MAKALAH
SENSOR DAN TRANSDUSER
Disusun Oleh:
Nama : Alex Susanto
NIM : 5301413004
Mata Kuliah : Sensor dan Akuator
Jurusan : Teknik Elektro
Prodi : PTE S1
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
SEMARANG
2014
KATA PENGANTAR
Assalamu'alaikum.wr.wb
Segala puji hanya milik Allah SWT. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW. Berkat limpahan dan rahmat-Nya penulis mampu menyelesaikan tugas makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Sensor dan Akuator dengan judul "Sensor dan Tranduser".
Makalah ini berisi mengenai materi-materi berkaitan dengan sensor dan tranduser yang sangat berguna bagi kemajuan IPTEK di masa sekarang ini. Dalam penyusunan makalah ini, penyusun mengambil berbagai ilmu dari berbagai sumber untuk dikemas menjadi satu kesatuan yang rinci dan detail sehingga mudah untuk dipahami pembaca. Tentulah hambatan dan rintangan ada dalam penyusunan makalah ini, namun berkat kesabaran dan ketelitian penyusun dapat menyelesaikan makalah ini tepat waktu.
Tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan makalah ini. Masih perlu perbaikan, segala kritik dan saran ataupun masukan senantiasa penyusun terima dengan baik untuk perbaikan penyusunan makalah kedepan. Semoga makalah yang telah tersusun ini dapat berguna bagi pembaca dan bias menambah wawasan terkait dengan sensor dan tranduser.
Wassalamu'alaikum.wr.wb.
Semarang, 23 Oktober 2014
Penyusun
( Alex Susanto )
ii
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………………………………… i
KATA PENGANTAR………………………………………………………………………. ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………… iii
BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………................. 1
1.1. Latar belakang masalah....................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah…………………………………………………………… 1
1.3. Tujuan……………………………………………………………………. 1
BAB II PEMBAHASAN ................. 2
2.1. Pengertian Sensor dan Tranduser .............................. 2
2.2. Jenis-Jenis Sensor................................................................................................. 3
2.3. Jenis-Jenis Transduser......................................................................................... 7
2.4. Perbedaan Sensor dan Transduser........................................................ 12
2.5. Aplikasi Sensor dan Transduser……………………………………………….. 15
BAB III PENUTUP……………………………………………………………………. 27
3.1. Kesimpulan ............................27
3.2. Saran ………………… 27
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………….27
iii
iii
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Era modern seperti saat ini muncul berbagai masalah yang sangat beragam. Salah satu masalah yang terjadi adalah masalah perkembangan teknologi yang perkembangannya sangat pesat. Berbagai inovasi dan kreativitas dituangkan menjadi suatu alat ataupun piranti lunak untuk membantu memudahkan aktivitas keseharian manusia. Dengan disusunnya makalah ini difokuskan membahas mengenai sensor dan tranduser yang penggunaannya sudah sangatlah banyak dalam kehidupan sehari-hari.
Sensor sendiri ada banyak jenis dan modelnya, begitupun dengan tranduser. Salah satu contoh adalah sensor suhu yang kerjanya dipengaruhi oleh suhu, sensor air yang kerjannya dipengaruhi oleh air, sensor cahaya yang kerjanya dipengaruhi oleh cahaya, dan sebagainya. Tanpa adanya pengaplikasian sensor dan tranduser mungkin pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari tidaklah akan mudah seperti saat ini.
Untuk lebih jelasnya berkaitan dengan sensor dan tranduser akan dibahas didalam makalah ini.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah:
Apa itu sensor dan tranduser?
Apa saja jenis/ macam dari sensor?
Apa saja jenis/macam dari tranduser?
Apa perbedaan sensor dan tranduser?
Apa saja aplikasi sensor dan tranduser dalam kehidupan sehari-hari?
Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah:
Mengetahui pengertian dari sensor maupun tranduser.
Mengetahui jenis-jenis dari sensor.
Mengetahui jenis-jenis dari tranduser.
Mengetahui perbedaan dari sensor dan tranduser.
Mengetahui beberapa contoh aplikasi sensor tranduser dalam kehidupan sehari-hari
1
1
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Sensor dan Tranduser
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis. Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah besaran fisis tertentu menjadi besaran listrik equivalent yang siap untuk dikondisikan ke elemen berikutnya. Sensor dapat dianalogikan sebagai sepasang mata manusia yang bertugas membaca atau mendeteksi data/ informasi yang ada di sekitar. D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Contohnya antara lain yaitu, kamera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.
