Apa perbedaan antara sensor angin mekanik dan sensor angin ultrasonik?

Tahukah Anda bahwa sensor angin ultrasonik dapat mendeteksi hembusan angin dengan durasi sesingkat 1 detik? Dunia sedang beralih ke sensor angin ultrasonik yang lebih modern, sehingga sensor angin mekanis menjadi usang. Sensor angin ultrasonik andal, perawatannya mudah, dan lebih akurat daripada sensor angin mekanis. Bahkan dalam kondisi cuaca ekstrem, sensor angin ultrasonik memberikan hasil yang andal dengan pengulangan yang sangat baik.

Sensor angin ini sebagian besar terdiri dari elektronik semikonduktor tanpa bagian yang bergerak. Karena tidak ada pergerakan fisik, sensor ini tidak memerlukan perawatan yang sering. Sensor ini berisi serangkaian transduser yang menghasilkan gelombang suara yang melewati udara dan mendeteksinya di ujung lainnya. Waktu yang dibutuhkan gelombang suara ini untuk menempuh perjalanan dari satu ujung ke ujung lainnya berubah karena kecepatan dan arah angin.

Selain akurasi yang luar biasa, sensor kecepatan ultrasonik dapat memperoleh data online pada kecepatan angin ultra-rendah tanpa ambang batas minimum dan pengukuran sudut kecil tanpa batas. Apakah Anda siap untuk meninggalkan sensor angin mekanis? Lanjutkan membaca untuk perbandingan mendalam.

Sekilas Perbedaan Prinsip Sensor Angin

Desain mekanisme kerja, teknik deteksi, serta sensor angin mekanik dan ultrasonik sangat berbeda. Berikut adalah poin-poin penting yang perlu dipertimbangkan antara sensor angin mekanik dan ultrasonik:

Sensor Kecepatan Mekanis

➢ Cara kerja: Mengandalkan komponen fisik yang berinteraksi dengan angin untuk mengukur kecepatan dan arah.

➢ Biaya: Umumnya lebih terjangkau

➢ Keterbatasan: Membutuhkan kecepatan angin minimum untuk menghasilkan data dan rentan terhadap keausan, yang dapat memengaruhi akurasi seiring waktu.

➢ Perawatan: Perawatan tinggi dan kalibrasi sering

➢ Aplikasi: Persyaratan presisi rendah seperti pertanian

Sensor Kecepatan Ultrasonik

➢ Cara kerja: Memanfaatkan gelombang suara untuk menentukan kecepatan dan arah angin tanpa komponen fisik.

➢ Performa: Menawarkan akurasi tinggi, pengulangan yang baik, dan kemampuan untuk mengukur pada kecepatan angin yang sangat rendah.

➢ Biaya: Biasanya investasi awal lebih tinggi dibandingkan dengan sensor mekanik.

➢ Perawatan: Tidak memerlukan perbaikan atau pelumasan, dengan kalibrasi yang jarang dilakukan.

➢ Aplikasi: Presisi tinggi seperti untuk penelitian dan penggunaan industri.

Sensor Angin Mekanis

Sensor angin mekanis menggunakan teknik lama berupa bagian yang bergerak dan berputar untuk mengukur kecepatan dan arah angin . Di dalam rakitan sensor dapat terdapat generator yang menghasilkan arus yang proporsional dengan kecepatan angin, atau elektronik dapat melakukan fungsi serupa.

Karena mengandung bagian yang bergerak, sensor angin mekanis memerlukan perawatan yang sering. Sensor angin mekanis digunakan di bidang pertanian dan meteorologi karena, dalam aplikasi ini, kita tidak membutuhkan akurasi yang tinggi. Biaya pemasangan sensor angin mekanis membuatnya relatif terjangkau .

Jenis-Jenis Sensor Angin Mekanis

1. Anemometer Balung

Alat ini terdiri dari baling-baling yang mengukur kecepatan angin dan sirip yang mengukur arah angin. Bentuknya mirip dengan kincir angin tetapi ukurannya lebih kecil. Alat ini menghasilkan daya yang sebanding dengan kecepatan putaran baling-baling. Angin menyebabkan baling-baling mengubah arah, sehingga kecepatan dan arah diukur secara bersamaan.
 

2. Anemometer Pelat Tekan

Sensor angin ini bekerja dengan mengubah tekanan menjadi kecepatan angin melalui defleksi mekanis. Ini ideal untuk aplikasi ilmiah di mana akurasi sangat penting. Namun, sensor ini kurang dapat diulang dan memerlukan kalibrasi yang sering.

