Physics Instrumentation

Sensor Tekanan – Tugas Pendahuluan Praktikum

TUGAS PENDAHULUAN PRAKTIKUM SENSOR TEKANAN

MATA KULIAH PRAKTIKUM SENSOR II

.

1. Jelaskan pengertian tekanan !

Tekanan atau dalam bahasa inggrisnya adalah Pressure merupakan gaya per satuan luas bidang yang ditekan secara tegak lurus. Satuan tegangan adalah N/m² = pascal (Pa). tekanan dirumuskan sebagai berikut :

P = F / A

Keterangan :

F : Gaya (N)
A : Luas Permukaan (m²)
P ; Tekanan (N/m² = Pa)

Sebelum anda mempelajari lebih dalam mengenai tekanan anda harus mengingat bahwa 1 atm = 76cmHg=105 Pa.

Tekanan Zat Cair

Tekanan yang disebabkan oleh zat cair pada suatu kedalaman disebut tekanan hidrostatis.

Tekanan hidrostatis memiliki beberapa sifat yaitu :

  1. Pada kedalaman yang sama, tekanannya sama besar kesegala arah
  2. Tekanan hidrostatis yang dialami benda tergantung pada jenis cairannya
  3. Semakin dalam tekanan yang dialami benda semakin besar
  4. Tekanan hidrostatis tidak terpengaruh oleh bentuk wadahnya
  5. Tekanan hidrostatis tergantung pada percepatan gravitasi bumi

Rumus tekanan hidrostatis adalah

P= ρ.g.h

Keterangan :

P : tekanan hidrostatis (Pa)
ρ: Massa jenis zat cair (kg/m2)
g : percepatan grafitasi(m/s2)
h : kedalaman / jarak zat cair dari permukaan zat cair (m)
Hukum Pascal
Hukum pascal berbunyi “Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”.

Rumus :

P1 = P2

atau

Agar tidak bingung anda dapat melihat gambar dibawah ini sambil memahami rumus diatas

Keterangan :

F1 : Gaya yang diterima penampang 1 dengan satuan (N)
F2 : Gaya yang diterima penampang 2 dengan satuan (N)
A1 : Luas penampang 1 dengan satuan (m)
A2 : Luas penampang 2 dengan satuan (m)

Banyak alat berat ataupun alat-alat ringan yang digunakan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari yang menggunakan hokum pascal dan alat-alat tersebut sangat bermanfaat. Beberapa alat yang dibuat berdasarkan hokum pascal :

  1. Rem hydraulic yang biasa ditemui pada sepeda motor dan mobil, rem hydraulic biasa disebut dengan rem cakram
  2. Dongkrak hydraulic, tentunya anda pernah melihat dongkrak hydraulic di tempat pencucian mobil dan masih banyak alat lain yang dibuat berdasarkan hokum pascal

Bejana Berhubungan

Sebelum anda belajar lebih lanjut silahkan simak gambar di bawah ini.

Terdapat 2 zat cair yang berbeda yaitu zat cair warna coklat dan zat cair warna ungu. Tampak ketinggian dari zat cair coklat dan ungu berbeda atau h1 dan h2 berbeda, agar tekanan di titik nomor satu dengan titik nomor dua sama maka :

  1. Jika bejana berhubungan di atas di isi dengan zat cair yang sama maka ketinggian zat cair akan sama atau h1 sama dengan h2
  2. Jika bejana berhubungan di atas di isi dengan zat cair yang berbeda maka ketinggian zat cair akan berbeda atau h1 tidak sama dengan h2

Jika anda menemui soal yang seperti ini anda dapat dengan mudah menjawabnya dengan rumus :

ρ 1.h1 = ρ2.h2

Keterangan :
ρ1 : massa jenis cairan pertama
ρ2 : massa jenis cairan kedua
h1 : kedalaman titik pertama
h2 : kedalaman titik kedua

Hukum Archimedes

Hukum Archimedes berbunyi “Setiap benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair akan mendapatkan gaya ke atas sebesar zat cair yang didesak oleh benda itu”.

Hukum Archimedes dapat dirumuskan :

FA = Wu-Wa= ρ.g.Va

Keterangan :

FA : gaya keatas suatu benda pada zat cair dengan satuan (N)
Wu : Berat benda di udara dengan satuan (N)
Wa : Berat benda di air dengan satuan (N)
ρ : Massa jenis zat cair dengan satuan (kg/m3)
g : Percepatan gravitasi dengan satuan (m/s2)

Jika benda dicelupkan kedalam zat cair maka benda dapat terapung, melayang atau tenggelam. Hal tersebut tergantung massa jenis benda dan massa jenis zat cair.

