Elektronikindo.com – √ Apa Itu Sensor Tekanan? Jenis, Aplikasi & Prinsip Kerjanya. Sensor tekanan merupakan salah satu perangkat elektronik yang kritis dalam berbagai industri modern, yang bertugas untuk mengukur tekanan fluida atau gas dalam berbagai lingkungan. Dari kendaraan hingga proses industri, sensor tekanan memainkan peran vital dalam pemantauan dan pengendalian sistem yang kompleks.
Artikel ini akan menggali lebih dalam tentang apa yang dimaksud dengan sensor tekanan, menyelami berbagai jenisnya, serta memberikan wawasan mendalam mengenai prinsip kerja yang mendasarinya. Dengan memahami sensor tekanan secara menyeluruh, pembaca akan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang aplikasi luasnya dalam berbagai sektor dan bagaimana teknologi ini memberikan kontribusi penting dalam mengoptimalkan berbagai proses industri dan kehidupan sehari-hari.
Apa Itu Sensor Tekanan?
Sensor tekanan, dalam esensinya, merupakan sebuah perangkat yang memiliki kemampuan untuk mendeteksi dan mengukur tekanan pada suatu sistem. Konsep tekanan sendiri didefinisikan sebagai gaya yang diberikan pada suatu area tertentu. Dengan adanya sensor tekanan, strategi pemeliharaan dapat menjadi lebih spesifik dan terarah, seperti halnya dalam pemeliharaan prediktif. Dengan kemampuannya mengumpulkan data secara real-time mengenai kondisi peralatan, sensor ini mampu melakukan prediksi pola kegagalan serta mempersiapkan langkah-langkah yang diperlukan.
Misalnya, dengan pemasangan sensor tekanan pada tangki atau aset bertekanan lainnya, sensor tersebut dapat memberikan peringatan kepada tim pemeliharaan ketika tekanan turun di bawah tingkat yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian, tim pemeliharaan dapat segera bertindak untuk menangani masalah tersebut sebelum menjadi lebih serius. Sebagai contoh konkret dari penggunaan sensor tekanan dalam bidang pemeliharaan adalah penggunaan transduser yang mampu mengambil sinyal ketika tekanan diberikan padanya, memberikan informasi yang berharga bagi pemeliharaan sistem secara keseluruhan.
Prinsip Kerja Sensor Tekanan
Sensor tekanan merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk mengukur tekanan dalam suatu sistem. Prinsip kerjanya adalah dengan mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik, sehingga secara sederhana, alat ini mampu mengkonversi tekanan menjadi induktansi. Proses ini terjadi dengan mengubah tekanan yang diterapkan pada kantung perangkat sensor, menyebabkan perubahan posisi inti kumparan. Akibatnya, induksi magnetik yang dihasilkan oleh kumparan akan mengalami perubahan.
Sensor tekanan umumnya menggunakan jenis kumparan CT (center tap). Ketika terjadi pergeseran pada inti kumparan, induktansi pada satu kumparan akan bertambah, sedangkan pada kumparan lainnya akan berkurang. Selanjutnya, sinyal yang diterima oleh perangkat akan diubah menjadi tegangan yang sebanding dengan induktansi magnetik yang muncul pada kumparan tersebut.
Macam-Macam Sensor pressure Beserta Fungsinya
Ada beberapa variasi sensor tekanan yang tersedia. Berikut adalah beberapa jenisnya:
1. Tekanan Gauge (Pressure Gauge)
Sensor tekanan gauge mengukur selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer. Tekanan gauge juga dikenal sebagai tekanan relatif karena mengukur tekanan yang relatif terhadap tekanan atmosfer. Misalnya, jika tekanan atmosfer adalah 101.3 kPa dan tekanan gauge membaca 150 kPa, maka tekanan gauge sebenarnya adalah 150 kPa – 101.3 kPa = 48.7 kPa.
2. Tekanan Diferensial (Differensial Pressure)
Sensor tekanan diferensial adalah jenis sensor yang mengukur perbedaan tekanan antara dua titik dalam suatu sistem. Misalnya, dalam sistem perpipaan, sensor tekanan diferensial dapat digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan antara dua titik pada pipa. Hal ini memungkinkan pengukuran aliran fluida atau gas dalam pipa dengan mengukur perbedaan tekanan antara titik awal dan akhir. Tekanan diferensial juga sering digunakan dalam pengukuran level cairan dalam tangki dengan membandingkan tekanan di bagian atas tangki dengan tekanan di bagian bawah.
