R2x Electronics & Microcontroller Clubs: Flame Detector

Flame Detector

Masalah yang umumnya sering ditemukan pada flame detector adalah sebagai berikut:

1. Lensa Flame Detector yang kotor yang disebabkan abu pembakaran batu bara. Hal ini mengakibatkan penunjukan indikator menjadi tidak tepat (fault) bahkan tidak ada penunjukan sama sekali.

2. Rusaknya card module flame detector yang juga menyebabkan penunjukan indikator pada panel flame detector di control room menjadi tidak tepat (fault).

3. Pecahnya fiber optic dalam flame detector yang berperan sebagai media transmisi.

4. Terbakarnya lensa depan flame detector.

Flame Detector

Gambar 2.3 Flame Detector

Flame detector adalah merupakan salah satu alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dalam suatu proses pembakaran, dalam hal ini pembakaran dalam boiler pada pembangkit listrik tenaga uap. Flame detector bisa mendeteksi kedua hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector tersebut. Prinsip kerja flame detector adalah dimulai dari bahwa api akan bisa dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet, dan dari situ semacam sensor dalam flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut.

Gambar 2.4 Spektrum warna pada Flame Detector

$D:\KULIAH\SEMESTER 8\flame detector\flame detector\050120121742.jpg$ $D:\KULIAH\SEMESTER 8\flame detector\flame detector\050120121741.jpg$ Photo diode merupakan komponen utama yang dapat menangkap intensitas dan frekuensi api yang terdapat dalam cahaya api. Jenis photo diode yang digunakan adalah VTB5041 yang mana sensor ini sangat peka pada cahaya berwarna biru (datasheet terlampir).

(a) (b)

Gambar 2.5 Flame Detector Modul Card

(a) tampak depan (b) tampak belakang

Kemudian ada pula IC LM 258, IC ini adalah sebuah IC dengan dual operasional amplifier yang mempunyai keunikan pada output yang dapat mengayun sampai ground, karena sifatnya inilah sehinnga output dari photo diode dapat dikonfersi kedalam bentuk sinyal-sinyal listrik, sehingga dapat diketahui besarnya nilai intensitas dan frekuensi api yang diterima oleh photo diode tersebut.

Gambar 2.6 Connection Diagrams LM258

Intensitas api yang dimaksud adalah kuat suatu intensitas api dalam suatu proses pembakaran. yang man a pada flame detector, intensitas api ini akan dikonversi kedalam bentuk sinyal-sinyal listrik. Semakin kuat intensitas api yang dideteksi flame detector, maka semakin besar pula nilai sinyal-sinyal listrik yang dihasilkan oleh flame detector tersebut. Kemudian sinyal-sinyal listrik tersebut akan diinputkan ke panel-panel instrument flame detector. yang kemudian dirubah lagi ke dalam bentuk bit-bit digital, sehingga dapat ditampilkan pada panel instrument yang berupa tampilan angka-angka decimal, sehingga dapat terbaca oleh operator kuat intensitas api suatu pembakaran pada boiler PLTU.

$C:\Users\Anty\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\New Picture.png$ Frekuensi api sendiri adalah merupakan nilai frekuensi suatu nyala api pada proses pembakaran dalam boiler PLTU. Frekuensi api ini akan melalui suatu proses penapis atau filter frekuensi, yang bertujuan untuk memproleh nilai frekuensi yang betul-betul akurat, sehinngga tidak terjadi error dalam mengkonfersinya kedalam bentuk sinyal-sinyal listrik. Setelah dikonversi kedalam bentuk sinyal-sinyal listrik, akan dikonversi lagi kebentuk bit-bit digital yang kemudian akan ditampilkan pada panel instrument yang berupa tampilan angka-angka decimal, sehingga operator dapat mengetahui nilai frekuensi api pada boiler.

Gambar 2.7 Reverse Engineering: Flame Detector Module

Gambar diatas adalah skema rangkaian module card conversion of Flame Detector. Api mempunyai 2 hal yang ingin kita ukur, pertama adalah intensitasnya dan yang kedua adalah frekuensinya (disturbancenya). Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan sensor photodiode, dimana kedua hal tersebut dapat ditangkap oleh sensor photodiode. Prinsip kerja skema rangkaian di atas adalah ketika photo diode mendeteksi intensitas dan frekuensi api, output photo diode tersebut akan masuk ke IC LM258.

Untuk intensitas api, output dari IC LM258 masih berupa gelombang tegangan AC, sehingga perlu dikonversi ke dalam bentuk gelombang tegangan DC. Untuk merubahnya, output tersebut akan di inputkan lagi ke IC LM231. Yang mana IC LM231 ini mempunyai fungsi sebagai converter dari frekuensi ke tegangan. Sedangkan untuk frekuensi api, output dari IC LM258 yang masih berupa sinyal yang belum difilterisasi, perlu difilterisasi dengan menginputkan kembali sinyal output tersebut ke IC LM258 dan kapasitor, sehingga frekuensi outputnya benar-benar akurat.

Dan berikut adalah data tambahan yang mungkin berguna untuk anda, sebagai referensi tambahan:

Data sheet VTB5041

Data datasheet yang saya download dari Mbah google jadi komponen ini adalah sebuah photo dioda. Dimana cahaya api akan ditangkap oleh sensor ini, data selengkapnya dapat di lihat pada bagian datasheet. Dikatakan dalam datasheet sensor ini sangat peka dengan cahaya yang berwarna biru.

Datasheet LM 258

Lm258 adalah sebuah dual operasional amplifier yang mempunyai keunikan pada output yang dapat mengayun sampai ground meskipun diberi single supply. Karena low power maka dapat bekerja dengan tegangan 5 volt tampa menggunakan tegangan input ± 15 volt

Datasheet lengkap dapat dilihat pada bagian datasheet,Berikut adalah gambarnya :

Datasheet LM231

Pada Gambar dibawah kita dapat melihat konfigurasi dasar dari konversi tegangan menjadi frekuensi dengan rumus Fout yang tertera pada datasheet ini.

Dengan bantuan ic ini maka kita dapat mengkonversi tegangan menjadi frekuensi dengan sarat – sarat yang telah ditulis pada datasheet ini.

Card Conversi

Pertama api mempunyai 2 hal yang ingin kita ukur, pertama adalah intensitasnya dan yang kedua adalah frekkuensinya (disturbancenya). Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan sensor photodiode, dimana kedua hal tersebut dapat ditangkap oleh sensor photodiode.

Sebelum melanjutkan penjelasan lebih detail perlu memperhatikan detail komponen yang dipakai, maka ada baiknya luangkan waktu membaca lembaran BOM (Bill of Material) dan baca bagian datasheetnya.

Berikut adalah gambar Circuitnya.