Makalah Itp Pengukuran Tekanan Efek Listrik Kel. 5

INSTRUMENTASI DAN TEKNIK PENGUKURAN PENGUKURAN TEKANAN EFEK LISTRIK 

DISUSUN OLEH : 1. Leni Desi Susanti

(061011!"0#

$. Ma%ia a%ia Si&' Si&'M Ma% a%it it' '.S

(061 (061 0 01 11!""# !""#

)u%usan

:

Te*ni* Ki+ia P%',i Te*ni* Ene%-i

Keas

:

" EG.D

Pe+i+ +i+ inin- :

I,a Fe%iana/ S.si/ M.T

POLITEKNIK NEGERI SRII)AA $012

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI.……………………………………………………………………

2

3A3 I. PENDAHULUAN.……………………………………………………...

3

1.1 Latar Belakang.…………….........................................................................

3

1.2 Rumusan Masalah.…………………………………………………………

3

1.3 Manfaat ……………………………………………………………………

3

3A3 II. ISI.……………………………………………………………………...

4

2.1 Pengertian Tekanan.……………………......................................................

4

2.2 Respon Dinamik …………………………………………………………...

5

2.3 Pengukur Tekanan e!ara "fek Listrik ……………………………………

#

a.

Pengukur Tekanan Bri$gman…………………………………………..

#

b.

Pengukur Tekanan %on$ukti&itas'Thermal Pirani……………………..

(

c.

Pengukur Tekanan %nu$sen……………………………………………

)

d.

Pengukur Tekanan *onisasi…………………………………………….

1+

e.

Pengukur Tekanan ,lfatron………………………………....................

11

3A3 III. PENUTUP……………………………………………………………

13

3.1 %esimpulan………………………………………………………………...

13

3.2 aran……………………………………………………………………….. 13 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………..

1(

2

3A3 I PENDAHULUAN 1.1 Lata% 3ea*an-

*nstrumentasi merupakan suatu alat -ang sangat penting $alam suatu sistem  pengukuran -ang salah satun-a pengukuran esarn-a tinggi permukaan !airan/ alat ini harus $apat erfungsi $engan aik sesuai $engan keutuhan instrumentasi $i parik. ,lat instrumentasi ini merupakan salah satu faktor -ang menentukan hasil pro$uksi/ $imana

alat instrumentasi

-ang mengukur/

mengontrol/

men$eteksi/ menganalisa/ aik se!ara manual maupun se!ara otomatis. Tekanan 0pressure $in-atakan segai ga-a 0kakas per satuan luas. Dengan $emikian satuan tekanan sama $engan tegangan 0stress/ $an pa$a umumn-a tekanan $apat $ianggap seagai seenis tegangan uga. Tekanan asolute a$alah tekanan total -ang $ihasilkan oleh me$ium/ se$angkan tekanan $iferensial a$alah  e$a antara $ua tekanan. 1.$ Ru+usan Masaa&

1. ,pa -ang $imaksu$ pengukuran tekanan 2. ,pa peranti'peranti pengukur tekanan se!ara listrik 3. Bagaimana prinsip kera $ari peranti'peranti pengukur tekanan se!ara listrik 1." Man4aat

1. Mengetahui $efinisi tekanan 2. Mengetahui peranti'peranti pengukuran tekanan se!ara listrik  3. Mengetahui prinsip kera $ari peranti'peranti pengukur tekanan se!ara listrik.

3A3 II ISI 3

$.1. Pen-e%tian Te*anan Tekanan a$alah ga-a tiap satuan luas -ang $ihasilkan oleh gas/ !airan/ atau

