Transduser

Transduser Agus Purnama Dhesy Fansury Pohan Inike Paramita Munafi’ah

 TRANDUSER  TRANDUSER

Oleh:munafah

TRANSDUCER SEBAGAI ELEMEN MASUKAN BAGI SISTEM INSTRUMENTASI 1. PENG PENGEL ELOM OMPO POKK KKAN AN TRAN TRANSD SDUC UCER  ER  2. PEMI PEMILI LIH HAN TRANSDU SDUCER  CER  3. STRAIN GAGE a.

FAKTOR GA GAGE

b.

Eleme lemen n peng pengin inde dera ra me meta tali lik  k 

c.

KONFIGURASI ST STRAIN GA GAGE

d.

STRAIN STRAIN GAGE GAGE TANP ANPA IKAT IKATAN (UNBONDE (UNBONDED D STRAIN STRAIN GAGE) GAGE)

Pengertian Transducer berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Willi! D.C" (1##3)" mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya

Sehingga definisi transducer adalah alat yang biasa pada elektonika, kelistrikan, mekanik elektronik, elektromagnetik, digunakan mengubah energi dari satu energi ke bentuk energi yang lain untuk berbagai  pengukuran atau transfer informasi.

PEMILIHAN TRANSDUCER  Dalam sistem pengukuran, transduser merupakan elemen masukan yang fungsi kritisnya adalah mengubah besaransebuah besaran fisis menjadi sinyal listrik yang sebanding. Dengan demikian pemilihan transduser yang sesuai merupakan langkah pertama dan mungkin yang paling penting dalam mendapat hasil-hasil teliti.

factor yang berkontribuasi terhadap ketelitian harus dipertimbangkan. Sebagian dari factor-faktor ini antara lain  a.

!arameter dasar transducer  jenis dan rangkuman pengukuran, sensiti"itas, eksitasi.

 b. #ondisi fisik  sambungan-sambungan mekanis dan elektris, perlengkapan perlengkapan pemasaran, tahanan kondisi. c.

#ondisi sekeliling  efek ketidaklinieran, efek histerisis, respons frekuensi, resolusi.

d. #ondisi lingkungan  efek temperatur, percepatan, goncangan. e.

#esesuaian peralatan yang disertakan  perlengkapan kesetimbangan nol, toleransi sensiti"itas, penyesuaian impedansi, tahanan isolasi.

#esalahan total pengukuran di dalam sebuah sistem yang diaktifkan oleh transducer dapat diperkecil agar berada dalam rangkuman ketelitian yang diinginkan melalui teknik-teknik berikut  a. $enggunakan sistem kalibrasi pada tempatnya beserta koreksi dalam reduksi data.  b. Secara simultan memonitor  lingkungan dan mengoreksi data secara tepat. c. Mengontrol  lingkungan secara buatan guna memperkecil kesalahan yang mungkin.

TRANSDUSER PASIF 1. Transduser Resisti   JENIS TRANSDUCER Potensio meter Resisti 

Strain &a"e

RTD Resistan'e  Temperatur Dete'tor#

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

Perubahan posisi  !arena Sensor "era!an e!sternal # men$adi te!anan% perubahan resistansi posisi potensiometer atau ran"!aian  $embatan Te!anan e!sternal men"ubah Sensor berat% resistansi pen"hantaran atau te!anan% posisi semi !ondu!tor Perubahan suhu mempen"aruhi Sensor suhu resistansi lo"am murni

TRANSDUSER PASIF (. Transduser )apasiti dan Transduser *ndu!ti  Prinsip !er$a transduser ini adalah men"ubah perubahan besaran nonlistri! men$adi perubahan nilai !apasitansi atau  JENIS PRINSIP KERJA JENIS nilai indu!ti. TRANSDUCER PENERAPAN  Transduser )apasiti 

)apasitas antara dua diele!tri!% berubah disebab!an oleh !ondisi fsis seperti tin""i 'airan% !omposisi larutan% te!anan !etebalan% !epadatan% aliran dan pan$an"

Sensor tin""i 'airan% sensor te!anan% !epadatan !etebalan.

TRANSDUSER PASIF  JENIS TRANSDUCER

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

 Transduser *ndu!ti +,DT  +inear ,ariable Di-erensial  Transormer

Perubahan posisi inti Sensor te!anan% menebab!an timbulna posisi te"an"an pada !umparan se!under

 Transduser te!anan

Perubahan te!anan fsis Sensor te!anan seperti te!anan "as atau 'airan menebab!an perubahan indu!tansi ma"neti!

TRANSDUSER PASIF /. Tranduser Photo  Transduser photo dapat men"ubah besar arus listri! $i!a di!ena!an 'ahaa0sinar. Arus listri! inilah an" dimanaat!an untu! men"etahui !eadaan an" in"in diu!ur% misalna "elap teran"na suatu ruan"an.  JENIS PRINSIP KERJA JENIS TRANSDUCER

PENERAPAN

photo'ondu'ti

)ondu!tiitas pada suatu bahan berubah bila ter!ena 'ahaa

Sensor 'ahaa

Photodiode

Arus reerse berubah sesuai intensitas 'ahaa pada diode tersebut

Sa!elar 'ahaa% sensor 'ahaa

 TRANSDUSER PAS*3  JENIS TRANSDUCER  Thermistor

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

Perubahan suhu mempen"aruhi Sensor Suhu resistansi lo"am tero!sidasi an" mempunai !oefsien suhu ne"ati 

2"rometer Resisti 

Resistansi ele!trode turun bila Sensor !elembapan udara di )elembapan se!elilin"na nai! atau bertambah

Ps'hrometer

Perbedaan suhu pada ele!trode Sensor !erin" dan ele!trode basah )elembapan men"hasil!an perubahan te"an"an

 TRANSDUSER PAS*3  JENIS TRANSDUCER

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

phototransistor

*ntensitas 'ahaa an" $atuh pada transistor photo menebab!an transistor dalam !ondisi 'ut o- atau saturasi

