Cara kerja Transmitter jenis peneumatik

Kali ini saya ingin share tentang tulisan yang pernah saya buat ketika awal-awal bekerja sebagai teknisi instrumen. Waktu itu saya bekerja di pabrik pupuk yang dibangun tahun 70 an dengan teknologi yang kebanyakannya adalah pneumatik. Meski begitu sebagian controllernya sudah pakai DCS atau Dsitribute Control System. Kini pabrik tersebut sudah direvitalisasi dan digantikan pabrik baru yang teknologinya juga sudah jauh lebih maju.

Tulisan kali ini berisi tentang apa yang saya ketahui tentang prinsip kerja transmitter. Namanya belajar dari pengalaman karena memang saya tidak punya latar belakang pendidikan instrumentasi, maka tulisan ini saya buat dengan apa yang saya ketahui saja. Mohon maaf andai istrilah yang saya pakai asal-asalan dan ngawur karena memang saya mempelajarinya bedasarkan apa yang saya tahu. Hehehe. Apabila sohib ada tanggapan atau koreksi, silakan ditulis di kolom komentar ya. Thanks


A.    Garis besar prinsip kerja transmitter

Transmitter adalah alat yang mengubah dan mentransmisikan besar nilai terukur dari suatu besaran dalam range tertentu kedalam sinyal yang dapat dibaca receiver. 

Misal suatu transmitter digunakan untuk mengukur tekanan 0 – 10 Kg/cm2. Selanjutnya tekanan yang diukur  transmitter tadi akan diubah dan ditransmisikan dalam output 3-15 psi (pneumatic) atau 4-20 mA (mili ampere) (elektronik)

Selain dalam bentuk 3-15 psi dan 4-20 mA beberapa transmitter menggunakan standar 1-5 vdc, 6-30 psi atau standar sinyal lainnya yang sesuai dengan receivernya.

B.    Prinsip kerja transmitter pneumatic.

pneumatic transmitter sumber: https://web-material3.yokogawa.com

Transmitter pneumatic memiliki prinsip kerja mekanis. Karena transmitter ini menggunakan udara (3-15 psi) sebagai output yang dikirimkan ke receiver sinyalnya. 
Beberapa bagian yang berperan dalam kinerja transmitter pneumatic antara lain:

1.    Sensing element
Sensing element adalah bagian transmitter yang menerima besaran yang diukur. Kalau transmitter itu bekerja dengan tekanan maka sensing element adalah bagian yang bertugas menerima tekanan dari fluida yang diukur. Untuk transmitter yang bekerja berdasar prinsip diffrensial pressure maka dia memiliki 2 sensing element. Yakni sensing element high side dan sensing element low side. Hasil pengukuran yang didapat diffrensial pressure transmitter adalah nilai yang didapat dari pengurangan tekanan pada sensing elemen high side dikurangi tekanan pada sensing element low side.

Selanjutnya tekanan yang diterima transmitter ini akan diteruskan untuk menggerakan flapper yang selanjutnya akan mengatur keluaran udara output.


Contoh sensing element pada transmitter antara lain: Remote Seal Diapraghm pada pressure transmitter, thermocouple atau RTD pada temperature transmitter, Venturi tube dan Coriolis tube pada flow meter tipe venturi dan coriolis dan sebagainya.

remote seal diapraghm sebagai sensing element differential pressure transmitter. Sumber: https://web-material3.yokogawa.com


2.    Air relay
Air relay atau relay udara berfungsi mengatur udara supply transmitter supaya bisa dikendalikan dan dikontrol outputnya melalui flapper dan nozzle. 
Prinsip kerjanya, udara input relay sebesar 20 psi akan diatur flownya (tanpa mengurangi tekanan) menggunakan extraction. Selanjutnya udara yang sudah diperkecil flownya tadi dibagi menjadi dua bagian. Diantaranya yang satu menuju nozzle dan yang lain sebagai output transmitter. Flow udara di nozzle akan diatur oleh flapper dimana ketika flapper membuka, maka udara yang keluar melalui nozzle akan semakin besar dan udara output akan berkurang tekanannya. Semakin besar udara yang keluar melalui nozzle semakin kecil tekanan output transmitternya begitu juga sebaliknya, semakin kecil udara yang keluar melalui nozzle semakin besar tekanan output transmitternya.