 en$a pa$at. Tekanan $apat $iukur seagai tekanan asolut/ tekanan $iferensial atau tekanan terukur. Tekanan asolut a$alah tekanan total -ang $ihasilkan oleh me$ium/ se$angkan tekanan $iferensial a$alah e$a antara $ua tekanan. Tekanan terukur a$alah suatu tipe khusus $ari tekanan $iferensial -ang $in-atakan seagai  erikut   Pg = Pa-Ps Dimana  Pg   tekanan terukur   Pa  tekanan asolut  Ps  tekanan atmosfer  uatu ruang hampa $i lain pihak $i$efinisikan seagai ruangan gas -ang tekanann-a kurang $ari tekanan atmosfer. Tekanan $alam ruang hampa ini merupakan seenis tekanan $iferensial  V = Pa – Pa atuan $asar $ari tekanan $alam !gs a$alah $-ne6!m2. atu ar setara $engan 1+ pangkat # $-ne per sentimeter kua$rat $an untuk memu$ahkan satu miliar $i$efinisikan seagai 1+++ $-ne per sentimeter kua$rat. atu torr atau torr  setara $engan 16(#+ atmosfer atau satu millimeter kolom air raksa. 7arap $iperhatikan/ ah8a tekanan -ang $ihasilkan oleh kolom air raksa/ (# !m tinggi mempun-ai kerapatan 13/5)51 gm6!m2 $an sehuungn $engan per!epatan -ang $iseakan oleh gra&itasi )9+/##5 !m6$et2/ $i$efinisikan seagai satu atmosfer 0 1+13/25+ m . Tekanan 0pressure a$alah ga-a -ang ekera persatuan luas/ $engan $emikian satuan tekanan i$entik $engan satuan tegangan 0stress. Dalam konsep ini tekanan $i$efinisikan seagai ga-a -ang $ierikan oleh flui$a pa$a tempat -ang me8a$ahin-a. Tekanan mutlak 0asolute pressure a$alah nilai mutlak  tekanan -ang ekera pa$a 8a$ah terseut. Tekanan relati&e atau tekanan  pengukuran 0gage pressure a$alah selisih antara tekanan mutlak $an tekanan atmosfer. Tekanan &akum atau hampa 0&a!uum menunukan seerapa leih tekanan atmosfir $ari tekanan mutlak 07olam/ 1)95.

G%a4i* ,ia5a& ini +enunu**an 7e%e,aan ,ianta%a *eti-a te*anan ,iatas.

4

Gambar 1-9 Berbagai Macam Tekanan

Beerapa satuan tekanan -ang umum $ipakai  1 atm 0atmosfir  14/#)# psi  1/+1325 : 1+;1++.+++ 0Pa  (#+ mm7g 1 Pa 0paskal  1 0<6m2 1 Torr  1 mm7g 1 Bar  1+;1++.+++ Pa.

$.$. Res7'n Dina+i* 

Respon transien atau tanggapan fana instrumen pengukuran tekanan  ergantung pa$a $ua faktor 01 respon unsur trans$user -ang mengin$ra tekanan/ 02 respon flui$a transmisi tekanan $an saluran'saluran penghuung/ $an seagain-a. =ang terakhir ini sering merupakan faktor -ang menentukan respon frek8ensi men-eluruh sistem pengukuran tekanan. Respon ini akhirn-a akan harus $itentukan $engan kalirasi langsung. Perkiraan mengenai perangai terseut  isa $i$apatkan $engan analisa erikut. Trans$user tegangan

5

> Po

2r L

P

Ber$asarkan gamar $iatas/ tekanan -ang erfluktuasi itu mempun-ai frek8ensi  ari'ari

$an amplitu$o po

$an ekera pa$a taung -ang panangn-a L $an

r. Pa$a uung taung ini a$a seuah ruang $engan &olume > -ang

 erhuungan $engan trans$user peka'tekanan. Massa flui$a itu ergetar karena  pengaruh gesekan flui$a $alam taung / -ang !en$erung mere$am gerakan. ?ika rumus kon&ensional untuk tahanan gesek laminar $alam aliaran taung $igunakan untuk men-atakan tahanan/ maka persamaan untuk rasio tekanan'amplitu$o ialah

 

Dalam persamaan ini/ p ialah amplitu$o sin-al tekanan -ang $ierikan pa$a trans$user . $.". Pen-u*u% Te*anan Se8e%a List%i* 

Pengukuran tekanan se!ara listrik umumn-a an-ak $igunakan untuk   pengukuran tekanan -ang leih ke!il $ari 1 atmosfer. Pengukuran tekanan -ang leih ke!il $ari 1 atmosfer paling aik $ilakukan $engan meto$e'meto$e elektronik murni. Peranti'peranti pengukuran tekanan se!ara listrik antara lain 

a. Pen-u*u%an Te*anan 3%i,-+an u$ah umum $iketahui ah8a tahanan ka8at'halus eruah $engan

tekanan menurut suatu huungan linier. R  R 101 @  Ap Dimana  R 1  tahanan pa$a 1 atm  

 koefisisen tekanan tahanan itu

6

Ap  tekanan pengukur  "fek -ang $apat $igunakan untuk mengukur tahanan sampai setinggi 1++.+++ atam. Trans$user tekanan -ang $i$asarkan atas prinsip ini $inamakan  pengukur Bri$gman. Pengukuran ini iasan-a menggunakan ka8at halus $ari Manganin 094 Cu/ 12 Mn/ 4
Famar 3.21. Bri$gman