Sa!elar 'ahaa

opto'opler

4en"ubah pulsa men$adi sinar inra merah% sinar inra merah mentri"er dete'tor photo

Rela% sa!elar 'ahaa

 TRANSDUSER A)T*3  Transduser ini tida! memerlu!an 'atu daa e!sternal. Transduser ini malah dapat men"hasil!an ener"i listri!.  JENIS TRANSDUCER

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

Sel otoemisi

Emisi ele!tron a!ibat radiasi 5ahaa dan an" masu! pada permu!aan radiasi otemisi 

Photomultiplier

Emisi ele!tron se!under 5ahaa% radiasi a!ibat radiasi an" masu! !e dan rela !atoda sensiti 'ahaa sensiti 'ahaa

 Termo!opel

Pemban"!itan ""l pada titi! sambun" dua lo"am an" berbeda a!ibat dipanasi

 Temperatur% aliran panas% radiasi

 TRANSDUSER A)T*3  JENIS TRANSDUCER

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

&enerator !umparan putar ta'ho"enerator#

Perputaran sebuah !umparan )e'epatan% di dalam medan ma"nit an" "etaran memban"!it!an te"an"an

Pie6oele!tri!

Pemban"!itan ""l bahan Suara% "etaran% !ristal pie6o a!ibat "aa dari per'epatan% luar te!anan

Sel oto te"an"an

Terban"!itna te"an"an pada 5ahaa sel oto a!ibat ran"san"an matahari ener"i dari luar

 Termometer tahanan RTD# 2"rometer tahanan

Perubahan nilai tahanan !a7at  Temperatur% a!ibat perubahan temperatur panas  Tahanan sebuah strip !ondu!ti )elembaban berubah terhadap !andun"an relati  uap air

 TRANSDUSER A)T*3  JENIS TRANSDUCER  Termistor NT5# 4i!ropon !apasitor Pen"u!uran relu!tansi

PRINSIP KERJA

JENIS PENERAPAN

Penurunan nilai tahanan lo"am  Temperatur a!ibat !enai!an temperatur  Te!anan suara men"ubah nilai Suara% !apasitansi dua buah plat musi!%derau Relu!tansi ran"!aian ma"neti!  Te!anan% diubah den"an men"ubah per"eseran% posisi inti besi sebuah "etaran% posisi !umparan

STRAIN GAGE

a . FAKTOR GAGE S$%i& '' dl *+, $%&*d,c% -*i /&' !&',+ *,$, -%'*%& !0&i* !&di -%,+& $&&" *$%i& '' !%,-0& l$ *-%$i +i*0,i$ $i-i* (%)" /&' d-$ di*$,0& 0+%+'i +& ',& !&',0,% $'&'& /&' di+%i0& -d&/. S$%i& '' !$li0 (l'!) di+,$ d%i 0$ $&& +%di!$% 0cil" *-%$i l&/ c&*$&$" $, di$* d%i l!+%&4l!+%& 0$ $i-i*. T&& d%i il 0$ $, l'! i&i %,+ $%d- -&&' i0 +& -d !& 5''6 di*$,0& !&'l!i $%i0& $, $0&& (0!-%**i). P%,+& $&& i&i *+&di&' d&'& %'&'& /&' di+%i0& d& di,0,% d&'& *+, !+$& $*$& /&' di-0i *c% 0,*,*. S&*i$i7i$* *+, *$%i& '' dil*0& d&'& *,$, 0%0$%i*$i0 /&' di*+,$ factor gage K /&' didi&i*i0& *+'i -%,+& *$,& $&& di+'i -%,+& *$,& -&&'. di!& K 8 factor gage R 8 $&& gage &!i&l 9R 8 -%,+& $&& gage l 8 -&&' &%!l +& -%c+& (0&di*i $id0 $%'&') 9l 8 -%,+& -&&' +&

#arena

adalah tegangan % dalam arah lateral, maka persamaannya menjadi

Tahanan dapat dicari dengan menggunakan rumus

dimana & ' tahanan spesifik dari sebuah konduktor  l

' panjang konduktor 

d ' diameter konduktor  Tarikan terhadap konduktor menyebabkan pertambahan panjang (l dan pengurangan secara  bersamaan pada diameter (d. $aka tahanan konduktor berubah menjadi

dengan mensubsitusikan

ke dalam persamaan, memberikan

!ertambahan tahanan (), jika dibandingkan terhadap pertambahan panjang (l, selanjutnya dapat dinyatakan dalam factor gage #, dimana

*ukum *ooke memberikan hubungan antara tegangan geser dengan regangan untuk sebuah kur"a tegangan geser-regangan + stress-strain curve yang linear, dinyatakan dalam modulus kekenyalan +elastisitas dari bahan yang dipasang per satuan luas dan regangan sebagai perpanjangan benda yang tergeser per satuan luas. dimana %

' regangan

s

' tegangan geser +kgcm

/

' modulus Young  +kgcm

 Elemen pengindera metalik 

Strain gage metalik dibuat dari ka0at tahanan tipis atau dietsa dari lembaran ka0at logam tipis. 1mumnya, ukuran ka0at adalah kecil, mengalami kebocoran kecil, dan dapat digunakan pada pemakaian temperatur tinggi. 2train gage semikonduktor diguanakan dalam transduser yang keluarannya tinggi seperti halnya load-cell. 1kuran ini mempunyai sensiti"itas yang sangat tinggi dengan faktor gage dari 34 sampai 44. namun, mereka peka terhadap fluktuasi temperatur. 1kuran gage yang telah selesai dan cara pola ka0at atau fosil disusun,  berubah menurut pemakaian. 5eberap bonded gegas dapat berukuran sekecil 67 inci 867 inci, 0alaupun umumnya mereka agak lebih besar9

