Makalah Pressure Sensor [PDF]

Citation preview

MAKALAH ELECTRIC DRIVE & ELECTRONICS CONTROL SYSTEM PRESSURE SENSOR



DI SUSUN OLEH : MUHAMMAD ALFIN TEGAR ADYTAMA RIKI RUSENDI HADI PURNAMA RIFKI SUKARDI



JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI ALAT BERAT POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN 2020



KATA PENGANTAR Dengan kebesaran Allah SWT. yang maha pengasih lagi maha penyayang, penulis panjatkan rasa puji syukur atas hidayah-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, nikmat, dan inayah-Nya kepada penulis, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah matkul "judul". Adapun makalah matkul "judul" ini telah penulis usahakan dapat disusun dengan sebaik mungkin dengan mendapat bantuan dari berbagai pihak, sehingga penyusunan makalah ini dapat diselesaikan secara tepat waktu. Untuk itu kami tidak lupa untuk menyampaikan banyak terimakasih kepada semua browser yang telah membantu kami dalam penulisan makalah ini. Terlepas dari upaya penulis untuk menyusun makalah ini dengan sebaikbaiknya, kami tetap menyadari bahwa tentunya selalu ada kekurangan, baik dari segi penggunaan kosa-kata, tata bahasa maupun kekurangan-kekurangan lainnya. Oleh karena itu, dengan lapang dada penulis membuka selebar-lebarnya bagi pembaca yang bermaksud untuk memberikan kritik dan saran kepada kami agar kami dapat memperbaiki kualitas makalah ini. Kami berharap semoga makalah ilmiah matkul "judul" ini bermanfaat, dan pelajaran-pelajaran yang tertuang dalam makalah ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya oleh para pembaca.



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sensor adalah suatu alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan secara fisik. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan sensor dalam perkembangan industri sangat berpengaruh. Sensor dan Transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan otomatis. Salah satu sensor yang juga sangat dibutuhkan yaitu Pressure Sensor (Sensor Tekanan). Sensor Tekanan (Pressure Sensor) adalah sensor yang digunakan 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, yang dirumuskan sebagai berikut : P =F/A Satuan tekanan (Pa = Pascal) dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah memiliki tekanan yang lebih tinggi. 1.2 Rumusan Masalah 1.



Apakah yang dimaksud dengan Pressure Sensor (Sensor Tekanan) ?



2.



Apakah kegunaan dari Pressure Sensor ?



3.



Apa saja tipe atau jenis dari Pressure Sensor ?



4.



Bagaimanakah prinsip kerja Pressure Sensor ?



1.3 Tujuan 1.



Mengetahui tentang apa itu Pressure Sensor.



2.



Mengetahui kegunaan dari Pressure Sensor.



3.



Mengetahui macam-macam tipe atau jenis dari Pressure Sensor beserta prinsip kerjanya.



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Pressure Sensor (Sensor Tekanan) Sensor Tekanan (Pressure Sensor) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan suatu zat, yaitu dengan mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Tekanan (P) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A). Pressure Sensor biasanya mengukur tekanan pada zat gas dan cair. Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan ataupun gas, yang dirumuskan sebagai berikut : P =F/A. Satuan tekanan (Pa = Pascal) dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah memiliki tekanan yang lebih tinggi. Akan tetapi, pernyataan ini tidak selamanya benar, kecuali untuk uap air, jika tekanan pada uap air ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan didapatkan tekanan yang lebih tinggi. Dalam kehidupan kita sehari-hari, hampir setiap aktifitas kita menggunakan tekanan. Oleh karena itu, sensor tekanan digunakan pada sistem kontrol dan pemantauan di ribuan aplikasi dalam kehidupan seharihari. Sensor tekanan juga dapat digunakan secara tidak langsung untuk mengukur variabel lain seperti aliran fluida / gas, kecepatan, ketinggian air, dan ketinggian suatu tempat.



2.2 Kegunaan (Pengaplikasian) Pressure Sensor Karena Pressure Sensor (Sensor Tekanan) merupakan salah satu sensor yang memiliki banyak fungsi dan kegunaan, berikut akan dibahas kegunaan (pengaplikasian) sensor tekanan di dalam beberapa bidang. 1. Dibidang industri otomotif Dalam mesin kendaraan dan berbagai komponen penting lainnya, sensor tekanan salah satunya digunakan dalam sistem pengereman



kendaraan



(pengereman



kendaraan



dengan



menggunakan angin, seperti pada bus, truk dan kendaraan – kendaraan besar lainnya). Sensor tekanan juga digunakan pada system airbag sebagai pengaman pada saat terjadi kecelakaan. Cara kerjanya yaitu dengan mendeteksi tekanan pada badan kendaraan. Jika dideteksi peningkatan tekanan yang besar, maka itu dideteksi sebagai kecelakaan dan airbag akan secara otomatis mengembang untuk melindungi pengemudi. Selain itu, sensor tekanan juga digunakan untuk mengukur tekanan angin pada ban.



Airbag System



Pengukuran Tekanan Ban



2. Dibidang Biomedis Dalam bidang biomedis, sensor tekanan digunakan dalam pengukuran hal vital, seperti tekanan darah. Selain itu, sensor tekanan ini digunakan sebagai pengatur tekanan pada cairan infus. Dengan begitu, maka diharapkan pasien dapat lebih terkontrol, sehingga kesehatan pasien pun dapat dengan segera pulih.



Gambar 3. Semiconductor Pressure Sensor for Blood Pressure Measurement



3. Dibidang Indusri Manufaktur Pendeteksian tekanan dalam bidang industri manufaktur merupakan salah satu hal penting dalam suatu proses produksi. Dalam hal ini, pendeteksian tekanan dengan tepat dan akurat sangat penting diperlukan dalam berbagai macam hal, misalnya pada proses pemanasan, pengovenan, mengetahui level air pada ketel, untuk mengontrol tekanan pada pneumatic, dan lain sebagainya.



Pengukuran Level Air pada Ketel



Sensor Tekanan pada Pneumatic



Jadi, dalam proses produksi dibutuhkan suatu kepresisian yang stabil. Oleh karena itu, Pressure Sensor menjadi salah satu sensor yang banyak digunakan dalam dunia indutri manufaktur. 4. Pemantauan Cuaca Ketika kita ingin memantau cuaca pada suatu wilayah atau daerah, terdapat beberapa elemen, seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, tekanan angin, dan arah angin yang harus diketahui berapa nilai yang terukur pada wilayah tersebut. Elemenelemen tersebut merupakan satu kesatuan dalam melakukan pemantauan cuaca, sesuai dengan ketentuan yang sudah ditetapkan. Sehingga tekanan angin termasuk dalam elemen pemantauan cuaca. Oleh karena itu, sensor tekanan dalam bidang pemantauan cuaca juga termasuk komponen penting yang dibutuhkan oleh suatu alat pemantau cuaca.



Sensor Tekanan untuk Pemantauan Cuaca



Itulah beberapa kegunaan dari sensor tekanan yang dapat dimanfaatkan untuk membantu kita (manusia) dalam berbagai macam bidang. Dengan adanya sensor tekanan ini, maka diharapkan kita dapat melakukan kontrol ataupun pemantauan dengan lebih mudah dengan hasil ukur yang relatif akurat dan presisi.



2.3 Tipe-tipe atau Jenis-jenis Sensor Tekanan (Pressure Sensor) Beserta Prinsip Kerjanya. Tekanan merupakan suatu besaran yang mengacu pada besarnya gaya yang diberikan terhadap zat cair ataupun gas per satuan luas. Pada saat dilakukan pengukuran tekanan pada zat gas, ternyata ada beberapa jenis tekanan yang dapat diukur. Berdasarkan tekanan yang terukur, maka nilai atau besar suatu tekanan dapat dibedakan dalam beberapa tipe :



1.



Tekanan Absolut (Absolute Pressure) merupakan tekanan yang diukur dengan menjumlahkan tekanan dalam suatu wadah dengan tekanan atmofer.



2.



Tekanan Gauge (Gauge Pressure) merupakan tekanan yang diukur dari selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.



3.



Tekanan Hampa (Vacuum Pressure) merupakan tekanan yang nilainya lebih rendah dari tekanan atmosfer.



4.



Tekanan Diferensial (Differential Pressure) merupakan suatu tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lainnya atau beda tekanan. Sensor Tekanan (Pressure Sensor) dibagi menjadi beberapa jenis



sesuai dengan karakteristik dari masing-masing, sebagai berikut : 1. Boost pressure sensor Sensor tekanan pendorong (Boost Pressure Sensor) digunakan pada engine turbocharged untuk memberikan informasi tekanan udara dan rasio udara dan bahan bakar untuk mengatur kinerja engine. Sebagai teknologi yang kompleks, sensor tekanan penambah telah menjadi tambahan yang mengesankan untuk teknologi engine. Sensor tekanan pendorong mengontrol level pendorong yang diproduksi dalam intake manifold



dari



mesin



turbocharged



atau



supercharged. Mereka



mempengaruhi tekanan udara yang dikirim ke aktuator wastegate pneumatic dan mekanik.



