ORIFICE PLATE

Orifice merupakan salah satu komponen dari perangkat primer (primary device) untuk mengukur aliran dengan menggunakan prinsip mengubah kecepatan aliran, riilnya yaitu mengubah luasan yang dilalui aliran fluida tersebut (orifice).

Bentuk fisik orifice yang ada dan sering digunakan seperti pada gambar berikut ini:

Perubahan kecepatan setelah melalui orifice plate tersebut berkaitan dengan perubahan tekanan (differential pressure). Perubahan tekanan ini yang kemudian diukur (di tapping) dan kemudian diasosiakan dengan laju aliran.
Dalam kaitannya dengan Orifice dan pengukuran aliran, umumnya yang diukur adalah differential pressure.

Pengukuran laju aliran fluida adalah salah satu yang terpenting dalam proses flow control. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui berapa kapasitas fluida yang dialirkan untuk mendapatkan harga pengukurannya (measurement variable). Aliran pada umumnya diukur berdasarkan besarnya kecepatan fluida yang melewati luas penampang tertentu, atau
QV = A x V
Dimana :
QV : laju aliran (m3 / det)
A : luas penampang dari pipa (m2)
V : kecepatan fluida (m / det)

Empat faktor penting dalam pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah :
• Kecepatan fluida
• Friksi/gesekan fluida dengan pipa
• Viskositas/kekentalan fluida
• Densitas/kerapatan fluida

Banyak alat-alat yang dapat digunakan untuk mengukur aliran fluida. Salah satunya yaitu Pelat Orifice yang termasuk kedalam jenis Head meter. Jenis Head meter adalah tipe yang sering digunakan. Adapun keuntungan dalam penggunaan Pelat Orifice, diantarannya yaitu harganya murah, dapat digunakan dalam berbagai material serta bisa dipakai pada range yang luas dari ukuran pipa, akurasinya bagus bila plat dipasang tepat. Sedangkan kelemahan dari sensor oriface yaitu permanen pressure loss yang relatif tinggi dan akurasi tergantung dari pemasangannya.
Secara umum, orifice mempunyai bentuk sebagai suatu plat yang mempunyai lubang ditengahnya. Contoh bentuk orifice seperti gambar berikut:

Dan dalam pemasangan dengan sistem orifice dapat digambarkan sebagai berikut:

 Oriface plate terbuat dari plate tipis stainless steel, pada bagian tengahnya dilubangi dengan ukuran yang telah dihitung besarnya, kemudian dipasang pada pipa alir untuk memberikan beda tekanan. Orifice dapat dipakai untuk semua fluida yang bersih dan gas, tetapi tidak umum dipakai untuk fuida yang mengandung solid/kotoran. Keuntungan dari alat ini adalah mudah diganti, harganya murah, mudah perawatannya tetapi alat ini mempunyai pressure loss yang tingggi. Jenisnya ada tiga macam , seperti terlihat pada Gambar.

 Pelat Orifice yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinyu cairan di dalam pipa. Pelat Orifice juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur aliran sungai di mana lokasi aliran sungai melewati gorong-gorong atau saluran. Dalam lingkungan alam pelat orifice besar digunakan untuk mengontrol aliran bendungan banjir. dalam struktur sebuah bendungan, pelat orifice ditempatkan di seberang sungai dan dalam operasi normal, air mengalir melalui pelat orifice sebagai lubang substansial besar dari aliran normal cross. Namun ketika banjir, naik laju aliran banjir keluar pelat orifice yang kemudian hanya dapat melewati aliran yang ditentukan oleh dimensi fisik lubang tersebut. Arus ini kemudian muncul kembali di belakang bendungan yang rendah dalam reservoir sementara, yang perlahan dibuang melalui mulut lubang ketika banjir reda.
Perbandingan antara diameter orifice dengan laju aliran dapat diperlihatkan dengan tabel dan grafik berikut:

Ada beberapa tempat untuk mengambil beda tekanan pada sistem orifice antara lain :
- Flange Tap
Lokasi pengambilan tekanan berada pada flange, 1 inch upstream dan 1 inch downstream, diukur dari permukaan upstream orifice.
- Corner Tap
Digunakan pada pipa yang lebih kecil dari 2 inch. Lubang pengambilan tekanan pada flange dekat dengan permukaan orifice.
- Full flow pipe Tap
Lubang pengambilan tekanan pada upstream berjarak 2.5 D dari permukaan upstream orifice dan downstream berjarak 8 D dari orifice.
- Radius Tap
Pengambilan tekanan pada upstream berjarak 1 D dan downstream 0.5 D dari permukaan upstream orifice.
- Vena contracta taps
Upstream berjarak 0.5 sampai dengan 2 D dan downstream tergantung dari d/D seperti pada Tabel dibawah ini.
Tabel Lokasi dari lubang downstream
Orifice to Pipe
Diameter Ratio,
d/D Location of downstream
Pressure Tap ( N )
( Pipe-Diameter)
Minimum Mean Maximum
0.2 0.37 0.85 1.30
0.3 0.44 0.80 1.15
0.4 0.47 0.73 1.00
0.5 0.47 0.65 0.84
0.6 0.42 0.57 0.70
0.7 0.35 0.45 0.55
0.8 0.25 0.33 0.41

Flow Coefficient (CV)
Flow Coefficient (CV) merupakan koefisien yang mengekspresikan kapasitas flow. Untuk mengetahui harga CV dari control valve dimana kecepatan aliran dalam valve dari 60 0 F (15.6 0 F) air murni sebanyak 1 US gal/min dengan differential pressure 1 psi. Untuk memperoleh perhitungan CV dari medium liquid yaitu Cv = Q (Q atau W = flow rate (m3 /h)).

