Monitoring dan Pengatur Suhu Ruang Data Center Berbasis Mikrokontroler

1. Pendahuluan

    Data Center merupakan suatu fasilitas yang digunakan untuk menempatkan sistem komputer dan komponen-komponen terkaitnya. Untuk menjaga kualitas alat-alat yang berada didalam data center agar tidak mudah rusak maka ruang pada data center perlu dijaga kestabilan suhunya. Suhu lingkungan ideal pada data center adalah 20-22 derajat celcius.

2. Sensor yang digunakan

   Prinsip utama pada pengatur suhu ruang otomatis adalah penggunaan sensor suhu. Sensor suhu yag digunakan adalah sensor suhu IC LM35. IC LM35 berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik. IC LM35 mengubah perubahan suhu menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor IC LM35 membutuhkan catu daya DC 5V dan konsumsi arus sebesar 60 mikro ampere ketika beroperasi. Bentuk fisik dari IC LM35 ini adalah berupa chip IC dengan berbagai bentuk. Pada umumnya bentuk IC LM35 adalah bentuk TO-92 seperti gambar dibawah ini :

         Sensor suhu IC LM35 memiliki 3 kaki dengan fungsi tiap kaki yaitu sebagai sumber tegangan DC 5V, untuk output dan untuk ground.
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
c. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC
d. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA
e. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. f. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
g. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

     Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C.
       Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV 

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut :
a.LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC.
b. LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
c. LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : 
a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
b. Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
d. Rangkaian menjadi sederhana
e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal 


3. Cara Kerja Sistem

Cara kerja sistem ini adalah, mikrokontroler sebagai pengendali akan mendapat masukan dari keypad berupa suhu ambang atau suhu acuan, untuk kasus ini maka suhu acuannya disetting dengan suhu batas atas 22 derajat celcius dan suhu batas bawah adalah 20 derajat celcius. Apabila sensor membaca suhu ruangan di data server dibawah suhu batas bawah atau diatas suhu batas atas, maka pembacaan suhu yang berupa sinyal analog akan dikonversikan oleh ADC (Analog Digital Converter) menjadi sinyal digital. Yang kemudian sinyal digital tersebut akan diinputkan ke mikrokontroler. Kemudian data perubahan suhu tersebut akan kirim secara wireless ke ponsel android. Untuk mengatur suhu AC juga dapat dilakukan melalui ponsel android.

4. Blok Diagram

5. Komponen-Komponen

1. Sensor suhu IC LM35 = berfungsi untuk mendeteksi suhu ruangan di data center
2. Modul mikrokontroler dan GPRS modul = sebagai pengendali dan pengirim data yang sudah di olah ke ponsel android.
3. Ponsel android = berfungsi untuk monitoring suhu dan pengontrol suhu AC data center
4. AC = sebagai pendingin suhu ruangan


Referensi :

http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35/
http://www.manajemen-data-center.com/p/bab-4-infrastruktur-pendukung-data.html

Pendeteksi Kebocoran Gas Berbasis Mikrokontoler

Alat pendeteksi kebocoran gas ini dibuat untuk meminimalisir terjadinya kecelakaan akibat kebocoran gas LPG.

Alat ini memiliki 2 prinsip yaitu :

1. Mendeteksi adanya kebocoran gas

2. Mencegah kebocoran gas berlanjut

Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari alat ini adalah apabila sensor mendeteksi adanya gas butana (elpigi) dalam suatu ruangan, maka secara otomatis regulator akan mengunci dan memutus jalannya aliran gas elpigi. Kemudian sistem akan menghidupkan exhaust fan untuk membuang gas butana tersebut agar tidak menumpuk didalam suatu ruangan dan dapat menyebabkan ledakan apabila dipicu oleh api.

Komponen-Komponen

Gambar 1. Sensor Gas
Sumber : elektronika-dasar.web.id

Gambar 2. Modul mikrokontoler atmega8535
Sumber : diditaji.blogspot.com

Gambar 3. Servo Motor
Sumber : http://www.engineersgarage.com/insight/how-servo-motor-works

Gambar 4. Exhaust Fan
Sumber : newhousedesign.site27.com

Sensor Gas : berfungsi untuk mendeteksi adanya gas butana.

