Gelas Penunjuk Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240 Endress Hauser

Contoh dari pengukuran tidak langsung adalah sistem gelembung udara, sistem kotak difragma, sistem jebakan udara, manometer pipa U.

II.2. Alat – Alat Ukur Level

II.2.1 Gelas Penunjuk

Pada Gambar 2.1 menunjukkan penggunaan gelas penunjuk pada pengukuran level. Dimana gelas penunjuk ini berhubungan dengan cairan didalam tangki dan diletakkan disamping tangki yang berisi cairan. Menurut hukum bejana berhubungan, tinggi tangki dan gelas penunjuk selalu sama. Untuk dapat melihat tinggi permukaan ini, cairan yang akan diukur harus bening tidak boleh keruh karena akan mengganggu penglihatan pada gelas penunjuk. Yang sangat dihindari dari pengggunaan alat ukur ini adalah apabila gelas penunjuk ini pecah maka air dalam tangki akan tumpah keluar. Selain itu biasanya batas ukurnya hanya sampai kira – kira satu meter. Gambar 2.1. Gelas Penunjuk Universitas Sumatera Utara

II.2.2 Pelampung

Seperti pada Gambar 2.2 penggunaan pelampung merupakan salah satu cara dari pengukuran level cairan. Disini pelampung yang ringan selalu bergerak mengikuti permukaan cairan. Karena adanya berat maka katrol berputar menggerakkan jarum penunjuk. Dengan kalibrasi maka tentunya angka – angka pada skala merupakan tinggi cairan atau sudah langsung menunjukkan volume atau massa dari cairan tersebut. Ada banyak cara pengukuran dengan pelampung, tetapi pada dasarnya mempunyai prinsip – prinsip yang sama, yaitu gerakan permukaan diikuti dengan gerakan pelampung. Yang selanjutnya dihubungkan pada jarum berskala. Hubungan antara jarum penunjuk dan pelampung bisa berupa tali, kawat dengan katrol atau batang kaku dengan suatu engsel. Dengan menggunakan pelampung daerah kerja dapat diperbesar lebih dari satu meter. Skala pembacaan dapat ditaruh pada tempat tinggi atau rendah, atau terpisah dari tangki cairan. Untuk memperoleh ketelitian yang baik, pelampung harus tercelup sampai batas penampang yang terbesar. Gambar 2.2 Pelampung Universitas Sumatera Utara II. 3. Teori Level Radar Transmitter II.3.1 Radar Beberapa pencipta, ilmuwan, dan insinyur mendukung pengembangan dari radar. Untuk yang pertama menggunakan Gelombang radio untuk mendeteksi kehadiran dari object metalik jauh melaui gelombang radio adalah Cristian Hulsmeyer, April 1904, mendeteksi kehadiran dari suatu kapal di kabut yang tebal padat. Ia menerima Reichspatent Nr. 165546 untuk alat radar sebelumnya, dan mendapat paten 169154 di 11 November untuk perkembangannya. Ia juga menerima suatu hak paten GB13170 di Inggris untuk telemobiloscopenya pada 22 September 1904. Nikola Tesla, pada Agustus 1917, lebih dulu untuk pemapaman prinsip tingkatan power dan frekuensi dari unit radar. Radar adalah suatu sistem yang menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengidentifikasi objek yang ditetapkan, beberapa cakupan yaitu ketinggian, arah, atau kecepatan objek yang bergerak seperti pesawat terbang, kapal, kendaraan bermotor, formasi cuaca, dll. Dimana gelombang yang di pancarkan ke objek melaui antena, akan direfleksikan kembali oleh objek ke radar melalui antena. Dan diproses oleh sistem radar hingga objek tersebut dapat dideteksi. Berdasarkan panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik, maka gelombang tersebut dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok. Seperti pada Gambar 2.3 yang menunjukkan spectrum radiasi elektromagnetik. Kecepatan dari pekembangan pancaran gelombang elektromagnetik yang menyebar melalui suatu ruang vacum pada suatu kecepatan yang tetap, dan tidak terikat pada frekuensi dan panjang gelombang. Universitas Sumatera Utara Dalam hal ini, kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini : C = λ . f ……………………………………………………………… 1 Dimana : C = Kecepatan cahaya 2,998x 10 8 ms ≈ 3x 10 8 ms λ = Panjang gelombang meter f = Frekuensi dalam hertz Hz atau s -1 Gambar 2.3 Spectrum Gelombang Elektromagnetik Sinyal radar beroperasi pada gelombang 3 MHz – 110 GHz dengan panjang gelombang 10 m – 4 mm. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.1 yaitu yang menunjukkan pengelompokan gelombang radar berdasar frekuensi dan aplikasinya. Frekuensi pulsa radar yang dibentuk, dan luas dari antenna ditentukan oleh objek apa yang akan diamati. Refleksi gelombang elektromagnetik menyebar pada konstanta Universitas Sumatera Utara dielektrik atau diamagnetik yang tetap. Ini berarti bahwa pada umumnya gelombang radio dari radar ke suatu objek yang padat di udara atau suatu ruang hampa, atau perubahan lain pada konsentrasi atomis antara suatu obyek dan apa melingkupinya . Dasar pengukuran radar terhadap jarak dari suatu objek dapat dilihat pada rumus berikut : 2 T . C D  ……………………………………………………………… 2 Dimana : D = Jarak dari objek yang terdeteksi oleh radar m T = Time of flight waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil s C = Kecepatan cahaya 3 × 10 8 ms Berdasarkan frekuensinya radar dapat dibagi pada beberapa kelompok frekuensi, dan masing – masing mempunyai panjang gelombang yang berbeda dan aplikasi yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.1 radar frekuensi band berikut. Tabel 2.1 Radar Frequency Band No Name Band Range Frekuensi Panjang Gelombang Keterangan 1. HF 3–30 MHz 10 –100 m HF high frekuensi, pada Sistem radar pantai 2. P 300 MHz ± 1 m Digunakan pada awal penerapan sistem radar Universitas Sumatera Utara 3. VHF 50 –330 MHz 0.9-6 m Frekwensi yang sangat tinggi. 4. UHF 300 –1000 MHz 0.3 - 1 m Digunakan pada peringatan awal pada sistem balistik dari suatu missil. 5. L 1–2 GHz 15–30 cm Panjang batasan kontrol pada lalu lintas udara dan pengawasan. 6. S 2 – 4 GHz 7.5 – 15 cm Untuk control terminal lalu lintas udara, panjang batasan dari pengamatan cuaca, radar angkatan laut, S yang berarti short. 7. C 4 – 8 GHz 3.75-7.5 cm Berada diantara X dan S band, untuk sistem pengamatan cuaca, Satelit transponders. 8. X 8 –12 GHz 2.5-3.75 cm Pemanduan missil, radar angkatan laut, cuaca, pengawasan landasan, pemetaan resolusi-medium, pelabuhan udara. Yang dinamai X band sebab frekwensi adalah suatu rahasia selama perang dunia ke 2. 9. K u 12–18 GHz 1.67-2.5 cm Pemetaan resolusi-tinggi, pengukuran tinggi satelit, frekwensi hanya di bawah K band. Universitas Sumatera Utara 10. K 18–27 GHz 1.11-1.67 cm Dari kurz Jerman,yang berarti pendek, penggunaan yang terbatas dan berkaitan dengan penyerapan uap air, mendeteksi awan pada bidang meteorologi, mendeteksi pengendara motor melampaui batas kecepatan. radar meriam. 11. K a 27– 40 GHz 0.75 -1.11 cm Batasan yang pendek, pengawasan pelabuhan udara, frekwensi sedikit di atas K band karenanya a untuk radar photo, trigger kamera agar mengambil gambar dari plat lisensi dari kendaraan yang melewati lampu merah. 12. mm 40 –300 GHz 7.5 mm - 1mm Millimeter band dibagi lagi atas beberapa band frekuensi seperti Untuk mendesain suatu surat yang nampak acak, dan frekwensi bergantung pada ukuran dari panduan gelombangnya. 13. Q 40 – 60 GHz 7.5 mm – 5mm Digunakan untuk komunikasi militer. Universitas Sumatera Utara 14. V 50–75 GHz 6.0 – 4 mm Gelombang yang sangat kuat diserap oleh atmosfir. 15. W 60 –110 GHz 2.7 - 4.0 mm Digunakan sebagai suatu sensor yang visual untuk sarana angkut bersifat percobaan yang otonomi, pengamatan pada resolusi-tinggi untuk pengamatan cuaca, dan imaging.