Bentuk yang sering dijumpai dan secara umum perbedaannya terdapat pada gambar lubang dari kedua orifice tersebut. Orifice untuk flowmeter umumnya mempunyai profil lubang yang awalnya lurus, tetapi kemudian bertakik (bevel) dengan kemiringan sekitar 45 derajat. Sedangkan restriction orifice mempunyai profil lubang yang lurus.

Prediksi aliran yang melewati orifice dapat dilihat dari gambar berikut ini:

BAB II PENGUKURAN TEKANAN

2.1 Prinsip Pengukuran Tekanan

2.1.1 Bar dan Pascal

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam unit seperti psi (Pon per inci persegi), inci air, milimeter merkuri, pascal (Pa, atau N / m²) atau bar. Sampai pengenalan satuan Si, ‘bar’ yang lebih sering digunakan. Bar setara dengan 100.000 N / m², yang merupakan satuan SI untuk pengukuran. Untuk menyederhanakan satuan, N / m² diadopsi dengan nama Pascal, disingkat Pa

Tekanan cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), dimana 1000 pascal setara dengan 0.145psi.

 2.1.2 Absolute, Gauge dan Tekanan Diferensial

Pascal adalah indikator untuk mengukur harga tekanan. Ketika tekanan diukur dalam keadaan vakum mutlak (tidak ada kondisi atmosfer), maka hasilnya dalam  pascal (Mutlak). Namun ketika tekanan diukur pada keadaan dengan memperhatikan tekanan atmosfer, maka hasilnya akan disebut Pascal (Gauge). Jika gauge digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua tekanan,hasilnya berupa Pascal (Diferensial).

Catatan 1:  praktek ini untuk menunjukkan tekanan gauge tanpa menentukan jenis, dan untuk menentukan absolut atau diferensial dengan menyatakan 'diferensial'atau 'mutlak'.

Catatan 2: peralatan pengukuran yang lebih tua menggunakan psi (pound per square inci) untuk mengukur  tekanan gauge da absolute sebagai psig dan psia. Perhatikan bahwa 'g' dan 'a' tidak diakui dalam simbol-simbol satuan SI, dan tidak lagi dianjurkan.

Untuk menentukan diferensial dalam inci vakum merkuri  psi adalah 2,036 (atau sekitar 2). Konversi lainnya yang umum adalah 1 bar = 14,7 psi.

  

Tabel 2.1

  Konversi Faktor

2.2 Sumber Tekanan

2.2.1 Tekanan Statis

Dalam keadaan atmosfer titik tertentu, tekanan statis diberikan sama ke segala arah. Tekanan statis adalah hasil dari berat semua molekul udara di atas titik jenuh.

Tekanan statis tidak melibatkan gerakan relatif udara.

2.2.2 Tekanan Dinamis

Cukup sederhana, jika Anda memegang tangan Anda di angin yang kuat atau ke luar dari jendela pada mobil yang berjalan, maka tekanan angin kuat dirasakan karena udara mempengaruhi tangan Anda.

tekanan kuat tersebut melebihi dan diatas (selalu dihasilkan) tekanan statis, dan

disebut tekanan dinamis. Tekanan dinamis dikarenakan gerakan relatif. Tekanan Dinamis terjadi jika sebuah benda bergerak melalui udara, atau udara mengalir ke dalam tubuh

Tekanan Dynamic tergantung pada dua faktor:

- kecepatan tubuh relatif terhadap arus tersebut. Semakin cepat mobil bergerak atau semakin kuat angin bertiup, maka tekanan dinamis makin kuat yang dirasakan pada tangan Anda. Hal ini karena jumlah molekul udara yang lebih besar tiap detiknya

-       Kerapatan udara. Tekanan dinamis bergantung juga padakerapatan udara. Jika mengikuti arus udara, maka kerapatannya kecil, sehingga gayanya kecil dan maka tekanan dinamisnya akan kecil.

-       

2.2.3. Tekanan Total

Di Atmosfir, beberapa tekanan statis selalu diberikan, tapi untuk tekanan dinamis akan diberikan jika ada gerakan tubuh relatif terhadap udara. Tekanan Total adalah jumlah dari tekanan statis dan tekanan dinamis.

tekanan Total juga dikenal dan disebut sebagai dampak tekanan, tekanan pitot atau bahkan tekanan ram.

2.3 Tekanan transduser dan elemen - Mekanikal

- Tabung Bourdon

- Helix dan tabung spiral

- Spring dan bellow

- Diafragma

- Manometer

- Single dan Double bel pembalik

2.3.1 Tabung C-Bourdon

Tabung Bourdon bekerja pada prinsip sederhana bahwa tabung bengkok akan berubah bentuknya saat terkena variasi tekanan internal dan eksternal. Sepertisaat diberikan tekanan internal, tabung menjadi lurus dan kembali ke bentuk aslinya ketika tekanan dilepaskan.

Ujung tabung bergerak dengan perubahan tekanan internal dan mudah dikonversi dengan pointer ke skala. Link konektor digunakan untuk mentransfer gerakan ujung ke pergerakan sektor yang diarahkan. pointer ini diputar melalui pinion bergigi oleh sektor diarahkan.

