2.1 Prinsip Pengukuran Tekanan
2.1.1 Bar dan Pascal
Tekanan
didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam
unit seperti psi (Pon per inci persegi), inci air, milimeter merkuri,
pascal (Pa, atau N / m²) atau bar. Sampai pengenalan satuan Si, ‘bar’
yang lebih sering digunakan. Bar setara dengan 100.000 N / m², yang
merupakan satuan SI untuk pengukuran. Untuk menyederhanakan satuan, N /
m² diadopsi dengan nama Pascal, disingkat Pa
Tekanan cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), dimana 1000 pascal setara dengan 0.145psi.
2.1.2 Absolute, Gauge dan Tekanan Diferensial
Pascal
adalah indikator untuk mengukur harga tekanan. Ketika tekanan diukur
dalam keadaan vakum mutlak (tidak ada kondisi atmosfer), maka hasilnya
dalam pascal (Mutlak). Namun ketika tekanan diukur pada
keadaan dengan memperhatikan tekanan atmosfer, maka hasilnya akan
disebut Pascal (Gauge). Jika gauge digunakan untuk mengukur perbedaan
antara dua tekanan,hasilnya berupa Pascal (Diferensial).
Catatan 1: praktek
ini untuk menunjukkan tekanan gauge tanpa menentukan jenis, dan untuk
menentukan absolut atau diferensial dengan menyatakan 'diferensial'atau
'mutlak'.
Catatan 2: peralatan pengukuran yang lebih tua menggunakan psi (pound per square inci) untuk mengukur tekanan
gauge da absolute sebagai psig dan psia. Perhatikan bahwa 'g' dan 'a'
tidak diakui dalam simbol-simbol satuan SI, dan tidak lagi dianjurkan.
Untuk menentukan diferensial dalam inci vakum merkuri psi adalah 2,036 (atau sekitar 2). Konversi lainnya yang umum adalah 1 bar = 14,7 psi.
Tabel 2.1
Konversi Faktor
2.2 Sumber Tekanan
2.2.1 Tekanan Statis
Dalam
keadaan atmosfer titik tertentu, tekanan statis diberikan sama ke
segala arah. Tekanan statis adalah hasil dari berat semua molekul udara
di atas titik jenuh.
Tekanan statis tidak melibatkan gerakan relatif udara.
2.2.2 Tekanan Dinamis
Cukup
sederhana, jika Anda memegang tangan Anda di angin yang kuat atau ke
luar dari jendela pada mobil yang berjalan, maka tekanan angin kuat
dirasakan karena udara mempengaruhi tangan Anda.
tekanan kuat tersebut melebihi dan diatas (selalu dihasilkan) tekanan statis, dan
disebut
tekanan dinamis. Tekanan dinamis dikarenakan gerakan relatif. Tekanan
Dinamis terjadi jika sebuah benda bergerak melalui udara, atau udara
mengalir ke dalam tubuh
Tekanan Dynamic tergantung pada dua faktor:
-
kecepatan tubuh relatif terhadap arus tersebut. Semakin cepat mobil
bergerak atau semakin kuat angin bertiup, maka tekanan dinamis makin
kuat yang dirasakan pada tangan Anda. Hal ini karena jumlah molekul
udara yang lebih besar tiap detiknya
- Kerapatan
udara. Tekanan dinamis bergantung juga padakerapatan udara. Jika
mengikuti arus udara, maka kerapatannya kecil, sehingga gayanya kecil
dan maka tekanan dinamisnya akan kecil.
2.2.3. Tekanan Total
Di
Atmosfir, beberapa tekanan statis selalu diberikan, tapi untuk tekanan
dinamis akan diberikan jika ada gerakan tubuh relatif terhadap udara.
Tekanan Total adalah jumlah dari tekanan statis dan tekanan dinamis.
tekanan Total juga dikenal dan disebut sebagai dampak tekanan, tekanan pitot atau bahkan tekanan ram.
2.3 Tekanan transduser dan elemen - Mekanikal
- Tabung Bourdon
- Helix dan tabung spiral
- Spring dan bellow
- Diafragma
- Manometer
- Single dan Double bel pembalik
2.3.1 Tabung C-Bourdon
Tabung
Bourdon bekerja pada prinsip sederhana bahwa tabung bengkok akan
berubah bentuknya saat terkena variasi tekanan internal dan eksternal.
Sepertisaat diberikan tekanan internal, tabung menjadi lurus dan
kembali ke bentuk aslinya ketika tekanan dilepaskan.
Ujung
tabung bergerak dengan perubahan tekanan internal dan mudah dikonversi
dengan pointer ke skala. Link konektor digunakan untuk mentransfer
gerakan ujung ke pergerakan sektor yang diarahkan. pointer ini diputar
melalui pinion bergigi oleh sektor diarahkan.