. Pen-u*u%an K'n,u*ti9itasTe%+a Pi%ani Pa$a tekanan ren$ah/ kon$ukti&itas termal gas erkurang sesuai $engan

tekanan. Pengukur Pirani a$alah ssuatu peranti -ang mengukur tekanan melalui  peruahan kon$uktans termal gas. Pengukur ini $iuat seperti gamar 3.22. euah filament ka8at piar -ang $ipanaskan $engan listrik $itempatkan $i$alam suatu ruang hampa. Rugi kalor 0heat loss $ari filamen itu tergantung pa$a

7

kon$ukti&itas termal gas $an suhu filament. Makin ren$ah tekanan/ makin ren$ah  pula kon$ukti&itas termal $an karena itu makin tinggi pula suhu filament untuk  suatu masukan energ-'listrik. uhu filament $apat $iukur $engan termokopel/ tetapi $alam pengukur enis pirani pengukuran $ilakukan $engan mengamati  peruahan tekanan ahan filament 08olfram/ platina/ $an seagain-a.

Pengukuran tahanan $apat $ilakukan $engan menggunakan rangkaian  ematan -ang sesuai. Rugi kalor $an filament itu merupakan fungsi pula $ari suhu sekitar/ $an $alam praktekn-a $ipakai $ua pengukur -ang $ihuungkan $alam seri/ seperti pa$a gamar 3.23/ untuk mengkompensasi kemungkinan &ariasi kea$aan sekitar. Pengukur ini $i&akumkan $an ke$uan-a/ aik -ang $itutup mati maupun -ang ti$ak/ $itempatkan $i $alam/ kon$isi linkungan -ang sama. Rangkaian ematan lalu $iatur 0melalui tahanan R 2 sehingga memerikan kon$isi nol. Bila pengukur ui ini $ihuungkan $engan kon$isi tekanan tertentu/ $efleksi ematan $ari posisi nol akan $ikompensasi oleh peruahan suhu lingkungan.

Famar 3.23. usunan pengukur pirani untuk kompensasi peruahan suhu lingkungan

Pengukuran pirani memerlukan kalirasi empiri! $an iasan-a ti$ak !o!ok  untuk tekanan $i a8ah 1 Gm. limit atasn-a ialah kira'kira 1 torr 0133 Pa/ sehingga angkau keseluruhanan ialah antara +/1 sampai 1++ Pa. untuk tekanan

8

-ang leih tinggi/ kon$uktans termal eruah se$ikit saa tekanan. Perlu $i!atat  ah8a rugi kalor $ari filament merupakan fungsi pula $ari rugi kon$uksi ke  pemegang filmen $an rugi ra$iasi ke lingkungan. Limit a8ah penerapan  pengukuran ini a$alah pa$a titik $imana efek'efek ini leih esar $ari kon$uksi gas.

Respons

transier

pengukur pirani ti$ak

aik untuk

men$apatkan

keseimangan termal pa$a tekanan ren$ah $iperlukan 8aktu eerapa menit. 8. Pen-u*u%an Knu,sen

Pengukuran knus$en memungkinkan kita melakukan pengukuran asolute tekanan -ang ti$ak ergantung pa$a oot molekul gas. ,lat ini sangat !o!ok  untuk pengukuran antara 1+ '5 $an 1+ Gm 01+ # sampai 1 Pa $an $apat $igunakan seagai peranti untuk mengkalirasi pengukur'pengukur lain -ang ekera $alam  angkauan terseut. Pa$a gamar 2 $ua uah su$u 0Vane > eserta !ermin M $ipasang pa$a sespensi filament halus. Di$ekat su$ut ini ter$apat $ua uah plat -ang $ipanaskan P masing'masing $iaga pa$a suhu T. arak pisah antara ke$ua su$u $an plat kurang $ari lintas eas purata gas $i sekitarn-a. %e$ua suhu era$a  pa$a suhu Tg. molekul'molekul -ang menimpa su$u $ari plat panas mempun-ai ke!epatan -ang leih tinggi $ari pa$a -ang meninggalkan su$u karena a$an-a  pere$aan suhu. ?a$i/ ter$apat momentum neto -ang mengenai su$u'su$u itu/ -ang $apat $iukur $engan mengamati anakan angular 0su$ut !ermin/ sama seperti teknik -ang $igunakan pa$a gal&anometer erkas !aha-a. Pertukaran momentum total $engan su$u itu merupakan fungsi $ensitas molekul/ -ang selanutn-a erhuungan pula $engan tekanan $an suhu gas.