Jenis gauge ini mungkin memerlukan pemasangan vertikal (orientasi tergantung) untuk memberikan hasil yang benar. Unsur ini rentan goncangan dan getaran, yang juga dikarenakan massa tabung. Karena hal tersebut dan jumlah gerakan dengan jenis penginderaan,jenis ini rentan terhadap kerusakan, terutama di dasar tabung.

Keuntungan utama dengan tabung Bourdon adalah ia memiliki operasional yang luas (tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan dapat digunakan untuk rentang tekanan positif atau negatif, walaupun akurasi terganggu ketika dalam ruang hampa.

Seleksi dan Ukuran

Salah satu kriteria utama pada penyeleksian adalah ketika memilih tabung Bourdon untuk mengukur tekanan. Untuk aplikasi yang bergerak cepat dari proses tekanan, seperti system kendali ON / OFF, maka pengukuran transduser membutuhkan snubber internal. Mereka juga rentan terhadap kegagalan dalam aplikasi ini.

Cairan yang diisikan pada perangkat adalah salah satu cara untuk mengurangi kebocoran pada elemen tabung.

Keuntungan

- Murah

- Rentang operasi lebar

- Cepat tanggap

- Sensitifitasnya baik

- Pengukuran tekanan langsung

Kekurangan

- hanya dimaksudkan untuk indikasi utama

- Non transduser linier, dilinierkan oleh mekanisme gear

- Histeresis pada peredaran

- Sensitif terhadap variasi suhu

- Terbatas ketika subjek terkena goncangan dan getaran

Aplikasi Keterbatasan

Perangkat ini harus digunakan di udara jika dikalibrasi untuk udara, dan digunakan dalam likuida jika dikalibrasi untuk likuida. Perawatan khusus yang diperlukan untuk aplikasi likuida di udara adalah meniupkan udara dari baris likuida.
Jenis pengukuran tekanan terbatas pada aplikasi di mana ada masukan shock (gelombang tiba-tiba tekanan), dan dalam proses bergerak cepat.

Gambar 2.5

C-Bourdon unsur tekanan

 
Jika aplikasi untuk penggunaan oksigen, maka perangkat tidak dapat dikalibrasi dengan menggunakan minyak. rentang yang lebih rendah biasanya dikalibrasi di udara. rentang yang lebih tinggi, biasanya 1000kPa, yang dikalibrasi dengan tester bobot mati (minyak hidrolik).

2.3.2 Sepiral dan Tabung Spiral
Sepiral dan tabung spiral yang dibuat dari pipa menjadi bentuk sesuai penamaan mereka. Dengan satu ujung disegel, tekanan diberikan pada tabung menyebabkan tabung untuk meluruskan. Jumlah pelurus atau uncoiling ditentukan oleh tekanan yang diterapkan.
Kedua pendekatan menggunakan prinsip Bourdon. Bagian uncoiling tabung secara mekanik terkait dengan pointer yang menunjukkan tekanan diterapkan pada skala. Hal ini memiliki keuntungan ditambahkan dalam tabung C-Bourdon karena ada kerugian tidak ada gerakan karena link dan tuas.
Tabung Spiral cocok untuk tekanan berkisar hingga 28.000 kPa dan tabung Pilin untuk rentang sampai 500.000 kPa. Tekanan penginderaan elemen bervariasi tergantung pada berbagai tekanan operasi dan jenis proses yang terlibat.
Pemilihan spiral atau elemen spiral didasarkan pada rentang tekanan. Tingkat tekanan antara spiral dan tabung spiral bervariasi tergantung pada produsen. unsur tekanan rendah hanya memiliki dua atau tiga kumparan merasakan rentang tekanan yang diperlukan, namun pengindera tekanan tinggi mungkin memerlukan hingga 20 gulungan.
Satu perbedaan dan keuntungan dari ini adalah peredam mereka miliki dengan cairan di bawah tekanan.
Keuntungan dan kerugian dari jenis pengukuran yang mirip dengan tabung CBourdon dengan perbedaan-perbedaan berikut:

Keuntungan
- Meningkatkan akurasi dan sensitivitas

- Tinggi overrange perlindungan

Kekurangan

- Sangat mahal

 Gambar 2.6
ElemenSpiral Bourdon

Aplikasi Keterbatasan
 Proses perubahan tekanan menyebabkan masalah dengan peningkatan dalam ukuran kumparan.

Ringkasan
Sangat jarang digunakan lagi.

2.3.3 Pegas dan Bellows
Sebuah bellow merupakan unsur diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan yang memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan bergerak lainnya dalam menanggapi tekanan diterapkan. Sebuah pegas digunakan untuk melawan gaya diterapkan dan hubungan yang menghubungkan ujung bellow ke sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga tersedia yang memiliki tekanan penginderaan di bagian luar dan kondisi atmosfer dalam.
Pegas ini ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat. Tindakan elastis dari bellow sendiri tidak cukup untuk secara tepat mengukur kekuatan tekanan diterapkan.
Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk kontrol ON / OFF menyediakan kontak bersih untuk membuka dan menutup sirkuit listrik. Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau hidrolik.

 Gambar 2.7
Dasar struktur mekanis

Aplikasi khas 
Tekanan proses terhubung ke sensor dan diterapkan secara langsung ke bellow. Dengan meningkatnya tekanan, bellow mengerahkan gaya pada pegas utama. Ketika gaya ambang pegas utama diatasi, gerakan tersebut dipindahkan ke blok kontak menyebabkan kontak untuk menjalankan. Ini adalah pengaturan Trip.
Ketika tekanan menurun, mata air utama akan menarik yang menyebabkan pisau pegas diferensial sekunder untuk mengaktifkan dan me-reset kontak. Ini adalah pengaturan Reset.
Gaya pada pegas utama adalah bervariasi dengan memutar sekrup rentang pengaturan operasi. Hal ini menentukan di mana perjalanan akan kontak.
Gaya pada pegas pisau diferensial sekunder bervariasi dengan memutar sekrup penyesuaian diferensial. Ini menentukan di mana kontak akan mengatur ulang.

