Sensor Getaran (Vibration Sensor): Cara Kerja dan Aplikasi dalam Predictive Maintenance

Dalam industri modern, memantau kondisi mesin dan peralatan menjadi kunci utama untuk menjaga kelancaran operasional serta mencegah kerusakan mendadak. Salah satu elemen penting dalam sistem monitoring ini adalah sensor getaran. Sensor ini berfungsi mendeteksi perubahan pola getaran pada mesin, yang dapat menjadi tanda awal terjadinya gangguan mekanis seperti ketidakseimbangan, ketidakselarasan, kerusakan pada bantalan, atau masalah pada gearbox. Seiring berkembangnya konsep Predictive Maintenance (PdM), penggunaan sensor getaran semakin meluas karena kemampuannya menyajikan data secara real-time guna mengantisipasi kerusakan sebelum benar-benar terjadi.

 

Apa itu Sensor Getaran (Vibration Sensor)?

Sensor getaran (vibrartion sensor) adalah alat yang digunakan untuk mengukur getaran suatu objek, baik dari segi frekuensi maupun amplitudo, biasanya pada mesin atau struktur mekanik. Informasi yang dikumpulkan dari sensor ini dapat dianalisis untuk menilai kondisi operasional mesin dan mendeteksi penyimpangan yang bisa menjadi tanda awal kerusakan. Sensor ini bekerja dengan cara mengonversi getaran mekanis menjadi sinyal listrik, yang kemudian diproses oleh sistem pemantauan. Dalam penerapan predictive maintenance (pemeliharaan prediktif), sensor getaran memiliki peran penting untuk:

- Mengidentifikasi gangguan pada mesin secara dini.

- Mencegah terjadinya kerusakan besar yang dapat menimbulkan biaya perbaikan yang tinggi.

- Menentukan jadwal perawatan secara lebih efisien.

- Memperpanjang masa pakai mesin dan peralatan.

 

Cara Kerja Sensor Getaran

 

Sensor getaran bekerja berdasarkan prinsip fisika dan elektronik untuk mengukur gerakan osilasi suatu objek. Berikut ini penjelasan tentang cara kerjanya:  

Prinsip Dasar Pengukuran Getaran

- Dalam pengukuran getaran mesin, terdapat tiga parameter utama yang diperhatikan: frekuensi, amplitudo, dan fase.

- Frekuensi, yang diukur dalam satuan Hertz (Hz), menunjukkan seberapa sering getaran terjadi dalam satu detik.

- Amplitudo mengukur besarnya gerakan getaran dan dapat dinyatakan dalam bentuk perpindahan (mm), kecepatan (mm/s), atau percepatan (m/s²), tergantung kebutuhan.

- Fase menggambarkan selisih waktu antara dua sinyal getaran dan bermanfaat untuk menganalisis keterkaitan antar komponen dalam suatu sistem yang bergetar.

Untuk mendeteksi getaran, digunakan sensor khusus yang mengandalkan transduser guna mengubah gerakan mekanis menjadi sinyal listrik yang bisa dianalisis lebih lanjut.

Jenis Transduser dalam Sensor Getaran

a. Piezoelectric Accelerometer

Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip piezoelektrik, yaitu kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan tegangan listrik saat mengalami tekanan atau getaran. Biasanya digunakan untuk mengukur getaran berfrekuensi tinggi, seperti pada motor listrik, pompa sentrifugal, atau turbin gas. Sensor ini memiliki keunggulan dalam hal kecepatan respons, akurasi tinggi, serta mampu bekerja dalam kondisi suhu ekstrem. Selain itu, piezoelectric accelerometer memiliki rentang frekuensi yang lebar dan tahan terhadap gangguan elektromagnetik. Oleh karena itu, sensor ini sering digunakan dalam pemantauan kondisi mesin (condition monitoring) dan sistem prediktif maintenance.

b. Velocity Sensor (Geophone)

Sensor kecepatan getaran ini bekerja dengan prinsip gerakan relatif antara kumparan dan magnet, yang kemudian menghasilkan tegangan sesuai kecepatan osilasi. Cocok digunakan untuk memantau getaran pada mesin dengan kecepatan rotasi rendah hingga sedang, serta pada struktur bangunan atau jembatan. Keunggulan utamanya adalah tidak memerlukan catu daya eksternal, sehingga efisien untuk pemantauan jangka panjang. Sensor ini juga cukup tahan terhadap kondisi lingkungan dan lebih stabil pada pengukuran frekuensi menengah. Karena sifatnya yang pasif dan mudah dipasang, velocity sensor banyak digunakan pada sistem geoteknik dan pemantauan getaran tanah.

c. Proximity Probe (Eddy Current Sensor)

Proximity probe bekerja dengan menghasilkan medan elektromagnetik dan mendeteksi perubahan arus eddy akibat gerakan logam (seperti poros) di dekatnya. Sensor ini memiliki kemampuan untuk mengidentifikasi perubahan jarak yang sangat halus, sehingga ideal digunakan dalam pemantauan pergeseran poros pada mesin berkecepatan tinggi. Biasanya diterapkan pada perangkat seperti turbin uap, kompresor berskala besar, dan generator untuk mendeteksi ketidaksejajaran atau ketidakseimbangan. Keunggulannya adalah tingkat akurasi yang sangat tinggi, serta kemampuan bekerja pada kondisi lingkungan ekstrim seperti suhu dan tekanan tinggi. Sensor ini juga sangat andal untuk aplikasi yang membutuhkan analisis vibrasi berbasis displacement secara terus-menerus.