Tranduser berasal dari kata "traducere"dalam bahsa latin yang berarti mengubah sehingga tarnduser dapat didefinisikan sebagai suatu piranti yang dapat mengubah suatu energy ke bentuk energy lain. Sedangkan William D.C, (1993), mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya". Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas). Contohnya saja yaitu generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.
2Transduser (Inggris: transducer) adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi (misalnya, sensor tekanan). Transduser bisa berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik, atau fotovoltaik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser kadang-kadang juga didefinisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya.Contoh yang umum adalah pengeras suara (audio speaker), yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi, atau energi akustik menjadi sinyal atau energi listrik.
2
Suatu definisai mengatakan "transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah sitem transmisi, menyalusrkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi kedua". Transmisi kedua ini bisa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas).
Sebagai contoh, definisi transducer yang luas ini mencakup alat-alat yang mengubah gaya atau perpindahan mekanis menjadi sinyal listrik. Alat-alat ini membentuk kelompok transducer yang sangat besar dan sangat penting yang lazim ditemukan dalam instrumentasi industri; dan ahli instrumentasi terutama berurusan dengan jenis pengubahan energi ini. Banyak parameter fisis lainnya (seperti panas, intensitas cahaya, kelembaban) juga dapt diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan transducer. Transducer-transducer ini memberikan sebuah sinyal keluaran bila diransang oleh sebuah masukan yang bukan mekanis; sebuah transmistor bereaksi terhadap variasi temperatur; sebuah fotosel bereaksi terhadap perubahan intensitas cahaya; sebuah berkas elektron terhadap efek-efek maknetik, dan lain-lain. Namun dalam semua hal, keluaran elektris yang diukur menurut metoda standar memberikan besarnya besaran masukan dalam bentuk ukuran elektris analog.
Gambaran Umum Masukan–Keluaran Transduser
2.2. Jenis – jenis Sensor
Sensor aktif dan pasif:
3a. Sensor pasif merupakan sensor yang mendeteksi respon radiasi elektromagnetik dari obyek yang dipancarkan dari sumber alami.
3
b. Sensor aktif merupakan sensor yang mendeteksi pantulan atau emisi radiasi elektromagenetik dari sumber energi buatan yang biasanya dirancang dalam rangkaian yang memakai sensor.
Contoh contoh sensor:
1) Sensor cahaya
Sensor cahaya adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima. Dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya.
Komponen yang termasuk dalam Sensor cahaya yaitu :
LDR ( Light Dependent Resistor )
LDR adalah sebuah resistor dimana nilai resistansinya akan berubah jika dikenai cahaya.
PhotoDioda
Photo dioda adalah sebuah dioda yang apabila dikenai cahaya akan memancarkan electron sehingga akan menalirkan arus listrik.
4
4
Phototransistor
Phototransistor adalah sebuah transistor yang apabila dikenai cahaya akan mengalirkan electron sehingga akan terjadi penguatan arus seperti pada sebuah transistor.
2) Sensor suara
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu: Microphone,Micropone adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkn oleh gelobang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
3) Sensor suhu
Sensor suhu adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suhu menjadi besaran listrik dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam sensor suhu yaitu: a) NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik. b) PTC adalah komponen elektronika dimana jika terkena panas maka tahannanya akan semakin turun. c) Termokopel
5Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu thermocouple (T/C), resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.
5
Contoh gambar rangkaian sensor suhu
4) Sensor Proximity
Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.
5) Sensor Magnet
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.
6) Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
7) Sensor Tekanan
6Sensor tekanan - sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya.
6
8) Sensor Kecepatan (RPM)
Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatu generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.
9) Sensor Penyandi ( Encoder )
Sensor Penyandi ( Encoder ) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan ( yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran ) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut ( yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut ) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu.
Persyaratan umum sebuah sensor adalah:
a) Linieritas
Linieritas adalah masukan(inputan) dan keluaran (output) harus berbanding lurus.
b) Sensitivitas
Sensitivitas adalah sesuatu hal yang akan menunjukan sensor kita itu peka atau tidaknya.linieritas sebuah sensor biasanya akan mempengaruhi sensitivitas sensor tersebut.
c) Tanggapan waktu
Tanggapan waktu pada sebuah sensor menunjukan seberapa cepat sensor kita cepat tanggap terhadap perubahan masukan (input).