 Gambar 2.8

Ilustrasi grafis istilah teknis

Bellow paduan tembaga dapat digunakan pada air atau udara. cairan dan gas lainnya dapat digunakan jika non-korosif terhadap paduan ini. Gunakan stainless steel tipe 316 untuk cairan korosif lebih atau gas.

Diafragma, bellow atau piston?

Tekanan proses diterapkan pada aktuator yang dapat berupa diafragma, puputan atau jenis piston.
Piston kontrol digunakan untuk cairan hidrolik yang beroperasi pada tekanan tinggi. Mereka tidak dimaksudkan untuk digunakan dengan udara atau air sebagai ketepatan mereka terbatas.

Table 2.2
Tabel akurasi ulang

*cairan dan gas yang bersifat korosi harus sesuai dengan stainless steel bawah tipe 316.
Catatan: control perbedaan tekanan diberikan oleh copper alloy atau stainless steel bawah.

Tabel 2.3
Kondisi Sensor

 Aplikasi refrigerasi
Control refrigerasi disusun dengan tambahan kelembapan pada pompa untuk menyaring getaran kuat yang disebabkan oleh reaksi timbale balik dari kompresor refrigerasi. Kontrol tekanan yang sesuai dengan fungsi snubber tambahan bisa mengurangi masa keaktifan ini.
Mengurangi masa keaktifan bisa menimbulkan getaran yang kuat menyebabkan bagian bawah berdecit pada waktu dipompa atau ketidak harmonisan gelombang karena beban pompa yang khusus. Kontrol refrigerasi biasanya digunakan sebagai standar dengan snubber getaran yang dibangun pada bagian inti bawah.
Keuntungan
- konstruksi sederhana
- pemeliharaan mudah
- tidak mahal
Kerugian
- mudah terpengaruh perubahan suhu
- bagian bawah bekerja lebih keras
- histerisis
- perlindungan secara umumnya buruk

Keterbatasan aplikasi
Aplikasi yang settingnya mendekati 0 psi, menggunakan sensor yang rata-ratanya sama dengan vacum.
Munculnya tekanan (getaran sementara) dapat muncul sistem utama sehingga bisa mencapai kondisi yang stabil. Munculnya tekanan biasanya muncul bersamaan dengan pada saat mesin atau sistem dinyalakan atau dimatikan (tidak melibihi 8x24 jam) dapat diabaikan.
Bagian bawah dan fitting secara khusus disiapkan untuk menyediakan oksigen dan nitrogen oksida. Alat-alat ini diuji menggunakan oksigen murni, bagian bawah disumbat untuk melindungi dari kontraminasi, dan biasanya ada peringatan yang ditempelkan menghindari kontraminasi.

 
 Gambar 2.9

Pegas dan Tekanan Gauge 

Ringkasan
Terutama digunakan untuk pengukran barometer, dan tidak sering digunakan, aplikasi control dibidang industry karena sifatnya yang rapuh dan rata-rata perlindungannya kurang.

2.3.4 Diafragma
Banyak sensor tekanan yang bergantung pada defleksi sebuah pengukuran diafragma. Diafragma adalah sebuah cakram yang fleksibel sehingga bentuknya bisa saja datar atau bengkok konsentris. Diafragma terbuat dari lembaran logam dengan dimensi toleransi tinggi.
Diafragma bisa digunakan sebagai alat isolasi terhadap cairan pemproses atau aplikasi dengan tekanan tinggi. Bisa juga digunakan sebagai alat pengukur tekanan dengan transduser elektrik.
Diafragma sudah berkembang dan terbukti. Desain modern memungkinkan masalahhisterisis,gesekan, dan kalibrasi dapat diabaikan ketika alat-alat yang sesuai digunakan.
Sebagian besar digunakan pada pengatur udara untuk tanaman dan untuk aplikasi tombol ON/OFF.

Seleksi
Seleksi materi diafragma sangat penting dan sangat tergantung pada aplikasi. Tembaga beryllium memilki elastisitas yang bagus sedangkan NI-SPAN C memiliki koefisien elastisitas suhu yang sangat rendah.
Stainless steel dan insonel digunakan dalam aplikasi suhu yang ekstrim, dan sesuai dengan lingkungan yang bersifat korosi. Quartz merupakan pilihan terbaik untuk histerisis dan drift yang rendah.
Ada dua tipe konstruksi operasi sensor diafragma, yaitu :
- keseimbangan gerakan
- keseimbangan energy
Desain keseimbangan gerakan digunakan untuk kontrol lokal, indicator secara langsung walaupun biasanya lebih mudah menimbulkan kesalahan gesekan dan histerisis.
Desain keseimbangan energy digunakan sebagai transmitter untuk meneruskan informasi dengan akurasi tinggi, walaupun tidak memilki kemampuan indikasi langsung.
Keuntungan
- memberikan isolasi dari cairan pemproses
- bagus untuk tekanan rendah
- tidak mahal
- jangkauan luas
- terbukti dan terpercaya
- digunakan untuk mengukur deferensial , atmosferik, dan meteran