3. Vacum
Sensor tekanan vacum, atau dikenal juga dengan istilah tekanan hampa, mengukur tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan tekanan atmosfer. Tekanan hampa terjadi ketika tekanan dalam suatu ruang atau sistem lebih rendah daripada tekanan atmosfer sekitarnya. Sensor tekanan vacum biasanya digunakan dalam aplikasi di mana perlu untuk menciptakan kondisi hampa udara, seperti dalam sistem penyedotan atau sistem vakum untuk berbagai tujuan industri dan laboratorium.
4. Tekanan Absolute (Absolute Pressure)
Sensor tekanan absolut mengukur tekanan relatif terhadap tekanan nol mutlak, yang merupakan tekanan absolut atau tekanan tanpa adanya referensi terhadap tekanan atmosfer. Ini berarti tekanan absolut adalah tekanan yang dihitung dengan mengabaikan tekanan atmosfer saat ini di lokasi pengukuran. Sensor tekanan absolut penting dalam aplikasi di mana perlu untuk memperhitungkan tekanan mutlak dalam proses pengukuran atau pengendalian, seperti dalam industri manufaktur, pengukuran tekanan dalam sistem kelistrikan, dan aplikasi aeronautika.
Jenis jenis Sensor Tekanan
Di bawah ini terdapat beberapa contoh jenis sensor tekanan yang umumnya digunakan:
1. Linear Variable Differensial Transformer (LVDT)
LVDT, singkatan dari Linear Variable Differential Transformer, merupakan sensor tekanan yang beroperasi berdasarkan perubahan medan magnet. Penemuan awal LVDT disusun oleh G.B. Hoadley, dan pertama kali digunakan untuk keperluan militer. Sensor ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1950-an dan tetap menjadi pilihan yang populer hingga saat ini, digunakan dalam berbagai aplikasi industri. Keunggulan sensor LVDT meliputi kepadatan yang tinggi, sensitivitas yang baik, kekuatan yang hkalianl, kemampuan menangani input berlebih, dan berbagai fitur lainnya.
2. Sensor Tekanan Semikonduktor
Sensor jenis ini dikenal dengan MPX4100, yang merupakan bagian dari seri Manifold Absolute Pressure. Fungsinya adalah untuk mengukur tekanan udara di dalam satu manifold. MPX4100 adalah salah satu jenis sensor tekanan yang telah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisian sinyal dan dilengkapi dengan kalibrator suhu yang membuatnya stabil saat terjadi perubahan suhu. Prinsip kerjanya adalah mengubah energi mekanik menjadi sinyal listrik. Ketika daya diterapkan pada kawat di dalam perangkat, kawat tersebut dapat mengalami perubahan bentuk dan ukuran, yang pada gilirannya mengubah resistansinya.
3. Bourdon Tubes
Sensor tekanan dengan jenis ini memiliki bentuk pipa pendek yang melengkung, dimana biasanya salah satu ujung perangkat ini tertutup. Cara kerjanya adalah dengan memberikan tekanan untuk menegangkan sensor. Perubahan yang dihasilkan proporsional dengan tekanan yang diberikan.
Aplikasi Pressure Sensor
Berikut adalah beberapa aplikasi umum dari sensor tekanan beserta penjelasannya:
1. Pressure Sensor dalam sistem penimbangan
Dalam sistem penimbangan teknologi kontrol industri yang bersifat komersial, penggunaan teknologi penginderaan tekanan semakin meluas. Dalam banyak proses kontrol tekanan, penting untuk mengumpulkan sinyal tekanan dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dikontrol secara otomatis.
Perangkat kontrol tekanan yang menggunakan sensor tekanan umumnya disebut sebagai sistem penimbangan elektronik. Sistem ini menjadi kunci sebagai alat kontrol online untuk mengatur aliran material dalam berbagai proses industri. Sistem penimbangan elektronik tidak hanya membantu dalam mengoptimalkan produksi selama proses pembuatan produk dan meningkatkan kualitas produk, tetapi juga mengumpulkan dan mengirimkan data tentang aliran material selama proses produksi ke pusat pemrosesan data untuk pengendalian inventaris online dan penyelesaian keuangan.