Mikrokontroler : berfungsi sebagai sistem yang memproses hasil dari sensor gas agar dan memerintahkan regulator dan kipas.

Servo : berfungsi sebagai motor yang menggerakan regulator.

Exhaust fan : berfungsi untuk mengeluarkan gas butana agar tidak menumpuk dalam ruangan.

Sumber :

Modul Presentasi PKM Gas oleh Achmad Saiful Annas

Politeknik Negeri Semarang

Seismograf

1. Pengertian

    Seismograf adalah sebuah perangkat yang mencatat dan mengukur gempa bumi. Seismograf terdiri dari seismometer. Seismometer adalah sesor getaran yang biasanya digunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat tersebut disebut seismogram.

    

Gambar 1.1 Seismograf
Sumber : da.wikipedia.org

2. Prinsip Kerja

Gambar 2.1 Seismograf
Sumber : asyafe.wordpress.com

    Pada prinsipnya seismograf terdiri gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil.     Menurut Andrew Langley (2007: 67), menyatakan : “ Prinsip kerja dari alat ini yaitu mengembangkan kerja dari bandul sederhana. Ketika mendapatkan usikan atau gangguan dari luar seperti gelombang seismik maka bandul akan bergetar dan merekam datanya seperti grafik”.

           Pada bandul matematis, berat tali diabaikan dan panjang tali jauh lebih besar dari pada ukuran geometris dari bandul. Pada posisi setimbang, bandul berada pada titik A. Sedangkan pada titik B adalah kedudukan pada sudut di simpangan maksimum (θ). Kalau titik B adalah kedudukan dari simpangan maksimum, maka gerakan bandul dari B ke A lalu ke B’ dan kemudian kembali ke A dan lalu ke B lagi dinamakan satu ayunan. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu ayunan ini disebut periode (T).

f   = Komponen w menurut garis singgung pada lintasan bandul

P  = Gaya tegang tali

N  = Komponen normal dari W = m . g

l    = Panjang tali

θ = Sudut simpangan

Gaya pemulih yang bekerja pada bandul yaitu -mg sin θ. Sehingga persamaannya dapat ditulis sbb :

                                     

        F = – mg sin θ

Tanda negatif diatas menunjukkan bahwa gaya mempunyai arah yang berlawanan dengan simpangan sudut θ. Karena gaya pemulih F berbanding lurus dengan sin θ bukan dengan θ, maka gerakan tersebut bukan merupakan Gerak Harmonik Sederhana.  Jika sudut θ kecil, maka panjang busur x (x = L kali θ) hampir sama dengan panjang L sin θ. Dengan demikian untuk sudut yang kecil, menggunakan pendekatan :

  

                                           Sin θ ≈ θ

Sehingga persamaan gaya pemulih menjadi :

                                             F = – mg Sin θ ≈ -mg θ

Karena :

                                             x = Lθ

maka persamaan diatas menjadi persamaan yang sama seperti dengan hukum Hooke :

                                 F = -kx

Periode pendulum sederhana dapat kita tentukan menggunakan persamaan :

Konstanta gaya efektif k kita ganti dengan mg/L :

                                             

                                             

sehingga frekuensi pendulum sederhana

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa periode dan frekuensi getaran pendulum sederhana bergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasi. Karena percepatan gravitasi bernilai tetap, maka periode sepenuhnya hanya bergantung pada panjang tali (L). Dengan kata lain, periode dan frekuensi pendulum tidak bergantung pada massa beban alias bola pendulum.

3. Komponen Seismograf

    Menurut Olivia N. Harahap (1994:93) : “Seismograf adalah sebuah alat elektronika yang berfungsi sebagai pencatat gempa bumi. Dalam sebuah seismograf terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebuah sensor, amplifier dan pengkondisi sinyal, ADC, Time System, Rekorder, dan tentunya power supply. Gabungan antara amplifier dan pengkondisi sinyal, ADC, dan time system biasa disebut dengan Digitizer”.

a. Sensor

      Sensor untuk sebuah Seismograph disebut Seismometer. Seismometer diartiakan sebuah sensor yang menangkap gelombang seismik yang berbentuk besaran fisik. Bentuk output dari seismometer adalah tegangan listrik. Seismometer sendri terbagi dua jenis yaitu Short Period dan Broadband.

