Sensor Kelembaban (Humidity)

Pengertian           

            Kelembaban adalah salah satu faktor yang menentukan kondisi cuaca pada suatu daearah. Kelembaban dapat diukur dengan berbagai macam metode, salah satunya adalah dengan menggunakan sensor kelembaban.

Jenis-jenis kelembaban adalah:

·           Kelembaban absolut

Bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara

·           Kelembaban relatif

Bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.

Sensor kelembaan adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.

Jenis – jenis Sensor Kelembaban

1.      Capacitive Sensors

            Sebuah kapasitor air-filled/terisi-udara dibuat sebagai suatu sensor kelembaban relative karena uap dalam atmosfer merubah permivitas elektrik udara. Sebuah kapasitor air-filled/terisi-udara dibuat sebagai suatu sensor kelembaban relative karena uap dalam atmosfer merubah permivitas elektrik udara menurut persamaam di bawah ini:

Dimana :
T = ketentuan suhu (dalam K)
P = adalah tekanan udara basah (dalam mHg)
Ps = adalah tekanan saturasi uap air ditemperatur T (dalam mHg)
H = adalah kelembaban relative (dalam %)

            Rumus tersebut menunjukkan konstanta dielektrik dari udara basah, dan untuk itu kapasitansi adalah sebanding dengan kelembaban relative.
Jarak atau ruang antara plat kapasitor dapat diisi dengan suatu isolator yang tepat yang memiliki konstanta dielektrik yang berubah secara signifikan suatu waktu tergantung kelembaban. Sensor kapasitif dapat dibentuk dari film polimer hygroscopic dengan lapisan metal elektroda pada bagian yang berlawanan. Kapasitansi suatu sensor kira-kira proporsional/sebanding dengan kelembaban relative H.

Dimana Co adalah kapasitansinya pada H = 0

            Pada gambar 13.3 menunjukkan sebuah block diagram system pengukuran kapasitif, dimana konstanta dielektrik dari contoh/sample material tersebut merubah frekuensi osilator.

            Metode tersebut memiliki beberapa keterbatasan ; sebagai contohnya,keakuratannya kurang ketika pengukuran kelembaban dibawah 0,5%, material yang dijadikan contoh tersebut harus bersih dari parikel asing yang memiliki konstanta dielektrik relative yang tinggi (contohnya: benda metal dan plastic), dan suatu penentuan contoh pengukuran harus dipertahankan.

Prinsip kerja

• Memanfaatkan perubahan kapasitif
• perubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua keping
• pergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsung
• Perubahan jarak antara kedua keeping

 

Sebuah sensor kelembaban film tipis dapat terbuat padasebuah substrat silicon. Sebuah lapisan dari SiO2 3000 Å thick ditempatkan pada suatu substrat n-Si (gbr. 13.4 B) Dua metal elektroda ditempatkan pada lapisan SiO2 tersebut.

Metal-metal tersebut terbuat dari aluminium, chromium, atau phosphor yang di doping polysilikon (LPCVD)2. Kerapatan elektroda berkisar 2000-5000 Å. Elektroda tersebut terbentuk dalam pola integritas yang ditunjukkan pada gbr.13.4 A. Sensor yang paling baik dilapisi dengan sebuah lapisan dielektrik. Untuk lapisan ini, beberapa material dapat digunakan seperti vapor deposited SiO2 atau phosphorosilicate glass (CVDPSG).Kerapatan dari lapisan berkisar antara 30-4000 Å.

Contoh  Capacitive Sensors

Sensor Relative Humidity HS-15P

Aplikasi dalam industri:

• Sistem Pengendalian Suhu Dan Kelembaban
• Pada Mesin Pengering Kertas

Cara Kerja Sensor Relative Humidity HS-15P

o              Pada prinsipnya cara kerja sensor  ini adalah mendeteksi besarnya kelembaban relatif udara di sekitar sensor tersebut.

o              HS15P yang mendeteksi kelembaban di sekitarnya akan merubah frekuensi oscilator dan akan mengirimkan data ke mikrokontroler slave. Dari mikro slave akan dilanjutkan ke mikro master. Selanjutnya mikro akan menganalisa data, mikro melakukan dengancara membandingkan antara data yang dikirim dan data masukan. Apabila dalam membandingkan tersebut diatas kelambaban yang ditentukan dibawah atau diatas dari data yang dikirimsensor maka alat akan bekerja untuk menyesuaikan kelembaban menjdi sesuai dengan yang diharapkan.

Karakteristik sensor HS15P

a)       Bekerja pada rating temperatur 0°C sampai dengan 50°C

b)       Bekerja pada rating kelembaban 20 % sampai dengan 100 % RH

c)       Tegangan kerja adalah tegangan AC 1 Vrms

d)      Frekuensi kerja adalah 50 Hz sampai dengan 1 KHz

e)       Konsumsi daya adalah 0,3 mW

f)        Dengan perubahan temperatur dengan kenaikan 5°C maka kurva karakteristik Relative Humidity  akan bergeser berbanding  terbalik (logarimatik) dengan perubahan impedansi.

2.      Electrical Conductivity Sensors

Sensor kelembaban konduktivitas adalah disebut dengan “Pope  element”, yang terdiri dari polystyrene yang dilakukan/diperlakukan dengan asam sulfur untuk  memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang  diinginkan.

Material lainnya yang menjanjikan untuk pembuatan suatu film dalam sensor konduktivitas adalah solidpolyelectrolytes karena konduktivita elektrik dari bahan itu bervariasi/berubah terhadap kelembaban.

Contoh Electrical Conductivity Sensors

Sensor ABS-300

Aplikasi dalam industri:

Indikator pengering pada mesin cuci

Prinsip kerja

·         Terdiri dari film tipis polimer / oksida logam antara dua elektroda konduktif.

·          Permukaan penginderaan / sensor dilapisi dengan logam berpori elektroda untuk melindunginya kontaminasi. bahan kaca, keramik, atau silikon.

·         Perubahan dalam konstanta dielektrik sensor kelembaban kapasitif hampir berbanding lurus dengan kelembaban relatif lingkungan sekitarnya

Karakteristik sensor

a)      Perubahan kapasitansi 0,2-0,5 pF untuk RH 1%

b)      Kapasitansi antara 100 dan 500 pF sebesar 50% RH pada 25 ° C.

c)      Rentang waktu respon antara 30 hingga 60 s untuk perubahan RH 63%.

3.      Thermal Conductivity Sensors

Penggunaan konduktivitas thermal dari gas untuk  mengukur kelembapan dapat di ukur oleh sebuah  sensor thermistor

Contoh Thermal Conductivity Sensors

Sensor TCG-3880

Aplikasi dalam industri:

Vacuum sensor pada industri misalnya untuk mesin pengeringan

Prinsip kerja

·          Terdiri dari dua ruang masing-masing dengan sebuah sensor identik konduktivitas termal.

·          Satu ruang yang ditutup dan diisi dengan gas referensi, dan yang lainnya menerima gas sampel.

·         Perbedaan konduktivitas termal dari sampel gas referensi dan diterjemahkan ke dalam angka konsentrasi oleh sirkuit mikroprosesor dalam unit elektronik.

4.      Optical Hygrometer

5.      Oscillating Hygrometer

DOWNLOAD FILE