8erba"ai $enis bahan tahanan telah di!emban"!an untu! pema!aian dalam "a"e9"a"e !a7at dan oil% seperti: a. 5onstantan adalah paduan allo# temba"a9ni!el den"an !oefsien temperatur rendah. 8iasana 5onstantan ditemu!an dalam &a"e an" di"una!an untu! strain dinami!% dimana perubahan leel strain tida! melebihi  1;<< ='m0'm. 8atas temperatur !er$a adalah dari 1;o5. den"an !ompensasi temperatur% paduan ini dapat di"una!an untu! pen"u!uran stati' sampai ?;
pen"u!uran strain dinamik bila sensitivitas temperatur yang tinggi dapat di tolerir. d. Stabiloy adalah paduan nikel-chrome yang dimodifkasi dengan rangkuman kompensasi temperatur yang lebar. gage ini memikiki stabilitas  yang sangat baik dan temperatur cryogenic sampai sekitar 350oC dan ketahanan yang baik tehadap kelelahan. e. Paduan9paduan platina tungsten memberikan stabillitas yang sangat baik dan ketahanan yang tinggi terhadap kelelahan pada temperatur tinggi. Gages ini disarankan untuk pengukuran uji static sampai 00oC dan pengukuran dinamik !50oC.

KONFIGURASI STRAIN GAGE

Strain gage metalik dibuat dari ka0at tahanan tipis atau dietsa dari lembaran ka0at logam tipis. 1mumnya, ukuran ka0at adalah kecil, mengalami kebocoran kecil, dan dapat digunakan pada pemakaian temperatur tinggi. 2train gage semikonduktor diguanakan dalam transduser yang keluarannya tinggi seperti halnya load-cell. 1kuran ini mempunyai sensiti"itas yang sangat tinggi dengan faktor gage dari 34 sampai 44. namun, mereka peka terhadap fluktuasi temperatur. 1kuran gage yang telah selesai dan cara pola ka0at atau fosil disusun,  berubah menurut pemakaian. 5eberap bonded gegas dapat berukuran sekecil 67 inci 867 inci, 0alaupun umumnya mereka agak lebih besar9

KONFIGURASI STRAIN GAGE 5entuk elemen pengindera dipilih menurut regangan yang akan diukur  satu sumbu +uniaksial, dua sumbu +biaksial, dan arak gandabanyak. !emakaian satu sumbu  biasanya untuk memaksimalkan bahan pengindera regangan dalam arah yang diselidiki. Simpal-simpal ujung ang dibuat sedikit dan pendek, sehingga sensiti"itas terhadap regangan adalah rendah. !anjang gage dipilih menurut bidang reganganakan diselidiki. !ada pegukuran regangan, gage yang panjangnya : nm memberikan prestasi yang baik dan pemasangan yang mudah.

1ntuk etelitian yang lebih besar, tersedia gage elemen ganda +gage rosette. )osette dua elemen sering diguanakan dalam transduser gaya. ;age dirangkaiakan dalam sebuah rangkaian jembatan 0heatstone guna memberikan keluaran yang paling besar.

a#

b#

'# d#

#

4a'am9ma'am "osette untuk Gage #oil a# "osette dua elemen $oil datar %0o.d# "osette tiga elemen &5o yang b# "osette dua elemen $oil geser datar  persegi empat timpang tindih. e# "osette tiga elemen &5o. %0o. '# "osette dua elemen tumpukan %0o.

# "osette tiga elemen $oil datar '0o.

STRAIN GAGE TANPA IKATAN (UNBONDED STRAIN GAGE)

Strain gage ini terdiri dari sebuah kerangka diam dan sebuah jangkar yang ditopang pada pertengahan kerangka. Tipe ini dipakai sebagai transducer  pergeseran atau dinamometer yang mampu mengukur gaya.
Perubahan tahanan dari !eempat flamen sebandin" den"an perubahan pan$an"% dan ini dapat diu!ur den"an sebuah $embatan 7heatstone

Arus tida! seimban" an" ditun$u!!an oleh alat pen'atat arus% di!alibrasi a"ar menun$u!!an besarna perpindahan $an"!ar.  Transduser men$adi sebuah pen"u!ur te!anan $i!a $an"!ar dihubun"!an !esebuah tiupan lo"am metallic bello()* dia$ragma atau membran.

Transduser Pergeseran Inike Paramita 1405118509

•

•

•

Konsep pengubahan sebuah gaya terpasang menjadi pergeseran merupaan dasar bagi berbagai jenis transdu!er" E#emen meanis yg digunaan untu mengubah gaya terpasang menjadi pergeseran disebut a#at$ penjum#ah gaya %&or!e summing de'i!es(" )agian*bagian dari a#at ini ada#ah sebagai beriut + a" Dia&ragma b" Tiupan %be##o,s( !" Tabung )oundon- me#ingar atau berbe#it d" Tabung.pipa #urus

5ontoh alat pen"ubah "aa

•

•

•

Umumnya transdu!er teanan menggunaan sa#ah satu dari 0 jenis pertama dari anggota penjum#ah gayasedang ategori e( dan &( aan ditemuan da#am a!!e#erometer dan penguur getaran %'ibrasi(" Pergeseran yg ditimbu#an o#eh tindaan a#at penjum#ah gaya diubah menjadi perubahan suatu parameter e#etris" Prinsip*prinsip #istri yg pa#ing sering digunaan ada#ah+ Kapasiti& - Induti& - Trans&ormator se#isihIonisasi- 1si#asi-

1. Tranduser )apasiti  )apasitansi dari sebuah !apasitorpelat paralel :

1. Tranduser )apasiti 

1. Tranduser )apasiti  Prinsip Kerja + Karena apasitansi berbanding terba#i dengan jara edua p#at para#e#- setiap 'ariasi da#am d menyebaban 'ariasi yg beraitan pd apasitansi" Sebuah gaya yg diberian pd dia&ragma yg ber&ungsi sebagai sa#ah satu p#at sebuah apasitor sederhana- mengubah jara antara dia&ragma 4 p#at yg diam" Perubahan apasitansi yg dihasi#an ini dpt diuur o#eh sebuah jembatan AC- tetapi biasanya diuur dengan sebuah rangaian osi#ator " •

