< Previous | 50 Teknik Pengukuran Besaran Proses diskontinu. Metoda inidapat digunakan untuk temperatur yang tinggi hasil produksi yang berbentuk serbuk, maka pengukuran kontinu dengan metoda ini hanya dapat dilakukan bila bahannya sangat kering. Bila yang akan diukur merupakan bahan non konduktor, elektroda kondensator ini berupa konduktor listrik yang umumnya dipasang tegak pada tangki yang akan membentuk suatu kondensator berbentuk silinder konsentris, bila tangkinya berbentuk silinder. Bila isi tangki merupakan konduktor listrik maka elektroda ini diisolasi dengan bahan yang bersama-sama dengan isi tangki membentuk suatu kondensator. Salah satu contoh pengukuran level dengan sistem kapasitas ini adalah sistem “Telstor” seperti yang diterangkan di bawah ini. Gambar 3.1.7 : Elektroda sensor. Elemen sensor merupakan elemen kecil yang terletak dalam kepala (Gambar 3.1.7). Sebuah osilator yang mempunyai frekuensi stabil | 51 Teknik Pengukuran Besaran Proses digunakan untuk mengemudikan dua switch transistor T1 dan T2 yang bergantian akan mengosongkan kondensator G, yaitu kapasitansi probe dalam tangki (Gambar 3.1.8). Probe ini selalu diberi muatan oleh tegangan sumber yang stabil sehingga arus pengosongan muatan (discharge) rata-rata selalu berbanding lurus dengan kapasitansi probe yang sebanding pula dengan dalamnya probe ini masuk ke dalam bahan dalam tangki. Gambar 3.1.8 : Diagram rangkaian Dengan mengatur waktu perubahan dari pengisian dan pengosongan muatan sangat cepat dan membuat rangkaian pemuatan dan rangkaian pengosongan mempunyai impedansi rendah. Maka sistem ini relative tidak peka terhadap kebocoran pada kapasitansi yang diukur atau terhadap rugi-rugi dielektrikum pada bahan. Selama waktu pemuatan, sumber yang mempunyai impedansi rendah akan menyebabkan kondensator termuati sampai tegangan penuh. Kemudian kondensator dikosongkan dengan cepat sebelum muatan hilang karena kebocoran. Jadi pengosongan rata-rata sebanding dengan C1. Kapasitansi probe tidak pernah nol, sehingga selalu ada tegangan pada | 52 Teknik Pengukuran Besaran Proses tahap pengosongan muatan, meskipun tangkinya kosong sama sekali. Tegangan ini dapat dihilangkan dengan suatu penyetelan. Sistem “Telstor” dapat digunakan untuk pengukuran permukaan mulai dari 0,3 meter sampai lebih dari 30 meter. Bila digunakan dengan menggunakan indicator potensiometer “Bikini” dapat dipakai untuk jarak pengukuran sampai 46 km dengan menggunakan kawat baja. Sistem ini dapat digunakan untuk pengukuran, pencatatan, atau pengaturan setempat/jarak jauh. Daerah kerja sistem ini :-40°C sampai 60°C. Beberapa instalasi kadang-kadang diperlukan untukoutput elektris dari detector kapasitansi menjadi pneumatic yang sebanding, baik untuk penunjukan atau untuk pengaturan. Transducer macam ini dapat dilihat pada gambar 3.19. Gambar 3.19 : Tranducer pneumatic Transducer ini pada dasarnya terdiri dari rangkaian jembatan yang terdiri dari dua lengan kondensator dan dua lengan kumparan. Kapasitansiantara lektroda dan tangki merupakan salah satu lengan | 53 Teknik Pengukuran Besaran Proses kondensator dan jembatan diseimbangkan dengan inti besi kecil yang bergerak dalam kedua kumparan seperti dalam gambar. Ketidakseimbangan jembatan menyebabkan perubahan kapasitansi elektroda yang akan dirasa oleh osilator transistor yang akan berosilasi bila jembatan pada satu sisi seimbang dan pada sisi yang lain tidak seimbang. Perubahan kapasitansi bagian ini sekitar 0.25 pikofarad dari output osilator karena perubahan ini sekitar 15mA d.c. arus ini akan masuk ke Converter yang terdiri dari kumparan putar yang menggerakkan klep udara yang akan memberikan output udara antara ……..dan tekanan ini dapat menggerakkan klep diafragma untuk pengaturan dan dapat dihubungkan dengan manometer untuk penunjukan