b. Amplyfier / Pengkondisi sinyal

     Output dari seismometer yang berupa tegangan tersebut merupakan input dari bagian ini. Seperti namanya Amplyfier, berfungsi sebagai penguat tegangan dari seismometer. Sebab tegangan yang dihasilkan oleh seismometer belum dapat diolah secara langsung oleh ADC, Jadi perlu dikuatkan dan dipilih (difilter) oleh pengkondisi sinyal. Hasil dari bagian Amplyfier dan Pengkondisi Sinyal inilah yang menjadi input bagi ADC.

c. ADC

      ADC atau Analog to Digital Converter adalah sebuah bagian yang berfungsi sebagai perubah dari sinyal analog, berupa tegangan listrik yang dikeluarkan oleh pengkondisi sinyal menjadi sebuah bentuk digital. Bentuk digital inilah nantinya yang akan diproses menjadi sebuah informasi. Digitizer juga diintegrasikan dengan sebuah logger sebagai media penyimpan data. Sehingga data tersebut tidak hilang dan dapat dipergunakan sewaktu-waktu.

d. Time System

     Time System atau sistem pewaktu dalam sebuah Seismograf sangat penting sebagai penyedia informasi waktu dari parameter gempa bumi. Sistem pewaktu dapat diperoleh dari sebuah RTC (Real Time Clock), biasanya berupa IC, dan sebuah GPS (Global Position system). Pada masa sekarang ini RTC dan GPS keduanya dibutuhkan dalam seismograf untuk saling melengkapi.

e. Recorder

    Recorder di dalam sebuah seismograf berfungsi sebagai pencatat atau perekam untuk selanjutnya di lakukan analisa lanjutan. Sudah jamak di sini bahwa recorder berupa sebuah PC atau laptop. Selain sebagai recorder, peran PC bisa juga sebagai data logger dan juga analisis data. Hal tersebut dimungkinkan karena dilengkapi dengan software analisa.

f. Power Supply

   Sebuah alat elektronika tidak dapat bekerja tanpa diberi power supply. Power supply yang digunakan adalah tegangan DC atau searah. Untuk sebuah seismograf tegangan dari sumber masuk ke digitizer untuk selanjutnya didistribusikan ke semua bagian. Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetik.

Referensi :

http://penyeara.blogspot.com/2013/08/seismograf.html

wikipedia.org

Velocity Flow Meter

Bila menggunakan kecepatan untuk mengukur laju aliran fluida, perangkat utama menghasilkan sinyal sebanding dengan kecepatan fluida maka persamaanya adalah:

Qv = A x V

Menunjukkankan bahwa sinyal yang dihasilkan adalah linier terhadap laju aliran volume.

Perbandingan antara Velocity Meter dan Head Meter

    Velocity meter biasanya kurang sensitif dibandingkan head meter pada profil kecepatan, beberapa obstructionless, dan karena velocity meter memberikan output linear sehubungan dengan alianr, tidak ada ekstraksi akar kuadrat dan menjelaskan rangeability lebih besar dari kecepatan meter dibandingkan dengan sebagian besar head meter.

1. Turbine Meters

    Turbin Meter menggunakan rotor multi-berbilah yang didukung oleh bantalan dalam bagian pipa tegak lurus terhadap aliran. Cairan drive rotor pada kecepatan dan, akibatnya, dengan laju aliran volume secara keseluruhan. Sebuah kumparan magnet luar meteran menghasilkan tegangan bolak balik karena setiap pisau memotong garis-garis magnet kumparan fluks.

    Setiap pulsa, oleh karena itu, merupakan volume diskrit cairan. Karena rotor biasanya terbuat dari stainless steel, kompatibel dengan banyak cairan. Namun, bantalan, yang diperlukan untuk mendukung rotor dan yang harus memungkinkan untuk berputar bebas pada kecepatan tinggi, membutuhkan proses yang cukup bersih. Turbin meter biasanya tersedia dalam ukuran pipa dari kurang dari 1/2 inci sampai 12 inci. Mereka memiliki respon yang cepat dan akurasi yang baik.