Jenis
gauge ini mungkin memerlukan pemasangan vertikal (orientasi
tergantung) untuk memberikan hasil yang benar. Unsur ini rentan
goncangan dan getaran, yang juga dikarenakan massa tabung. Karena hal
tersebut dan jumlah gerakan dengan jenis penginderaan,jenis ini rentan
terhadap kerusakan, terutama di dasar tabung.
Keuntungan
utama dengan tabung Bourdon adalah ia memiliki operasional yang luas
(tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan dapat digunakan
untuk rentang tekanan positif atau negatif, walaupun akurasi terganggu
ketika dalam ruang hampa.
Seleksi dan Ukuran
Salah
satu kriteria utama pada penyeleksian adalah ketika memilih tabung
Bourdon untuk mengukur tekanan. Untuk aplikasi yang bergerak cepat dari
proses tekanan, seperti system kendali ON / OFF, maka pengukuran
transduser membutuhkan snubber internal. Mereka juga rentan terhadap
kegagalan dalam aplikasi ini.
Cairan yang diisikan pada perangkat adalah salah satu cara untuk mengurangi kebocoran pada elemen tabung.
Keuntungan
- Murah
- Rentang operasi lebar
- Cepat tanggap
- Sensitifitasnya baik
- Pengukuran tekanan langsung
Kekurangan
- hanya dimaksudkan untuk indikasi utama
- Non transduser linier, dilinierkan oleh mekanisme gear
- Histeresis pada peredaran
- Sensitif terhadap variasi suhu
- Terbatas ketika subjek terkena goncangan dan getaran
Aplikasi Keterbatasan
Perangkat
ini harus digunakan di udara jika dikalibrasi untuk udara, dan
digunakan dalam likuida jika dikalibrasi untuk likuida. Perawatan khusus
yang diperlukan untuk aplikasi likuida di udara adalah meniupkan udara
dari baris likuida.
Jenis
pengukuran tekanan terbatas pada aplikasi di mana ada masukan shock
(gelombang tiba-tiba tekanan), dan dalam proses bergerak cepat.
Gambar 2.5
C-Bourdon unsur tekanan
Jika aplikasi untuk penggunaan oksigen, maka perangkat tidak dapat
dikalibrasi dengan menggunakan minyak. rentang yang lebih rendah
biasanya dikalibrasi di udara. rentang yang lebih tinggi, biasanya
1000kPa, yang dikalibrasi dengan tester bobot mati (minyak hidrolik).
2.3.2 Sepiral dan Tabung Spiral
Sepiral dan tabung spiral yang dibuat dari pipa menjadi bentuk sesuai
penamaan mereka. Dengan satu ujung disegel, tekanan diberikan pada
tabung menyebabkan tabung untuk meluruskan. Jumlah pelurus atau
uncoiling ditentukan oleh tekanan yang diterapkan.
Kedua pendekatan menggunakan prinsip Bourdon. Bagian uncoiling tabung
secara mekanik terkait dengan pointer yang menunjukkan tekanan
diterapkan pada skala. Hal ini memiliki keuntungan ditambahkan dalam
tabung C-Bourdon karena ada kerugian tidak ada gerakan karena link dan
tuas.
Tabung Spiral cocok untuk tekanan berkisar hingga 28.000 kPa dan tabung
Pilin untuk rentang sampai 500.000 kPa. Tekanan penginderaan elemen
bervariasi tergantung pada berbagai tekanan operasi dan jenis proses
yang terlibat.
Pemilihan spiral atau elemen spiral didasarkan pada rentang tekanan.
Tingkat tekanan antara spiral dan tabung spiral bervariasi tergantung
pada produsen. unsur tekanan rendah hanya memiliki dua atau tiga
kumparan merasakan rentang tekanan yang diperlukan, namun pengindera
tekanan tinggi mungkin memerlukan hingga 20 gulungan.
Satu perbedaan dan keuntungan dari ini adalah peredam mereka miliki dengan cairan di bawah tekanan.
Keuntungan dan kerugian dari jenis pengukuran yang mirip dengan tabung CBourdon dengan perbedaan-perbedaan berikut:
Keuntungan
- Meningkatkan akurasi dan sensitivitas
- Tinggi overrange perlindungan
Kekurangan
- Sangat mahal
Gambar 2.6
ElemenSpiral Bourdon
Aplikasi Keterbatasan
Proses perubahan tekanan menyebabkan masalah dengan peningkatan dalam ukuran kumparan.
Ringkasan
Sangat jarang digunakan lagi.
2.3.3 Pegas dan Bellows
Sebuah
bellow merupakan unsur diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan
yang memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan
bergerak lainnya dalam menanggapi tekanan diterapkan. Sebuah pegas
digunakan untuk melawan gaya diterapkan dan hubungan yang menghubungkan
ujung bellow ke sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga
tersedia yang memiliki tekanan penginderaan di bagian luar dan kondisi
atmosfer dalam.
