Rangkaian Pendeteksi Banjir
dengan Sensor LVDT
- Dapat memahami prinsip kerja sensor LVDT dan pengaplikasiannya pada sensor pendeteksi bahaya banjir.
- Dapat membuat rangkaian aplikasi dari sensor LVDT
2. 2. Alat dan Bahan [KEMBALI]
1. Resistor
Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.
2. Transformer 2 primer 2 sekunder
Transformer merupakan alat elektronika yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan tanpa menurunkan daya yang digunakan. perubahan ini disebabkan oleh adanya induksi pada inti trafo.
3. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm.
4. Dioda
Dioda fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
5. Kapasitor
Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik
6. Vsine
Vsine berfungsi sebagai sumber arus AC
7. Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.
8. Lampu
Lampu berfungsi sebagai indicator.
9. Ground
Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
10. IC 7812
Suplai daya atau tegangan catu suatu rangkaian elektronik yang berubah-ubah besarnya dapat menyebabkan pengaruh yang sifatnya merusak fungsi kerja rangkaian elektronik yang dicatunya. Catu daya yang stabil dan dapat diatur sering disebut dengan regulated power supply. Catu daya ini menggunakan komponen aktif sehingga harganya cukup mahal. Maka dari itu, saat ini banyak digunakan catu daya dalam bentuk IC yaitu IC regulator tegangan. IC regulator tegangan secara garis besar dapat dibagi menjadi dua yakni regulator tegangan tetap (3 kaki) dan regulator tegangan yang dapat diatur (3 kaki atau lebih).
3. 3. Dasar Teori [KEMBALI]
Sensor Linear Variable Differential Transformers (LVDT) adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Sensor linear variabel diferential transformer (LVDT) merupakan sensor yang dapat membaca tekanan atau perubahan melalui pergerakan atau perubahan posisi inti magnet. Prinsip ini pertama kali digunakan pada tahun 1940-an. Pada saat ini LVDT digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya. Namun saat ini lebih sering digunakan sebagai sensor jarak.
Sensor ini umumnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua kumpara sekunder, dan inti yang dapat bergerak. Kedua kumparan sekunder akan terpasang secara seri dan inti itu sendiri terbuat dari bahan feromagnetik.Bisa dikatakan bahwa sensor ini memungkinkan inti dapat naik turun secara bebas pada pengooperasian nya.
Struktur Internal LVDT:
· Dua lilitan skunder kiri dan kanan dipisahkan oleh sebuah lilitan primer yang menjadi pusatnya dan jarak lilitan primer ke masing-masing lilitan sekunder adalah simetris
· Core adalah elemen yang bergerak pada LVDT, berbentuk pipa yang terpisah yang terbuat dari bahan yang memiliki permeabilitas magnetik. Core bebas bergerak secara aksial terhadap coil dan secara mekanik dikopelkan pada objek yang akan diukur posisinya.
· Pipa yang digunakan terbuat dari bahan non feromagnetik, kemudian kedua kumparan tersebut dihubungkan dengan seri dalam jumlah lilitan yang sama tapi secara berlawanan.
· Coil adalah lilitankan pada satu potong bentuk cekungan yang terbuat dari polymer bertulang kaca yang memiliki kestabilan suhu tinggi.
· Diamankan dalam sebuah rumahan silinder yang terbuat dari stainless stell.
Dalam aplikasinya, output terhubung dalam bentuk yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada gambar .tegangan output individu sekunder v1 dan v2 pada posisi nol diilustrasikan pada gambar. Namun, dalam hubungan yang berlawanan, setiap perpindahan dalam posisi inti x dari titik nol menyebabkan amplitudo output tegangan dan perbedaan fasa α berubah. Bentuk gelombang keluaran v berhubungan dengan posisi inti ditunjukkan pada Gambar. Ketika inti diposisikan di tengah, ada dalam pasangan yang sama antara gulungan primer dan sekunder, sehingga memberikan titik nol atau titik referensi dari sensor. Selama inti tetap dekat pusat pengaturan kumparan, output sangat linier. Rentang linier transformator diferensial komersial jelas ditentukan, dan perangkat jarang digunakan di luar rentang linier ini.
Prinsip Kerja LVDT
Inti berada di tengah-tengah maka:
Flux S1 = S2
Tegangan induksi E1 = E2
Enetto = 0
Inti bergerak ke arah S1 maka:
Flux S1 > S2
tegangan induksi E1 > E2,
Enetto = E1 - E2
Inti bergerak ke arah S2 maka:
Flux S1 < S2
Tegangan induksi E1 < E2
Enetto = E2 – E1
Sensor LVDT adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an.Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas diunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.Untuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan yang sama.