•

1. Tranduser )apasiti  Ke#ebihan 4 Keurangan + Transdu!er apasiti& memi#ii respon &reuensi yg sangat bai 4 dapat digunaan untu menguur &enomena stati 4 dinami" Keurangannya ada#ah epeaan terhadap 'ariasi suhu 4 emunginan sinya#*sinya# yg ta teratur atau !a!at %distorsi( arena a,at yg panjang" Untu ap#iasi pd instrumentasi pen!atatansering membutuhan sebuah osi#ator edua dengan &reuensi yg tetap untu tujuan pen!ampuran &reuensi %heterodyning(" •

•

•

(. )apasitor *ndu!ti 

(. )apasitor *ndu!ti  Prinsip erja + Penguuran gaya di#auan dengan mengubah perbandingan indutansi dari sepasang umparan atau dengan mengubah indutansi umparan tungga#"  Jangar &erromagneti yg digeraan %digeser( o#eh gaya yg aan diuur mengubah re#utansi rangaian magneti" Perubahan indutansi yg dihasi#an •

•

•

(. )apasitor *ndu!ti  Ke#ebihan 4 Keurangan + Transdu!er induti& memberi respon terhadap penguuran stati 4 dinami- serta memberi reso#usi yg ontinyu 4 e#uaran yg !uup tinggi" Keurangannya ada#ah bah,a respon &reuensi %'ariasi gaya yg dimasuan( dibatasi o#eh onstrusi anggota penjum#ah gaya" 5edan magnet #uar dapat mengaibatan penguuran yg sa#ah" •

•

•

/. +,DT •

•

The #inear 'ariab#e di6erentia# trans&ormer %78DT( ada#ah suatu  jenis trans&ormator e#etri yg digunaan untu menguur perpindahan #inier" Tra&o ini memi#ii 9 umparan so#enid ditempatan pd masing*masing sisi tabung" Kumparan pusat ada#ah umparan primer- dan $ umparan #uar #ainnya ada#ah umparan seunder " Sebuah inti &erromagneti si#indrismengambi# suatu obye yg posisinya

/. +,DT

/. +,DT Prinsip erja + Arus AC digeraan me#a#ui umparan primer- menyebaban tegangan terindusi di masing*masing umparan seunder sesuai dengan indutansi bersamanya terhadap umparan primer" )iasanya  jangauan &reuensinya antara antara : * :; K<3" Saat inti bergera- perubahan indutansi bersama ini- menyebaban tegangan terindusi da#am umparan seunder " Kumparan*umparan teronesi da#am arah seri terba#i- sehingga tegangan e#uarannya e#uarannya berbeda*beda %maa disebut •

•

/. +,DT Prinsip erja + )i#a inti dipindahan di satu arah- tegangan di satu !oi# meningat- bersamaan dengan penurunan tegangan di sisi yg #ainmenyebaban tegangan e#uaran meningat dari no# e ni#ai masimum" Tegangan ini se&asa dengan tegangan masuannya" )i#a inti berpindah e arah #ain- tegangan e#uaran juga meningat dari no# e ni#ai masimum- tetapi &asanya ber#a,anan dengan &asa primernya" )esaran tegangan t egangan e#uaran ada#ah sebanding dengan perpindahan jara o#eh inti %sampai e •

/. +,DT Keunggu#an + Karena pergeseran inti tida menyentuh bagian da#am tabung- inti dapat bergera tanpa &risimembuat 78DT ada#ah suatu a#at sangat dapat dianda#an sebagai transdu!er" 78DT se!ara menye#uruh teriso#asi.tersege# terhadap #ingungan" 78DT biasanya digunaan untu umpan ba#i posisi di da#am •

•

@. Trasnduser Osilasi

@. Trasnduser Osilasi Keunggu#an 4 Ke#emahan + Transdu!er ini menguur edua &enomena stati 4 dinami- serta menyenangan untu digunaan da#am pemaaian te#emetri" Keterbatasan ranguman &reuensi- estabi#an terma# yg buru 4 ete#itian yg rendahmembatasi penggunaannya pada pemaaian ete#itian rendah" •

•

;. Transduser 3otolistri! •

•

•

•

•

Transdu!er ini meman&aatan si&at*si&at se# emisi !ahaya atau tabung !ahaya %phototube(" Tabung !ahaya > a#at peman!ar energi yg mengatur pan!aran atau emisi e#etronnya bi#a dihadapan e !ahaya yg datang" E#emen setengah #ingaran yg besar > atoda yg sensiti& !ahaya Ka,at tipis yg menuju pusat tabung > anoda Kedua e#emen ini ditempatan di da#am sebuah pembungus %en'e#ope( ge#as yg te#ah dihampaan"

;. Transduser 3otolistri!

;. Transduser 3otolistri! •

•

•

)i#a antara anoda 4 atoda diberian suatu tegangan onstan- arus di da#am rangaian berbanding #angsung dengan banyanya !ahaya atau intensitas !ahaya yang jatuh pada atoda" Perhatian untu tegangan di atas seitar $;8 arus e#uaran hampir tida bergantung pada tegangan anoda yg masu- tetapi bergantung pada banyanya !ahaya yg masu" Arus yg masu e!i# sea#i- biasanya da#am ranguman beberapa miroampere" Dengan demiian tabung !ahaya biasanya dihubungan e sebuah penguat guna

;. Transduser 3otolistri!