Pegas ini ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat.
Tindakan elastis dari bellow sendiri tidak cukup untuk secara tepat
mengukur kekuatan tekanan diterapkan.
Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk kontrol ON / OFF
menyediakan kontak bersih untuk membuka dan menutup sirkuit listrik.
Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau
hidrolik.
Gambar 2.7
Dasar struktur mekanis
Aplikasi khas
Tekanan
proses terhubung ke sensor dan diterapkan secara langsung ke bellow.
Dengan meningkatnya tekanan, bellow mengerahkan gaya pada pegas utama.
Ketika gaya ambang pegas utama diatasi, gerakan tersebut dipindahkan ke
blok kontak menyebabkan kontak untuk menjalankan. Ini adalah
pengaturan Trip.
Ketika tekanan menurun, mata air
utama akan menarik yang menyebabkan pisau pegas diferensial sekunder
untuk mengaktifkan dan me-reset kontak. Ini adalah pengaturan Reset.
Gaya pada pegas utama adalah
bervariasi dengan memutar sekrup rentang pengaturan operasi. Hal ini
menentukan di mana perjalanan akan kontak.
Gaya pada pegas pisau
diferensial sekunder bervariasi dengan memutar sekrup penyesuaian
diferensial. Ini menentukan di mana kontak akan mengatur ulang.
Gambar 2.8
Ilustrasi grafis istilah teknis
Bellow
paduan tembaga dapat digunakan pada air atau udara. cairan dan gas
lainnya dapat digunakan jika non-korosif terhadap paduan ini. Gunakan
stainless steel tipe 316 untuk cairan korosif lebih atau gas.
Diafragma, bellow atau piston?
Tekanan proses diterapkan pada aktuator yang dapat berupa diafragma, puputan atau jenis piston.
Piston kontrol digunakan untuk cairan hidrolik yang beroperasi pada
tekanan tinggi. Mereka tidak dimaksudkan untuk digunakan dengan udara
atau air sebagai ketepatan mereka terbatas.
Table 2.2
Tabel akurasi ulang
*cairan dan gas yang bersifat korosi harus sesuai dengan stainless steel bawah tipe 316.
Catatan: control perbedaan tekanan diberikan oleh copper alloy atau stainless steel bawah.
Tabel 2.3
Kondisi Sensor
Aplikasi refrigerasi
Control refrigerasi disusun dengan tambahan kelembapan pada pompa untuk
menyaring getaran kuat yang disebabkan oleh reaksi timbale balik dari
kompresor refrigerasi. Kontrol tekanan yang sesuai dengan fungsi
snubber tambahan bisa mengurangi masa keaktifan ini.
Mengurangi masa keaktifan bisa menimbulkan getaran yang kuat
menyebabkan bagian bawah berdecit pada waktu dipompa atau ketidak
harmonisan gelombang karena beban pompa yang khusus. Kontrol refrigerasi
biasanya digunakan sebagai standar dengan snubber getaran yang
dibangun pada bagian inti bawah.
Keuntungan
- konstruksi sederhana
- pemeliharaan mudah
- tidak mahal
Kerugian
- mudah terpengaruh perubahan suhu
- bagian bawah bekerja lebih keras
- histerisis
- perlindungan secara umumnya buruk
Keterbatasan aplikasi
Aplikasi yang settingnya mendekati 0 psi, menggunakan sensor yang rata-ratanya sama dengan vacum.
Munculnya tekanan (getaran sementara) dapat muncul sistem utama sehingga
bisa mencapai kondisi yang stabil. Munculnya tekanan biasanya muncul
bersamaan dengan pada saat mesin atau sistem dinyalakan atau dimatikan
(tidak melibihi 8x24 jam) dapat diabaikan.
Bagian bawah dan fitting secara khusus disiapkan untuk menyediakan
oksigen dan nitrogen oksida. Alat-alat ini diuji menggunakan oksigen
murni, bagian bawah disumbat untuk melindungi dari kontraminasi, dan
biasanya ada peringatan yang ditempelkan menghindari kontraminasi.
Gambar 2.9
Pegas dan Tekanan Gauge
Ringkasan
Terutama digunakan untuk pengukran barometer, dan tidak sering
digunakan, aplikasi control dibidang industry karena sifatnya yang rapuh
dan rata-rata perlindungannya kurang.
2.3.4 Diafragma
Banyak sensor tekanan yang bergantung pada defleksi sebuah pengukuran
diafragma. Diafragma adalah sebuah cakram yang fleksibel sehingga
bentuknya bisa saja datar atau bengkok konsentris. Diafragma terbuat
dari lembaran logam dengan dimensi toleransi tinggi.
Diafragma bisa digunakan sebagai alat isolasi terhadap cairan pemproses
atau aplikasi dengan tekanan tinggi. Bisa juga digunakan sebagai alat
pengukur tekanan dengan transduser elektrik.