permukaan. Udara ini juga diumpan balikkan (feedback) ke bellow umpan balik yang menentukan kedudukan inti besi di antara dua lengan kumparan, hingga jembatan seimbang lagi. Jadi bila ada ketidak seimbangan jembatan, segera timbul kenaikan tekanan secara linier pada bellows, hingga keseimbangan tercapai lagi. 1.2. Pengukuran dengan memakai Isotop Di atas pelampung dipasang jarum kecil terbuat dari iridium platinum yang mengandung garam radium. Gerakan pelampung terbatas sepanjang batang vertical yang dipasang pada tangki, dan gerakannya mengukuti gerakan permukaan zat cair. Sinar yang dipancarkan garam radium dideteksi oleh Geigor Mueller counter yang dipasang. Intensitas radiasi berbanding terbalik dengan kwadrat jarak pelampung(sumber) dengan counter. Pulsa listrik pada counter | 54 Teknik Pengukuran Besaran Proses diintegrasikan dan disearahkan hingga diperoleh arus searah, yang kemudian diukur. Kemudian alat ini di kalibrasi terhadap tinggi zat cair. Dapat pula dipakai cara lain, baik sebagai switch maupun sebagai indicator. Diantaranya seperti tertera pada gambar 3.20, yaitu sebagai yang disebut Gamm-0-Tron. Geiger Mueller counter yang dipakai untuk mendeteksi sinar gamma, ditempatkan pada suatu tempat di atas sumber radiasi dan dipasang pada sisi yang sama atau pada sisi yang berlainan. Bahan yang dipakai selalu terletak di antara sumber radiasi dengan counter. Kerapatan dan tebal bahan bakar akan mempengaruhi penunjukan pada counter akan lebih banyak bila bahannya sedikit atau tinggi bahan lebih rendah. Penunjukan hitungan pada counter tergantung pada ukuran sumber radiasi, jarak antara sumber dan counter dan penyerapan radiasi oleh bahan yang terletak diantara sumber dan counter. Biasanya digunakan beberapa sumber radiasi yang diletakkan di luar atau di dalam tangki. Sumber diletakkan secara vertical sepanjang dinding tangki, masing-masing dengan jarak tertentu, tergantung dari kerapatan bahan. Batas ukur yang diperlukan menentukan jumlah sumber yang diperlukan. Perlu diperhatikan bahan radio aktif untuk pengukuran semacam ini harus mendapat izin tertulis dari Badan Tenaga Atom Nasional. | 55 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 3.20 : Alat Gamm-0-Tron 1.3. Pengukuran dengan Ultrasonik Berkas ultrasonic ini adalah energy yang dipancarkan getaran mekanik dan dalam bentuk gelombang melalui sebuah medium. Getaran ultrasonik ini dihasilkan oleh generator yang merubah satu macam energi menjadi getaran mekanis yang diterima oleh suatu alat, alat ini akan mendeteksi berkas ultrasonic ini menjadi energi yang lain. Getaran diatas frekuensi 20 KHz disebut suara ultra atau suara ultrasonic. Untuk pengukuran level biasanya dipakai frekuensi antara 36-40KHz. Noise (derau) di sekeliling frekuensi ini atau harmoniknya pada daerah ini tidak mempunyai pengaruh. Sistem sonar mendeteksi suara ultrasonic pada diafragma penerima dsan mengubahnya menjadi energy listrik, seperti terlihat pada gambar 3.21 dan energi listrik ini kemudian masuk lagi ke penguat yang mempunyai factor penguat tinggi sebagai inputnya, dan kemudian diteruskan ke sensor pemancar.Bila diafragma pemancar dan penerima berhadapan dan tidak ada benda padat diantaranya, maka energy ini akan diterima oleh penerima, dikuatkan lagi dan diteruskan lagi ke pemancar, membentuk suatu rangkaian tertutup. Bila sekali objek sudah timbul pada berkas ultrasonic, akan timbul suatu kebocoran/ kerugian pada sistem | 56 Teknik Pengukuran Besaran Proses sinyal akan berhenti. Bila ada kenaikan permukaan zat cair atau zat padat sampai pada berkas ultrasonic maka akan membunyikan tanda bahaya atau penggerak switch. Alat ini tidak bisa digunakan untuk pengukuran yang kontinu. Prinsip kerja sensor, bila suatu beban, umumnya nikel, besi, kobalt, diletakan pada medan magnet, panjangnya akan