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