Diafragma sudah berkembang dan terbukti. Desain modern memungkinkan
masalahhisterisis,gesekan, dan kalibrasi dapat diabaikan ketika
alat-alat yang sesuai digunakan.
Sebagian besar digunakan pada pengatur udara untuk tanaman dan untuk aplikasi tombol ON/OFF.
Seleksi
Seleksi materi diafragma sangat penting dan sangat tergantung pada
aplikasi. Tembaga beryllium memilki elastisitas yang bagus sedangkan
NI-SPAN C memiliki koefisien elastisitas suhu yang sangat rendah.
Stainless steel dan insonel digunakan dalam aplikasi suhu yang ekstrim,
dan sesuai dengan lingkungan yang bersifat korosi. Quartz merupakan
pilihan terbaik untuk histerisis dan drift yang rendah.
Ada dua tipe konstruksi operasi sensor diafragma, yaitu :
- keseimbangan gerakan
- keseimbangan energy
Desain keseimbangan gerakan digunakan untuk kontrol lokal, indicator
secara langsung walaupun biasanya lebih mudah menimbulkan kesalahan
gesekan dan histerisis.
Desain keseimbangan energy digunakan sebagai transmitter untuk
meneruskan informasi dengan akurasi tinggi, walaupun tidak memilki
kemampuan indikasi langsung.
Keuntungan
- memberikan isolasi dari cairan pemproses
- bagus untuk tekanan rendah
- tidak mahal
- jangkauan luas
- terbukti dan terpercaya
- digunakan untuk mengukur deferensial , atmosferik, dan meteran
2.3.5 Manometer
Bentuk paling sederhana manometer adalah tabung berbentuk U yang berisi
cairan. Tekanan yang diukur akan bisa dibaca pada ujung tabung yang
terbuka.
Kalau ada perbedaan tekanan, tinggi cairan pada sisi tabung akan
berbeda. Perbedaan tinggi ini merupakan proses tekanan dalam manometer
air (mm mercury) thermometer. Konfersi kedalam kPa cukup sederhana :
Untuk air, Pa = mmH2o x 9.807
Untuk merkuri , Pa = mmHg x 133,3
Aplikasi Khusus
Pengukuran Tekanan jenis ini sebagian besar digunakan untuk pemeriksaan tiba-tiba atau untuk kalibrasi.
Aplikasi ini digunakan untuk jangkauan pengukuran rendah, sebab pengukuran lebih tinggi memerlukan air raksa.
Mercury beracun dan perlu dipertimbangkan resikonya.
Gambar 2.10
Bentuk manometer yang paling sederhana
Keuntungan
· Konstruksi dan Operasi sederhana
· Murah
Kerugian
· Jangkauan tekanan rendah ( Air)
· Jangkauan tekanan lebih tinggi memerlukan air raksa
· Pembacaan dibatasi
Pembatasan Aplikasi
Manometer
terbatas pada cakupan operasi yang rendah dalam kaitannya dengan
pembatasan ukuran. Manometer juga sulit untuk mengintegrasikan ke
dalam suatu sistem kendali berulang.
Pembalikan bunyi tunggal dan ganda
Alat ukur bunyi mengukur beda tekanan dalam ruang terpisah pada tiap
bentuk ruang bunyi. Jika tekanan yang diukur disesuaikandengan keadaan
sekitar, maka ruang terpisah yang lebih rendah lepas ke udara dan ukuran
tekanannya diukur. Jika ruang terpisah yang lebih rendah dipisahkan
untuk membentuk ruang hampa, maka tekanan yang teruukur akan berada pada
satuan mutlak. Bagaimanapun, untuk mengukur perbedaan tekanan, tekanan
yang lebih tinggi dihubungkan kepada puncak ruang dan tekanan yang
lebih rendah pada bagian dasarnya.
Gambar 2.11
Pendeteksi d/p pembalikan bunyi
Alat
ukur bunyi digunakan pada aplikasi jika tekanan yang sangat rendah
diperlukan untuk pengukuran, khususnya pada nilai 0- 250 Pa.
Tekanan Transduser dan elemen-elemen listrik Cakupan khusus pada transduser ini,yaitu:
· Ukuran tegangan
· Getaran kawat
· Piezoelectric
· Kapasitansi
· Diferensial Variabel Linier Trafo
· Optikal
Ukuran tegangan
Ukuran tegangan sensor menggunakan kawat logam atau chip semikonduktor
untuk mengukur perubahan pada tekanannya. Perubahan tekanan menyebabkan
suatu perubahan pada resistansi ketika logamnya berubah bentuk.
Kelainan bentuk ini tidak tetap seperti tekanan (tenaga yang digunakan)
bekerja tanpa melebihi batas-lengkung logam. Jika batas-lengkung
terlewati dibanding kelainan bentuk permanen akan terjadi.