2.3.5 Manometer
Bentuk paling sederhana manometer adalah tabung berbentuk U yang berisi cairan. Tekanan yang diukur akan bisa dibaca pada ujung tabung yang terbuka.
Kalau ada perbedaan tekanan, tinggi cairan pada sisi tabung akan berbeda. Perbedaan tinggi ini merupakan proses tekanan dalam manometer air (mm mercury) thermometer. Konfersi kedalam kPa cukup sederhana :
Untuk air, Pa = mmH2o x 9.807
Untuk merkuri , Pa = mmHg x 133,3

Aplikasi Khusus
Pengukuran Tekanan jenis ini sebagian besar digunakan untuk pemeriksaan tiba-tiba atau untuk kalibrasi.
Aplikasi ini digunakan untuk jangkauan pengukuran rendah, sebab pengukuran lebih tinggi memerlukan air raksa.
Mercury beracun dan perlu dipertimbangkan resikonya.

 Gambar 2.10
Bentuk manometer yang paling sederhana

Keuntungan
· Konstruksi dan Operasi sederhana
· Murah

Kerugian
· Jangkauan tekanan rendah ( Air)
· Jangkauan tekanan lebih tinggi memerlukan air raksa
· Pembacaan dibatasi

Pembatasan Aplikasi
 Manometer terbatas pada cakupan operasi yang rendah dalam kaitannya dengan pembatasan ukuran. Manometer juga sulit untuk mengintegrasikan ke dalam suatu sistem kendali berulang.
Pembalikan bunyi tunggal dan ganda
Alat ukur bunyi mengukur beda tekanan dalam ruang terpisah pada tiap bentuk ruang bunyi. Jika tekanan yang diukur disesuaikandengan keadaan sekitar, maka ruang terpisah yang lebih rendah lepas ke udara dan ukuran tekanannya diukur. Jika ruang terpisah yang lebih rendah dipisahkan untuk membentuk ruang hampa, maka tekanan yang teruukur akan berada pada satuan mutlak. Bagaimanapun, untuk mengukur perbedaan tekanan, tekanan yang lebih tinggi dihubungkan kepada puncak ruang dan tekanan yang lebih rendah pada bagian dasarnya.

 Gambar 2.11
Pendeteksi d/p pembalikan bunyi

Alat ukur bunyi digunakan pada aplikasi jika tekanan yang sangat rendah diperlukan untuk pengukuran, khususnya pada nilai 0- 250 Pa.

Tekanan Transduser dan elemen-elemen listrik Cakupan khusus pada transduser ini,yaitu:
· Ukuran tegangan
· Getaran kawat
· Piezoelectric
· Kapasitansi
· Diferensial Variabel Linier Trafo
· Optikal

Ukuran tegangan
Ukuran tegangan sensor menggunakan kawat logam atau chip semikonduktor untuk mengukur perubahan pada tekanannya. Perubahan tekanan menyebabkan suatu perubahan pada resistansi ketika logamnya berubah bentuk. Kelainan bentuk ini tidak tetap seperti tekanan (tenaga yang digunakan) bekerja tanpa melebihi batas-lengkung logam. Jika batas-lengkung terlewati dibanding kelainan bentuk permanen akan terjadi.
Hal ini biasanya digunakan pada suatu Pengaturan Jembatan Wheatstone di mana perubahan pada tekanan dideteksi sebagai perubahan voltase yang terukur.
Meter tegangan pada masa awal masuk kawat logam didukung oleh suatu kerangka. Kemajuan teknologi tentang pengikatan materi menunjukkan bahwa kawat dapat dilekatkan secara langsung pada permukaan yang tegang. Karena pengukuran tegangan melibatkan kelainan bentuk pada logam, kebutuhan akan material tegangan tidak dibatasi menjadi kawat. Dengan demikian, pengembangannya juga melibatkan meteran kertas perak logaml. Meter tegangan yang terikat adalah semakin bermacam-macam yang digunakan.
Ketika meter tegangan bertemperatur sensitif, kompensasi temperatur diperlukan. Salah satu bentuk kompensasi temperatur yang umum yaitu menggunakan jembatan wheatstone. Terlepas dari meter sensor, suatu meteran imitasi tidak digunakan yang berdasarkan kekuatannya tetapi dipengaruhi oleh variasi temperatur.Pada jembatan tersebut pengaturan meteran imitasi batal dengan meter sensor dan menghapuskan variasi temperatur dalam pengukuran itu.

Gambar 2.12
  Rangkaian Wheatstone untuk mengukur tegangan

 
Meter tegangan sebagian besar digunakan dengan ukuran yang kecil mereka dan cepat merespon beban perubahan.

Aplikasi Khusus
Tekanan diberlakukan bagi suatu rongga yang terisolasi, dimana kekuatan dipancarkan pada sensor polisilikon atas bantuan silikon yang mengisi cairan. Sisi Acuan sensor
diunjukkan ke tekanan udara untuk mengukur pemancar tekanan. Suatu ruang hampa dijaga acuannya untuk digunakan sebagai pemancar tekanan sebenarnya.
Ketika tekanan proses diberlakukan bagi sensor itu, hal ini menimbulkan suatu pembelokan kecil pada rongga sensor, yang tegangannya berlaku pada rangkaian jembatan wheatstone dalam sensor tersebut. Perubahan dalam resistansi tersebut dirasakan dan dikonversi suatu sinyal digital untuk diproses mikroprosesor tersebut.

