PEMBANGKIT MAGNET DAN SENSOR

 

METODE KARAKTERISASI BAHAN

TUGAS II

PEMBANGKIT MAGNET DAN SENSOR

Oleh :

Muhammad Arifin (308322410943)

Dosen Pembimbing : Bapak Markus Diantoro

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

 2010

A.      GENERATOR/PEMBANGKIT MAGNET

Pembangkit magnet di sini mengacu pada suatu system yang jika dialiri listrik dapat menimbulkan kuat medan magnet (H). Prisip dasar pengukuran kuat medan magnet (H) seperti pengukuran kerapatan fluks B. Dalam pengukuran ini, search coil berada diluar specimen. Rangkaian pengukurannya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

 

        Kuat medan magnet (H) yang berada dalam specimen sama dengan kuat medan magnet (H) yang berada di luar specimen karena komponen tangensial kedua medan adalah sama pada kedua sisi permukaannya. Rangkaian Galvanometer mengukur B yang berada dalam search coil. Inti search coil adalah udara dengan permeabilitas sebesar μ₀ . Dengan demikian dapat ditentukan kuat medan magnet sebesar :

                                    H = B₀ / μ₀

            Pengukuran ini sederhana tetapi, sulit untuk mencapai sensitivitas yang tinggi karena permeabilitas specimen jauh lebih besar dari udara sehingga B sangat kecil dibanding dengan B specimen untuk H yang sama. Juga luas penampang search coil harus sekecil mungkin dibandingkan dengan kumparan magnetisasinya.

B.       SENSOR / RECEIVER PENGUKUR BESAR MEDAN MAGNET

            Pada sensor / receiver pengukur besar medan magnet, akan diamabil contoh pembuatan dan pengembangan sensor magnetic fluxgate yang terdiri dasri dua buah probe, beerupa kumparan eksitasi, kumparan sekunder (pick-up), dan inti dari victrovac. Sensor ini digunakan untuk mengukur besarnaya medan magnetik, arus pada penghantar dan mengukur jarak. Pada pengukuran ini didapatkan B hingga nT dengan sensitifitas 533,94 mV/p,T, dengan kesalahan absolut 200 mV dan kesalaban

reJatif 2,76%, sedang untuk pengukuran jarak, sensor ini mampu melakukan pengukuran jarak sampai

pada jarak 13,8 mm dengan resolusi sampai pada 10 p,m dan kesalahan absolut 0,16 mm serta kesalahan relatif

sebesar 3,4%.

v  FLUXGATE MAGNETOMETER

Fluxgate magnetometer adalah sensor yang bekerja berdasarkan perubahan medan magnet luar. Salah satu bentuk probe sensor pada sensor fluxgate adalah berbentuk turus ( inti logam ), kumparan primer dan kumparan sekunder. Tetapi pada sensor ini dengan menggunakan probe dengn dua buah inti, yang masing-masing dililitkan excitation coil atau kumparan eksitasi dan pick-up coil atau kumparan sekunder. Kumpran eksitasi berfungsi sebagai pembangkit medan magnet referensi. Medan magnet timbul secara matematis yang dirumuskan:

	B=μin

 

                                                             Keteranagan:

                                                                                    μ : nilai permeabilitas bahan,

                                                                                    I: arus yang mengalir,

                                                                                    n: jumlah lilitan persatuan panjang.

                                                                                                          

                                                    

                                                    

          Gambar 1: Inti sensor fluxgate             Gambar 2: Cam kerja probe sensor

Kumparan sekunder (pick-up coil) adalah  kumparan yang berfungsi untuk mengubah besarnya perubahan medan magnet yang terjadi menjadi besaran listrik. Besamya tegangan yang terjadi secara matematika dirumuskan dengan persamaan:

E=-Nd∅ =Nd(BA)

 

Pada kumparan eksitasi, arus yang dialirkan dikendalikan oleh sebuah osilator frekuensi. Frekuensi osilator ditentukan oleh ftekuensi dari kristal untuk fluxgate magnetometer yaitu 1-20 kHz [2], di sini digunakan osilator dengan frekuensi 4 kHz, dengan frekuensi sebesar ini basil yang diperoleh lebih optimal. Frekuensi yang digunakan untuk kumparan eksitasi adalah setengah dari frekuensi ini yaitu 2 kHz (f), dan frekuensi 4 kHz (2f) digunakan untuk detektor fasa.

Kumparan eksitasi dililitkan pada ujung masing-masing inti sensor, sedangkan kumparan sekunder dililitkan di tengah inti sensor. Ini dilakukan agar kumparan sekunder lebih sensitif terhadap flux medan magnet yang dilingkupinya, karena langsung melingkupi inti sensor. Dengan melilitkan kumparan eksitasi pada ujung-ujung inti, diharapkan inti akan mencapai satumsi, dan medan magnet di sepanjang inti akan homogen, ini juga didukung oleh daerah yang dilingkupi oleh kumparan eksitasi lebih panjang dari kumparan sekunder.

Ketika kumparan eksitasi dialiri arus eksitasi bolak-balik, akibamya akan timbul medan eksitasi yang berarah bolakbatik sesuai dengan arus yang mengendaHkannya. Medan ini akan mensaturasikan inti yang mempunyai permeabilitas tertentu

yang lebih besar dari permeabilitas udam. Ketika inti tersaturasi, medan magnet di sekitar inti akan homogen. Demikian pula pada inti sensor yang kedua, kumparan eksitasi dililitkan pada ujung-ujung inti, dan kumpamn sekunder di tengah, tapi keluamn kumpamn sekunder dibuat saling berlawanan. Karena arah kumparan eksitasi dibuat searah untuk kedua inti dan agar tegangan keluamn dari kumparan sekunder berlawanan, maka arah lilitan kumparan sekunder.

            Untuk pengaplikasian dari sistem sensot ini adalah Aplikasi FGM (Flwcgate Magnetometer) sebagai alat ukur didasarkan pada pengukuran medan magnet. Medan magnet yang terukur nantinya akan diproses oleh rangkaian pengolah sinyal kemudian ditampilkan dalam bentuk displai.

 A. Pengukoran medan magnet Pengukuran medan magnet dimaksudkan untuk mendeteksi besamya pengaruh medan magnet di suatu tempal Pengulruran dilaknkan dengan meletakkan sensor pada suatu tempat, maka akan diketahui besarnya intensitas medan yang terjadi. Pengukumn ini dapat juga digunakan sebagai penunjuk arab (kompas elektronik).

Dalam tahap awal, pengukuran medan magnet dilakllkan untuk mengetahui respon sensor terhadap sumber medan magnet. Pengukuran dilakukan dengan meletakkan sensor pada sebuah solenoida berarus yang besamya arus listrik dapat kita kontrol, sebingga dapat diketahui besamya medan magnet yang terjadi. Dari pengukuran yang telah dilalmkan didapatkan data pengukuran seperti ditunjukkan Gambar 4. Dari Gambar 4 tampak bahwa daerah tinier terdapat pada daerah medan magnet antam -20 T bingga 20 T, pada daerah ini terdapat perbandingan yang lurus antam tagangan keluaran dengan medan magnetik yang diukur, dengan demikian magnetometer bekerja dengan baik pada daerah ini.