berubah tergantung pada besar medan magnet. Dasarnya generator adalah tabung nikel yang di dalamya terdapat kumparan magnet. Arus pada kumparan dapat memperlemah atau memperkuat medan, tergantung pada arah arus. Gambar 3.21 : Sistem Ultrasonic Sonar. Penggunaan arus bolak-balik akan menyebabkan panjang tabung berkurang dan bertambah dengan frekuensi sama dengan frekuensi arus bolak-balik. karena sifat-sifat mekanis tabung, perubahan panjang tabung ini akan berosilasi secara longitudinal sebagai resonator setengah gelombang. Sama dengan pada penerima, gelombang suara pada diafragma akan menyebabkan gerakan dalam tabung nikel yang relative sangat besar bila frekuensinya termasuk dalam frekuensi “band path” dan tidak akan ada gerakan bila frekuensinya si luar frekuensi “band path”. Merubah panjang tabung akan menyebabkan perubahan kuat magnet pada magnet, hingga menimbulkan gaya gerak listrik pada kumparan. Jadi | 57 Teknik Pengukuran Besaran Proses unit yang sama dapat digunakan baik sebagai penerima maupun sebagai pemancar. Sistem ini tidak akan dipengaruhi oleh debu, uap, kelembaban, dan sebagainya. Sensor peka terhadap temperature, frekuensi resonansi akan turun jika temperature naik, tetapi tdak ada pengaruhnya bila kedua sensor pada temperature yang sama. Hanya sedikit diperlukan perawatan. Metode ini mempunyai beberapa keberatan, yaitu banyaknya kemungkinan gangguan-gangguan seperti gelombang-gelombang suara dari sumber-sumber laninya, seperti dari kilat danlain sebagainya. 1.4. Metode Hidrostatik Bentuk pengukuran tinggi permukaan, hanya diperlukan alat pengukur tekanan, bila berat jenis zat cair diketahui. Jadi bila berat jenis zat cair dan tekanan yang disebabkan oleh zat cair tersebut diketahui, kita dapat menentukan tinggi permukaan zat cair. Pada semua macam pengukuran tinggi permukaan dengan metode ini, alatnya hanya dikalibrasi hanya untuk satu macam zat cair saja. Bila zat cairnya berubah, maka berat jenisnya akan berubah pula. Metoda ini menggunakan persamaan P = 휌 g h Dimana: P = tekanan 푁푚2 h = tinggi permukaan zat cair m 휌 = rapat massa zat cair 푘푔푚3 g = percepatan gravitasi 푚푑푒푡3 salah satu contoh alat yang menggunkan metode ini adalah levelmeter | 58 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 3.22 : Metoda tabung U. Gambar 3.23 : Tangki tertutup dan manometer di bawah tangki Dengan menggunakan manometer tabung U seperti terlihat pada gambar 3.22. yaitu pengukuran tinggi permukaan pada tangki terbuka, hubungan antara tinggi permukaan zat cair pada tangki dan tinggi permukaan cairan pada tabung U dapat diturunkan sebagai berikut: Bila H = tinggi zat cair pada tangki (dalam meter) | 59 Teknik Pengukuran Besaran Proses h = tinggi permukaan zat cair pada tabung U (dalam meter) ρ1g, ρ2g = berat jenis kedua cairan Tekanan di X = tekanan Y ρ1gH + ρ1g x ½ h + tekanan atmosfir = ρ2gh + tekanan atmosfir ρ1H + ρ1 x ½ h = ρ2h ρ1H = ρ2h – ½ h x ρ1 H = - ½ h H = h (- ½ ) Karena tekanan atmosfer…….tidak berpengaruh dalam hubungan……H dapat kita pilih sesuka kita. Contoh tabung Y yang diisi air raksa digunakan untuk mengukur tinggi permukaan oli dalam tangki terbuka. Bila titik nol tabung U menyatakan titik terendah tangki, berapakah tinggi oli dalam tangki bila perbedaan tinggi permukaan air raksa pada tabung U 10 cm? berat jenis air raksa 13.6. Berat jenis oli 0.94. Dengan menggunakan persamaan di atas dan memasukan harga-harga berat jenisnya diperoleh: H = 10 ( - ½ ) = 10 (14,45 – 0,5) H = 10 X 13,95 = 139,5 Cm = 1,395 m Untuk pengukuran pada tangki tertutup dapat dilakukan seperti pada tangki terbuka, tetapi bagian atas tabung U dihubungkan dengan tangki di atas permukaan zat cair. Bila tangki tertutup dan manometer U terletak dibawah tangki, suatu tambahan tinggi permukaan harus diperhitungkan (lihat gambar 3.23). Next >