Continuous Level Transmitter | INSTRUMENT PART 4

Level Transmitter

Continuous Level Transmitter

Continuous level transmitter berarti transmitter dapat mengukur secara real time nilai ketinggian fluida/bulk/slurry di dalam tangki. Jadi kalian cukup memasang 1 transmitter untuk memonitor ketinggian tangki. Oiya kalau misalnya isi tangki berupa slurry ataupun solid, maka setidaknya minimal kalian harus memasang 2 transmitter. Karena nilai tertinggi tentunya berada di bawah input tangki (permukaan tidak rata) seperti gambar di bawah. Biasanya akan dihitung nilai rerata dari kedua transmitter, kemudian nilai rata-rata lah yang akan di tampilkan di display sebagai hasil pengukuran.

solid vs liquid level measurement

Okei back to the topic, ada beberapa jenis continous level transmitter yang umum digunakan, seperti :

1. Ultrasonic Level Transmitter

Berbeda dengan saudaranya tipe point level measurement, transmitter ini dapat mengukur level secara real time. Prinsip kerja sensornya sih sama aja kayak ultrasonic point level transmitter (menggunakan gelombang suara ultrasonik), hanya saja tidak perlu di setting nilai ketinggian target yang ingin dicapai. Transmiter jenis ini cenderung lebih murah dibanding musuh bebuyutannya yang akan saya sebutkan di bawah wkwkwk.  Oiya frekuensi ultrasonik sendiri di kisaran 20000 Hz dengan kecepatan suara yaitu 340 meter/detik (di udara).

UT Transmitter with display

UT Transmitter without display

2. Radar Transmitter

Nah ini yang menjadi musuh bebuyutan ultrasonik wkwk. Wajarlah jenis yang satu ini terbilang paling handal di kelasnya untuk mengukur level. Prinsip pengukurannya sama kayak ultrasonik, hanya berbeda pada gelombang yang dibangkitkan. Transmitter ini membangkitkan gelombang radar dari frekuensi 6 GHz hingga 78 GHz (tergantung tipe transmitternya). Gelombang radar sendiri berbeda dengan gelombang ultrasonik. Gelombang yang satu ini tidak memerlukan medium untuk merambat. Kecepatan gelombang radar seperti kecepatan cahaya yaitu 300.000.000 meter/detik (di udara).

Oiya jenis antena radar ini ada banyak, bisa berupa rod (batang) maupun horn (corong)

Ultrasonic vs Radar

Oiya sebelum bahas jenis lain, saya mau jelaskan sedikit kelebihan dan kekurangan 2 jenis transmitter ini. Secara teoritis dalam electromagnetic wave spectrum, ultrasonik berada di spektrum gelombang radio dengan frekuensi 20000 Hz, sementara radar berada di spektrum gelombang microwave dengan frekuensi 6 GHz hingga 78 GHz seperti gambar di bawah 

Electromagnetic wave spectrum

Namun, sebenarnya ada beberapa kelebihan dan kekurangan masing-masing jenis (bukan berarti yang mahal selamanya lebih bagus ya wkwk). Transmitter tipe ultrasonik sangat sensitif terhadap disturbance. Misalnya pada tangki untuk menyimpan bijih logam seperti batubara. Bijih yang baru saja jatuh dapat mengacaukan hasil penugukuran transmitter ultrasonik. Hal ini disebabkan karena Ultrasonik sangat sensitif terhadap benda berwujud solid seperti debu. Artinya jikalau benda berwujud solid menghalangi gelombang UT, maka disturbance tadi akan dianggap sebagai tinggi aktual solid di dalam tangki. Berbeda dengan UT, Radar sangat tidak sensitif terhadap disturbance. Hal ini dikarenakan frekuensi radar yang tinggi, sehingga solid berupa disturbance dapat dengan mudah ditembus radar. Kalau orang bilang sih, "Ada harga ada kualitas " wkwk. Prinsipnya sih sama kayak rontgen yang menggunakan Xray, makin tinggi frekuensi makin besar daya penetrasinya untuk menembus objek.

Xray ability to penetrate object

Tapi ada kasus tertentu dimana UT merupakan pilihan tepat selain harganya yang murah. Radar tidak cocok digunakan di dalam tangki yang berisi bijih plastik. Akan terjadi fenomena listrik statis yang akan menggangu sinyal radar yang dipancarkan. Sehingga untuk aplikasi bijih plastik, lebih tepat menggunakan Transmitter ultrasonik.

UT dan Radar transmitter memiliki kesamaan dalam hal memancarkan gelombang dengan sudut tertentu. Jadi perlu penempatan yang sesuai untuk menghindari gelombang menabrak dinding sebelum terkena fluida, karena akan mengacaukan hasil pengukuran. Dan aturan pemasangan yang lain bahwa penempatan transmiter tidak boleh didekat input tangki, karna akan mengacaukan pengukuran juga.

Rules of Instalation

3. Guide Wave Radar (GWR)

Gelombang yang dipancarkan adalah sama yaitu gelombang radar. Sesuai namnya, transmitter ini menggunakan sejenis rod/batang yang dipasang dari transmiter ke dasar tangki. Berbeda dengan Radar Transmiter, Gelombang GWR tidak dipancarkan dengan sudut terntentu karena adanya Rod (batang). Rod ini yang nantinya sebagai media rambat gelombang radar. Prinsipnya yaitu menggunakan perbedaan konstanta dielektrik udara dengan bahan. Jenis transmiter ini juga yang cocok untuk mengukur tangki dengan 2 substansi bahan atau lebih (misalnya seperti tinggi minyak di dalam campuran minyak dan air. Kelemahan jenis ini ada pada biaya instalasi dan kerumitan proses maintenance.