;. Transduser 3otolistri! •

•

•

Transdu!er ini menggunaan sebuah tabung !ahaya 4 sebuah sumber !ahaya yg dipisahan o#eh sebuah  jende#a e!i# yg !e#ahnya diontro# o#eh anggota penjum#ah gaya dari transdu!er teanan" Pergeseran anggota penjum#ah gaya memodu#asi besaran !ahaya yg masu e e#emen sensiti& !ahaya" Perubahan intensitas !ahaya mengubah si&at*si&at emisi !ahaya

;. Transduser 3otolistri! )eun""ulan  !elemahan : )euntun"an transdu'er $enis otolistri! adalah efsiensina " tin""i% serta !esesuaianna untu! men"u!ur !ondisi stati!  dinami!. Alat ini memili!i stabilitas $an"!a pan$an" " $ele!% tida! memberi respon terhadap ariasi 'ahaa berre!uensi tin""i  memerlu!an per"eseran " besar ba"i an""ota •

•

?. Transduser Pie6oele!tri! 7apisan tipis pie3oe#e!tri! ada#ah suatu bahan tipis yang terbuat dari bahan pie3oe#e!tri! misa#nya Ro!he##e*sa#t atau /uart3 yang memi#ii emampuan menghasi#an tegangan #istri bi#a dienai teanan" )i#a bahan tersebut dienai teanan maa aan terjadi distorsi dan teanan #istri aan dihasi#an dari edua permuaannya %gambar("

?. Transduser Pie6oele!tri! Pada prinsipna% ee! pie6oele'tri' diperoleh dari !etida!seimban"an distribusi arus listri! pada bahan pie6oel!tri' an" disebab!an oleh ter$adina te"an"an stress# pada bahan tersebut dan selan$utna men"a!ibat!an ter$adina re"an"an. 8ila !edua permu!aan bahan tersebut dilapisi den"an bahan lo"am dan lempen"an !e'il temba"a ditempel!an padana% ma!a perubahan arus listri! ini a!an men"a!ibat!an ter$adina sinal te"an"an listri! pada lempen" temba"a tersebut. Ee!

>. Transduser Potensiometri!  Transduser potensiometri! adalah sebuah alat ele!trome!ani! an" men"andun" elemen tahanan an" dihubun"!an oleh sebuah !onta! "eser an" dapat ber"era!. &era!an !onta! "eser men"hasil!an suatu perubahan tahanan an" bisa linier% lo"aritmis% e!sponensial dsb% ber"antun" pada 'ara dalam mana !a7at tahan tersebut di"ulun"!an

B. Transduser )e'epatan Pada dasarna transduser !e'epatan terdiri dari dari sebuah !umparan putar an" di"antun" di dalam medan ma"nit permanen. )umparan a!an sebandin" den"an !e'epatan !umparan% den"an demi!ian pen"u!uran $enis ini umumna di"una!an untu! !!e'epatan an" ditimbul!an dalam bentu! linear% sinus atau sembaran"

Dhes 3ansur Pohan 1@<;111<1/  TRANSDU5ER

PEN?UKURAN TER515ETER TE5PERATUR TA
TER5IST1R

•

•

•

•

•

•

TER515ET ER TA
temperature detector # men""una!an elemen sensiti dari !a7at platina% temba"a atau ni!el an" memberi!an nilai tahanan an" terbatas untu! masin"9 masin" temperatur di dalam ran"!umanna. 2ubun"an antara temperatur dan tahan !ondu!tor dalam ran"!uman temperatur se!itar < o5 diberi!an oleh

RtC tahanan !ondu!tor pada temperatur t  o5# Rre C tahanan pada temperatur reerensi < o5#  C !oefsien temperatur tahanan tC selisih antara temperatur !er$a dan temperatur reerensi

TER515E TER TA
Dalam sebuah elemen pen"indera temperatur diin"in!an nilai  an" tin""i sehin""a suatu perubahan tahanan an" besar ter$adi pada perubahan temperatur an" relati !e'il. Perubahan tahanan ini R# dapat diu!ur den"an sebuah $embatan Gheatstone% an" dapat di!alibrasi a"ar menun$u!!an temperatur an" menebab!an perubahan tahanan.

&br 1/91> memperlihat!an ariasi tahanan terhadap temperature untu! berba"ai bahan an" la6im di"una!an. "raf! menun$u!!an bah7a tahanan platina dan temba"a

Elemen pen"indera dari sebuah thermometer tahanan dipilih berdasar!an pema!aian an" diin"in!an. Tabel diba7a mena$i!an !ara!teristi! dr / bahan tahanan " oalin" la6im dipa!ai

Umumna thermometer tahanan adalah berbentu!  $arum pendu"a ut! di'elup!an !e dalam medium an" temperaturna a!an diu!ur atau di!ontrol. Elemen pen"indera !has ba"i sebuah thermometer  $enis $arum pendu"a dibuat den"an melapisi sebuah pipa tabun"# platina atau pera! an" !e'il den"an bahan !erami!% men""ulun"!an !a7at tahanan melalui tabun" berlapis tersebut% dan melapisi !embali "ulun"an an" telah selesai den"an !erami!. Ra!itan an" !e'il ini !emudian diba!ar pada temperature tin""i "una men$amin !e!uatan "ulun"an dan !emudian dipasan" pada u$un" $arum pendu"a. Harum pendu"a dilindun"i oleh sebuah penutup "una men"hasil!an elemaen pen"indera an" len"!ap.

Sebuah ran"!aian !has $embatan den"an thermometer tahanan Rt pada len"an $embatan an" tida! di!etahui ditun$u!!an pada "ambar diatas. Sa!elar berun"si men"hubun"!an / tahanan an" berlainan didlm ran"!aian . Rre adalah sebuah tahanan tetap an" tahananna sama d"n tahanan elemen thermometer pada temperature reerensi < o5#. Den"an membuat sa!elar un"si pada posisi IRE3J% tahanan

Rs adalah sebuah tahanan tetap lain " tahananna sama d"n tahanan elemen thermometer pada pemba'aan penuh indi'ator arus. D"n membuat sa!elar un"si pd posisi I3SJ% tahanan pen"atur s!ala penuh diubah9ubah sampai indi'ator memba'a s!ala penuh. )emudian sa!elar un"si dipasan" pd posisi I4EASJ% men"hubun"!an thermometer tahanan