3. Anemometer Cangkir

Sensor angin adalah struktur tiga atau empat cangkir angin yang berputar. Putaran cangkir angin tersebut diubah menjadi sinyal listrik, yang mengukur kecepatan angin. Sensor ini mendeteksi perubahan arah angin dengan menggunakan baling-baling angin mekanis. Sensor ini mendeteksi arah angin dengan putarannya.

4. Anemometer Vane

Jenis ini memiliki baling-baling atau turbin yang berputar untuk mengukur kecepatan angin, dan siripnya memastikan posisinya sejajar dengan arah angin. Sirip tersebut juga memberikan informasi arah angin.

5. Anemometer Kawat Panas

Alat ini terdiri dari kawat yang dipanaskan oleh arus listrik. Ketika udara mengalir, kawat tersebut mendingin, dan laju pendinginan diukur dan dikonversi menjadi kecepatan angin.
 

Keluaran Sensor Angin Mekanis

Output sensor mekanik untuk kecepatan angin adalah tegangan atau arus, yang sebanding dengan kecepatan angin. Untuk arah angin, kita menggunakan potensiometer. Arah angin sama dengan output potensiometer.

Sensor Angin Ultrasonik

Sensor angin ultrasonik tidak memiliki bagian mekanis. Sensor ini terdiri dari penerima dan pemancar gelombang suara ultrasonik yang mengukur kecepatan dan arah angin. Sensor ini terkenal karena akurasi dan keandalannya yang tinggi.

Jenis-jenis Sensor Angin Ultrasonik

1. Sensor Angin Ultrasonik 2D

Anemometer jenis ini mengukur kecepatan angin dalam dua dimensi menggunakan dua transduser untuk mengirim dan menerima sinyal. Kecepatan dan arah angin memengaruhi waktu yang dibutuhkan oleh pulsa; teknik ini menghitung kecepatan dan arah.

2. Angin Ultrasonik 3D

Mirip dengan tipe 2D, tipe ini menggunakan prinsip yang sama untuk mendeteksi kecepatan dan arah kecepatan, tetapi lebih kompleks karena memiliki banyak transduser. Alat ini memberikan informasi detail mengenai kecepatan angin dalam arah vertikal dan horizontal serta informasi tentang turbulensi.

3. Sensor Angin Ultrasonik Kompak

Ukuran dan ukurannya sangat kecil dan ringkas dibandingkan dengan yang biasa, namun alat ini menggunakan prinsip pengukuran kecepatan dan arah yang penting dari perangkat pengukuran kecepatan angin ultrasonik. Alat ini juga memiliki keunggulan berupa bobot yang seimbang dan hemat energi.  

4. Sensor Angin Ultrasonik yang Dipanaskan

Elemen pemanas pada sensor ini mempertahankan suhu tertentu untuk pengukuran yang akurat dan untuk melindunginya dari salju yang dapat menyebabkan pembacaan yang tidak akurat karena hambatan pada gelombang suara. Di iklim dingin

5. Sensor Angin Ultrasonik Presisi Tinggi

Sensor angin ini mengukur kecepatan dan arah dengan akurasi dan resolusi tinggi. Sensor ini memiliki transduser berkualitas tinggi dan algoritma canggih untuk perhitungan; prinsip kerja sensor ini serupa dengan yang telah dibahas di atas pada sensor angin 2D atau 3D.

6. Sensor Angin Ultrasonik Bertenaga Surya

Sensor angin ultrasonik bertenaga surya adalah pilihan terbaik jika Anda membutuhkan sensor angin yang dipasang di lokasi terpencil tanpa listrik. Sensor ini dilengkapi dengan panel surya dan baterai. Prinsip kerjanya tetap sama karena pada dasarnya adalah sensor angin ultrasonik, hanya saja disuplai dengan tenaga surya.

Mekanisme Kerja Sensor Angin Ultrasonik

Sensor angin ultrasonik memanfaatkan prinsip perbedaan waktu ultrasonik untuk menghitung dan mengukur kecepatan angin dan arahnya. Kecepatan gelombang suara ultrasonik meningkat jika arah angin sama dengan arah gelombang suara, dan kecepatannya menurun jika arah angin berlawanan dengan arah gelombang suara.

Sensor-sensor ini mewakili penggunaan teknologi deteksi ultrasonik yang berharga dalam medium gas. Sensor ini memiliki empat probe yang mengirim dan menerima gelombang suara ultrasonik yang merambat melalui udara untuk mengukur kecepatan dan arah angin. Sensor ini juga menghitung suhu angin.