Hal ini biasanya digunakan pada suatu Pengaturan Jembatan Wheatstone di
mana perubahan pada tekanan dideteksi sebagai perubahan voltase yang
terukur.
Meter tegangan pada masa awal masuk kawat logam didukung oleh suatu
kerangka. Kemajuan teknologi tentang pengikatan materi menunjukkan bahwa
kawat dapat dilekatkan secara langsung pada permukaan yang tegang.
Karena pengukuran tegangan melibatkan kelainan bentuk pada logam,
kebutuhan akan material tegangan tidak dibatasi menjadi kawat. Dengan
demikian, pengembangannya juga melibatkan meteran kertas perak logaml.
Meter tegangan yang terikat adalah semakin bermacam-macam yang
digunakan.
Ketika meter tegangan bertemperatur sensitif, kompensasi temperatur
diperlukan. Salah satu bentuk kompensasi temperatur yang umum yaitu
menggunakan jembatan wheatstone. Terlepas dari meter sensor, suatu
meteran imitasi tidak digunakan yang berdasarkan kekuatannya tetapi
dipengaruhi oleh variasi temperatur.Pada jembatan tersebut pengaturan
meteran imitasi batal dengan meter sensor dan menghapuskan variasi
temperatur dalam pengukuran itu.
Gambar 2.12
Rangkaian Wheatstone untuk mengukur tegangan
Meter tegangan sebagian besar digunakan dengan ukuran yang kecil mereka dan cepat merespon beban perubahan.
Aplikasi Khusus
Tekanan diberlakukan bagi suatu rongga yang terisolasi, dimana kekuatan
dipancarkan pada sensor polisilikon atas bantuan silikon yang mengisi
cairan. Sisi Acuan sensor
diunjukkan ke tekanan udara untuk mengukur pemancar tekanan. Suatu ruang
hampa dijaga acuannya untuk digunakan sebagai pemancar tekanan
sebenarnya.
Ketika tekanan proses diberlakukan bagi sensor itu, hal ini menimbulkan
suatu pembelokan kecil pada rongga sensor, yang tegangannya berlaku
pada rangkaian jembatan wheatstone dalam sensor tersebut. Perubahan
dalam resistansi tersebut dirasakan dan dikonversi suatu sinyal digital
untuk diproses mikroprosesor tersebut.
Pemilihan dan pengukuran
Ada suatu pemilihan yang luas untuk mengukur tegangan transduser, dalam cakupan, ketelitian dan biaya yang berhubungan
Keuntungan
· Cakupan luas, 7.5Kpa untuk 1400 Mpa
· Ketidaktepatan 0.1%
· Ukuran kecil
· Alat stabil dengan respon yang cepat
· Kebanyakan bagiannya tidak berubah
· Kemampuan cakupan yang baik
Kerugian
· Tidak stabil dalam pengikatan material
· Temperatur sensitif
· Ketegangan Thermoelastic menyebabkan histeresis
Pembatasan Aplikasi
Semua aplikasi meter tegangan memerlukan persediaan tenaga yang diatur
untuk eksitasi voltase, walaupun hal ini biasanya ada dalam rangkaian
sensor tersebut.
Kawat yang bergetar
Sensor jenis ini terdiri dari dari suatu rangkaian getaran elektronik yang menyebabkan suatu kawat untuk
bergetar pada frekuensi diri nya ketika di bawah tegangan. Prinsipnya
serupa seperti dawai gitar. Getar kawat ditempatkan; terletak pada sekat
rongga. Ketika tekanan
berubah pada sekat rongga demikian juga tegangan pada kawat yang
mempengaruhi frekuensi kawat yang bergetar atau resonansinya. Perubahan
frekuensi ini mengarahkan konsekuensi perubahan tekanan dan dideteksi
serta dinyatakan sebagai tekanan.
Frekuensi dapat dirasakan seperti sinyal pulsa digital dari suatu
elektromagnetik pembawa atau koil sensorl. Suatu pemancar elektronik
akan mengkonversi listrik ke dalam sinyal yang cocok untuk transmisi.
Pengukuran Tekanan jenis ini dapat digunakan untuk diferensial,
kemutlakan atau instalasi pengukuran. Pengukuran Tekanan mutlak dicapai
dengan perpindahan rongga bertekanan rendah. Besar tekanan hampa
khusus untuk kasus seperti itu sekitar 0.5 Pa.
Keuntungan
· Ketelitian baik dan mudah diterima
· Stabil
· Histeresis rendah
· Resolusi tinggi
· Kemutlakan, Meter atau perbedaan pengukuran
Kerugian
· Temperatur sensitif
· Mudah terpengaruh goncangan dan getaran
· Tidak linier
· Bentuknya besar
Keterbatasan aplikasi
Suhu
yang bervariasi memerlukan kompensasi suhu dalam sensor, hal ini dapat
membatasi masalah sensitivitas suatu perangkat. output yang dihasilkan
adalah non-linear yang menimbulkan masalah kendali kontinyu.