Secara skematik LVDT dapat digambarkan seperti pada Gambar di atas Pada ujung-ujung kumparan primer diberikan tegangan eksitasi yang berupa sinyal yang dihasilkan oleh oscilator Keluaran dari sensor ini diambil dari ujung-ujung kumparan sekunder. Besar tegangan keluaran LVDT bergantung kepada posisi inti. Pada saat posisi inti. Pada saat posisi inti besi ditengah, GGL yang diinduksi oleh kumparan sekunder 1 dan 2 sama besar. Tetapi karena kedua kumparan sekunder dihubungkan seri secara berlawanan maka tegangan keluaran akan sama dengan nol. Jika inti besi kita geser kearah kiri maka kumparan sekunder 1 akan mendapat rapat fluks yang lebih tinggi dibandingkan dengan kumparan sekunder 2. Akibatnya GGl induksi pada kumparan sekunder 1 akan lebih besar daripada kumparan sekunder 2. Tegangan keluaran yang dihasilkan merupakan selisih tegangan kedua kumparan sekunder. Hubungan antara tegagan keluaran dan pergesaran inti LVDT adalah linier pada selang jarak tertentu. Hubungan antara tegangan keluaran U dengan posisi inti besi x linier saat inti berada ditengah selongsong, dan tidak linier saat inti berada di pinggirpinggir selongsong. LVDT dapat digunakan untuk mengukur pergeseran/perubahan jarak. Untuk keperluan ini kita hubungkan pegangan inti LVDT ke bagian yang akan diukur pergerakannya.
Kelebihan dan kekurangan sensor LVDT
· Kelebihan
1. Bebas Gesekan.Pada sensor LVDT memungkinkan inti bergerak tanpa gesekan atau tidak bersentuhan dengan kumparan LVDT sehingga tidak ada gesekan. Fitur ini memungkinkan pada pengujian bahan, pengukuran getaran perpindahan dan resolusi yang tinggi.
2. Resolusi Tak Terbatas.
3. Sensor LVDT mempunyai resolusi takterbatas. Sensor ini hanya dibatasi oleh kebisingan di sinyal kondisioner dan output resolusi layar.
4. Masa Jangka Yang Tak Terbatas.
5. Karena tidak ada kontak langsung antara inti dan kumparan maka tidak ada aus atau bergesekan. aplikasi ini sangat berguna pada aplikasi pesawat tebang, satelit dan kendaraan luar angkasa.
6. Tahan Kerusakan Overtravel.
7. inti dari LVDT memungkinkan untuk lulus sepenuhnya melalui sensor perakitan koil tanpa menyebabkan kerusakan.
8. Respon Cepat dan Dinamis.
9. karena tidak adanya gesekan selama operasi memungkinkan sensor LVDT untuk merespn secara sangat cepat terhadap posisi inti terhadap kumparan.
10. Output Bersifat Absolut.
11. jika terjadi kehilangan daya secara mendadak pada sensor, maka data posisi yang dikirim dari sensor tidak akan hilang.
· Kekurangan LVDT
Harga sensor itu sendiri relatif mahal. oleh sebab itu untuk menggunakan sensor ini membutuhkan biaya yang lumayan menguras keuangan dibandingkan dengan sensor sejenis lainnya.
4. 4. Prinsip Kerja Rangkaian [KEMBALI]
Terdapat 3 kondisi yaitu
Kondisi 1:
Pada saat potensiometer menunjukan 100% artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai masih 100% dari jarak normal, maka arus yang dihasilkan minimum karena hambatan pada potensi maksimum. Sehingga tegangan suplay tidak dapat menghidupkan lamp dan buzzer yang berarti ketinggian air dalam keadaan sangat aman dan tidak berpotensi banjir.
Kondisi 2:
Pada saat potensiometer bernilai 50% yang artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai adalah 50% dari jarak normal, maka arus yang dihasilkan yaitu sebesar Vsumber/70% hambatan potensio. Sehingga arus yang dihasilkan belum sudah dapat menhidupkan lampu dengan nyala redup namun tidak menghidupkan buzzer yang artinya sedikit berpotensi banjir namun masih dalam tahap aman.
Kondisi 3:
Pada saat potensiometer telah bergeser ke 2% yang artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai adalah 2% dari jarak normal, maka arus yang dihasilkan yaitu sebesar Vsumber/2% hambatan potensio. Sehingga arus yang dihasilkan sudah dapat menhidupkan lampu dengan nyala terang dan menghidupkan buzzer yang artinya sudah berpotensi banjir dalam status siaga banjir.
5. 5. Rangkaian [KEMBALI]
6. 6. Video Simulasi [KEMBALI]
7. 7. Link Download [KEMBALI]
Link Video : klik disini
Link Rangkaian : klik disini
Link HTML : klik disini
Link Datasheet : klik disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar