Jenis Jenis Level Transmitter

Level transmitter adalah suatu alat ukur elektronik yang berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu medium baik itu liquid,gas ataupun solid dimana alat ini terdiri atas dua bagian yaitu blok sensor dan transmitter. 

Pengukuran level transmitter terbagi atas beberapa metode antara lain:

1.    Level Transmitter dengan metode konductif

2.    Level Transmitter dengan metode kapasitifs

3.    Level transmitter dengan metode diffrensial pressure

4.    Level transmitter dengan metode radar

5.    Level transmitter dengan metode guide radar

6.    Level transmitter dengan metode ultra sonic

7.    Level tranmitter dengan metode sistem radioaktif

L  

L   Level Transmitter dengan metode konductif

Pengukuran level secara konduktifitas adalah metode sederhana dari pendeteksi level yang dapat dipakai untuk material yang konduktif secara listrik di dalam pipa, tangki atau container, yang berarti bahwa setiap bagian yang terpisah melakukan pengukuran konduktifitas.
Prinsip kerjanya, jika elektrode tidak menyentuh laruran/material maka resistansi yang mengalir sangat besar, jika elektrode tersentuh larutan maka resistansi yang mengalir antara tanah ke elektrode menjadi kecil sehingga menghantarkan arus listrik.
Jika tangki, jalur pipa atau container tidak konduktif, maka perlu pemasangan elektrode tanah

            metode kapasitif

Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubahan luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut.

Sifat Sensor Kapasitif yang Dimanfaatkan Dalam Pengukuran1. Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.

2.Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit yang diberikan.

3.Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan

Aplikasi Sensor Kapasitif Beberapa aplikasi yang dapat dibuat dengan sensor kapasitif diantaranya adalah :
a. Sensor Tekanan : menggunakan sebuah membran yang dapat merenggang sehingga tekanan dapat dideteksi dengan menggunakan spacing-sensitive detector.b. Sensor Berat : menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara kedua plat yang jarak kedua plat berubah sesuai beban berat yang diterima.

c. Ketinggian cairan : menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara kedua plat konduktor yang dicelupkan kedalam cairan

d. Jarak : jika sebuah object metal mendekati elektroda kapasitor, didapat nilai kapasitansi yang berubah-ubah.

e. Layar sentuh : dengan menggunakan X-Y tablet

f. Shaft angle or linear position : dengan menggunakan metode multiplate, kapasitif sensor dapat mengukur angle atau posisi

Pengukuran level dengan metode kapasitansi diadasarkan oleh prinsip kapasitor dalam dua pelat logam yang terpisah oleh insulator.Nilai kapasitansi ditentukan oleh type bahan/produk/liquid, jarak/ tinggi level produk pada tangki atau plat.
Dalam kenyataanya plat kapasitor ini sebenarnya dinding tangki dan besi elektrode sensor. Konversi dari perubahan kapasitansi diubah oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA 

     Level Transmitter dengan metode  diffrensial pressure

Alat ukur ini memanfaatkan Prinsip kerjanya  pendeteksian perbedaan tekanan medium dalam tank dimana perbedaan tekanan tersebut dipengaruhi oleh ketinggian tangki dan spesifik gravity suatu medium yang diukur dalam tanki dengan metode cell membran/diafragma dengan memanfaatkan sensor kapasitif.
Cell membran terdiri atas sensor keramik dengan subtrat dan 2 diafragma
Diafragma secaralangsung mengukur pressure produk/liquid/yang atau dihubungkan secara kapiler. oli silicon, oli mineral, diisikan kedalam subrat. Pressure luar ke difragma menyebabkan kapasitansi antara diafragma dan subtart berubah. Nilai perubahan antara hasil tekanan di diafragma1 dan 2 menyebabkan perubahan jarak antara 2 plat kapasitor dalam sensor kapasitor dan menyebabkan perubahan nilai kapasitansi pada alat tersebutdan menghasilkan nilai tertentu yang dikonversi oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA

Level DP type open tank (Level Hydrostatic).