 
4. Capacitance Continuous Level Transmitter

Prinsip kerjanya sama seperti capacitance point level yang sudah saya jelaskan sebelumnya. Intinya berdasarkan perubahan nilai kapasitansi yang semakin besar bila ketinggian fluida makin besar. Untuk lebih paham, bisa ditonton videonya  https://www.youtube.com/watch?v=MPCUDVp0WZc.

Point Level Transmitter | INSTRUMENT PART 3

Level Transmitter

Untuk variabel level, terdapat 2 prinsip pengukuran, yaitu : point level measurement dan continuous measurement.

Point Level Measurement : Pengukuran pada suatu nilai yang di setting. 

Pemahamannya misalnya seperti ini : Jikalau kalian meletakkan transmiter pada ketinggian 10 meter di dalam suatu tangki, maka ketika cairan sudah menyentuh 10 meter, maka transmiter akan memberikan sinyal ON. Jadi nilai/point ketinggian tersebut sudah di setting dari awal. Kalau misalnya ketinggian air 15 meter? Ya gak terjadi apa-apa, transmiter tetap akan mengirimkan nilai ON tanpa mengirimkan nilai tinggi air di dalam tangki, karena jenis ini hanya sebagai penanda apakah tinggi yang di setting sudah tercapai atau belum. Kalau mau tahu udah 15 meter gimana?  ya pasang transmiter jenis ini lagi di ketinggian 15 meter. Intinya kalian hanya akan mengetahui kondisi transmitter belum mencapai set point yang kalian setting atau belum tanpa tahu detail akurat tinggi tangki.

Jenis-jenis point level measurement adalah :

1. Tipe Kapasitansi

Seperti namanya, transmitter ini menggunakan prinsip perubahan kapasitansi. Saya hanya akan menjelaskan sedikit saja prinsip kerjanya, karena saya juga gak begitu paham detail istilah-istilah fenomena fisisnya. 

Prinsip kerja : Sesuai dengan prinsip kapasitor, terdapat 2 plat elektroda yang akan membangkitkan medan listrik. Nah, disini yang bertindak sebagai pelat 1 (pelat referensi) adalah transmiter, sedangkan pelat 2 adalah vessel/tangki tempat kita mengisi cairan, solid atau slurry.

Ketika di antara 2 plat diisi oleh cairan (konstanta dielektrik  cairan > konstanta elektrik udara) , maka nilai kapasitas kapasitor akan meningkat (sesuai kesebandingan rumus di atas, karena permisivitas itu sebanding dengan konstanta dielektrik)).  Nah semakin  besar luas area permukaan plat yang dipenuhi air, maka semakin besar kapasitansi terukur. Kalau kalian masih belum paham, bisa nonton video berikut :

https://www.youtube.com/watch?v=MPCUDVp0WZc

Tampak atas : pada batang transmiter terdapat probe di pusat dan kapsul insulasi

Nah sebenarnya jikalau dipahami lebih dalam lagi,jarak pengukuran kapasitansi transmiter ini hanya dari probe instulation ke probe pusat (wkwk makin bingung kan), karena sejatinya akan terbentuk short circuit antara probe insulation dengan dinding tangki. Nah short circuit ini hanya akan terbentuk bisa batang transmitter terendam fluida, solid maupun slurry. Kalau belum paham coba tonton link di atas.

2. Tipe Getar (Vibrating)

Nah yang ini lebih gampang dipahami. Ketika dihubungkan dengan listrik, maka tuning fork (garpu sensing) akan bergetar dengan frekuensi tertentu. Nah jikalau garpu tersebut terendam fluida/bluk/slurry, maka frekuensi getar akan berubah dan diterima oleh osilator Perubahan ini lah yang menandakan bahwa nilai ketinggian sudah tercapai. Mudah kan?

3. Tipe Rotation Paddle

Tipe Rotation paddle juga mudah untuk dipahami. Ketika dihubungkan dengan arus listrik, maka paddle akan berputar dengan rpm(revolusi tertentu). Jikalau fluida, solid, dan slurry sudah mencapai ketinggian transmitter, maka kecepatan putar paddle akan berkurang atau bahkan berhenti. Simpel kan?

4. Tipe Ultrasonik

Nah yang ini juga mungkin sedikit universal juga bagi sebagian orang. Prinsip ultrasonik yang paling umum digunakan pada teknologi kapal untuk mengetahui kedalaman laut atau topologi dasar laut.

Pinsip kerja : Transmitter ultrasonik memiliki 2 komponen utama, transduser dan transceiver. Tranduser berfungsi untuk membangkitkan gelombang ultarsonik (>20000 Hz) oleh kristal piezoelektrik. Ketika gelombang sudah menabrak objek, maka gelombang akan dipantulkan kembali dan diterima oleh transceiver. Transceiver ini akan mengkonversi gelombang ultrasonik ini kembali menjadi sinyal listrik. Oleh procesor akan diconvert menjadi jarak berdasarkan selisih waktu gelobang mulai dipancarkan hingga diterima kembali.

Nah untuk transmitter ultrasonik tipe point level measurement sendiri, kita harus mensetting berapa nilai ketinggian yang mau dideteksi. Misalnya di setting untuk tinggi 10 meter, maka transmitter tersebut hanya akan ON bila tinggi air mencapai 10 meter. Jadi kita hanya dapat menggunakan transmitter ini untuk satu nilai tertentu.

Kurang keren kan? Next part bahas continuous level biar jossss....