9

Famar 3.24. kema Pengukur %nu$sen Dengan $emikian/ persamaan tentang tekanan gas $apat $in-atakan $engan suhu $an ga-a -ang $iukur. Hntuk pere$aan suhu T'T g  -ang ke!il/ $itunukkan ah8a huungan itu a$alah 

$imana tekanan ialah $alam $-ne per sentimeter persegi ila ga-a $alam $-ne $an suhu $alam $eraat %el&in. Pengukur %nu$sen memungkinkan kita melakukan pengukuran asolut tekanan -ang ti$ak ergantung pa$a oot molekul gas. ,lat ini sangat !o!ok  untuk pengukuran antara 1+ '5 $an 1+ Gm 01+ # sampai 1 Pa $an $apat $igunakan seagai peranti untuk mengkalirasi pengukur'pengukur lain -ang ekera $alam  angkau terseut.

,. Pen-u*u% Te*anan I'nisasi Perhatikan susunan seperti Famar 3.25/ -ang serupa $engan meto$e

taung &akum iasa. %ato$e -ang $apat meman!arkan elektron/ -ang $iper!epat oleh kisi ermuatan positif. Pa$a 8aktu ergerak menuu kisi/ elektron itu mengionisasi molekul gas melalui turukan. Plat $iaga pa$a potensial negatif/ sehingga ion I ion positif terkumpul $isana/ $an menghasilkan arus i  p. "lektron

10

$an ion negatif terkumpul pa$a kisi $an menghasilkan arus i g. Tern-ata tekanan gas sean$ing $engan rasio arus plat arus arus kisi.

Dimana konstanta proporsionalitas 0tetapan kesean$ingan  $inamakan kepekaan pengukur.
Famar 3.25. kema Pengukur *onisasi Pengukur ionisasi -ang kon&ensional !o!ok untuk pengukuran antara 1/+ $an 1+'5 Gm 0+/13 sampai 1/3

1+'# Pa/ $an keluaran arus iasan-a linear $alam

 angkau ini. Pa$a tekanan -ang leih tinggi a$a kemungkinan kato$e itu terakar. Hntuk pengukuran tekanan sampai 1+ '12 torr 0+/13 Pa ter$apat pengukur ionisasi  enis khusus. Hntuk $apat melakukan pengukuran pa$a &akum -ang $emikian tinggi $iperlukan teknik eksperimen -ang sangat tepat 0presisi. e. A4at%'n

,lfatron ialah suatu pengukur ionisasi ra$ioaktif -ang skeman-a ialah seperti pa$a Famar 3'2#. euah sumer ra$ium ke!il erfungsi seagai  peman!ar partikel'J. Partikel ini mengionisasi gas -ang ter$apat $alam  pengurung/ $an tingkat ionisasi $itentukan $engan mengukur keluaran tegangan 0&oltase "+. Tingkat ionisasi ini merupakan fungsi linear langsung $ari tekanan untuk suatu angkau tekanan -ang !ukup luas/ -aitu $ari linear 1+ '3 sampai 1+3 torr  0+/1 sampai 1+5 Pa. ,kan tetapi/ karakteristik keluarann-a ere$a untuk setiap ma!am gas. Tekanan teren$ah -ang $apat $iukur $engan alat ini $itentukan oleh  peran$ingan panang lintasan'eas purata terha$ap $imensi ruang'kurung. Pa$a tekanan -ang sangat ren$ah/ lintas'eas purata mena$i sangat esar sehingga 11

ter$apat han-a eerapa turukan saa $alam pengukur itu/ $an $engan $emikian tingkat ionisasi sangat ren$ah. %euntungan $aripa$a ,lfatron ialah ah8a ia $apat $igunakan pa$a tekanan atmosfer $i samping untuk &akum tinggi $an ah8a $i sini ti$ak a$a filamen panas seperti -ang harus $igunakan pa$a pengukur ionisasi -ang kon&ensional. ,kiatn-a/ $i sini ti$ak a$a masalah terakarn-a filamen akiat kesalahan penggunaan alat itu pa$a tekanan tinggi 0 $i atas 1+ '1 torr atau 13 Pa.