Gambar 1.1 Turbin Meter

2. Electromagnetic Flow Meter

Gambar 2.1 Bagian Electromagnetic Flow Control

Prinsip operasi dari sistem flowmeter magnetik adalah berdasarkan pada Hukum Faraday induksi elektromagnetik,    "Ini menyatakan bahwa tegangan akan diinduksi dalam konduktor bergerak melalui medan magnet."

    Hukum Faraday : E=kBDV

Dimana :

E = Induced Voltage ,

B = Kekuatan bidang magentic (Strength of the magentic field) ,

D = Lebar Konduktor (Conductor Width),

V = Velocity konduktor (Velocity of the conductor). 

   Besarnya tegangan induksi E berbanding lurus dengan kecepatan konduktor V , lebar konduktor D , dan kekuatan medan magnet B. ( Gambar 2 ) menggambarkan hubungan antara komponen-komponen fisik dari flowmeter magnetik dan Hukum Faraday .

    Kumparan medan magnet ditempatkan di sisi berlawanan dari pipa menghasilkan medan magnet . Sebagai cairan proses konduktif bergerak melalui lapangan dengan kecepatan rata-rata V , elektroda merasakan tegangan induksi .

    Lebar konduktor diwakili oleh jarak antara elektroda. Sebuah isolasi kapal mencegah sinyal konslet pada dinding pipa. Satu-satunya variabel dalam aplikasi ini dari hukum Faraday adalah kecepatan cairan V konduktif, karena kekuatan medan di kendalikan konstan dan elektroda pada jarak tetap. Oleh karena itu, tegangan output E berbanding lurus dengan kecepatan cair, sehingga output linier dari magnet menghasilkan output linear dari flow meter magnetik .

3. Vortex Meter

Add caption

    Prinsip operasi dari vortex flowmeter didasarkan pada fenomena vortex shedding dikenal sebagai efek Von Karman. Suatu cairan melewati bluff body, memisahkan dan menghasilkan pusaran kecil dan vortisitas yang menumpahkan bergantian sepanjang dan di belakang setiap sisi bluff body (Gambar 3).

  Vortisitas ini menyebabkan daerah tekanan berfluktuasi yang terdeteksi oleh sensor. Frekuensi generasi vortex berbanding lurus dengan kecepatan fluida. Output dari sebuah flowmeter pusaran tergantung pada K-factor. K-faktor berhubungan dengan frekuensi dari vortisitas yang dihasilkan ke velocity.The Formula cairan untuk kecepatan fluida adalah sebagai berikut:

    Fluid Velocity = Vortex Frequency / K-factor

K - faktor bervariasi dengan bilangan Reynolds , tetapi hampir konstan selama rentang aliran luas. Flowmeters Vortex memberikan laju aliran linier sangat akurat ketika dioperasikan dalam wilayah datar ini .

4. Meter Ultrasonic

    Flowmeters Ultrasonic menggunakan gelombang suara untuk menentukan laju aliran cairan. Pulsa dari transduser piezoelektrik, perjalanan melalui cairan bergerak dengan kecepatan suara dan memberikan indikasi kecepatan fluida. Dua metode yang berbeda saat ini bekerja untuk membangun pengukuran kecepatan ini .

    Meter ultrasonik pertama menggunakan metode transit -time, di mana dua transduser bertentangan dipasang sehingga gelombang suara perjalanan antara mereka berada pada sudut 45 derajat ke arah aliran dalam pipa .

    Kecepatan suaradari transduser upstream transducer ke downstream merupakan transduser kecepatan suara yang melekat ditambah kontribusi karena kecepatan. Dalam pengukuran simultan dalam arah yang berlawanan, nilai ( ditentukan secara elektronik ) merupakan perwakilan dari kecepatan fluida, yang berbanding lurus dengan laju aliran. Sedangkan metode transit -time bekerja dengan baik di sebagian besar cairan, adalah penting bahwa mereka bebas dari entrained gas atau padat untuk mencegah hamburan gelombang suara antara transduser .

  Tipe lain dari meteran ultrasonik menggunakan efek Doppler. Jenis meteran ultrasonik menggunakan dua elemen transduser juga, tetapi masing-masing dipasang dalam kasus yang sama pada satu sisi pipa. Sebuah gelombang suara ultrasonik frekuensi konstan di-transmisi-kan ke dalam cairan oleh salah satu elemen .