Prinsip operasi BPS Sensor tekanan boost mengukur tekanan absolut sebelum katup throttle. Unit kontrol mesin menggunakan sinyalnya untuk menghitung nilai koreksi untuk tekanan penambah. Dengan mendeteksi jumlah dorongan dan kepadatan udara di intake manifold mobil, unit kontrol elektronik mobil atau ECU dapat menentukan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan di ruang pembakaran mobil sehingga campuran udarabahan bakar berada pada kondisi terbaik. Campuran bahan bakar udara yang tepat sangat penting untuk engine karena ini menghasilkan produksi daya yang lebih baik dan lebih efisien. Ini tidak hanya membuat mesin lebih kuat, tetapi juga membuat mesin bekerja secara efektif, memaksimalkan setiap tetes bahan bakar. Ketika tekanan manifold rendah, maka tegangan output sensor adalah 0,25-1,8V pada ECM. Ketika tekanan intake manifold tinggi karena turbo boost, output tegangan sensor adalah 2,0-4,7V. Kisaran tekanan antara 10kPa dan 350kPa. Sensor menerima referensi 5V dari ECM. Sensor ground juga disediakan oleh ECM. ECM menggunakan boost pressure yang dikombinasikan dengan intake udara temerature untuk menentukan volume udara yang masuk ke engine.



Untuk memverifikasi fungsionalitas BPS  Menguji tegangan suplai 1. Lepaskan steker dari sensor. 2. Nyalakan kunci kontak. 3. Atur multimeter ke "tegangan DC". 4. Ukur tegangan suplai antara pin C (3) dan arde A (1). Seharusnya sekitar 5V.Jika nilai ini tidak tercapai, kesalahan pada pasokan tegangan harus ditemukan.  Menguji sinyal output  Lepaskan sensor tekanan dari intake manifold.  Hubungkan pompa tangan vakum ke sensor tekanan.  Nyalakan kunci kontak.  Atur multimeter ke "tegangan DC".  Tetapkan nilai tekanan absolut bawah P-rendah.  Uji sinyal output yang lebih rendah U-low antara pin B (2) dan arde A (1).  Atur nilai tekanan absolut atas P-tinggi.  Uji sinyal keluaran atas U-tinggi antara pin B (2) dan arde A (1).  Verifikasi cepat BPS menggunakan osiloskop 1. Kembalikan semua koneksi ke BPS seperti saat kerja mesin normal. 2. Pasang ujung kabel ground dari osiloskop ke ground chassis. 3. Hubungkan ujung uji osiloskop aktif ke terminal sinyal BPS (biasanya di tengah). a. Nyalakan mesin dan diamkan. b. Tekan dengan kuat throttle, lalu segera lepaskan. Perhatikan bahwa tegangan tidak akan naik secara maksimal ketika mobil tidak berjalan. Ini normal karena beban engine yang rendah. 1. Anda harus menonton sinyal output DC yang bervariasi dari 1.0V ke 3.0V, yang akan berubah secara bersamaan dengan posisi throttle. Dalam gbr.2 Anda akan dapat memonitor perubahan tekanan (sumbu y) sebagai fungsi waktu (sumbu x).







Fig. 2 Kemungkinan kegagalan di BPS: -Sinyal keluaran kacau







    



   



Sinyal output kacau, ketika sinyal tegangan berubah secara acak, turun ke nol dan menghilang. Ini biasanya terjadi ketika BPS yang tidak efisien hadir. Dalam hal ini sensor harus diganti. -Tidak ada tegangan sinyal Periksa apakah tegangan suplai diterapkan (+ 5.0V). Periksa landasan untuk masalah. Jika tegangan suplai dan pentanahan sudah benar, periksa kabel sinyal antara BPS dan pengontrol onboard. Jika tegangan suplai dan / atau pembumian tidak benar, periksa integritas kabel antara sensor dan ECU. Jika semua kabel sensor sudah benar, periksa semua koneksi untuk tegangan referensi dan arde dari pengontrol onboard. Jika mereka benar di bawah kecurigaan jatuh controller. -Catu daya atau sinyal BPS sama dengan tegangan aki mobil. Periksa apakah ada korsleting ke terminal baterai mobil. Pemeriksaan lainnya: Periksa bahan bakar yang berlebihan di selang vakum atau perangkap. Periksa selang vakum untuk mencari kebocoran dan / atau kerusakan lainnya. Periksa bagian-bagian mesin yang rusak, sistem pengapian atau dalam sistem bahan bakar, yang menyebabkan vakum rendah. 2. Oil pressure sensor Oil pressure sensor atau sensor tekanan pelumas berfungsi untuk mendeteksi tekanan minyak pelumas yang keluar dari pompa pelumas yang nantinya akan digunakan untuk memberi tahu pengendara apakah kondisi tekanan minyak pelumas kurang. Jika kondisi tekanan minyak melumas kurang maka lampu indikator akan menyala.



