2018

Konversi 4 - 20mA Pada Non Linear Output (Square Root Extraction)

Pengukuran tekanan secara tidak langsung dapat diturunkan menjadi pengukuran besaran lain, contohnya adalah pengukur flowrate suatu fluida. Laju alir sepanjang pipa tertutup berbanding lurus dengan akar kuadrat dari penurunan tekanan atau tekanan diferensial antara dua titik. 



 
Q  = jumlah fluida yang mengalir ( m3/dt)
K  = konstanta pipa
A2 = luas penampang pipa sempit
P  = tekanan fluida pada pipa 1 dan 2
ρ  = masa jenis fluida
g  = gravitasi bumi

Karena hubungan non linier, terjadi perubahan aliran yang lebih besar pada tekanan rendah dibandingkan tekanan yang lebih tinggi. Untuk mengoptimalkan resolusi pengukuran aliran, keluaran pada beberapa transmitter tipe differential pressure (dp) dapat diubah sehingga berbanding lurus dengan laju alir daripada tekanan diferensial.

Persamaan berikut digunakan untuk mengubah sinyal 4-20mA linier menjadi tipe square root:

OutputSqRt = 4mA + (4 x √ (OutputLinear – 4mA))

Linear (mA) Square Root (mA)
4 4.00
5 8.00
6 9.66
7 10.93
8 12.00
9 12.94
10 13.80
11 14.58
12 15.31
13 16.00
14 16.65
15 17.27
16 17.86
17 18.42
18 18.97
19 19.49
20 20.00

Persamaan berikut digunakan untuk mengubah sinyal tipe square root menjadi 4-20mA linier :

OutputLinear = 4mA + ((OutputSqRt – 4mA)² / 16)

Square Root (mA) Linear (mA)
4 4.00
5 4.06
6 4.25
7 4.56
8 5.00
9 5.56
10 6.25
11 7.06
12 8.00
13 9.06
14 10.25
15 11.56
16 13.00
17 14.56
18 16.25
19 18.06
20 20.00


Berapakah output akar kuadrat sinyal 4 sampai 20 mA untuk rentang tekanan linier 0 sampai 600 mmH2O.

a. Jika pada display transmitter terbaca/indikasi 100mmH2O,  maka mA pada transmitter sebesar:

SqRt mA out = 4 + (16 x √ ((Rdg - Low Rdg) / (High Rdg - Low Rdg)))
                      = 4 + (16 x √ ((300 - 0) / (600 - 0)))
                      = 4 + (16 x 0,707)
                      = 15,313 mA

b. Jika pada range transmitter 0 - 100mmH2O,  mewakili range flow rate 0-100 mmscfd (million standard cubic feet per day). Berapakah flowrate ketika DP transmitter membaca tekanan sebesar 50 mmH2O?

SRR = (√(LI - LLI)/(HLI - LLI)) x (HSO - LSO) + LSO
    = (√(50 - 0)/(100 - 0)) x (100 - 0) + 0
    = 0,707 x 100
    = 70,7 mmscfd







Konversi Analog 4-20 mA

Berikut cara menghitung nilai mA (arus) dan Indikasi (display) pada transmitter tekanan (Analog Input, 4 – 20 mA).

https://www.emerson.com


Zero = 4
Span = 20 - 4  = 16

Range tekanan pada transmitter sebesar 0 – 20 bar (Range = 20 – 0 = 20)
a. Temperatur transmitter terukur 8 mA, maka indikasi temperatur di display  adalah :
= [(mA terukur – 4)  x Range] / span
= [(8 – 4) x 20] / 16
= [80] / 16
= 5 bar

Jika pada display transmitter terbaca/indikasi 10 bar,  maka mA pada transmitter sebesar:
= [(indikasi x span) / Range] + 4
= [(10 x 16) / 20] + 4
= (160 / 20) + 4
= 12 mA


Jika menghitung indikasi persen, persamaan di atas dapat digunakan dengan hanya mengganti satuan tekanan menjadi satuan persen (%).