d. MEMS Accelerometer

Sensor ini menggunakan teknologi Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) untuk mendeteksi percepatan akibat getaran. Karena dimensinya yang ringkas dan kebutuhan daya yang minimal, akselerometer MEMS banyak dimanfaatkan dalam perangkat IoT, wearable, serta sistem pemantauan portabel. Sensor ini menawarkan biaya produksi yang rendah dengan integrasi yang mudah ke dalam rangkaian mikrokontroler seperti Arduino atau ESP32. Meskipun jangkauan dan akurasinya tidak sebaik piezoelectric, sensor ini sudah cukup untuk kebutuhan pemantauan dasar atau aplikasi smart monitoring. Keunggulan lainnya adalah kemampuannya dalam pemantauan getaran real-time dan mudah dikoneksikan ke jaringan cloud untuk sistem monitoring berbasis internet.

 

Baca juga : Thermocouple vs Thermistor: Mana yang Lebih Akurat untuk Sensor Suhu?

 

Jenis-jenis Sensor Getaran Berdasarkan Aplikasinya  

 

1. Sensor Getaran Portable

Sensor getaran portable adalah perangkat yang digunakan secara manual untuk melakukan pengukuran getaran pada mesin secara berkala. Jenis ini biasanya digunakan dalam kegiatan inspeksi prediktif oleh teknisi atau tim maintenance menggunakan alat genggam. Sensor ini sangat cocok digunakan di industri yang memiliki banyak titik pengukuran dan tidak memerlukan pemantauan getaran secara terus-menerus. Keuntungan utamanya adalah mobilitas dan kemudahan penggunaan, karena tidak memerlukan instalasi permanen. Contoh populer dari alat ini adalah Fluke 805 Vibration Meter atau vibrometer digital yang umum dipakai di pabrik-pabrik.

2. Sensor Getaran Online (Permanen)

Sensor getaran online merupakan sensor yang dipasang secara tetap pada bagian mesin tertentu untuk melakukan pemantauan getaran secara terus-menerus (24/7). Data dari sensor ini secara langsung dikirimkan ke sistem kontrol seperti SCADA atau PLC agar dapat dianalisis secara real-time. Jenis ini sangat ideal untuk mesin-mesin kritis di industri seperti turbin, kompresor, atau pompa besar yang membutuhkan pengawasan konstan. Keunggulannya adalah kemampuannya untuk mendeteksi kerusakan secara dini, sehingga downtime dapat diminimalisir. Beberapa contoh sensor online permanen adalah SKF Wireless Vibration Sensor atau Emerson AMS 9420.

3. Sensor Getaran Berbasis IoT

Sensor getaran berbasis IoT dirancang dengan kemampuan komunikasi nirkabel seperti Wi-Fi, LoRa, atau NB-IoT untuk mengirim data ke platform cloud. Sensor ini memungkinkan integrasi dengan sistem berbasis AI dan machine learning untuk melakukan predictive maintenance secara otomatis. Dengan fitur konektivitas ini, data getaran dapat dipantau dari jarak jauh menggunakan dashboard atau aplikasi monitoring digital. Sensor IoT sangat cocok digunakan di industri modern yang menerapkan konsep Industry 4.0 atau smart factory. Contoh penerapannya antara lain Siemens SIMATIC IoT2020 atau sensor vibrasi nirkabel dari Bosch dan Honeywell yang mendukung pemantauan berbasis cloud.

 

Aplikasi Sensor Getaran dalam Predictive Maintenance

  

Predictive maintenance (PdM) adalah strategi perawatan yang menggunakan data sensor untuk memprediksi kerusakan sebelum terjadi. Sensor getaran berperan penting dalam PdM dengan memberikan indikator awal masalah mekanis. Berikut ini beberapa aplikasinya:  

1. Deteksi Ketidakseimbangan Rotasi 

    - Ketidakseimbangan pada rotor atau fan menyebabkan getaran berfrekuensi 1x RPM.  

    - Sensor getaran mampu mendeteksi kenaikan amplitudo pada frekuensi tertentu.

2. Identifikasi Misalignment (Ketidakselarasan Poros)  

    - Misalignment antara dua poros menghasilkan getaran frekuensi 2x RPM.  

    - Evaluasi fase getaran dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis ketidaksejajaran, baik sejajar maupun sudut.

3. Pemantauan Bearing dan Gearbox  

    - Kerusakan pada bantalan biasanya menghasilkan getaran dengan frekuensi tinggi, sekitar 5 hingga 10 kali putaran per menit (RPM).

    - Kerusakan pada gearbox ditandai dengan kemunculan sidebands dalam spektrum frekuensi. 

4. Deteksi Resonansi dan Looseness  

    - Getaran tidak wajar pada frekuensi alami mesin mengindikasikan resonansi.  

    - Komponen longgar (looseness) menyebabkan getaran acak dengan harmonik tinggi.  

5. Pemantauan Motor Listrik dan Pompa  

    - Getaran tidak normal pada motor bisa berasal dari gangguan kelistrikan, seperti eksentrisitas atau kerusakan batang rotor.

    - Pompa sentrifugal rentan terhadap cavitation, yang terdeteksi melalui peningkatan getaran frekuensi tinggi.  

 

Baca juga :  Sensor LIDAR vs Ultrasonik: Mana yang Lebih Akurat untuk Mobil Otonom?

 

 

 

 

 

 

 

 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!