Alat ukur ini  berfungsi untuk mengukur ketinggian cairan  dengan pendeteksian tekanan medium dalam tank terbuka (atmospheric vessel) dimana perbedaan tekanan tersebut merupakan konversi dari akumulasi ketinggian medium dengan spesifik gravity atau density.Nilai perubahan antara hasil tekanan di diafragma1 dan 2 menyebabkan perubahan jarak antara 2 plat kapasitor dimana tekanan yang dirasa pada diafragma 1 atau pada point + berasal pressure medium yang akan diukur sedangkan untuk diafragma 2 pada point pressure – kondisinya di venting ke atmosfir sehingga pressure yang dirasa pada diafragma 2 adalah sama dengan 0 bar.

Formula 1:

P = h x g x

Remaks :

P = Hydrostatic Pressure (Pa)

H = Level (m)

g = Acceleration due to gravity (m/) = 10 

= Density Liquid (kg/

Example 1 :

Sebuah tanki ingin diukur level mediumnya dengan ketinggian  10 meter dan didalam tanki medium cairan mempunyai density 850 kg/.Berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut?

Jb:  min range(0%) =  P1 = h1 x g x

                                             0 x 10m/s x 850

                                       P = 0 Pa = 0 Bar = 0 mmH20

Maks range (100%) = P2 = h2 x g x

                                       P= 10 x 10 x 850

                                      P= 85000 Pa = 85Kpa = 0.85 Bar = 850 mbar = 8.5mH20 = 8500 mmH20

Maka range kalibratenya = 0 8.5mH2O = 0

Formula 2:

P = h x Sg

Remaks :

P = Hydrostatic Pressure (Bar)

h = Level medium (m)

Sg = Spesifik gravity

 Spesifik Gravity (Sg) adalah perbandingan  density medium yang akan diukur dengan density water pada temperature 25.

Density water at 25 = 1000 kg/

Sg = Density medium / Density water

Density adalah massa sebuah medium dalam suatu volume tanki

Density = Massa /Volume = Kg/

Example 2:

Sebuah tanki ingin diukur level mediumnya dengan ketinggian  10 meter dan didalam tanki medium cairan mempunyai density 850 kg/.Berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut?

Sg medium = density medium Kg/ = 850 Kg// 1000 Kg/ = 0.85

Min Range (0%) = P =h1 x Sg = 0m x 0.85 = 0 mH20

Maks Range (100%) = P2 = h2 x Sg = 10m x0.85 = 8.5 mH20

Maka range kalibratenya = 0 8.5mH2O = 0

Level  Hydrostatic dengan zero suspertion.

Alat ukur ini  berfungsi untuk mengukur ketinggian cairan  dengan pendeteksian tekanan medium dalam tank terbuka (atmospheric vessel) dimana perbedaan tekanan tersebut merupakan konversi dari akumulasi ketinggian medium dengan spesifik gravity atau density  dimana posisi instrument lebih rendah dari pada posisi point zero atau minimum medium yang akan diukur.

Formula 3

P1 = Min Range=0%= Sg x (Z +H1)

P2 = Maks Range = 100% = Sg x (Z + H2)

Dimana P = Hydrostatic pressure (Bar)

               Sg = Spesifik Gravity

                Z = jarak antara posisi instrument dengan titik point minimum pengukuran atau point     

                      0%  pengukuran

               H =  Tinggi level pengukuran.

Example :

Sebuah tangki ingin diukur mediumnya dengan ketinggian level yang ingin diukur sebesar 10 m dengan jarak point posisi instrument ke titik point minimum pengukuran sekitar 1.5m. Medium tanki tersebuat mempunyai density 850 Kg/ .Hitung berapa range kalibrasi pada level tersebut?

Sg = 850Kg//1000kg/= 0.85

P1=min range(0%)= Sg x (Z +H1)

                                     0.85 x (1.5 +0)=0.85 x 1.5=1.275mH20

P2= maks range (100%) = 0.85 x(1.5+10) =0.85 x 11.5 =9.775mH20

Maka range kalibratenya = 1.275 9.775mH2O

Level  Hydrostatic dengan zero elavation.