    Padatan atau gelembung dalam cairan mencerminkan suara kembali ke elemen penerima. Prinsip Doppler menyatakan bahwa akan ada pergeseran frekuensi atau panjang gelombang terlihat ketika ada gerak relatif antara transmitter dan receiver. Dalam flowmeter Doppler, gerakan relatif dari tubuh yang mencerminkan ditangguhkan dalam cairan cenderung untuk kompres suara menjadi gelombang lebih pendek ( frekuensi tinggi ).

    Frekuensi baru ini diukur pada elemen penerima secara elektronik dibandingkan dengan frekuensi yang ditransmisikan untuk memberikan perbedaan frekuensi yang berbanding lurus dengan metode arus, Doppler ultrasonik meter membutuhkan gas entrained atau padatan tersuspensi di dalam aliran untuk berfungsi dengan benar.

   Sementara meter ultrasonik memiliki beberapa keunggulan, termasuk kebebasan dari obstruksi dalam pipa dan diabaikan biaya - sensitivitas terhadap diameter pipa , kinerja mereka sangat tergantung pada kondisi aliran.

    Sebuah akurasi yang adil dapat dicapai dengan flowmeters ultrasonik bila diterapkan dengan benar untuk cairan yang tepat.

Gambar 4.1 Ultrasonic Flow Meter

Referensi :

http://www.abi-blog.com/2014/03/definisi-fungsi-dan-jenis-velocity-meter.html

Flow Meter Massa

A. CORIOLIS FLOW METER

1. Pengertian

    Flow meter massa atau yang juga dikenal dengan flow meter inersia, adalah perangkat yang mengukur laju aliran massa dari cairan perjalanan melalui tabung. Laju aliran massa adalah massa dari cairan yang mengalir melewati suatu titik tetap per satuan waktu. Salah satu jenis flow meter massa adalah Coriolis. Coriolis berasal dari nama seorang ahli matematika Prancis, Gustave Coriolis (1792-1843).

Gambar 1.1 Coriolis Meter
Sumber : imgarcade.com

2. Prinsip Kerja Coriolis Meter

Gambar 2.1 Alur aliran
Sumber : https://umarhabibie.wordpress.com/2013/04/16/penggunaan-efek-coriolis-sebagai-coriolis-mass-flowmeter/

      Gaya Coriolis adalah sebuah gaya yang dihasilkan pada sebuah tabung "U" atau "straight" tube (tabung). Tabung tersebut bergetar atau beresonansi dengan frekuensi tertentu. Dengan asumsi pada saat belum ada fluida yang mengalir maka resonansi tabung tersebut dalam keadaan standar. Otomatis pada saat ada fluida yang mengalir ke dalam pipa tersebut akan terjadi perbedaan frekuensi. Perbedaan inilah yang dideteksi oleh coil elektromagnetik sebagai mass flow.
        Sedangkan gaya Coriolis dihasilkan dari aliran fluida dengan kecepatan V dan pada saat itu tabung sedang bergetar pada kecepatan sudut dan dengan mempertimbangkan suatu bagian yang kecil dari fluida pada bagian inlet masuk dengan jarak r, didapat rumus sebagai berikut :

3. Bagian-bagian Coriolis Meter

Gambar 3.1 Coriolis  Meter
Sumber : imgarcade.com

Gambar 3.1 Bagian Coriolis Meter
Sumber : https://umarhabibie.wordpress.com/2013/04/16/penggunaan-efek-coriolis-sebagai-coriolis-mass-flowmeter/

a. Sensor
    Sensor yang digunakan pada coriolis meter adalah sensor temperatur, sensor flow (coriolis) dan sensor tekanan. Sensor temperatur berfungsi untuk mendeteksi besaran temperatur dari aliran yang lewat pada fluida. Sensor flow berfungsi untuk mengukur besaran aliran yang lewat pada fluida. Dan sensor tekanan berfungsi untuk mendeteksi tekanan kerja yang ada di dalam coriolis meter.

b. Transmitter
    Berfungsi untuk menerima sinyal yang dihasilkan sensor dan kemudian akan diubah menjadi besaran listrik dan akan diteruskan ke bagian output atau display.

c. Alat tambahan
       Alat tambahan ini bisasanya adalah berupa display yang digunakan untuk menampilkan besaran flow yang telah diukur.