Pemilihan dan pengukuran
Ada suatu pemilihan yang luas untuk mengukur tegangan transduser, dalam cakupan, ketelitian dan biaya yang berhubungan

Keuntungan
· Cakupan luas, 7.5Kpa untuk 1400 Mpa
· Ketidaktepatan 0.1%
· Ukuran kecil
· Alat stabil dengan respon yang cepat
· Kebanyakan bagiannya tidak berubah
· Kemampuan cakupan yang baik

Kerugian
· Tidak stabil dalam pengikatan material
· Temperatur sensitif
· Ketegangan Thermoelastic menyebabkan histeresis

Pembatasan Aplikasi
Semua aplikasi meter tegangan memerlukan persediaan tenaga yang diatur untuk eksitasi voltase, walaupun hal ini biasanya ada dalam rangkaian sensor tersebut.

Kawat yang bergetar
Sensor jenis ini terdiri dari dari suatu rangkaian getaran elektronik yang menyebabkan suatu kawat untuk
bergetar pada frekuensi diri nya ketika di bawah tegangan. Prinsipnya serupa seperti dawai gitar. Getar kawat ditempatkan; terletak pada sekat rongga. Ketika tekanan
berubah pada sekat rongga demikian juga tegangan pada kawat yang mempengaruhi frekuensi kawat yang bergetar atau resonansinya. Perubahan frekuensi ini mengarahkan konsekuensi perubahan tekanan dan dideteksi serta dinyatakan sebagai tekanan.
Frekuensi dapat dirasakan seperti sinyal pulsa digital dari suatu elektromagnetik pembawa atau koil sensorl. Suatu pemancar elektronik akan mengkonversi listrik ke dalam sinyal yang cocok untuk transmisi.
Pengukuran Tekanan jenis ini dapat digunakan untuk diferensial, kemutlakan atau instalasi pengukuran. Pengukuran Tekanan mutlak dicapai dengan perpindahan rongga bertekanan rendah. Besar tekanan hampa khusus untuk kasus seperti itu sekitar 0.5 Pa.

Keuntungan
· Ketelitian baik dan mudah diterima
· Stabil
· Histeresis rendah
· Resolusi tinggi
· Kemutlakan, Meter atau perbedaan pengukuran

Kerugian
· Temperatur sensitif
· Mudah terpengaruh goncangan dan getaran
· Tidak linier
· Bentuknya besar

Keterbatasan aplikasi 

Suhu yang bervariasi memerlukan kompensasi suhu dalam sensor, hal ini dapat membatasi masalah sensitivitas suatu perangkat. output yang dihasilkan adalah non-linear yang menimbulkan masalah kendali kontinyu.
Penggunaan teknologi ini sudah jarang sekali. Dan sebagai teknologi yang lebih tua, biasanya ditemukan dengan sirkuit kontrol analog.

2.4.3 Piezoelektrik

Ketika tekanan diberikan pada kristal, maka akan terjadi deformasi elastis. Sensor Piezoelektrik tekanan melibatkan pengukuran deformasi tersebut. Bila sebuah kristal cacat, muatan listrik yang dihasilkan hanya beberapa detik. Elektrik sinyal sebanding dengan gaya yang diterapkan.
Karena sensor ini hanya bisa mengukur untuk waktu yang singkat, mereka tidak cocok untuk
pengukuran tekanan statis. Pengukuran lebih cocok dengan yang terbuat dari tekanan dinamis yang disebabkan dari:
- Goncangan
- Getaran
- Ledakan
- Pulsations
- Mesin
- Kompresor

Jenis sensor tekanan ini tidak mengukur tekanan statis, dan dengan demikian membutuhkan
beberapa cara untuk mengidentifikasi tekanan yang diukur. Seperti mengukur tekanan dinamis, pengukuran harus dirujuk ke kondisi awal sebelum menyebabkan gangguan tekanan. Tekanan dapat dinyatakan dalam unit tekanan relatif, Pascal RELATIF.

Kuarsa umumnya digunakan sebagai sensor kristal yang murah, stabil dan sensitif terhadap variasi suhu. Tourmaline merupakan alternatif yang dapat memberikan kecepatan respon lebih cepat, dalam orde mikrodetik.

Keuntungan
- Akurasi 0,075%
- Pengukuran tekanan sangat tinggi, sampai 70Mpa
- Ukuran kecil
- Kuat
- Respon cepat, <1 nanodetik
- Sinyal yang dihasilkan sendiri

Kekurangan
- Hanya sensor dinamik
- Suhu sensitif

Keterbatasan Aplikasi
Perlu kabel khusus dan pengkondisian sinyal.

2.4.4 Kapasitansi
Pengukuran tekanan kapasitif melibatkan sensor terhadap perubahan kapasitansi yang Hasil dari pergerakan diafragma. Sensor energi elektrik dengan osilator frekuensi tinggi. Seperti diafragma dibelokkan karena perubahan tekanan, kapasitansi relatif diukur dengan sirkuit jembatan. Ada dua desain yang cukup umum. Yang pertama adalah desain dua-plat dan dikonfigurasi untuk beroperasi dalam modus seimbang atau tidak seimbang. Yang kedua adalah desain kapasitor tunggal. Modus seimbang adalah dimana referensi kapasitor yang bervariasi untuk memberikan tegangan nol pada
output. Modus seimbang memerlukan pengukuran rasio output untuk eksitasi tegangan untuk menentukan tekanan. Jenis pengukuran tekanan cukup akurat dan memiliki jangkauan operasional yang luas. Pengukuran tekanan kapasitif juga cukup umum untuk menentukan tingkat dalam
tangki atau kapal.