  1. Jika benda terapung massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair
  2. Jika benda melayang maka massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair
  3. Jika benda tenggelam maka massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair

Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temui yaitu :

  1. Jembatan apung
  2. Kapal, perahu dan kapal selam
  3. Hidrometer yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair (saya sendiri biasa menggunakan hydrometer pada aki, untuk mengukur massa jenis air aki)

Tekanan Udara

Udara sangat penting bagi kehidupan dibumi yang kita tinggali ini, dalam udara atau dalam atmosfer bumi tidak hanya terkandung oksigen melainkan ada banyak gas-gas lain yang mengisi atmosfer bumi. Udara juga memiliki massa jenis jadi hal ini menyebabkan tekanan udara.

Percobaan Torricelli

Torricelli melakukan percobaan dalam mengukur tekanan udara. Berikut hasil percobaan yang dihasilkan Torricelli :

  1. Tekanan udara di permukaan laut adalah 76 cmHg atau satu atmosfer
  2. Setiap naik 100 meter maka tekanan udara berkurang 1cmHg

Manometer zat cair

Manometer, anda pernah dengar alat manometer ? saya sendiri juga belum pernah mendengar atau melihat bahkan belum pernah menggunakan alat manometer, hehe. Menurut berbagai referensi di internet dan referensi lain manometer adalah alat yang biasa digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ruang tertutup.

Manometer Raksa Terbuka

Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup dengan tekanan kurang dari satu atmosfer.

.

.

2. Jelaskan prinsip kerja sensor MPX 5100 !

Sensor tekanan MPX 5100 akan mengubah tekanan menjadi tegangan. Semakin besar tekanan yang dihasilkan, semakin besar pula tegangan yang dihasilkan. Tegangan yang dihasilkan sensor ini masih berupa tegangan dengan orde mV. Namun, karena sensor ini dilengkapi chip signal conditioned maka keluaran dari sensor ini tidak perlu dikuatkan lagi.

MPX5100DP memiliki rentang tekanan antara 0 kPa sampai 100 kPa. Konsumsi arus sensor cukup rendah yaitu 10 mA (maksimum), dengan akurasi ±2.5 % VFSS (skalamaksimum span sebesar 4.5 volt), sensitifitas 45 mV/kPa dan stabilitas offset ±0.5 % VFSS. Sensor MPX5100DP merupakan model sensor MPX5100 dengan tipe diferensial dengan 2 port masukan tekanan, yakni port pertama untuk masukan tekanan objek ukur dan port kedua untuk masukan tekanan referensi dan 6 pin.

A block diagram of the internal circuitry integrated on a pressure sensor chip in a Unibody Package

Fully Integrated Pressure Sensor Schematic for Unibody Package Devices

A block diagram of the internal circuitry integrated on a pressure sensor chip in a Small Outline Package

Fully Integrated Pressure Sensor Schematic for Small Outline Package Devices

Grafik tegangan keluaran dan tekanan :

3. Sebutkan dan jelaskan pengukuran tekanan di BMKG !

Berikut ini instrumen pengukur tekanan yang digunakan di BMKG :

Barograf (barometer aneroid)

Perubahan tinggi dari tabung logam yang fleksibel akibat perubahan tekanan luar dan dihubungkan ke penunjuk skala yang bebas bergerak. Hasil dari rekaman perubahan tekanan udara tersebut berupa grafik yang menunjukkan skala tertentu pada jam-jam yang tercatat pias kertas pias tersebut, sehingga perubahan tekanan udara di suatu tempat dapat diketahui.

Barometer air raksa / mercury fortin barometer

Prinsip kerja dari barometer air raksa jenis fortin adalah dengan memanfaatkan sifat anomali air raksa dalam tabung hampa.Tekanan udara dalam bulb air raksa akan menekan ke atas tabung bila udara bergerak naik ke atas.Pada alat ini juga terdapat termometer untuk
mengetahui suhu di dalam ruang, barometer harus ditempatkan di ruangan yang mempunyai suhu tetap dan tidak terkena sinar matahari dan angin secara langsung.Barometer dipasang tegak lurus pada dinding dengan kuat,tinggi bejana kurang lebih 1 m dari lantai, pengamatan barometer dilakukan setiap jam, dan dilakukan pertama kali sejak pengamat hadir, setel nonius sehingga menyinggung permukaan air raksa kemudian baca skala barometer kemudian dicatat.

Barometer digital

.

.

Referensi :

Manual Book Sensor MPX 5100. http://www.mouser.com/ds/2/161/MPX5100-71237.pdf

Materi Tekanan Fisika. http://www.infogadgetku.com/2015/07/materi-tekanan-fisika.html

Pengertian Tekanan dan Jenisnya. http://trainingkalibrasi.net/pengertian-tekanan-dan-jenisnya.html

 

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s