Rancang Bangun Tomografi Kapasitansi Listrik dengan Sensor Tersegmentasi dan Berperisai untuk Deteksi Benda Dalam Pipa

Ardian Wardhana, Muhammad Rivai, Fajar Budiman, Saikhul Imam
Submission Date: 2017-01-27 12:48:14
Accepted Date: 2017-03-17 10:12:41

Abstract


Tomografi merupakan teknik pengamatan struktur penampang benda tanpa melakukan tindakan yang bersifat merusak atau mengubah benda yang dibutuhkan dalam penerapan industri, kesehatan maupun keamanan. Pengamatan dilakukan dengan memanfaatkan interaksi bahan dalam benda terhadap sinyal eksitasi eksternal. Hasil pengukuran digunakan untuk merekonstruksi struktur penampang internal benda. Pada penelitian ini dilakukan perancangan sistem tomografi kapasitansi listrik dengan menggunakan sensor tersegmentasi dan berperisai. Tomografi kapasitansi listrik memanfaatkan informasi perbedaan nilai kapasitansi pada beberapa garis potong yang disebabkan oleh persebaran permittivitas bahan untuk merekonstruksi struktur bagian dalam benda. Konfigurasi sensor diatur dengan menggunakan multiplekser analog yang terdiri dari array switch CMOS HEF4066B. Pengukuran kapasitansi sensor dilakukan dengan metode pengukuran muatan. Sinyal hasil pengukuran dikondisikan dengan menggunakan filter high-pass, penguat, penyearah presisi dan perata-rata, yang kemudian didigitalkan menggunakan ADC pada mikrokontroller ATmega8A. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan komputer. Rekonstruksi citra dilakukan dengan algoritma proyeksi balik linier. Berdasarkan hasil pengujian, sistem tomografi kapasitansi listrik dapat mendeteksi letak dan membedakan bahan benda uji. Penggunaan sensor tersegmentasi mampu meningkatkan sensitivitas pengukuran kapasitansi sebesar 2,76 kali lipat dari penggunaan sensor tunggal dengan nilai sensitivitas 0,515 V/pF. Penggunaan sensor berperisai mampu mengurangi efek gangguan lingkungan terhadap pengukuran sensor. Hasil dari penelitian ini dapat diimplementasikan sebagai alat pemonitor isi pipa pada industri dengan kebutuhan regulasi yang rendah.


Keywords


proyeksi balik linier; sensor tersegmentasi; tomografi kapasitansi listrik

References


M. Neumayer, G. Steiner and D. Watzenig, "Electrical Capacitance Tomography: Current Sensors/Algorithms and future Advances," in Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), Mei 2012.

A. Shafquet, I. Ismail and A. Jaafar, "Modeling and Simulation of Multi-Plane Electrical Capacitance Tomography Sensor for Flow Imaging by Using Finite Element Analysis," in 5th International Conference on Intelligent and Advanced Systems (ICIAS), Juni 2014.

H. Herdian, "Hardware Implementation of Linear Back-Projection Algorithm for Capacitance Tomography," ICICI-BME, vol. 4, pp. 124-129, November 2015.

F. Wang, Q. Marashdeh, L. S. Fan and Warsito, "Electrical Capacitance Volume Tomography: Design and Application," Sensors, vol. 10, pp. 1890-1917, 2010.

A. M. Olmos, M. Carvajal, D. Morales, A. García and A. Palma, "Development of an Electrical Capacitance Tomography system using four rotating electrodes," Sensors and Actuators A, vol. 148, pp. 366-375, 2008.

S. M. Din, N. A. M. Razali, A. Azmi, C. P. Song, R. A. Rahim and L. P. Ling, "Comparison of Single and Segmented Excitation of Electrical Capacitance Tomography," in 10th Asian Control Conference, Juni 2015.

K. J. Alme and S. Mylvaganam, "Electrical Capacitance Tomography—Sensor Models, Design, Simulations, and Experimental Verification," IEEE SENSORS JOURNAL, vol. 6, no. 5, pp. 1256-1266, Oktober 2006.

J. Nombo1, A. Mwambela and M. Kisangiri, "A Review of Image Reconstruction Methods in Electrical Capacitance Tomography," Journal of Mathematical and Computational Science, vol. 6, no. 1, pp. 39-57, 2016.

W. Q. Yang and L. H. Peng, "Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography," Measurement Science and Technology, no. 14, pp. R1-R13, 2003.

F. Dickin and M. Wang, "Electrical resistance tomography for process applications," Measurement Science and Technology, vol. 7, no. 3, pp. 247-260, 1996.

Pusat Pengembangan Teknologi Informasi dan Komputasi - BATAN, "Image Reconstruction Algorithm for Elecrical Capacitance Tomography," BATAN, 2004.

A. Yusuf, H. Sudibyo, D. Sudiana, A. S. Tamsir, I. Muttakin, W. Widada and W. P. Taruno, "Switch Configuration Effect on Stray Capacitance in Electrical Capacitance Volume Tomography Hardware," Telkomnika, vol. 14, no. 2, pp. 456-463, Juni 2016.


Full Text: PDF

CC Licencing


Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Lembaga Penjaminan Mutu, Pengelolaan dan Perlindungan Kekayaan Intelektual (LPMP2KI) ITS
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.