Relay pneumatic merk Foxboro tipe M40G, sumber: https://maraindustrial.com

3.    Flapper/nozzle
Flapper dan nozzle bertugas mengatur besar tekanan output transmitter. Standar output transmitter pneumatic di Pusri adalah 3-15 psi.
Seperti yang dijelaskan sebelumnya flapper transmitter bergerak berdasarkan tekanan yang diterima transmitter dalam sebuah range tertentu. Sedangkan nozzle akan mengeluarkan udara dari air relay.
Nah tugas flapper disini adalah membuka atau menutup udara yang keluar dari nozzle sesuai besar tekanan yang diterima sensing element. Semakin kecil tekanan yang diterima sensing element semakin menjauh jarak antara flapper dari nozzle. Hal ini berakibat semakin kecil tekanan output transmitter (baca pada bagian air relay). Sebaliknya semakin besar tekanan yang diterima sensing element maka semakin rapat flapper ke nozzle maka semakin besar pula tekanan output transmitter.


Bagan sistem flapper nozzle. sumber:https://media.visaya.solutions

4.    Span adjuster and Zero adjuster
Span dan zero adjuster digunakan untuk menetapkan range suatu transmitter. 
Span dan zero harus di-adjust dan diset sesuai dengan range yang ditentukan melalui prosedur kalibrasi. Baik ketika transmitter sudah menunjukan ketidaksesuaian  nilai output dengan nilai actual besaran terukur atau sewaktu perbaikan berkala transmitter (Sewaktu Turn Around misalnya).



Range transmitter adalah nilai dari Low Range Value (LRV) dan Up Range Value (URV) suatu transmitter. Misalkan pada pressure transmiiter dipasang untuk mengukur tekanan pada rentang ukur 0 - 10 Kg/Cm2. Maka di sini, range transmitter adalah 0-10 Kg/Cm2. LRV nya adalah 0 Kg/Cm2 dan URVnya adalah 10 Kg/Cm2.


Pengertian Zero dalam range sama dengan LRV. Dalam kasus contoh di atas, nilai Zeronya adalah 0 Kg/Cm2.  Sedangkan Span adalah hasil pengurangan dari URV-LRV pada suatu range yang diset. Dalam contoh di atas, spannya adalah URV-LRV = 10 - 0 = 10 Kg/Cm2. Sebagian orang akan salah mengartikan span adalah URV, padahal berbeda. Di contoh di atas, meskipun nilai span dan URV sama-sama 10 Kg/Cm2 namun sejatinya berbeda. Misalkan jika ada level transmitter dipasang pada range -100 mmH2O sampai 100 mmH2O. Maka LRVnya adalah -100 mmH2O, URVnya 100 mmH2O sedangkan spannya 100 -(-100) = 100 + 100 = 200 mmH2O.

Zero Elevation dan Zero Suppression Pada Level Transmitter

5. Belows
Belows adalah sebuah tabung yang bisa mengembang dan mengempis apabila terisi dengan udara instrument. Fungsi belows adalah sebagai feedback untuk melawan gaya yang dihasilkan oleh sensing element terhadap flapper sehingga flapper tidak bergerak kebablasan. Jadi pergerakan flapper akan lebih terjaga dan output dari pneumatic transmitter akan lebih terjaga dan bisa di adjust sesuai kebutuhan.
gambar tabung belows, sumber https://static.summitracing.com


C.    Prinsip kerja transmitter elektronik

Secara garis besar untuk prinsip kerja transmitter elektronik hampir sama dengan transmitter pneumatic. Bedanya untuk transmitter elektronik menggunakan prinsip kerja elektrolis sedangkan pneumatic menggunakan prinsip kerja mekanis. 
Transmitter elektronik juga memiliki sensing element sebagai pengukur besaran, memiliki displayer screen untuk menampilkan hasil pengukuran, filter current dan rangkaian elektronik sebagai penerima tegangan input (24 VDC dari DCS *Beberapa transmitter menggunakan tegangan 110 / 220 / 240 VAC dari power source sebagai tegangan inputnya dan menghasilkan tegangan output 24 VDC ke DCS ) dan sebagai pengubah besaran terukur kedalam output arus (4-20 mA) ke DCS.


Pada transmitter elektronik, kita tidak akan menemukan part-part yang ada pada pneumatic transmitter seperti air relay, flapper dan nozzle, serta belows. Pengaturan range transmitter dan zero/span adjustment dilakukan menggunakan alat yang bernama field communicator. Jenis field communicator sendiri umumnya menggunakan HART protocol sebagai protokol komunikasinya. Sehingga proses setting range akan lebih mudah dilakukan.