 







Lampu indikator tekanan minyak pelumas menyala terdapat beberapa kemungkinan yang dapat terjadi, antara lain : Kondisi pompa pelumas masih baik atau tidak, jika kondisi pompa rusak maka tekanan pelumas akan turun sehingga menyebabkan indikator lampu menyala. Jumlah minyak pelumas di dalam mesin mesin kurang. Lampu indikator ini dapat menyala jika jumlah minyak pelumas kurang karena jika jumlah minyak pelumas kurang maka tekanan yang dihasilkan oleh pompa juga menurun. Kondisi sensor tekanan yang rusak. Kondisi sensor tekanan yang rusak juga dapat membuat lampu indikator menyala terus.



Prinsip operasi Di dalam sensor ada membran khusus yang bereaksi terhadap perubahan paling kecil pada level oli. Ketika mesin hanya dihidupkan, tidak ada tekanan oli dalam sistem, dan terminal kontak detektor dalam keadaan tertutup. Lampu menyala di dasbor, menunjukkan bahwa sistem berfungsi dan siap untuk bekerja. Saat mesin hidup dan memanas, tekanan oli naik, fluida bekerja pada membran, dan mematikan lampu. Tetapi begitu tekanan oli mulai turun di bawah level yang disyaratkan, diafragma menjadi rata lagi, dan kontak menutup, memastikan lampu dinyalakan. Jika selama pengoperasian mobil, indikator pada panel instrumen menyala, artinya tekanannya sangat kecil. Sensor kontrol diatur sedikit berbeda. Itu dilengkapi dengan slider, yang terhubung ke piring dengan utas khusus. Slider terhubung ke kawat yang terhubung ke membran kontrol tekanan oli. Segera setelah level oli turun atau naik, membran mengubah posisinya dan panah pada monitor dial bergerak dengan bantuan mekanisme. Perangkat ini digunakan untuk memonitor penurunan level saat ini, seringkali tidak dilengkapi dengan lampu sinyal.



3. Fuel pump pressure sensor Sensor tekanan tangki bahan bakar adalah bagian dari rakitan pompa bahan bakar dan dipasang di atas tangki atau di dalam tangki. Ini adalah bagian dari sistem emisi evaporatif (gas buang) (umumnya disebut sebagai "EVAP") dan membaca tekanan dalam sistem bahan bakar untuk mendeteksi kebocoran evaporatif, seperti tutup gas yang longgar atau rusak. Uap bahan bakar seharusnya terkandung dalam sistem EVAP, dan kebocoran dapat memungkinkan uap keluar ke atmosfer. Sensor terhubung ke komputer mesin, dan ketika sensor mendeteksi kebocoran, atau jika sensor itu sendiri gagal, maka lampu periksa mesin (check engine) akan menyala. Mekanika dapat membaca kode masalah untuk melacaknya hingga kebocoran di sistem emisi evaporatif atau sensor. Memperbaiki kebocoran penguapan mungkin tidak perlu mengeluarkan tangki bahan bakar, tetapi memeriksa atau mengganti sensor yang rusak biasanya dilakukan.



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Tekanan (pressure) adalah gaya yang bekerja persatuan luas, dengan demikian satuan tekanan identik dengan satuan tegangan (stress). Dalam konsep ini tekanan didefnisikan sebagai gaya yang diberikan oleh fuida pada tempat yang mewadahinya. Sensor tekanan ini sangat terpengaruh dengan kondisi lingkungannya, seperti suhu disekitarnya. Karena suhu sangat mempengaruhi besar tekanan yang nantinya terukur.



DAFTAR PUSTAKA



Fraden, Jacob. “HandBook Of Modern Sensor”. Fourth Edition. Springer Carr, Joseph J.”Sensor and Circuit”. T R Prentice Hall, Englewood Cliff, New Jersey 07632/Google.com/ https://autoditex.com/page/boost-pressure-sensor-bps-24-1.html https://www.autoexpose.org/2017/08/komponen-sistem-pelumas-padamesin.html https://www.teknik-otomotif.com/2017/10/komponen-komponen-sistempelumas-dan.html https://www.cars.com/auto-repair/glossary/fuel-tank-pressure-sensor/