Penggunaan teknologi ini sudah jarang sekali. Dan sebagai teknologi yang
lebih tua, biasanya ditemukan dengan sirkuit kontrol analog.
2.4.3 Piezoelektrik
Ketika
tekanan diberikan pada kristal, maka akan terjadi deformasi elastis.
Sensor Piezoelektrik tekanan melibatkan pengukuran deformasi tersebut.
Bila sebuah kristal cacat, muatan listrik yang dihasilkan hanya
beberapa detik. Elektrik sinyal sebanding dengan gaya yang diterapkan.
Karena sensor ini hanya bisa mengukur untuk waktu yang singkat, mereka tidak cocok untuk
pengukuran tekanan statis. Pengukuran lebih cocok dengan yang terbuat dari tekanan dinamis yang disebabkan dari:
- Goncangan
- Getaran
- Ledakan
- Pulsations
- Mesin
- Kompresor
Jenis sensor tekanan ini tidak mengukur tekanan statis, dan dengan demikian membutuhkan
beberapa cara untuk mengidentifikasi tekanan yang diukur. Seperti
mengukur tekanan dinamis, pengukuran harus dirujuk ke kondisi awal
sebelum menyebabkan gangguan tekanan. Tekanan dapat dinyatakan dalam
unit tekanan relatif, Pascal RELATIF.
Kuarsa umumnya digunakan sebagai sensor kristal yang murah, stabil dan
sensitif terhadap variasi suhu. Tourmaline merupakan alternatif yang
dapat memberikan kecepatan respon lebih cepat, dalam orde mikrodetik.
Keuntungan
- Akurasi 0,075%
- Pengukuran tekanan sangat tinggi, sampai 70Mpa
- Ukuran kecil
- Kuat
- Respon cepat, <1 nanodetik
- Sinyal yang dihasilkan sendiri
Kekurangan
- Hanya sensor dinamik
- Suhu sensitif
Keterbatasan Aplikasi
Perlu kabel khusus dan pengkondisian sinyal.
2.4.4 Kapasitansi
Pengukuran tekanan kapasitif melibatkan sensor terhadap perubahan
kapasitansi yang Hasil dari pergerakan diafragma. Sensor energi elektrik
dengan osilator frekuensi tinggi. Seperti diafragma dibelokkan karena
perubahan tekanan, kapasitansi relatif diukur dengan sirkuit jembatan.
Ada dua desain yang cukup umum. Yang pertama adalah desain dua-plat dan
dikonfigurasi untuk beroperasi dalam modus seimbang atau tidak
seimbang. Yang kedua adalah desain kapasitor tunggal. Modus seimbang
adalah dimana referensi kapasitor yang bervariasi untuk memberikan
tegangan nol pada
output. Modus seimbang memerlukan pengukuran rasio output untuk eksitasi
tegangan untuk menentukan tekanan. Jenis pengukuran tekanan cukup
akurat dan memiliki jangkauan operasional yang luas. Pengukuran tekanan
kapasitif juga cukup umum untuk menentukan tingkat dalam
tangki atau kapal.
Keuntungan
- Ketidakakuratan 0,01 - 0,2%
- Rentang 80Pa untuk 35Mpa
- Linearitas
- Cepat tanggap
Kekurangan
- Suhu sensitif
- Masalah kapasitansi sesat
- Getaran
- Kemampuan kelebihan tekanan terbatas
- Biaya
Keterbatasan Aplikasi
Banyak kerugian di atas telah ditanggulangi dan masalah mereka berkurang
dalam desain baru. Suhu dikontrol oleh sensor yang tersedia untuk
aplikasi yang membutuhkan ketelitian yang tinggi.
Dengan pengukur regangan menjadi bentuk yang paling populer dari
pengukuran tekanan, sensor kapasitansi merupakan solusi berikutnya yang
paling umum.
2.4.5 Perubahan Diferensial Variabel Linear
Jenis pengukuran tekanan bergantung pada pergerakan sebuah inti
permeabilitas tinggi dalam kumparan transformator. Gerakan ini
ditransfer dari proses menengah ke inti dengan menggunakan sebuah
puputan diafragma, atau tabung Bourdon.
LVDT beroperasi pada rasio induktansi antara kumparan. Tiga kumparan
luka ke tabung isolasi yang sama yang berisi inti besi permeabilitas
tinggi. Kumparan primer terletak di antara dua kumparan sekunder dan
energi dengan arus bolak-balik.