Dalam kontrol otomatis proses penimbangan, sensor tekanan yang responsif dan dapat dikalianlkan sangatlah penting untuk merasakan sinyal gravitasi dengan tepat. Sinyal yang dihasilkan oleh sensor tekanan dapat langsung digunakan untuk pemantauan, perekaman, pencetakan, dan penyimpanan oleh sistem deteksi, atau digunakan untuk pengaturan umpan balik dalam proses kontrol otomatis. Integrasi sensor tekanan dengan sirkuit pengukuran tidak hanya mengurangi volume perangkat secara keseluruhan, tetapi juga meningkatkan kemampuan anti-interferensi sensor tekanan dan tingkat kontrol otomatis, berkat perkembangan teknologi pelindung yang terus berkembang.
2. Pressure Sensor dalam industri kimia
Sensor tekanan memegang peranan penting sebagai salah satu alat pengukur yang paling sering digunakan dalam kontrol otomatis di industri petrokimia. Dalam proyek kimia skala besar, hampir semua jenis aplikasi sensor tekanan digunakan, mulai dari tekanan diferensial, tekanan absolut, hingga tekanan tinggi dan tekanan diferensial mikro, serta sensor suhu tinggi dan rendah. Permintaan terhadap sensor tekanan dalam industri petrokimia terutama difokuskan pada tiga aspek utama: kekalianlan, stabilitas, dan presisi tinggi.
Kekalianlan dan persyaratan tambahan seperti rasio jangkauan dan jenis bus tergantung pada desain struktural pemancar dan tingkat teknologi pemrosesan mekanis. Stabilitas dan akurasi tinggi pemancar tekanan bergantung pada stabilitas dan akurasi pengukuran sensor tekanan. Dalam hal ini, karakteristik suhu, tekanan statis, dan stabilitas jangka panjang sensor tekanan menjadi faktor yang sangat penting.
Sensor tekanan mikro, yang diproduksi menggunakan bahan semikonduktor dan teknologi MEMS, merupakan inovasi terbaru dalam bidang ini. Mereka memiliki keunggulan akurasi tinggi, sensitivitas tinggi, ukuran kecil, dan biaya produksi yang rendah. Selain itu, bahan seperti silikon kristal tunggal murni memberikan stabilitas jangka panjang yang baik. Integrasi sensor tekanan mikro dengan sensor suhu mikro dapat meningkatkan akurasi kompensasi suhu dan karakteristik pengukuran sensor. Dengan demikian, sensor tekanan mikro memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan sensor tekanan tradisional dan memenuhi kebutuhan sensor tekanan di industri petrokimia dengan baik.
3. Pressure Sensor dalam pengolahan air
Industri pengolahan air dan perlindungan lingkungan telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir dan menjanjikan masa depan yang cerah. Dalam hal pasokan air dan pengolahan limbah, sensor tekanan memainkan peran penting dalam mengendalikan dan memantau sistem, serta menjamin kualitasnya.
Sensor tekanan berfungsi mengubah tekanan, yang umumnya merujuk pada tekanan cairan atau gas, menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik tekanan ini dapat digunakan untuk mengukur tingkat cairan statis, yang memungkinkan penggunaan sensor tekanan untuk mengukur kedalaman cairan. Komponen sensitif dari sensor tekanan terdiri terutama dari elemen cangkir silikon, minyak silikon, diafragma isolasi, dan saluran udara. Tekanan dari media yang diukur ditransmisikan ke sisi elemen cangkir silikon melalui diafragma isolasi dan minyak silikon, sedangkan tekanan referensi atmosfer bekerja di sisi lain dari elemen cangkir silikon melalui saluran udara.
Elemen cangkir silikon merupakan wafer silikon kristal tunggal yang memiliki bentuk cangkir dengan bagian bawah yang tipis. Di bawah tekanan, diafragma dasar cangkir mengalami deformasi elastis dengan perpindahan minimal. Silikon monokristalin merupakan elastomer yang ideal karena deformasinya sangat proporsional dengan tekanan dan memiliki kinerja pemulihan yang sangat baik.
4. Pressure Sensor di Smartphone
Sensor tekanan digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer pada ponsel cerdas, namun bagaimana perannya bagi pengguna ponsel biasa?