Flow meter ini mempunyai akurasi yang cukup baik yaitu 0,1 % untuk cairan dan 0,5 % untuk gas alam.

4. Jenis-Jenis Coriolis Meter
                                                                   

                      

  Gambar 4.1 Coriolis tipe tennisracket                           Gambar 4.2 Coriolis tipe Horseshoe-shaped

Gambar 4.3 Coriolis U-shaped

Aplikasi dari coriolis meter adalah pada mesin-mesin produksi, dimana bahan bakar akan bergerak melalui saluran bahan bakar dimana jumlah minyak yang benar harus dihitung dan pada sistem lain dimana jumlah persisnya subtansi harus diketahui.

B. THERMAL MASS FLOW METER
1. Pengertian
    Thermal Mass Flow Meter adalah alat ukur yang secara langsung mengukur aliran massa gas berdasarkan prinsip perpindahan panas konduktif dan konvektif. Thermas mass flow meter berawal dari seorang yang bernama LV King pada tahun 1914, memperkenalkan hukum King yang mengungkapkan bahwa bagaimana kawat dipanaskan direndam dalam aliran fluida untuk mengukur kecepatan mass pada satu titio di fluida tersebut. King menyebut instrumennya dengan "hot-wire anemometer".

Gambar 1.1 Thermal Mass Flow Meter
Sumber : e-controls.net

2. Prinsip Kerja Thermal Mass Flow Meter
    Sebuah thermal mass flowmeter memiliki probe (insertion style) atau flow tube (in-line style) yang menggunakan sensor yang berhubungan langsung dengan gas. Sensor ini menggunakan sensor RTD. Sensor RTD (Resistant Temperature Detector) terdiri dari gulungan platinum. Sensor ini untuk mengukur temperatur gas. RTD memiliki 2 buah plat pengukur suhu, dimana plat pertama sebagai suhu referensi dan plat lainnya berfungsi untuk mengukur suhu aliran. Perbedaan suhu antara suhu referensi dan suhu yanng terukur tersebut yang kemudian akan diukur massa alirannya.

Gambar 2.1 RTD Sensor
Sumber : http://www.duniainstrumentasi.com/flowmeter-2/thermal-mass-flowmeter/

Gambar 2.2 Perubahan suhu
Sumber : en.wikipedia.org

Referensi :

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_flow_meter&usg=ALkJrhgXIx4ZMN7TU-cDQBgpe0JLPK_PMg#Operating_principle_of_a_coriolis_flow_meter

http://www.duniainstrumentasi.com/flowmeter-2/coriolis-flowmeter/

https://umarhabibie.wordpress.com/2013/04/16/penggunaan-efek-coriolis-sebagai-coriolis-mass-flowmeter/
http://www.duniainstrumentasi.com/flowmeter-2/thermal-mass-flowmeter/
http://www.flowiratama.com/2010/11/coriolis-flow-meter.html

Flow Meter Aliran Berdasarkan Tekanan

Pada umunya flow meter aliran berdasarkan tekanan ini menggunakan prinsip beda tekanan Bernoulli.

Metoda ini berdasarkan Hukum Bernoulli yang menyatakan hubungan :

            

dimana:  P  = tekanan fluida

               ρ  = masa jenis fluida

               v  = kecepatan fulida

               g  = gravitasi bumi

               h  = tinggi fluida (elevasi) 

Perhatian : Rumus diatas hanya berlaku untuk aliran Laminer, yaitu aliran yang memenuhi prinsip kontinuitas.

Pipa pitot, orifice plate, pipa venturi dan flow Nozzle menggunakan hukum Bernoulli diatas. Prinsip dasarnya adalah membentuk sedikit perubahan kecepatan dari aliran fluida sehingga diperoleh perubahan tekanan yang dapat diamati. Pengubahan kecepatan aliran fluida dapat dilakukan dengan mengubah diameter pipa, hubungan ini diperoleh dari Hukum kontiunitas aliran fluida.

Perhatikan rumus berikut :

A = luas penampang pipa

D = debit fluida

Karena debit fluida berhubungan langsung dengan kecepatan fluida, maka jelas kecepatan fluida dapat diubah dengan cara mengubah diameter pipa.