Alat ukur ini  berfungsi untuk mengukur ketinggian cairan  dengan pendeteksian tekanan medium dalam tank terbuka (atmospheric vessel) dimana perbedaan tekanan tersebut merupakan konversi dari akumulasi ketinggian medium dengan spesifik gravity atau density  dimana posisi instrument lebih tinggi dari pada posisi point zero atau minimum medium yang akan diukur.

Formula 4

P1 = Min Range=0%= Sg x (-Z +H1)

P2 = Maks Range = 100% = Sg x (-Z + H2)

Dimana P = Hydrostatic pressure (Bar)

               Sg = Spesifik Gravity

                Z = jarak antara posisi instrument dengan titik point minimum pengukuran atau point     

                      0%  pengukuran

               H =  Tinggi level pengukuran.

Example :

Sebuah tangki ingin diukur mediumnya dengan ketinggian level yang ingin diukur sebesar 10 m dengan jarak point posisi instrument ke titik point minimum pengukuran sekitar 1.5m. Medium tanki tersebuat mempunyai density 850 Kg/ .Hitung berapa range kalibrasi pada level tersebut?

Sg = 850Kg//1000kg/= 0.85

P1=min range(0%)= Sg x (-Z +H1)

                                     0.85 x (-1.5 +0)=0.85 x -1.5=-1.275mH20

P2= maks range (100%) = 0.85 x(-1.5+10) =0.85 x 8.5 =7.225mH20

Maka range kalibrates = -1.275 7.225mH2O

Level DP type close tank

Alat ukur ini  berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu medium dalam tanki tertutup (close tank) dimana hasil pengukuran level medium tersebut di peroleh dari hasil akumulasi perbedaan tekanan medium yang akan diukur dengan tekanan udara atau uap atau gas yang terjebak di atas medium yang diukur akibat dari volume medium yang terukur bertambah dan memanpatkan ruang yang kosong pada tangki tertutup tersebut.Perbedaan tekanan tersebut masih juga di pengaruhi oleh density atau spesifik gravity dan  medium refrensi yang lain.Nilai perubahan antara hasil tekanan di diafragma1 dan 2 menyebabkan perubahan jarak antara 2 plat kapasitor dimana tekanan yang dirasa pada diafragma 1 atau pada point + berasal pressure medium yang akan diukur sedangkan untuk diafragma 2 pada point pressure – berasal dari pressure udara atau uap atau atau gas yang ter jebak diatas medium yang diukur pada kondisi tanki tertutup.

Level DP type close tank berdasarkan posisi instrument tersebut di bagi atas 2 bagian antara lain :

a.       Level DP close tank zero suspertion

b.      Level DP close tank zero elavation

a.       Level DP close tank zero suspertion

Type Level  ini berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu medium dalam tangki tertutup yang diperoleh dari perbedaan tekanan dalam tangki dimana posisi atau  letak instrument level dp tersebut berada di bawah posisi point minimum pengukuran atau (0%) Level yang diinginkan.

b.      Level DP close tank zero elavation

Type Level  ini berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu medium dalam tangki tertutup yang diperoleh dari perbedaan tekanan dalam tangki dimana posisi atau  letak instrument level dp tersebut berada di atas posisi point minimum pengukuran atau (0%) Level yang diinginkan.

Level DP type close tank berdasarkan installasi terbagi atas 2 macam  yaitu:

a.       Level DP type dry leg

b.      Level DP type wet Leg

a.       Level DP type dry Leg

Type Level DP ini jalur line pressure menuju di apragma1 & 2 melalui sebuah tube atau pipa kapiler langsung bersentuhan langsung dengan medium dalam tangki tanpa medium refferensi

b.      Level DP type wet Leg

Type Level DP ini jalur line pressure menuju diapragma 1 & 2 melalui tube atau pipa kapiler tidak langsung bersentuhan dengan medium dalam tangki tetapi memanfaatkan medium refferansi lain di dalam line tube atau pipa kapiler seperti silicon oil, gliycol, water comon dll.