II.3.2 Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240 Endress Hauser

Micropilot M FMR 240 adalah satu dari beberapa tipe dari Level Radar Transmitter yang diproduksi oleh Endress Hauser Company, contoh alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4. Level Radar Transmitter menggunakan metode pengukuran level secara tidak langsung yaitu peralatan tidak berhubungan langsung dengan objek yang akan diukur tetapi dengan menggunakan gelombang mikro sebagai perantaranya. Pengukuran dengan Level Radar Transmitter tersebut berbeda dengan pengukuran menggunakan gelombang ultrasonik. Sebab gelombang mikro tidak memerlukan medium pengangkut apapun. Micropilot M adalah suatu pemancar tingkat radar yang ringkas untuk pengukuran secara kontinu, pengukuran yang dilakukan tanpa berhubungan langsung dengan objek yang akan diukur, Pengukuran tidaklah terpengaruh dengan perubahan media, dan temperatur yang berubah – ubah. Yang dimaksud dengan micropilot adalah suatu peralatan dilengkapi dengan penindas gema yang Universitas Sumatera Utara disebabkan gangguan dari luar maupun yang disebabkan manusia pada saat pemasangan peralatan. Gambar 2.4 Micropilot M FMR240 Pada teknologi pengukuran radar berdasarkan pada pengukuran time of flight waktunya dari penerbangan sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil. Dari waktu dan jarak yang ditentukan. Bila suatu sinyal menjangkau suatu titik sepanjang gelombang dimana terjadi perubahan dari tetapan dielektrik ketika sinyal menjangkau titik tersebut, pada umumnya sebagian dari isyarat ini dicerminkan pada permukan media. Jumlah cerminan pemantulan sinyal dari media sebanding pada perbedaan tetapan dielektrik antara panduan gelombang dan media. Untuk menentukan level pada suatu tangki dapat dilihat pada pada Gambar 2.5 berikut, dimana Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran D sebanding dengan waktu t dari penerbangan impuls sinyal. Dan level dari produk L merupakan pengurangan dari empty calibration E terhadap Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran D. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5 Pengukuran level pada tangki Hal ini dapat dilihat pada rumus berikut ini : L = E – D Dimana D diperoleh dari : 2 T . C D  Dimana : L = Level dari produk atau cairan m. E = Empty calibration m. F = Jarak pengukuran penuh m. D = Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran m A = Jarak aman untuk Micropilot M FMR 240 minimal 50 mm dari jarak pengukuran penuh ke corong antenna, agar tidak menimbulkan korosi pada antenna. C = Kecepatan cahaya 3 × 10 8 ms. Universitas Sumatera Utara T = Time of flight waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil s. Alat ini beroperasi pada frekwensi sekitar 26 GHz dengan panjang gelombang ± 0,0115 m, pancaran pulsa energi maksimum dari 1mW dengan keluaran daya merata 1 µW, kelompok gelombang radarnya yang digunakan pada K – band. Untuk dapat beroperasi Micropilot M FMR240 harus disuplai dengan tegangan 24 Volt DC, output keluaran pada terminal 4 mA – 20 mA. FMR 240 yang kecil 1½ antena corong adalah idealnya cocok untuk vessel yang kecil. Pada alat ini terdiri atas dua bagian besar yaitu: 1. Antena yang berbentuk corong. 2. LCD yang berupa tampilan digital yang terdapat pada housing display. Untuk FMR 240 memiliki beberapa ukuran antenna yang dapat digunakan hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.2 dibawah ini. Tabel 2.2 Ukuran antena pada FMR 240 Diameter Antena D 40 mm 50 mm 80 mm 100 mm L mm 86 115 211 282 Range Pengukuran m 5 7,5 10 12,5 Adapun panjang antenna tergantung pada batas pengukurannya semakin besar antenna maka semakin besar jarak dan sudut gelombang yang dibentuk pada saat pengukuran sedang berlangsung. Beam angel sudut pencerminan yang Universitas Sumatera Utara dibentuk gelombang mikro pada pengukuran, di mana rapat energi dari jangkauan gelombang radar separuh nilai dari rapat energi maksimum 3dB. Gelombang mikro yang dipancarkan pada antenna tidak dapat dicerminkan dipantulkan jika betentangan dengan dengan instalasinya. Garis tengah W beam diameter yang terbentuk dari pancaran gelombang kepermukaan produk ditentukan oleh diameter antena dan sudut yang dibentuk gelombang tersebut, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6 dan Tabel 2.3 berikut ini. Gambar 2.6 Beam Diameter Universitas Sumatera Utara Tabel 2.3 Beam Angel FMR 240 40 mm 50 mm 80 mm 100 mm FMR 244 40 mm ─ ─ ─ Antena size Horn Diameter FMR 245 ─ 50 mm 80 mm ─ Beam Angle α 23 o 18 o 10 o 8 o Selain itu Micropilot M FMR 240 mempunyai konektivitas yang umum atau dapat terhubung dengan beberapa jenis alat seperti PLC, atau alat – alat control lainnya hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.7. Selain itu untuk mendeteksi kerusakan atau melakukan perawatan dapat dilihat dengan komputer yang telah terinstal TOF Tools Software . Gambar 2.7 Sistem Konektivitas FMR 240 Dengan Beberapa Peralatan Universitas Sumatera Utara

II.3.3 Transmitter