1. Orifice Plate

            Alat ukur terdiri dari pipa dimana dibagian dalamnya diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakan disisi pelat bagian inlet (P₁) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P₂). Jika terjadi aliran dari inlet ke outlet, maka tekanan P₁ akan lebih besar dari tekanan outlet P₂.

            Keuntungan utama dari Orfice plate ini adalah dari :

            1. Konstruksi sederhana

            2. Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

            3. Harga pembuatan alat cukup murah

            4. Output cukup besar

            Kerugian menggunakan cara ini adalah :

1. Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

            2.  Jangkauan pengukuran sangat rendah

3. Dimungkinkan terjadinya aliran Turbulen sehingga menyebabkan kesalahan pengukuran jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran Laminer.

4. Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yang bertekanan rendah. 

Gambar 1.1 Orifice

Gambar 1.2 Plat Orifice
Sumber : www.flowmfg.com

Jumlah fluida yang mengalir per satuan waktu ( m³/dt) adalah :

di mana :  Q  = jumlah fluida yang mengalir ( m³/dt)

                                 K  = konstanta pipa

                                 A₂ = luas penampang pipa sempit

                                  P  = tekanan fluida pada pipa 1 dan 2

                                  ρ  = masa jenis fluida

                                  g  = gravitasi bumi

             Rumus ini juga berlaku untuk pipa venturi, Prinsip kerja dari orifice ini sama dengan prinsip beda tekanan Bernoulli. Prinsip ini menerangkan bahwa terdapat hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fluida yaitu jika kecepatan meningkat maka tekanan akan menurun dan juga sebaliknya. Aplikasi dari orifice adalah pembatasan aliran antara system pressure vessel dengan flare system, Terdapat recycle line dari suatu sistem yang bertekanan tinggi (discharge dari reciprocating compressor) dan masuk ke dalam sistem bertekanan rendah (vessel separator). Diinginkan untuk meregulasi tekanan dari fluida yang hendak di recycle dengan menggunakan control valve yang bukan special design. Orifice biasanya digunakan untuk mengukur kecepatan aliran air atau gas.

     

2. Pipa Venturi

Bentuk lain dari pengukuran aliran dengan beda tekanan adalah pipa venture.

Pada pipa venture, pemercepat aliran fluida dilakukan dengan cara membentuk corong sehingga aliran masih dapat dijaga agar tetap laminar. Sensor tekana pertama (P₁) diletakkan pada sudut tekanan pertama dan sensor tekanan kedua diletakkan pada bagian yang plaing menjorok ke tengah. Pipa venturi biasa dipergunakan untuk mengukur aliran cairan.

            Keuntungan dari pipa venturi adalah:

            1.Partikel padatan masih melewati alat ukur

            2. Kapasitas aliran cukup besar

            3. Pengukuran tekana lebih baik dibandingkan orifice plate.

            4. Tahan terhadapa gesakan fluida.

            Kerugiannya adalah:

            1. Ukuran menjadi lebih besar

            2. Lebih mahal dari orifice plate

            3. Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate.

Aplikasi dari venturi adalah penggunaan venturimeter pada sebuah PLTU , untuk mengukur debit aliran udara panas yang akan masuk ke pulverizer.

Gambar 2.1 Venturi

Gambar 2.2 Venturi
Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/VenturiTubeScheme.png

3. Flow Nozzle

            Tipe Flow Nozzle menggunakan sebuah corong yang diletakkan diantara sambungan pipa sensor tekanan P₁ dibagian inlet dan P₂ dibagian outlet. Tekanan P₂ lebih kecil dibandingkan P₁. Sensor jenis ini memiliki keunggulan diabanding venture dan orifice plate yaitu:

            1. Masih dapat melewatkan padatan

            2. Kapasitas aliran cukup besar

            3. Mudah dalam pemasangan

            4. Tahan terhadap gesekan fluida

            5. Beda tekanan yang diperoleh lebih besar daripada pipa venturi

            6. Hasil beda tekanan cukup baik karena aliran masih laminer

Gambar 3.1 Nozzle
Sumber : www.emcocontrols.com

4. Pipa Pitot

Pitot tube ialah pipa terbuka kecil dimana permukaannya bersentuhan langsung dengan aliran. Terdiri dari 2 pipa, yaitu :

•       Static tube  (untuk mengukur tekanan statis)

   Pipa ini membuka secara tegak lurus sampai ke aliran sehingga dapat diketahui tekanan statisnya.