Formula  untuk mencari range kalibrasi  pada level DP close tank zero suppersion :

Minimum range (0%)= H1 x Sg1 –H2 xSg1

Maksmim range (100%) = (H1 x Sg1 – H2 x Sg1) + H3 Sg2

Keterangan :

H1 = Jarak antara point + pressure ke point minimum pengukuran atau titik point 0% pengukuran

Sg1 = Spesifik gravity medium refferensi lain pada line tube ke diapragma biasanya dipakai       

            silikon oil dengan sg = 0.85

H2 = Jarak antara point – pressure ke point maksimum pengukuran atau 100% pengukuran

H3 = Level medium yang akan di ukur

Sg2 = Spesifik gravity medium yang akan diukur

Example :

Sebuah tangki ingin diukur mediumnya dengan ketinggian level yang ingin diukur sebesar 10 m. Level di pasang dengan posisi zero suppersion dengan jarak titik point + pressure instrument ke titik point minimum pengukuran sekitar 1.5m dan jarak titik point – pressure instrument ke titik point maksimum pengukuran sekitar 11.5 m. Level DP dipasang menggunakan kappilary yang berisi silikon oil dengan sg 0.85 Medium tangki tersebuat mempunyai density 1000 Kg/ Hitung berapa range kalibrasi pada level tersebut?

H1 = 1.5m

H2 = 11.5m

H3 = 10m

Sg1 = 0.85

Sg2 = 1000/1000 = 1

Minimum range (0%)= H1 x Sg1 –H2 xSg1

                                    = 1.5 x 0.85 – 11.5 x 0.85

                                     = 1.275 – 9.775 = -8.5 mH2O = -8500mmH2O

Maksmim range (100%) = (H1 x Sg1 – H2 x Sg1) + H3 Sg2

                                             = (1.5 x 0.85 – 11.5 x 0.85) + 10 x 1

                                              = -8.5 + 10 = 1.5mH2O = 1000mmH2O

Maka range kalibrasinya = -8.5mH2O˜1.5mH2O

Level Transmitter dengan metode radar

Radar merupakan singkatan dariRadio Detection and Ranging. Level transmitter dengan metode radar  adalahalat instrument yang berfungsi untuk melakukan pengukuran ketinggian medium dalam tangki dengan memanfaatkan  gelombang elektromagnetik untuk mengidentifikasi keberadaan suatu benda (arah dan kecepatan dari objek).Gelombang elektromagnetik  tersebut bisa terpantul jika terdapat perbedaan kerapatan atom yang begitu besar antara sebuah objek dengan lingkungan  di sekitarnya. Pantulan gelombangelektomagnetik tersebut terpancar sesuai dengan besar panjang gelombangnya dan bentuk dari objek pemantulnya. Jika panjang gelombang yang dipancarkan lebih pendek dari ukuran objek yang ada maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali seperti gelombang cahaya yang terpantul pada sebuah cermin.

Level radar  mengirimkan sinyal  elektromagnetik melalui antena ke objek medium yang akan diukur dalam tangki dan objek  tersebut memantulkan kembali gelombang elektromagnetik, panjang  gelombang elektromagnetik   yang dipantulkan kembali dari objek yang diukur dan mengukur jeda waktu pantulan gelombangnya  merupakan perubahan sinyal yang ditangkap oleh receiver (penerima) pada level radar tersebut. Perubahan sinyal tersebut ditangkap receiver sebagai perbedaan frekuensi antara sinyal gelombang yang dipancarkan dan sinyal gelombang yang dipantulkan kembali dapat digunakan untuk menghitung kecepatan perubahan  dari medium  tersebut.sinyal perbedaan frekuensi tersebut diteruskan oleh receveir ke penguat sinyal dan diteruskan kembali ke tansmitter untuk diolah signalnyamenghasilkan nilai tertentu yang dikonversi oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA sebagai output transmitter pada level transmitter untuk mewakili indikasi level medium  yang terukur.