 Keuntungan
- Ketidakakuratan 0,01 - 0,2%
- Rentang 80Pa untuk 35Mpa
- Linearitas
- Cepat tanggap

Kekurangan
- Suhu sensitif
- Masalah kapasitansi sesat
- Getaran
- Kemampuan kelebihan tekanan terbatas
- Biaya

Keterbatasan Aplikasi
Banyak kerugian di atas telah ditanggulangi dan masalah mereka berkurang dalam desain baru. Suhu dikontrol oleh sensor yang tersedia untuk aplikasi yang membutuhkan ketelitian yang tinggi.
Dengan pengukur regangan menjadi bentuk yang paling populer dari pengukuran tekanan, sensor kapasitansi merupakan solusi berikutnya yang paling umum.

2.4.5 Perubahan Diferensial Variabel Linear
Jenis pengukuran tekanan bergantung pada pergerakan sebuah inti permeabilitas tinggi dalam kumparan transformator. Gerakan ini ditransfer dari proses menengah ke inti dengan menggunakan sebuah puputan diafragma, atau tabung Bourdon.
LVDT beroperasi pada rasio induktansi antara kumparan. Tiga kumparan luka ke tabung isolasi yang sama yang berisi inti besi permeabilitas tinggi. Kumparan primer terletak di antara dua kumparan sekunder dan energi dengan arus bolak-balik.
Tegangan yang sama diinduksi dalam gulungan sekunder jika intinya ada di tengah. Tegangan yang diinduksi oleh fluks magnet. kemudian inti dipindahkan dari posisi pusat, hasil tegangan di gulungan sekunder akan berbeda. Kumparan sekunder biasanya berupa kabel secara seri.
LVDT sensitif terhadap getaran dan bergantung pada pemakaian mekanis.

Kekurangan

- Mekanikal pakai
- Getaran

Ringkasan

Ini adalah teknologi yang lebih tua, yang digunakan sebelum pengukur regangan dikembangkan. Ditemukan di  weighframes tua atau dapat digunakan untuk aplikasi kontrol posisi.

Sangat jarang digunakan lagi.

2.4.6 Optical

Optical sensor dapat digunakan untuk mengukur pergerakan diafragma yang disebabkan oleh tekanan. Sebuah baling-baling buram dipasang ke diafragma dan bergerak di depan sinar inframerah. Sebagai cahaya terganggu, cahaya yang diterima pada pengukuran dioda menunjukkan posisi diafragma.

Sebuah dioda referensi digunakan untuk mengkompensasi penuaan dari sumber cahaya. Selain itu, dengan menggunakan dioda referensi, efek suhu yang dibatalkan karena  mempengaruhi penginderaan dan referensi dioda dengan cara yang sama.

Keuntungan

- Suhu dikoreksi

- keterulangan baik

- histerisis Diabaikan

Kekurangan

- Mahal

Ringkasan

Optical sensor memerlukan sangat sedikit gerakan akurat sensing. Karena itu,

pengukuran tekanan optik memberikan pengulangan yang sangat baik dengan diabaikan

histeresis.

2.5 Pertimbangan Instalasi

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasi pengukuran tekanan. Semua memerlukan beberapa pemikiran baik dalam perencanaan dan pelaksanaan.

Lokasi Proses Koneksi

Proses koneksi harus terletak di atas jalur proses untuk gas, dan pada sisi dari garis untuk cairan lainnya.

Isolasi Katup

Banyak perangkat tekanan memerlukan penyadapan titik ke dalam proses. Isolasi katup harus dipertimbangkan antara proses fluida dan peralatan pengukuran jika perangkat perlu diganti atau dikalibrasi.

Penggunaan Impulse Tubing

Impulse perpipaan harus sesingkat mungkin. Instrumen dalam aplikasi gas harus mengeringkan sendiri.  pengeringan dapat dilakukan dengan pembuatan pipa miring pada proses utuk menghindari penyumbatan cairan dan akibat terkondensasi.

Instrumen yang digunakan dalam aplikasi cair dan terkondensasi harus memiliki self-venting.

Self-venting dilakukan dengan penarikan garis miring terhadap instrumen untuk menghindari gas yang terperangkap.

Jika padatanlam  dapat mengakumulasi dabaris impuls, tee dan steker harus dipasang saling tegak lurus untuk memungkinkan "rodding" dari deretan yang terpasang.

Uji Dan Katup Pengering

Terlepas dari katup isolasi pada sambungan proses, kebutuhan untuk uji dan katup pengering harus dievaluasi. Jika cairan yang akan diukur beracun atau korosif, sebuah  baris katup penghembus harus disediakan.

Untuk alasan pemeliharaan, semua katup harus dapat diakses baik dari tanah atau dari teras.

Konstruksi Sensor

Tergantung pada lingkungan di mana instrumen akan digunakan, pemilihan sensor yang benar juga harus melibatkan kondisi fisik. Sensor mungkin perlu terisolasi secara mekanis, elektronik dan termal dari media proses dan eksternal lingkungan.

Mekanik dan isolasi termal dapat dicapai dengan memindahkan sensor dari proses mengarah ke posisi di leher perumahan elektronik. Desain jenis ini menghilangkan stres mekanik pada sel. Hal ini dapat mengakibatkan peningkatan kinerja tekanan statis dan menghapus sensor dari panas langsung.

Tabung transportasi  tekanan Glass-sealed dan sel terisolasi menyediakan isolasi listrik. Hal ini meningkatkan kinerja dan memberikan perlindungan sementara untuk alat elektronik.