8ila !ara!teriti! temperature tahanan dari elemen thermometer adalah linear% penun$u!an "alanometer dapat diinterpolasi se'ara linear antara nilai9 nilai temperature reerensi an" distel dan temperature s!ala penuh. 4es!ipun terdapat !esulitan9!esulitan pen"u!uran ini a!ibat pemanasan elemenJ oleh arus an" tida! seimban" namun metode thermometer tahanan adalah teliti sehin""a merupa!an salah satu

Termo ope# +engertian , Sepasan" !a7at lo"am an" tida! sama dihubun"!an bersama9sama pada satu u$un" u$un" pen"indera atau u$un" panas# dan bera!hir pada u$un" lain titi! reerensi atau u$un" din"in#

8ila titi! reerensi ditutup oleh sebuah alat u!ur atau instrument pen'atat% penun$u!!an alat u!ur tersebut a!an sebandin" den"an selisih temperature antara u$un" panas dan titi! reerensi. Ee! termolistri! an" dia!ibat!an oleh potensial9potensial !onta! pada titi!9titi! sambun" ini di!enal seba"ai ee! seebe'!%

 o  m  r  e  T  #  e  p  o   

Untu! melindun"i dalam lin"!un"an operasina% termo!opel dilindun"i di dalam sebuah tabun" lo"am pelindun" atau loban" an" u$un"na terbu!a atau tertutup. &una men'e"ah pen"otoran termo!opel bila an" di"una!an adalah lo"am9lo"am muliaplatina dan panduanna#% tabun" prote!si dilembam se'ara !imia dan dihampa!!an den"an !etat. )arena termo!opel biasana

8esarna ""l termal ber"antun" pada bahan !a7at " di"una!an dan pada selisih temperature antara titi!J sambun"an. 4emperlihat!an ""l termal untu! beberapa bahan termo!opel an" la6im. Nilai an" diperlihat!an didasar!an pada temperature reerensi /( o3

&br te"an" an !eluara n termo! opel seba"ai un"si temper ature ut! berba" ai bhn termo!

Cara penguuran temperature+  5enggunaan

sebuah termoope# yang menguhubungan #angsung sebuah mi#i'o#tmeter sensiti& eujung dingin" Sehingga de@esi a#at pen!atat hampir berbanding dengan beda temperature antara ujung panas dan titi re&erensi"  Penguuran temperature men!aup pemaaian sebuah potensiometer" Sebuah !ontoh tepat dari instrument ini- yang terhusus diran!ang untu menguur tegangan termoope#

)eriut gbr potensiometer imbang otomatis dg menggunaan sebuah &otose# ut memberian penempatan potensiometer da#am dua arah

3otosel men"ontrol posisi !onta! "eser dari sebuah potensiometer !a7at "eser. )euntun"an sstem ini adalah bah7a "alanometer tida! terpen"aruh oleh suatu beban fsis sebab dia hana di"una!an untu! men"arah!an 'ahaa !e sebuah otosel. 3otosel menerima 'ahaana melalui pantulan dari 'ermin "alanometer an" posisi sudutna adalah u!uran dari !etida!setimban"an te"an"an didalam ran"!aian potensiometer. 3otosel merupa!an ba"ian dari ran"!aian masu!an ba"i pen"uat% dan tahananna men"ontrol te"an"an masu! !e pen"uat.

en"ua men"emu an sebuah motor reersible dapat dibali!# an" men"ontrol "era!an !onta! "eser. 8ila mula9mula potensiometer adalah setimban" misalna pada temperature reerensi% a!an terdapat se$umlah 'ahaa terpantul !e otosel. Hi!a 'ahaa " menabra! otosel berubah !arena suatu perubahan temperature pada titi! sambun" termo!opel% tahanan otosel berubah dan mempen"aruhi masu!an !epen"uat. )emudian pen"uat men"emudi!an motor reersible dlm suatu arah an" 'enderun" ut! memulih!an !esetimban"an dlm ran"!aian potensiometer.

&br. Potensiom eter imban" otomatis d" men""una !an sebuah pen"ubah !onertor# ut! men"ubah sinal d' " salah men$adi a' ut! pen"uatan dan

 Termo!opel ditempat!an di dlm sebuah ran"!aian potensiometer.  Te"an"an tida! setimban" didlm potensiometer " disebab!an oleh ariasi temperature pada u$un" panas termo!opel% dimasu!!an !e sebuah pen"ubah !onertor#. 8ila daa dimasu!!an untu! men"emudi!an !umparan !onertor biasana ?< 26 atau @<< 26#% $an"!ar ma!neti! ber"etar selaras sin!ron# d" re!uensi te"an"an !umparan. Se'ara ber"antian $an"!ar ini men"hubun"!an u$un"9u$un" " berla7anan dr !umparan primer transormator !e te"an"an " tida! setimban" .

 Te"an"an tida! setimban" " berdenut didlm !umparan primer transormator dialih!an !e !umparan se!under dimana dia diper!uat oleh sebuah pen"uat a' dan dimasu!!an !e motor imban" balan'in" motor#. Polaritas sinal " salah " berasal dr ran"!aian potensiometer menentu!an apa!ah pulsa an" menu$u transormator adalah dari satu polaritas atau dari polaritas " berla7anan. Polaritas dr sinal " salah " diper!uat% menentu!an arah perputaran motor imban" dia'u terhadap te"an"an sesat. Se'ara me!anis motor di"anden"!an !e!onta! "eser potensiometer dan

)ara!teristi! termistor +engertian , ermistor atau tahanan termal adalah alat semikonduktor  yang berkelakuan sebagai tahanan dengan koefsien tahanan temperature yang tinggi* yang biasanya negative.

