal menghasilkan tegangan analog dengan
Skala Penuh (Full Scale) hingga 5 Volt.
Feature Sensor tekanan MPX4100 Sesuai datasheet dari sensor
tekanan, feature yang dimiliki oleh sensor tekanan tipe MPX4100 ini adalah
sebagai berikut :
1. 1.8% Maximum Error Over 0° to 85°C
2. Specifically Designed for Intake Manifold Absolute Pressure Sensing in
Engine Control Systems.
3. Ideally Suited for Microprocessor Interfacing
4.Temperature Compensated Over -40°C to +125°C
5.Durable Epoxy Unibody Element
6.Ideal for Non-Automotive Application
Diagram Blok Internal Sensor Tekanan MPX4100
Sensor ini mempunyai kemampuan untuk mendeteksi tekanan 15
hingga 115 kilo Pascal dan bekerja berdasarkan perbedaan tekanan antara P1
11 | P a g e
dan P2. P1 atau Pressure Side terdiri dari fluorisilicone gel yang melindunginya
dari benda-benda keras.
Gambar diatas menunjukkan perubahan tekanan terhadap tegangan
output dari sensor di mana perubahan bergerak linear setelah 20 kPa. Tampak 3
buah garis pada grafik tersebut yang menunjukkan batas maksimum dan
minimum error dari hasil pengukuran sensor. Sensor tekanan pada aplikasi
robotik seringkali digunakan sebagai feedback mechanic di mana sistem
mikrokontroler dapat mendeteksi kondisi mekanik pada saat itu. Contohnya
untuk mendeteksi kuat lemah cengkeraman robot atau menghitung beban yang
diletakkan pada robot. Selain itu pengukuran tekanan kompresi pada manifold
mesin (otomotif) sering menggunakan sensor tekanan MPX4100 ini karena
tetap stabil dalam perubahan suhu yang tinggi.
Prinsip Kerja Sensor Tekanan MPX4100
Prinsip kerja dari sensor tekanan itu sendiri adalah mengubah tegangan
mekanik menjadi listrik. Kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa
tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang
12 | P a g e
diberikan pada kawat itu sendiri menyebabkan kawat menjadi bengkok.
Sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah ketahananya.
Contoh Aplikasi Sensor Tekanan MPX4100:
• Pemantau cuaca
• Pesawat terbang
• Pengukur tekanan ban
13 | P a g e
DAFTAR PUSTAKA:
http://elektronika-dasar.web.id/sensor-tekanan/
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/laila-katriani-ssi-msi/pptsensor-tekanan.pdf
http://aguselektro.blogspot.co.id/2013/01/jenis-jenis-sensor-tekanan.html
http://komponenelektronika.biz/sensor-tekanan.html
14 | P a g e