(1) Pengukuran Ketinggian
Bagi para penggemar mendaki gunung yang peduli akan tinggi tempat mereka berada, pengukuran ketinggian menjadi penting. Ada dua metode yang umum digunakan untuk mengukur ketinggian: sistem penentuan posisi global GPS dan pengukuran tekanan atmosfer yang kemudian dihitung menjadi ketinggian. Metode tekanan udara memiliki keunggulan dalam ketersediaan di berbagai kondisi dan biaya yang lebih terkendali. Sensor tekanan pada ponsel cerdas juga sering menyertakan sensor suhu, yang dapat meningkatkan akurasi pengukuran dengan mengoreksi hasil pengukuran berdasarkan suhu.
Banyak pengendara saat ini menggunakan ponsel untuk navigasi, tetapi navigasi di atas jembatan seringkali tidak akurat. Dengan sensor tekanan, akurasi pengukuran ketinggian bisa mencapai 1 meter, membantu GPS dalam menentukan posisi dengan lebih tepat, terutama di atas jembatan.
(3) Penentuan Posisi Dalam Ruangan
Sinyal GPS tidak dapat diakses dengan baik di dalam gedung, yang membuat penentuan posisi dalam ruangan menjadi sulit. Dengan sensor tekanan dan kombinasi dengan sensor lain seperti akselerometer dan giroskop, penentuan posisi dalam ruangan yang lebih akurat bisa dicapai, membantu pengguna mengetahui posisinya meskipun berada di dalam gedung yang tebal.
5. Sensor tekanan di industri medis
Dengan pasar peralatan medis yang terus berkembang, persyaratan yang lebih tinggi diterapkan pada penggunaan sensor tekanan di industri medis, seperti akurasi, kekalianlan, stabilitas, dan ukuran, yang semuanya harus ditingkatkan. Sensor tekanan memiliki aplikasi yang signifikan dalam ablasi kateter minimal invasif dan pengukuran suhu sensor.
Pembedahan minimal invasif tidak hanya mengurangi trauma pada pasien tetapi juga secara signifikan mengurangi rasa sakit pasien. Untuk memenuhi persyaratan ini, diperlukan peralatan medis yang canggih, selain dari keahlian bedah dokter. Banyak perangkat medis yang digunakan dalam operasi semacam itu cenderung memiliki ukuran yang lebih kecil, seperti berbagai jenis kateter dan perangkat ablasi. Ini termasuk kateter termokulusi, kateter uretra, kateter esofagus, kateter vena sentral, dan sensor tekanan intrakranial, dll.
Kemampuan untuk menempatkan sensor dekat dengan pasien sangat penting dalam berbagai aplikasi, seperti dalam aplikasi dialisis, di mana penting untuk mengukur tekanan dialisat dan vena secara akurat. Sensor tekanan harus mampu memantau tekanan dialisat dan darah dengan akurat untuk memastikan tekanan tersebut tetap dalam kisaran yang diinginkan. Jenis aplikasi ini membutuhkan sensor yang kompak dan tahan terhadap media cair. Dalam banyak kasus, sensor yang tidak kompatibel dengan media cair memerlukan komponen instalasi tambahan untuk melindunginya. Ketahanan terhadap media cair sangat penting dalam pemantauan pernapasan pasien karena sensor harus dapat menahan batuk pasien dan udara lembab yang dihembuskan.
BACA JUGA :
- Pengertian dan Prinsip Kerja Sensor Akselerometer
- Pengertian Sensor Sentuh dan jenisnya
- Daftar Sensor yang Digunakan di Industri Terbaru
- Perbedaan Sensor dan Transduser Terlengkap
Keismpulan
Dalam kesimpulan, sensor tekanan merupakan perangkat penting yang digunakan dalam berbagai industri dan aplikasi. Artikel ini telah mengulas secara mendalam tentang apa itu sensor tekanan, jenis-jenisnya, aplikasi yang luas, serta prinsip kerjanya.
Dari industri otomotif hingga medis, sensor tekanan memiliki peran vital dalam mengukur, mengontrol, dan memantau tekanan dalam berbagai kondisi dan lingkungan.
Dengan terus berkembangnya teknologi sensor, diharapkan kita dapat terus memanfaatkan sensor tekanan dengan lebih efisien dan akurat untuk kebutuhan masa depan yang semakin kompleks.
Demikianlah artikel elektronikindo.com yang membahas tentang √ Apa Itu Sensor Tekanan? Jenis, Aplikasi & Prinsip Kerjanya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel ini.