Tegangan yang sama diinduksi dalam gulungan sekunder jika intinya ada di
tengah. Tegangan yang diinduksi oleh fluks magnet. kemudian inti
dipindahkan dari posisi pusat, hasil tegangan di gulungan sekunder akan
berbeda. Kumparan sekunder biasanya berupa kabel secara seri.
LVDT sensitif terhadap getaran dan bergantung pada pemakaian mekanis.
Kekurangan
- Mekanikal pakai
- Getaran
Ringkasan
Ini adalah teknologi yang lebih tua, yang digunakan sebelum pengukur regangan dikembangkan. Ditemukan di weighframes tua atau dapat digunakan untuk aplikasi kontrol posisi.
Sangat jarang digunakan lagi.
2.4.6 Optical
Optical
sensor dapat digunakan untuk mengukur pergerakan diafragma yang
disebabkan oleh tekanan. Sebuah baling-baling buram dipasang ke
diafragma dan bergerak di depan sinar inframerah. Sebagai cahaya
terganggu, cahaya yang diterima pada pengukuran dioda menunjukkan posisi
diafragma.
Sebuah
dioda referensi digunakan untuk mengkompensasi penuaan dari sumber
cahaya. Selain itu, dengan menggunakan dioda referensi, efek suhu yang
dibatalkan karena mempengaruhi penginderaan dan referensi dioda dengan cara yang sama.
Keuntungan
- Suhu dikoreksi
- keterulangan baik
- histerisis Diabaikan
Kekurangan
- Mahal
Ringkasan
Optical sensor memerlukan sangat sedikit gerakan akurat sensing. Karena itu,
pengukuran tekanan optik memberikan pengulangan yang sangat baik dengan diabaikan
histeresis.
2.5 Pertimbangan Instalasi
Ada
beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasi pengukuran
tekanan. Semua memerlukan beberapa pemikiran baik dalam perencanaan dan
pelaksanaan.
Lokasi Proses Koneksi
Proses koneksi harus terletak di atas jalur proses untuk gas, dan pada sisi dari garis untuk cairan lainnya.
Isolasi Katup
Banyak
perangkat tekanan memerlukan penyadapan titik ke dalam proses. Isolasi
katup harus dipertimbangkan antara proses fluida dan peralatan
pengukuran jika perangkat perlu diganti atau dikalibrasi.
Penggunaan Impulse Tubing
Impulse perpipaan harus sesingkat mungkin. Instrumen dalam aplikasi gas harus mengeringkan sendiri. pengeringan
dapat dilakukan dengan pembuatan pipa miring pada proses utuk
menghindari penyumbatan cairan dan akibat terkondensasi.
Instrumen yang digunakan dalam aplikasi cair dan terkondensasi harus memiliki self-venting.
Self-venting dilakukan dengan penarikan garis miring terhadap instrumen untuk menghindari gas yang terperangkap.
Jika padatanlam dapat
mengakumulasi dabaris impuls, tee dan steker harus dipasang saling
tegak lurus untuk memungkinkan "rodding" dari deretan yang terpasang.
Uji Dan Katup Pengering
Terlepas
dari katup isolasi pada sambungan proses, kebutuhan untuk uji dan
katup pengering harus dievaluasi. Jika cairan yang akan diukur beracun
atau korosif, sebuah baris katup penghembus harus disediakan.
Untuk alasan pemeliharaan, semua katup harus dapat diakses baik dari tanah atau dari teras.
Konstruksi Sensor
Tergantung
pada lingkungan di mana instrumen akan digunakan, pemilihan sensor
yang benar juga harus melibatkan kondisi fisik. Sensor mungkin perlu
terisolasi secara mekanis, elektronik dan termal dari media proses dan
eksternal lingkungan.
Mekanik
dan isolasi termal dapat dicapai dengan memindahkan sensor dari proses
mengarah ke posisi di leher perumahan elektronik. Desain jenis ini
menghilangkan stres mekanik pada sel. Hal ini dapat mengakibatkan
peningkatan kinerja tekanan statis dan menghapus sensor dari panas
langsung.
Tabung transportasi tekanan
Glass-sealed dan sel terisolasi menyediakan isolasi listrik. Hal ini
meningkatkan kinerja dan memberikan perlindungan sementara untuk alat
elektronik.
Efek SuhuTemperatur yang tinggi dan variasi suhu yang besar dapat mempengaruhi pengukuran tekanan peralatan.
Salah satu bentuk paling umum kompensasi suhu adalah dengan menggunakan
Wheatstone jembatan. Terlepas dari sensor primer, sebuah sensor dummy
digunakan yang tidak dikenakan kekuatan tetapi juga dipengaruhi oleh
variasi suhu. Di jembatan pengaturan sensor dummy membatalkan tegangan
sensor utama dan dengan demikian menghilangkan variasi suhu dalam
pengukuran. Suhu pengukuran dan koreksi dalam perangkat adalah bentuk
lain dari kompensasi untuk efek termal, tetapi adalah pilihan yang lebih
mahal.