•       Impact/stagnation tube (untuk mengukur tekanan stagnasi = velocity   head)

Impact pressure selalu lebih besar daripada static pressure dan perbedaan antara kedua tekanan ini sebanding dengan kecepatan.

            Konstruksi pipa ini adalah berupa pipa biasa sedang di bagian tengah pipa diselipkan pipa kecil yang dibengkokkan ke arah inlet. Jenis pipa ini jarang dipergunakan di industri karena dengan adanya pipa kecil di bagian tengah akan menyebabkan benturan yang sangat kuat terhadap aliran fluida. Alat ini hanya dipergunakan untuk mengukur aliran fluida yang sangat lambat.

Cara kerja pitot tube :

• Pipa yang mengukur tekanan statis terletak secara radial  pada batang yang  dihubungkan ke manometer (pstat)
•  Tekanan pada ujung pipa di mana fluida masuk merupakan tekanan stagnasi(p0)
•  Kedua pengukuran tekanan tersebut dimasukkan dalam persamaan Bernoulli untuk mengetahui kecepatan alirannya
•  Sulit untuk mendapat hasil pengukuran tekanan stagnasi secara nyata karena adanya friksi pada pipa. Hasil pengukuran selalu lebih kecil dari kenyataan akibat faktor C (friksi empirik)

Gambar 4.1 Pipa Pitot
Sumber : http://www.airteamimages.com/cessna-citationjet_HB-VWM_-private_100560_large.html

Prinsip dari pitot tube :
Energi kinetik dikonversikan menjadi static pressure head. Aplikasi pipa pitot :
1. Mengukur kecepatan pada pesawat (airspeed)
2.  Altimeter pesawat
3.  Mengukur tekanan fluida pada wind tunnel (terowongan angin)

5. Rotameter

            Rotameter terdiridari tabung vertikal dengan lubang gerak di mana kedudukan pelampung dianggap vertical sesuai dengan laju aliran melalui tabung (Gambar 5.1). Untuk laju aliran yang diketahui, pelampung tetap stasioner karena gaya vertical dari tekanan diferensial, gravitasi, kekentalan, dan gaya-apung akan berimbang. Jadi kemampuan menyeimbangkan diri dari pelampung yang digantung dengan kawat  dan tergantung pada luas dapat ditentukan. Gaya kebawah  (gravitasi dikurangi gaya apung)  adalah konstan dan demikian pula gaya keatas (penurunan tekanan dikalikan luas pelampung) juga harus konstan. Dengan mengasumsikan aliran non kompresif, hasilnya adalah sebagai berikut:

Pelampung dapat dibuat dari berbagai bahan untuk mendapatkan beda kerapatan yang diperlukan (W_f-W_ff) untuk mengukur cairan atau gas tertentu. Tabung sering dibuat dari gelas berkekuatan tinggi sehingga dapat dilakukan pengamatan langsung terhadap kedudukan pelampung.

Gambar 5.1 Rotameter
Sumber : http://www.castleshop.co.uk/linear-flowpath-rotameter.html

Gambar 5.2 Rotameter
Sumber : http://www.steamequipments.com/rotameter.asp

Gambar 5.3 Prinsip kerja rotameter
Sumber : http://herusantoso17.blogspot.com/2012/11/areameter.html

Fluida mengalir ke atas melalui tabung gelas berisi float yang dapat bergerak dengan bebas. Untuk menunjukkan besarnya aliran fluida metering float naik ke atas, seperti terlihat pada gambar I. Kepala metering float menunjukkan angka 0, membuktikan bahwa valve yang terletak di bawah meteran ini belum terbuka. Rotameter bila dipasang pada pipa-pipa berukuran ¼ - 3 inci standard. Pembacaan tinggi float pada scale line sebanding dengan perubahan besarnya aliran yang terjadi .

Aplikasi rotameter adalah pada pengolahan limbah dan irigasi.

Referensi :

http://feby23meianwar.blogspot.com/2013/04/laporan-ip.html

http://herusantoso17.blogspot.com/2012/11/areameter.html