Efek SuhuTemperatur yang tinggi dan variasi suhu yang besar dapat mempengaruhi pengukuran tekanan peralatan.
Salah satu bentuk paling umum kompensasi suhu adalah dengan menggunakan Wheatstone jembatan. Terlepas dari sensor primer, sebuah sensor dummy digunakan yang tidak dikenakan kekuatan tetapi juga dipengaruhi oleh variasi suhu. Di jembatan pengaturan sensor dummy membatalkan tegangan sensor utama dan dengan demikian menghilangkan variasi suhu dalam pengukuran. Suhu pengukuran dan koreksi dalam perangkat adalah bentuk lain dari kompensasi untuk efek termal, tetapi adalah pilihan yang lebih mahal.

Remote Segel Diafragma
Segel diafragma Remote dapat digunakan untuk mencegah media proses dari menghubungi diafragma pemancar sementara mengukur tekanan proses. Sistem seal Remote harus dipertimbangkan jika:
- Korosi dapat menyebabkan masalah dengan transmitter dan tekanan penginderaan elemen.
- Cairan sensing mengandung padatan tersuspensi atau cukup kental untuk menyumbat perpipaan.
- Suhu proses berada di luar rentang operasi normal dari pemancar.
- Cairan proses dapat membekukan atau memantapkan dalam pipa pemancar atau impuls.
- Media proses perlu memerah keluar dari proses sambungan saat mengubah batch.
- Memelihara kondisi sanitasi atau aseptik.
- Menghilangkan perawatan yang diperlukan dengan aplikasi kaki basah.
- Membuat kepadatan atau pengukuran lainnya.

Kewaspadaan Dengan Remote Segel Diafragma
Walaupun manfaat menggunakan segel diafragma remote tercantum di atas, mereka dapat namun memiliki efek pada respon pemancar secara keseluruhan. Dengan memilih yang benar segel, kapiler dan cairan isi, efek kinerja pemancar dapat diminimalkan sementara masih mencapai persyaratan proses.
Poin-poin berikut dapat membantu ketika memilih bagian-bagian yang berbeda dari segel remote sistem:
- Diafragma diameter yang lebih besar meminimalkan efek suhu yang umum dengan segel jauh.
- Meminimalkan panjang kapiler mengurangi efek suhu dan juga meningkatkan waktu respon.
- Dalam sistem dua-segel, ukuran diafragma yang sama, panjang kapiler dan mengisi cairan harus digunakan pada setiap sisi dari pemancar tersebut.
- Gunung pemancar pada atau di bawah keran yang lebih rendah untuk aplikasi vakum. Panjang kapiler mungkin merupakan faktor penghambat.
- Cairan mengisi harus dipilih untuk tampil di proses yang paling ekstrim kondisi. Dua kriteria penting yang suhu tertinggi dan terendah tekanan.
- Pilih cairan isi yang kompatibel dengan cairan proses, dalam kasus kontaminasi.

Proses flensa
- Flange coplanar
Ini menjadi lebih standar untuk pemancar tekanan yang lebih baru. Mereka umumnya kecil dan ringan yang membuat untuk instalasi lebih mudah. Mereka memiliki proses operasi suhu sampai 120oC.
- Tradisional flange Ini digunakan dalam instalasi yang memerlukan konfigurasi biplanar tradisional.
Suhu operasi meningkat pada sambungan proses, sampai dengan 150oC adalah mungkin.
- Flange Tingkat Hal ini memungkinkan proses langsung mounting dan adalah sebuah konstruksi yang sederhana dan rendah biaya.

Hardware Tambahan
Jika peredam getaran yang diperlukan, bahan-bahan dan mengisi cairan harus kompatibel dengan cairan proses yang diukur. Selain itu, sifon dari bahan yang benar yang diperlukan untuk semua uap di atas 60C, dimana kondensasi akan terjadi. Jika segel diafragma diperlukan, persyaratan sambungan pembilasan harus dinilai.

2.6 Dampak terhadap Kontrol Loop Keseluruhan
Perangkat Sensing yang terletak di sebuah loop kontrol umumnya berpengaruh bila rentang perubahan waktu operasi atau respon. Dengan alat ukur tekanan, masalah terjadi karena:
- Bahan build-up pada elemen penginderaan menyebabkan respon lagi
- Overranging pembacaan menyebabkan kesalahan

2.7. Tabel Seleksi

 

tabel 2.4

Tabel seleksi 

tabel 2.5

Tabel seleksi

2.8 Masa Depan Teknologi
Karakteristik Sensor
Sensor sedikit menunjukkan karakteristik yang berbeda tergantung pada tekanan dan suhu berkisar mereka beroperasi di. Dengan menjalankan sensor melalui tekanan dan siklus suhu selama rentang operasi penuh mereka, adalah mungkin untuk mengumpulkan cukup data untuk menghasilkan koefisien koreksi. Informasi ini disimpan dalam modul sensor dan memastikan koreksi sinyal yang tepat selama operasi normal. Kesalahan karena histeresis dan non-linearitas dapat ditingkatkan dengan penggunaan cerdas instrumen. mikroprosesor tidak menghilangkan nonlinier, tetapi tidak mengingat jumlah nonlinier dan elektronik mengoreksi untuk itu. pemancar tekanan Smart menyediakan dua fungsi utama:
- Memaksimalkan akurasi dan rangeability.
- Mudah dihubungkan antara sensor lapangan dan sistem kontrol utama.