Rahmat Fajar: RANGKAIAN KOMPONEN SENSOR LVDT

Tugas 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Landasan Teori

4. Rangkaian Simulasi

5. Link Download

1. Tujuan [kembali]

Mampu memahami sensor LVDT dan aplikasinya

Mampu membuat rancangan sensor LVDT di Proteus

Mampu mensimulasikan rancangan sensor LVDT

2. Alat dan Bahan [kembali]

Resistor

Dioda 1N4001

Ground

Ossiloscope

Alternator

Capasitor Polarized

Potensiometer-HG

Transformer 2p2s2b

AC Voltmeter

3. Landasan Teori[kembali]

Sensor LVDT

LVDT adalah : suatu transduser elektromekanik yang dapat mengkonversikan pergerakkan rectilinier dari suatu objek menghasilkan keluaran elektrik yang sesuai dengan perpindahan core .

Linier

Variasi tegangan secara linier sesuai dengan perubahan posisi core.

Differential

Tegangan keluar LVDT merupakan differential (beda) tegangan yang terjadi antara lilitan primer dengan lilitan sekunder kiri dan lilitan primer dengan lilitan sekunder kanan.

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.

Grafik Respon Sensor

Bentuk Sensor LVDT

Pengaplikasian Sensor LVDT:

1. Sensor level fluida : yaitu digunakan untuk menentukan posisi atau ketinggian permukaan suatu zat cair. biasanya digunakan pada sensor pendeteksi banjir atau pengukur ketinggian permukaan air sungai.

berikut bentuk sensor LVDT pada sensor pengkur level fluida:

2. Sensor perpindahan induktif : yaitu sensor yang digunakan untuk menentukan perpindahan induktif.sensor ini dipilih karena keandalannya dalam kondisi yang relatif keras. Karena mereka memberikan kualitas sinyal yang tinggi, stabilitas suhu, ketahanan terhadap guncangan dan getaran, contohnya :

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.

Sensor LVDT mempunyai resolusi takterbatas. Sensor ini hanya dibatasi oleh kebisingan di sinyal kondisioner dan output resolusi layar.

3. Masa Jangka Yang Tak Terbatas.

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.

4. Tahan Kerusakan Overtravel.

inti dari LVDT memungkinkan untuk lulus sepenuhnya melalui sensor perakitan koil tanpa menyebabkan kerusakan.

5. Respon Cepat dan Dinamis.

karena tidak adanya gesekan selama operasi memungkinkan sensor LVDT untuk merespn secara sangat cepat terhadap posisi inti terhadap kumparan.

6. Output Bersifat Absolut.

jika terjadi kehilangan daya secara mendadak pada sensor, maka data posisi yang dikirim dari sensor tidak akan hilang.

Kekurangan

1. LVDT baru bekerja jika ada kontak antara armature dan transformer.

2.Pengukuran dinamis dibatasi tidak lebih dari 1/10 dari LVDT resonansi frekuensi. Di beberapa kasus, hasilnya lebih dari 2 kHz.

4. Rangkaian Simulasi [kembali]

Prinsip Kerja :

Pada rangkaian sensor LVDT mempunyai prinsip kerja berupa variabel induktansi. pada rangkaian sensor LVDT diatas diwakilkan dengan trafo dan AC voltmeter untuk melihat hasil keluaran tegangan dalam bentuk digital. LVDT mempunyai komponen yang terdiri dari inti besi yang bisa bergerak yaitu menggunakan 1 kumparan primer dan 2 kumparan sekunder. kumparan primer akan terhubung dengan tegangan AC sebagai tegangan acuan. sedangkan kumparan sekunder terletak di sebelah kiri dan kanan kumparan primer yang terhubung secara seri.

Kemudian arus akan mengalir pada rangkaian dari sumber AC, lalu akan melewati potensiometer dan akan diteruskan ke rangkaian trafo. pada rangakaian trafo lilitan primer di ukur tegangannya. kemudian akan terjadi induksi yang menyebabkan terjadinya GGL(gaya gerak listrik) pada kumparan sekunder sehingga terbentuk arus listrik. Arus listrik akan diteruskan menuju jembatan dioda.

Saat arus positif maka akan masuk ke D1, lalu melewati resistor dan diteruskan ke D4. => Saat arus negatif maka akan melewati D2, lalu melewati resistor dan menuju D3.

Saat lepas dari jembatan dioda maka akan keluar input pada rangkaian. untuk hasil Output dipasang voltmeter untuk membandingkan tegangan awal pada saat sebelum adanya tegangan dan sesudah adanya tegangan. Kemudian untuk melihat perubahan bentuk gelombang dapat menggunkan osilloscope.