DI5ANA+ 1. Tahanan sebuah thermistor pada temperature ruan" bias ber!uran" sebana! ? L untu! setiap !enai!an temperature sebesar 1 o5. (. )epe!aan an" tin""i terhadap perubahan temperature ini membuat thermistor san"at sesuai untu! pen"u!uran% pen"ontrolan dan !ompensasi temperature se'ara presisi /. Termistor di"una!an dalam ran"!uman temperature rendah dari 91<< o5 sampai /<
Ciri  !iri thermistor+ 1. Terbuat dari 'ampuran o!sida9o!sida lo"am an" diendap!an seperti : man"an% ni!el% !obalt% temba"a% besi dan uranium. (. Ran"!uman tahananna dari <%; ohm M >; ohm dan tersedia dalam berba"ai bentu! dan u!uran. /. U!uran palin" !e'il adalah berbentu! mani!9 mani! beads# den"an diameter sebesar <%1; mm M 1%(; mm @. 4ani! M mani! *ni dapat dise"el didalam u$un" batan" "elas padat untu! membentu! $arum pendu"a probe# an" sedi!it lebih mudah memasan"na dari pada mani!9mani!. ;. 8entu! pirin"an dis!# atau 'in'in 7asher# dibuat men$adi silinder datar den"an diameter (%; mm M (; mm den"an memadat!an bahan

)ara!teristi! thermistor untu! pen"u!uran dan pen"ontrolan

a. )ara!teristi! temperature tahanan b. )ara!teristi! te"an"an arus '. )ara!teristi! arus 7a!tu

 Termistor mempunai !oefsien tahanan temperature ne"atie an" tin""i sehin""a membuatna men$adi sebuah transdu'er temperature an" ideal. ,ariasi tahanan terhadap temperature dari !edua bahan industr dibandin"!an terhadap !ara!teristi! untu! platina bahan thermometer tahanan an" dipa!ai se'ara luas#. Antara temperature 91<< o5 dan @<< o5% tahanan bahan thermistor tipe A berubah dari 1<> sampai 1 ohm9 'm. sedan"!an tahanan platina hana berubah sebesar a'tor se!itar 1< sepan$an" ran"!uman temperature an" sama

Penurunan te"an"an sebuah thermistor bertambah terhadap !enai!an arus sampai dia men'apai suatu nilai pun'a! setelah mana penurunan te"an"an ber!uran" $i!a arus bertambah. Dalam ba"ian !ura ini % thermistor memili!i suatu !ara!teristi! tahanan an" ne"atie. Hi!a !epada thermistor dihubun"!an te"an"an an" san"at !e'il% arus !e'il an" dihasil!anna tida! men"hasil!an panas an" 'u!up untu! menai!!an temperature thermistor diatas temperature se!elilin"na. Dalam !ondisi ini% ho!um ohm dipenuhi dan arus sebandin" den"an te"an"an an" dimasu!!an. Arus an" lebih besar pada pemberian te"an"an9te"an"an " lebih besar% men"hasil!an panas an" 'u!up untu! menai!!an temperature thermistor diatas temperature se!elilin" dan berarti tahananna ber!uran".

)emudian seba"ai a!ibatna arus an" dialir!an lebih bana!% dan tahanan ber!uran" lebih lan$ut. Arus terus bertambah sampai disipasi panas dari thermistor sama den"an daa " disalur!an !epadana. Den"an demi!ian pada setiap !ondisi se!elilin" an" tetap% tahanan sebuah thermistor seba"ian besar adalah un"si dari daa an" disipasi didalam dia sendiri den"an sarat bah7a terdapat 'u!up daa an" tersedia untu! menai!!an temperaturna di atas temperature se!elilin". Pada !ondisi operasi sedemi!ian% temperature thermistor bisa bertambah 1<< o5 atau (<
)eterlambatan 7a!tu untu! men'apai arus palin" besar seba"ai un"si dari te"an"an an" dimasu!!an. 8ila ee! pemanasan sendiri an" baru sa$a di$elas!an ter$adi didalam sebuah  $arin"an thermistor% se$umlah 7a!tu tertentu diperlu!an oleh thermistor untu! memanasi dan arus untu! menai!!an !e nilai mantap an" palin" besar. Galaupun 7a!tu ini tetap untu! suatu !umpulan parameter ran"!aian an" di!etahui dia dapat diolah den"an mudah d" men"ubah te"an"an an" dimasu!!an atau tahanan seri dari ran"!aian. Ee! arus 7a!tu ini memberi!an suatu 'ara an" sederhana dan teliti untu! men'apai !eterlambatan M!eterlambatan 7a!tu dari milise!on sampai beberapa menit.

A&US PURNA4A 1@<;1((;?  TRANSDU5ER

1;.;9@ Pema!aian Termistor Termistor adalah alat yang diketahui paling baik untuk pengukuran dan pengontrolan temperatur, juga dapat digunakan dalam berbagai pemakaian lainnya. !erubahan

tahanan

yang

relatif

besar

setiap

 perubahan temperatur dalam derajat menjadikannya sebuah pilihan yang jelas sebagai transducer temperatur.

Sebuah termistor khas tipe industri dengan tahanan 444 Ω  pada 3°= dan koefisien temperatur sebesar ,>  persen°= akan memiliki suatu perubahan tahanan sebesar ?7 Ω  setiap °= perubahan temperatur. 5ila termistior ini dihubungkan didalam sebuah rangkaian seri sederhana yang terdiri dari batere dan mikroampermeter, setiap  perubahan

"ariasi

dalam

temperatur

menyebabkan

 perubahan dalamn tahanan termistor dan perubahan yang  berkaitan pada arus rangkaian

2lat ukur dapat dikalibrasi lansung dalam temperatur

dan

mampu

memisahkan

"ariasi

temperatur sebesar 4.6°=. Sensiti"itas yang lebih tinggi diperoleh dengan menggunakan rangkaian  jembatan +;ambar 6@-3

)angkaian pengontrol temperatul sederhana dapat dibuat dengan menggaanti mikroampermeter dalam rangkaian jembatan menjadi sebuah rilei. Ani dilihat dalam rangkaina khas termistor pengontrol temperatul pada +gambar 6@-: dimana sebuah termistor B# Ω tersambung didalam sebuah jembatan yang dieksitasi oleh arus bolak  balik+ac. Tengangan tidak setimbang diumpankan kesebuah penguat ac yang keluarannya mengemudikan sebuah rilei. #otak-kotak rilei digunakan

untuk

menontrol

arus

didalam

rangkaian

yang

membangkitkan panas. )angkaian pengontrol ini dapat beroperasi sampai ketepatan sebesar 4C4446°.

Sistem kontrol termistor memiliki sifat sensitif, stabil, dan bekerja cepat. dan memerlukan rangkaian yang relatif sederhana. #eluaran tegangan dari rangkaian  jembatan termistor standar pada 3°= akan mendekati 67mE °= dengan menggunakan sebuah termistor B# Ω. 2lat kompensasi terdiri dari sebuah termisor yang  paralel dengan sebuah tahanan. #oefisien temperatur negatif dari kombinasi ini sama dengan koefisien positif kumparan alat ukur dari bahan tembaga.

Dalam pengukuran daya hantar thermal, dua termistor dihubungkan dalam lengan-lengan yang berdekatan dari  jembatan 0heatstone +gambar 6@-7. Tegangan sumber  bagi jembatan adalah cukup tinggi untuk menaikkan kedua termistor

tersebut

diatas

temperatur

disekelilingnya,

khasnya adalah sampai 634°=. Sebuah termistor dipasang  pada permukaan yang diam guna memberikan kompensasi sedang termistor lainnya ditempatkan didalam medium yang akan diukur

Dalam pemakaian lainnya, dua termistor ditempatkan dalam ronggarongga terpisah didalam sebuah balok kun ingan. Dengan udara didalam rongga yang tersebut , jembatan setimbang. 5ila udara didalam satu ronnga diganti dengan dioksida karbon murni yang memiliki daya hantar lebih rendah daripada udara, jembatan akan menjadi tidak setimbang karena termistor menjadi lebih panas dan tahannya berkurang.
1/9? A+AT9A+AT SENS*T*3 5A2AA /lemen sensitif cahaya merupakan alat terandalkan untuk mendeteksi

energi

pancaran

atau

cahaya.

$ereka

melebihi

sensiti"itas mata manusia terhadap semua 0arna spektrum dan  bekerja dalam daerah ultra"iolet dan infra merah. !enggunaan  praktis alat sensitif cahaya ditemukan dalam berbagai pemakaian teknik, antara lain  a. Tabung cahaya "akum9 digunakan dalam pemakaian yang memerlukan pengamatan pulsa cahaya yang 0aktunya singkat atau cahaya yang dimodulasi pada frekuensi yang relatif tinggi.

 b. Tabung cahaya gas9 digunakan dalam industri gambar hidup sebagai pengindera suara pada film c. Tabung cahaya pengali atau pemotodarap9 dengan kemampuan penguatan yang sangat hebat, sangat banyak digunakan pada pengukuran fotoelektrik dari alat-alat kontrol dan juga sebagai alat cacah kelipatan. d. Sel-sel fotokonduktif9 juga disebut tahanan cahaya atau tahanan yang bergantung pada cahaya. Dipakai dalam industri dan penerapan pengontrolan di laboratorium. e. Sel-sel fototegangan9 semikonduktor untuk mengubah energi radiasi menjadi daya listrik. =ontoh  solar sel.

1/.> Pen"u!uran 4a"neti! :9"B*: ?A78AN15ETER )A7ISTIK  DeQe!si sebuah "alanometer balisti! berbandin" lan"sun" den"an muatan listri! an" men"alir melalui !umparanna. )arena muatan dan Qu!si dihubun"!an oleh sebuah !onstanta !esebandin"an% deQe!si "alanometer merupa!an u!uran Qu!si% sehin""a : φ C)  Geber#

dimana φ C Qu!si ma"neti! Geber# ) C !onstanta !esebandin"an  C deQe!si sudut "alanometer rad#

"B*$ A7AT UKUR 27UKSI DAN ?AUSS

2lat ukur fluksi +fluFmeter menggunakan mekanisme kumparan putar khusus yang tidak mempunyai magnet-dalam dan potongan kutub. Defleksi alat ukur fluksi bergantung pada besarnya arus dan kekuatan medan magnet yang tidak diketahui. 5esarnya arus dapat dikontrol dengan sebuah tahanan geser dan dibaca pada sebuah alat ukur untuk defleksi standar pada alat ukur fluksi berbanding lansung dengan kuat medan maknit, dan pembacaan arus merupakan indikasi lansung dari kuat medan maknit.

2lat ukur ;auss +gaussmeter bekerja dengan prinsip yang berbeda. Dengan cara torsi yang dikeluarkan oleh induksi magnetik terhadap sebuah magnet kecil disetimbangkan oleh torsi pemulih dari sebuah pegas spiral. $aknit kecil ini diba0ah kedalam medan maknet yang tidak diketahui dan diputar untuk menunjukan maksimal sebuah jarum penunjukyang tersambung kepegas spiral pemulih.

$aknit kecil diba0ah kedalam pengaruh medan maknit yang tidak diketahui dan diputar untuk  penunjukan maksimal sebuah jarum penunjuk yang terhubung ke pegas spiral pemulih. Skala intrument dikalibrasi agar lansung membaca kuat medan maknit dalam gauss ataupun 0eber.

:9"B*$ TRANSDUCER 5A?NETIK  5ismuth dan logam-mu memiliki sifat mengubah tahanan atau impedansinya jika ditempatkan di dalam sebuah  jembatan

medan

magnet

0heatstone

melintang.

kon"ensional,

5ersama efek

ini

sebuah dapat

digunakan untuk mengukur kerapatan fluksi. +gambar 6@.@: dimana dua ka0at logam-mu ditempatkan dalam medan maknit yang tidak diketahui. Ampedansi ka0at adalah fungsi kekuatan medan maknit dan diukur dengan sebuah jembatan ac.