Output dari Sensor Angin Ultrasonik

Sensor angin ultrasonik memiliki keluaran digital untuk kecepatan dan arah, baik dalam data serial di mana data dalam meter per detik atau keluaran dapat berupa pulsa. Kecepatan angin berbanding lurus dengan frekuensi pulsa. Sensor menghitung kecepatan dengan akurasi ±1-2%—demikian pula, arah dengan akurasi ±2°.

Beberapa sensor angin juga menyediakan data terkait suhu. Sistem menggunakan data ini untuk menghilangkan kesalahan kecepatan dan arah angin. Karena sensor angin ultrasonik merupakan teknologi baru, Anda dapat memperoleh hasil berupa pemantauan waktu nyata, pencatatan data, dan tampilan grafis.

Perbedaan dalam Bentuk Tabel

Seperti yang Anda lihat, sensor angin ultrasonik jauh lebih baik daripada sensor angin mekanis dalam segala aspek.

Alasan Mengapa Sensor Angin Ultrasonik Lebih Unggul daripada Sensor Angin Mekanik

Beberapa alasan menjadikan sensor angin ultrasonik lebih unggul daripada sensor angin mekanis. Langkah selanjutnya adalah membangun alasan-alasan terpenting tersebut, seperti yang akan dibahas di bawah ini.

➔ Akurasi dan Presisi

Sensor angin ultrasonik tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga menghilangkan gesekan, menjadikannya lebih akurat ±0,1 hingga ±0,5 meter per detik (m/s) untuk kecepatan dan ±1 hingga ±2 derajat untuk mengukur arah bahkan dalam kondisi angin lemah. Pengukuran berulang yang akurat ini sangat penting dalam aplikasi industri. Sensor ini juga rentan terhadap perubahan kecepatan dan arah angin. Sebagian besar sensor ini mengkompensasi faktor lingkungan dan memberikan data real-time yang akurat.

➔ Daya Tahan dan Keandalan

Daya tahan sensor angin ultrasonik sangat baik karena tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga tidak akan terjadi kerusakan mekanis. Bahkan di lingkungan yang berbahaya, sensor ini lebih tahan lama dibandingkan sensor angin mekanis karena menggunakan material yang tahan terhadap sinar UV, karat, dan suhu ekstrem. Untuk meningkatkan daya tahannya, sensor ini juga tahan terhadap guncangan dan getaran. Sensor ini dilengkapi dengan transduser redundan sehingga jika satu transduser rusak, transduser lain akan menggantikannya, sehingga meningkatkan keandalan. Alat diagnostik bawaan disertakan bersama sensor untuk analisis. Sensor ini dilengkapi dengan pemrosesan sinyal digital, yang membuatnya mampu menghilangkan noise dan meningkatkan keandalan secara keseluruhan.

➔ Keamanan

Merkuri adalah unsur beracun. Penggunaan paduan dan material ringan untuk membangun sensor angin ultrasonik memastikan tidak ada penggunaan merkuri, sehingga ramah lingkungan dan tidak menimbulkan bahaya bagi kesehatan. Sensor ini juga ringan, dengan kemungkinan lebih kecil untuk jatuh dari ketinggian saat kondisi angin kencang.

➔ Kualitas Data

Data yang diberikan oleh sensor angin ultrasonik berkualitas tinggi, dengan akurasi tinggi (0,1 hingga ±0,5 m/s untuk kecepatan dan ±1 hingga ±2 derajat untuk arah), presisi, pemrosesan sinyal digital, waktu respons cepat, dan fitur pengurangan kebisingan, menjadikannya pilihan terbaik untuk penggunaan industri.

➔ Keterjangkauan

Penggunaan sensor angin ultrasonik hemat biaya, tetapi biaya awalnya jauh lebih tinggi daripada sensor angin mekanis. Namun, beberapa keunggulan membuat sensor ini lebih terjangkau dan lebih tahan lama.

● Kebutuhan perawatan lebih sedikit, sehingga mengurangi waktu henti.

● Daya tahan

● Hemat energi

● Dapat terintegrasi dengan sistem akuisisi data yang lebih lama.

Dengan semua manfaat ini, sensor angin ultrasonik hemat biaya meskipun memiliki biaya awal yang lebih tinggi karena total biaya kepemilikannya rendah.

Aplikasi Sensor Angin Ultrasonik

● Cerobong Industri

Penggunaan Sensor Angin Ultrasonik pada cerobong asap industri memungkinkan pemantauan penyebaran polutan dan pengelolaan aliran udara dari cerobong untuk melindungi lingkungan. Data waktu nyata yang disediakan oleh Sensor Angin Ultrasonik sangat penting dalam mengendalikan aliran udara dari cerobong ke lingkungan.

