MENGUKUR TEKANAN GAS

DENGAN SENSOR TEKANAN MPX4115

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download  

 1. Tujuan

• Mengetahui cara pembuatan dan fungsi dari sensor tekanan
• Mengetahui rangkaian sensor tekanan

2. Komponen

• Sensor tekanan MPX4115

Spesifikasi :

- Tegangan supply : 4.85V ~ 5.35V

- Tekanan maksimum : 400kPa

- Output : sensor analog, 0.2V ~ 4.8V

- Tekanan Operasi : 15kPa ~ 115kPa

Gambar sensor MPX4115

• Resistor 10K dan 100K

Spesifikasi :

- Toleransi +/- 1%

- Daya : 1/2 watt atau 1/4 watt

Gambar resistor

• Ground

Gambar ground

• OP-AMP CA3140

Spesifikasi :

- Impedansi input : 1,5 T ohm

- Arus yang ditarik : 10pA (Piko ampere)

 

Gambar CA3140

• LED 

Spesifikasi :

- Tegangan : ±2 - 3V

- Arus : ±20 mA

3. Dasar Teori

Sensor Tekanan diciptakan untuk mengukur tekanan suatu zat yang memiliki tekanan sangat kecil sehingga sulit untuk diukur apabila menggunakan alat pengukur biasa. Dalam pelajaran Science, kita mengenal adanya alat pengukur untuk suatu benda. Seperti contoh thermometer sebagai alat untuk mengukur suhu, anemometer untuk mengukur kecepatan angin dan speedometer untuk mengukur kecepatan suatu benda. Tekanan yang dilambangkan dalam huruf (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya, yang dilamabangkan dengan (F) persatuan luas, yang dilambangkan dengan (A). Satuan tekanan sering digunakan untuk menguk kekuatan atau tekanan dari unsur zat yaitu berupa cairan dan gas. Fungsi dari sensor tekanan sebenarnya adalah untuk mengubah tekanan menjadi induktasi.

Sensor Tekanan:

Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding. Pemanfaatan sensor tekanan: mengukur tinggi suatu cairan.

Untuk mengukur tekanan statis atau tinggi suatu cairan dapat ditentukan dengan 

rumus :

P = d.g.h

Keterangan:

P = tekanan statis (pascal)

D = kepadatan cairan ( kg/m3)

G = konstanta gravitasi (9,81 m/s2)

H = tinggi cairan (m)

• CA3140
  

  CA3140 adalah penguat operasional sirkuit terpadu yang menggabungkan kelebihan dari PMOS transistor tegangan tinggi dengan tegangan tinggi transistor bipolar pada sebuah chip monolithic.
  
  
  

  
  

Peringkat Maksimum Mutlak

Tegangan Suplai DC (Antara Terminal V + dan V-). ..... . ... . . . . . . . . 36V

Tegangan Input Mode Diferensial. . . . . . . . . .... ... . . ... . .. ... . . . . . . . . . 8V

Tegangan Input DC. . . . . . . . . . . . . . . . . ... ... ... . . (V + + 8V) Ke (V- -0.5V)

Input Terminal Saat Ini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... .... . . . . . . . . . . 1mA

Output Short Circuit Duration∞ (Catatan 2). . . . . ... ... .. .... . . . . . . . Tak terbatas

Rentang Suhu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . ... ... . . -55oC sampai 125oC

Suhu Persimpangan Maksimum (Paket Plastik). ..... . ... ... . . . . . 150oC

Kisaran Suhu Penyimpanan Maksimum. . . . . .. .... .... .. ... -65oC hingga 150oC

Suhu Timbal Maksimum (Solder 10s). . . . .... . ... . ..... . . . . 300oC

• RESISTOR
  
  
  Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika

     
                                            Rumus Resistor                                     Simbol Resistor

•  LED

      LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

   

  
  
  

  Cara kerja LED

• Ground

 

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembali nya arus listrik arus searah atau titik kembali nya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

4. Percobaan

Rangkaian sensor tekanan MPX4115 sederhana

 

Prinsip Kerja

Sensor tekanan mempunyai prinsip kerja yang sedikit rumit. Pertama, perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga menyebabkan perubahan induksi magnetic pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT ( center tap). Dengan demikian, apabla inti mengalami pergeseran, maka induktasi pada salah satu kumparan bertambah, namun menyebabkan kumparan yang lain berkurang. Untuk mengukur tekanan statis atau tinggi suatu cairan dapat ditentukan dengan rumus (P = d.g.h). Untuk keterangannya, (p) adalah tekanan statis (pascal) sementara (D) adalah kepadatan cairan (km/m3), lalu (G) adalah konstanta gravitasi ( 9,81 m/s2) dan (H) adalah tinggi cairan (M). 

        Prinsip kerja dari sensor tekanan itu sendiri adalah mengubah tegangan mekanik menjadi listrik. Kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang diberikan pada kawat itu sendiri menyebabkan kawat menjadi bengkok. Sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah ketahananya. Ada beberapa fungsi lain dari sensor tekanan. Applikasi sensor tekanan adalah sebagai pemantau cuaca yang sering berubah-ubah. Digunakan dipesawat terbang untuk mengukur tekanan angina yang berada didalam band pesawat terbang, lalu yang terakhir adalah pengukur tekanan udara pada ruangan tertutup. Tiga fungsi ini adalah fungsi umum dari sendor tekanan yang sering ditemui oleh masyarakat namun masyarakat belum mengetahui cara kerja dari pengukur tekanan tersebut.

Ketika Power supply dalam kondisi ON, maka rangkaian pendeteksi tekanan sensor MPX4115 akan mendapat tegangan. Output dari sensor tekanan berupa sinyal listrik yang masih lemah untuk menguatkannya maka digunakan rangkaian penguat yang menggunakan IC Op-Amp tipe CA3140, IC disini dikonfigurasikan sebagai penguat non inverting. Penguat non Inverting akan menghasilkan sinyal output yang sephasa dengan sinyal output.

Besar nilai output adan AV ( penguatan tegangan dari rangkaian penguat itu sendiri). Ciri penguat non inverting adalah inputnya menggunakan pin + (positif), sedangkan input inverting akan dihubungkan pada rangkaian unterresistor yang akan membentuk besarnya penguatan rangkaian non inverting atau besarnya penguatan penguat non inverting,

 Rfedback = 100 kohm yang bisa diatur atur.

Rinput      = 10 kohm berupa nilai resistansi yang tetap.

Sehingga besarnya penguatan bisa diatur atur yang akan mengubah juga besarnya siyal output karena V output adalah AV *Vin

5. Simulasi

6. Link Download

- Video simulasi download di sini

- Html download di sini

- Rangkaian download di sini

- Datasheet download di sini