Remote Segel Diafragma
Segel diafragma Remote dapat digunakan untuk mencegah media proses dari
menghubungi diafragma pemancar sementara mengukur tekanan proses.
Sistem seal Remote harus dipertimbangkan jika:
- Korosi dapat menyebabkan masalah dengan transmitter dan tekanan penginderaan elemen.
- Cairan sensing mengandung padatan tersuspensi atau cukup kental untuk menyumbat perpipaan.
- Suhu proses berada di luar rentang operasi normal dari pemancar.
- Cairan proses dapat membekukan atau memantapkan dalam pipa pemancar atau impuls.
- Media proses perlu memerah keluar dari proses sambungan saat mengubah batch.
- Memelihara kondisi sanitasi atau aseptik.
- Menghilangkan perawatan yang diperlukan dengan aplikasi kaki basah.
- Membuat kepadatan atau pengukuran lainnya.
Kewaspadaan Dengan Remote Segel Diafragma
Walaupun manfaat menggunakan segel diafragma remote tercantum di atas,
mereka dapat namun memiliki efek pada respon pemancar secara
keseluruhan. Dengan memilih yang benar segel, kapiler dan cairan isi,
efek kinerja pemancar dapat diminimalkan sementara masih mencapai
persyaratan proses.
Poin-poin berikut dapat membantu ketika memilih bagian-bagian yang berbeda dari segel remote sistem:
- Diafragma diameter yang lebih besar meminimalkan efek suhu yang umum dengan segel jauh.
- Meminimalkan panjang kapiler mengurangi efek suhu dan juga meningkatkan waktu respon.
- Dalam sistem dua-segel, ukuran diafragma yang sama, panjang kapiler
dan mengisi cairan harus digunakan pada setiap sisi dari pemancar
tersebut.
- Gunung pemancar pada atau di bawah keran yang lebih rendah untuk
aplikasi vakum. Panjang kapiler mungkin merupakan faktor penghambat.
- Cairan mengisi harus dipilih untuk tampil di proses yang paling
ekstrim kondisi. Dua kriteria penting yang suhu tertinggi dan terendah
tekanan.
- Pilih cairan isi yang kompatibel dengan cairan proses, dalam kasus kontaminasi.
Proses flensa
- Flange coplanar
Ini menjadi lebih standar untuk pemancar tekanan yang lebih baru. Mereka
umumnya kecil dan ringan yang membuat untuk instalasi lebih mudah.
Mereka memiliki proses operasi suhu sampai 120oC.
- Tradisional flange Ini digunakan dalam instalasi yang memerlukan konfigurasi biplanar tradisional.
Suhu operasi meningkat pada sambungan proses, sampai dengan 150oC adalah mungkin.
- Flange Tingkat Hal ini memungkinkan proses langsung mounting dan adalah sebuah konstruksi yang sederhana dan rendah biaya.
Hardware Tambahan
Jika peredam getaran yang diperlukan, bahan-bahan dan mengisi cairan
harus kompatibel dengan cairan proses yang diukur. Selain itu, sifon
dari bahan yang benar yang diperlukan untuk semua uap di atas 60C,
dimana kondensasi akan terjadi. Jika segel diafragma diperlukan,
persyaratan sambungan pembilasan harus dinilai.
2.6 Dampak terhadap Kontrol Loop Keseluruhan
Perangkat Sensing yang terletak di sebuah loop kontrol umumnya
berpengaruh bila rentang perubahan waktu operasi atau respon. Dengan
alat ukur tekanan, masalah terjadi karena:
- Bahan build-up pada elemen penginderaan menyebabkan respon lagi
- Overranging pembacaan menyebabkan kesalahan
2.7. Tabel Seleksi
tabel 2.4
Tabel seleksi
tabel 2.5
Tabel seleksi
2.8 Masa Depan Teknologi
Karakteristik Sensor
Sensor sedikit menunjukkan karakteristik yang berbeda tergantung pada
tekanan dan suhu berkisar mereka beroperasi di. Dengan menjalankan
sensor melalui tekanan dan siklus suhu selama rentang operasi penuh
mereka, adalah mungkin untuk mengumpulkan cukup data untuk menghasilkan
koefisien koreksi. Informasi ini disimpan dalam modul sensor dan
memastikan koreksi sinyal yang tepat selama operasi normal. Kesalahan
karena histeresis dan non-linearitas dapat ditingkatkan dengan
penggunaan cerdas instrumen. mikroprosesor tidak menghilangkan
nonlinier, tetapi tidak mengingat jumlah nonlinier dan elektronik
mengoreksi untuk itu. pemancar tekanan Smart menyediakan dua fungsi
utama:
- Memaksimalkan akurasi dan rangeability.
- Mudah dihubungkan antara sensor lapangan dan sistem kontrol utama.