E = empty calibr. (= zero)

setting in 005

F = full calibr. (= span)

setting in 006

D = distance (distance flange / product)

display in 0A5

L = level

display in 0A6

SD = safety distance

setting in 015

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan pada penginstallan sebuah level radar agar pengukuran level menjadi benar antara lain :

a.      Posisi letak dan jarak antara bibir tangki ke flange level transmitter untuk pemasangan level yang benar

b.       Range kalibrasi yang sesuai dengan ketinggian tangki dan maksimum pengukuran yang diinginkan

c.       Settingan parameter transmitter yang benar sesuai dengan kondisi tangki dan medium pengukuran tersebut dalam tangki

d.      Ketika level penginstallan pertama selesai dipasang dan di setting parameternya maka kita harus melakukan maping pada kondisi tangki kosong

5.Level Transmitter dengan metode guide radar

 Level Transmitter dengan metode guide radar  mempunyai prinsip pengukuran hampir sama dengan level radar tetap memanfaatkan sinyal gelombang elektromaknetik untuk mengidentifikasi keberadaan suatumedium (arah dan kecepatan dari objek) tetapi pada guide radar memiliki rode atau rope sebagai antena sensor yang langsung bersentuhan langsung medium dalam tangki. Tinggi level yang dapat diukur sama dengan panjang stik rode atau rope level tersebut dimana panjang stik rode atau rope level mewakili panjang LN pada level transmitter

Level  guide radar pada sistem pengukuran lebih unggul dari pada pada level radar karena memiliki sensitifitas lebih tinggi. Pada level guide radar sinyal gelombang elektromagnetik dipancar melalui stik rode atau rope dengan sistem guide sehingga vapour,bubbling dan foaming yang terjadi dalam medium tangki tersebut dapat diabaikan sehingga pengukuran level  menjadi baik dan mendekati aktulnya.

6. Level Transmitter dengan metode ultra sonic

Sensor Ultrasonik – bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil. Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi di atas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonic yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut rerceiver. Sinyal ultrasonic yang di bangkitkan akan di pancar dari transmitter ultrasonic. Ketika sinyal mengenai benda penghalang maka sinyal dipantulkan dan diterima oleh receiver ultrasonic. untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul). Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepata bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan di pantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonic. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian controller dan diteruskan kembali ke tansmitter untuk diolah signalnyamenghasilkan nilai tertentu yang dikonversi oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA sebagai output transmitter pada level transmitter untuk mewakili indikasi level medium  yang terukur.

Formula

S = V x T/2

S = Jarak sensor ke level (m)

T = Waktu selisih pemancar (s)

V = Kecepatan bunyi (m/s)

7. Level Transmitter dengan metode sinyal radioakti

Sumber radioaktif yang digunakan adalah Censium Cs137 atau kobalt Co60. Detector merubah radiasi yang lemah tersebut menjadi sinyal yang proportional, sinyal ini kemudian diolah & di evaluasi oleh pemancar dan dikonversikan menjadi sinyal standar 4-20mA . Detector radiasi sederhana yang digunakan adalah tabung Geiger Muller, Detector ini paling sering diidentikkan dengan penghitung Geiger yang membuat suara klik keras dan dramatis bila terkena radiasi. Komponen kerja detektor ini adalah silinder logam yang bertindak sebagai salah satu elektroda dan diisi dengan gas inert, Sebuah kawat tipis di pusat bertindak sebagai elektroda lainnya.

Kaca topi digunakan sebagai isolator, dan tegangan tinggi (700 – 1000 VDC) hampir cukup untuk menyebabkan arus antara elektroda diterapkan. Ketika tabung terkena radiasi gamma, gas

mengionisasi dan partikel terionisasi membawa arus dari satu elektrodake yang lain. Radiasi gamma lebih mencapai gas dalam tabung, pulsa akan lebih banyak dihasilkan. Denyut nadi yang

dihasilkan dihitung oleh sirkuit elektronik yang terkait, yang membuat pengukuran dalam pulsa per detik Detector pengukur terkena sinar radiasi gamma yang dipancarkan sepanjang batas/tinggi pengukuran dan pancarnnya akan melemah apabila terdapat suatu yang menghalanginya yaitu medium yang diukur.