Sensor Tekanan MPX4100 Merupakan Seri Manifold Absolute Pressure [PDF]

Citation preview

PENGENALAN SENSOR TEKANAN Sebelum kita coba membahas mengenai pengenalan salah satu alat ukur atau sensor tekanan, terlebih dahulu kita coba menjelaskan apa sebenarnya yang dimaksud dengan Tekanan Apa yang dimaksud dengan tekanan ? Tekanan adalah suatu satuan dalam bidang Fisika yang menyatakan besaran gaya yang dialami oleh suatu bidang atau area. Tekanan merupakan gaya normal dibagi luas bidang. ( P = F/A ) Tekanan juga dapat dinyatakan dengan tinggi ekuivalen (h) di dalam suatu kolom Fluida. (P = ρ x h x g ) - P : Tekanan - F : Gaya - A : Luas bidang - ρ : Berat jenis - h : Tinggi - g : Gravitasi Untuk mengetahui seberapa besar tekanan yang biasanya dihasilkan dari kekuatan benda cair atau gas, kita dapat menggunakan suatu alat ukur manual yang disebut dengan Pressure gauge. Namun, seiring dengan kemajuan teknologi, alat ukur tekanan dengan prinsip kerja manual mulai tergantikan dengan berbagai macam alat ukur tekanan yang lebih canggih , dilengkapai dengan berbagai teknologi-teknologi modern, yang memberikan berbagai macam kemudahan dengan tujuan efektifitas, efisiensi dan keakuratan hasil pengukuran Dari sekian banyak alat ukur tekanan digital yang ada, pada kali ini, saya coba berbagi penjelasan dari salah satu alat ukur tekanan yang digunakan terutama di dunia industri.



Jenis-jenis Sensor Tekanan



1.



Tabung Bourdon



Prinsip Kerja Tabung Bourdon Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.



Karakteristik Tabung Bourdon



2.



LVDT (Linear Variabel differential Transformer)



Selain digunakan sebagai sensor tekanan LVDT juga bisa diaplikasikan untuk sensor perubahan posisi dan untuk mengubah induksi magnetik LVDT menjadi listrik.



Prinsip Kerja LVDT Apabila tekanan dalam tabung bertambah, maka tabung akan bergerak menyusut dan bila tekanan pada tabung berkurang, maka tabung akan bergerak mengembang. Pergerakan tabung tersebut akam membuat inti LVDT akan tertekan dan tertarik ujung tabug sehingga LVDT akan menghasilkam nilai induktansi magnetik.



Karakteristik LVDT



3 Sensor Tekanan MPX4100ap Sensor tekanan MPX4100AP merupakan seri Manifold Absolute Pressure (MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu manifold. Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film metalization dan



proses bipolar semikonduktor. Bentuk fisik dari sensor tekanan MPX4100 cukup kecil sehingga dapat digunakan dengan lebih praktis dan efisien tempat peletakan sensor tekanan MPX4100 tersebut. Dengan adanya rangkaian pengkondisi sinyal, sensor ini dapat terhubung langsung pada Analog to Digital Converter. Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada Gambar 1.



Gambar 1. mpx4100ap Rangkaian pengkondisi sinyal menghasilkan tegangan analog dengan Skala Penuh (Full Scale) hingga 5 Volt. Sesuai datasheet dari sensor tekanan, fitur yang dimiliki oleh sensor tekanan tipe MPX4100AP ini adalah sebagai berikut : 1. 1.8% Maximum error, 0° to 85°C 2. Tegangan catu daya 5 volt. 3. Range output 0,2 volt – 4,8 volt. 4. Range tekanan 15 - 115 Kpa. 5. Sensitifity 0.8 mV/Kpa.



Sensor tekanan yang digunakan dalam artikel ini yaitu MPX4100AP, kerena sensor ini merupakan sensor tekanan tipe absolut. Selain tipe tekanan absolut, sensor ini tidak membutuhkan rangkaian penguat tegangan, hanya saja sensor ini membutuhkan dua buah kapasitor untuk penstabil tegangan yang dihubungkan paralel dengan kaki catu dayanya. Output MPX4100AP berupa tegangan analog yang dapat langsung dihubungkan dengan ADC. Rangkaian sensor tekanan dapat dilihat pada Gambar 2.



Gambar 2. Rangkaian sensor mpx4100ap Pada kondisi ini, pengukuran dilakukan mulai dari ketinggian 1000 meter dari atas laut dan data tekanan diambil pada perubahan ketinggian 100 meter. Tekanan atmosfir dapat berubah tergantung ketinggiannya dari permukaan laut, semakin tinggi dari permukaan laut maka semakin kecil tekanan atmosfir bumi. Hasil pengukuran sensor tekanan pada ketinggian 1000 meter sampai dengan 2000 meter diatas permukaan laut disajikan pada Tabel 1. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



Tinggi (meter) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000



Tekanan (KPa)



Tegangan Output (volt)



89,875 88,790 87,716 86,652 85,599 84,556 83,524 82,501 81,489 80,487 79,495



4 3,94 3,88 3,82 3,77 3,71 3,66 3,6 3,55 3,49 3,44



Data tekanan pada Tabel 1 diperoleh dari hasil pengukuran tegangan sensor MPX4100AP yang diolah mikrokontroler menggunakan persamaan – persamaan berikut ini :



Keterangan: P = nilai tekanan dengan satuan kilo pascal (KPa) Vout = tegangan output sensor (volt) Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa semakin tinggi di atas permukaan laut maka tekanan udara semakin kecil. Setiap kenaikan 100 meter, perubahan tekanan udara rata – rata 1.038 Kpa.