Famar 3.2#. kema Pengukur ,lfatron

3A3 III PENUTUP

12

".1 Kesi+7uan

1. Tekanan $in-atakan seagai ga-a persatuan luas. 2. Pengukuran tekanan teragi atas $ua agian -aitu pengukuran tekanan $iatas 1 atm $an $i a8ah 1 atm. 3. Pengukuran tekanan $iatas 1 atm umumn-a pengukuran tekanan se!ara mekanik $an pengukuran $i a8ah 1 atm iasan-a menggunakan pengukuran tekanan listrik. 4. Peranti'peranti pengukuran tekanan se!ara listrik antara lain pengukur tekanan Bri$gman/ pengukur tekanan kon$ukti&itas'thermal pirani/ pengukur tekanan ionisasi/ pengukur tekanan %nu$sen/ $an ,lfatron. 5. Pengukur Bri$gman/ $apat $igunakan untuk mengukur tekanan sampai setinggi 1++.+++ atm. #. Pengukur %on$ukti&itas'thermal Pirani/ alat -ang $apat mengukur tekanan melalui peruahan kon$ukti&itas termal gas. (. Pengukur %nu$sen/ $apat $igunakan untuk mengukur tekanan asolut -ang ti$ak ergantung pa$a oot molekul. ,lat ini sangat !o!ok untuk pengukuran antara 1+'5 $an 1+ µm. 9. Pengukur *onisasi/ !o!ok untuk pengukuran antara +/13 sampai 1/3 : 1+ '# Pa $an keluaran arus iasan-a linear $alam angkau ini. ). Pengukur ,lfatron ialah suatu alat pengukur ionisasi ra$ioaktif $an  angkauann-a antara 1+'3 sampai 1+3 torr /akan tetapi karateristik keluarann-a  ere$a untuk setiap ma!am gas. ".$ Sa%an

1. Pema!a $apat menamahkan tinauan pustaka $ari sumer lain untuk leih memahami konsep pengukuran tekanan. 2. Bila mengukur tekanan -ang era$a $ia8ah 1 atm atau $ia8ah tekanan atmosfer $isarankan untuk menggunakan alat pengukur tekanan se!ara listrik. PERTANAAN DAN )AA3AN

1.
13

' %ekurangan 1. etelah eerapa 8aktu/ pengukur ini mengalami peruahan sesuai $engan umurn-a/ karena itu harus sering $ikalirasi. 2.
n-a

ren$ah. 5.
Pertan-aan  Di sli$e kalian ti$ak menelaskan tentang keuntungan $an kerugian pengukur tekanan %nu$sen. a-a ingin kalian menelaskan tentang keuntungan $an kerugian pengukur %nu$senK ?a8a  ' %euntungan  • sangat !o!ok untuk pengukuran antara 1+ '5 $an 1+ Gm 01+ # sampai 1 Pa • ti$ak ergantung pa$a oot molekul gas. • $apat $igunakan seagai peranti untuk mengkalirasi pengukur'pengukur  ' •

lain -ang ekera $alam angkauan terseut. %erugian  Respon transien pengukur ini ti$ak aik.

9.
15

Pengukur tekanan %on$ukti&itas'thermal Pirani ,plikasi  penghantar panas seperti pa$a hotplate $an penghantar   panas lainn-a -ang erguna untuk mengetahui peruahan temperature -ang tera$i esar hasiln-a nilai kon$ukti&itas termal pa$a ahan'ahan  penghantar serta elemen &olumen-a/ pemanas gas $alam alon terang/ $an lain'lain. • Pengukur tekanan Bri$gman ,plikasi  untuk penelitian tentang ahan'ahan pa$a suhu tinggi $an tekanan. • Pengukur tekanan ,lfatron ,plikasi  $igunakan untuk megukur tekanan $engan range normal $an &akum tinggi. •

DAFTAR PUSTAKA

7olman/ ?.P/ 1)95/ Meto$e pengukuran Teknik 0teremahan/ "$isi keempat/ Penerit "rlangga/ ?akarta. =uniar/ $kk. 2+15. Instrumentasi dan Teknik Pengukuran. ?urusan Teknik %imia. Politeknik
16

17