● Deteksi dan Prediksi Cuaca

Data dari sensor ultrasonik diberikan kepada model prediksi cuaca numerik (NWP) untuk meramalkan cuaca di masa mendatang. Karena datanya sangat akurat, ramalannya pun tepat. Data ini juga bermanfaat dalam memprediksi kondisi cuaca ekstrem. Data yang diperoleh dari sensor angin ultrasonik juga bermanfaat dalam Pengumpulan Data Jangka Panjang untuk studi iklim dan dampak lingkungan.

● Energi terbarukan

Sensor angin ultrasonik dapat memainkan peran penting dalam sektor energi angin. Sensor ini ideal untuk evaluasi lokasi, perencanaan jangka panjang, dan pemantauan, serta merupakan bagian integral dari pembangkit listrik tenaga angin. Data online yang tersedia dari sensor angin sangat penting dalam mengoptimalkan kinerja turbin angin.

● Angkutan

Sensor angin ultrasonik digunakan hampir di semua bentuk transportasi untuk keselamatan, terutama di bidang penerbangan dan maritim. Sensor ini juga digunakan dalam desain jalan dan jembatan di daerah dengan kecepatan angin yang sangat tinggi. Untuk perkeretaapian, sensor ini digunakan untuk memeriksa apakah cuaca dapat memengaruhi pengoperasian dan penjadwalan kereta api.

● Riset

Sensor angin ultrasonik memiliki aplikasi di berbagai bidang penelitian. Beberapa di antaranya tercantum di bawah ini.

● Meteorologi dan Studi Iklim

● Penelitian Atmosfer

● Penilaian Sumber Daya Angin

● Studi Penyebaran Polutan

● Penelitian Ekologi

● Penelitian Maritim

Perawatan Sensor Ultrasonik

❖ Pembersihan Mudah

Sebelum mulai membersihkan, periksa sensor secara fisik. Jika perlu dibersihkan, gunakan kain lembut. Jangan pernah menggunakan kain abrasif. Karena tidak ada bagian mekanis, sensor ini mudah dibersihkan.

❖ Pembaruan Perangkat Lunak

Karena merupakan perangkat elektronik, perangkat ini selalu beroperasi dengan firmware terbaru untuk kinerja dan keamanan yang lebih baik. Sebelum setiap aktivitas kalibrasi, pembaruan perangkat lunak secara berkala menggunakan prosedur yang ditentukan oleh produsen sangat penting.

❖ Kalibrasi

Sensor ultrasonik telah dikalibrasi sebelumnya oleh pabrikan di pabrik. Setelah itu, pengguna harus melakukan kalibrasi terjadwal sesuai petunjuk pabrikan. Pengujian kinerja sensor terhadap peralatan standar sangat penting untuk akurasi. Kalibrasi peralatan standar harus dilakukan oleh tim pemeliharaan sesuai dengan standar dan prosedur internasional.

❖ Pemeriksaan Catu Daya

Memastikan pasokan daya yang sehat sangat penting untuk pengoperasian sensor angin. Pemeriksaan pasokan daya secara berkala melalui visualisasi dan pengukuran arus serta tegangan harus selalu berada dalam batas yang aman. Fluktuasi daya dapat merusak sensor. Oleh karena itu, penangkal lonjakan arus sebelum pasokan daya sangat penting. Komponen yang rusak harus selalu diganti dengan suku cadang asli. Pemeriksaan pasokan daya yang tepat dapat memperpanjang umur sensor angin.

Kata Penutup

Mengingat sensor angin ultrasonik memiliki keunggulan yang sangat besar dibandingkan sensor mekanik, sensor ini merupakan pilihan ideal bagi sebagian besar pengguna. Mekanisme penginderaan ultrasonik unggul dalam hal pengulangan, akurasi, perawatan rendah, dan kalibrasi. Input daya yang bersih sudah cukup untuk membuat sensor angin ultrasonik bekerja pada potensi puncaknya. Zaman melumasi bantalan dan mengoleskan gemuk sudah lama berlalu. Hanya pembersihan atau kalibrasi saja sudah cukup untuk menjaga agar peralatan tetap berfungsi dengan baik.

Pertimbangkan sensor angin ultrasonik untuk aplikasi yang membutuhkan presisi. Untuk sensitivitas rendah dan aplikasi yang tidak kritis, sensor angin mekanis masih memberikan pilihan yang layak. Sensor angin mekanis modern memiliki peningkatan desain untuk mengurangi kekurangannya. Pilihan ada di tangan Anda!