2.3. Jenis-Jenis Transduser
7Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
a. Tranduser pasif, yaitu tranduser yang dapat kerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
b. Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.
7
Untuk jenis transduser pertama, contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga berubah. Adapun contoh untuk transduser jenis yang kedua adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar.
Pemilihan Transduser
Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini:
1. Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih.
2. Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier.
3. Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor-faktor lingkungan.
4. Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang sama.
5. Repeatability : yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.
6. Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata seringkali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga dipertimbangkan. Diantara beberapa karakteristik transduser di atas, akan dibahas lebih mendalamtentang linieritas.
Linieritas Transduser
Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser. Bila suatu transduser adalah linier, maka bila masukan menjadi dua kali lipat, maka keluaran misalnya menjadi dua kali lipat juga. Hal ini tentu akan mempermudah dalam memahami dan memanfaatkan transdusertersebut.
8Ketidaklinieran setidaknya dapat dibagi menjadi dua, yaitu ketidaklinieran yang diketahui dan yang tidak diketahui. Ketidaklinieran yang tidak diketahui tentu sangat me-nyulitkan, karena hubungan masukan keluaran tidak diketahui. Seandainya transduser semacam ini dipakai sebagai alat ukur, ketika masukan menjadi dua kali lipat, maka keluarannya menjadi dua kali lipat atau tiga kali lipat, atau yang lain,tidak diketahui. Sehingga untuk transduser semacam ini, perlu dilakukan penelitian tersendiri untuk mendapatkan hubungan masukan keluaran, sebelum memanfaatkannya. Adapun untuk ketidaklinieran yang diketahui, maka transduser yang memiliki watak semacam ini masih dapat dimanfaatkan dengan menghindari ketidaklinierannya atau dengan melakukan beberapa transformasi pada rumus-rumus yang menghubungkan masukan dengan keluaran. Contoh ketidaklinieran yang diketahui misalnya: daerah mati (dead zone), saturasi (saturation), logaritmis, kuadratis dan sebagainya. Perinciannya adalah sebagai berikut:
1. Daerah mati (dead zone) artinya adalah ketika telah diberikan masukan, keluaran belum ada. Baru setelah melewati nilai ambang tertentu, ada keluaran yang proporsional terhadapmasukan.
2. Saturasi maksudnya adalah, ketika masukan dibesarkan sampai nilai tertentu, keluaran tidak bertambah besar, tetapi hanya menunjukkan nilai yang tetap.
3. Logaritmis, maksudnya adalah sesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secaralinier, keluarannya bertambah besar secara logaritmis.
4. Kudratis, maksudnya adalah sesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secaralinier, keluarannya bertambah besar secara kuadratis. Pada kondisi riil, transduser yang linier dalam jangkau yang luas sangat jarang ditemui. Bahkan banyak transduser yang memiliki sifat tidak linier yang merupakan gabungan dari beberapa sifat tidak linier. Oleh karena itu, perlu kiat-kiat yang tepat untuk memanfaatkan fenomena tersebut.
8
Transducer dapat dikelompokan berdasakan pemakaiannya, metoda pengubahan energi, sifat dasar sinyal keluaran dan lain-lain. Tabel dibawah menunjukan suatu pengelompokan transducer berdasarkan prinsip listrik yang tersangkut. Bagian pertama tabel tersebut memberi daftar transducer yang memberikan daya luar. Ini adalah transducer pasif, yang memberi tambahan dalam sebuah parameter listrik seperti halnya tahanan, kapasitansi dan lain-lain yang dapat diukur sebagai suatu perubahan tegangan atau kuat arus. Kategori berikutnya adalah transducer jenis pembangkit sendiri, yang menghasilkan suatu tegangan atau arus analog bila dirangsang dengan suatu bentuk fisis energi. Transducer pembangkit sendiri tidak memerlukan daya dari luar.
Klasifikasi Transduser (William D.C, 1993)
Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
9 Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi. Contoh: piezo electric, termocouple, photovoltatic, termistor, dsb. Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber tegangan.
9
External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran. Contoh: RTD (resistance thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
Tabel Pengelompokan Transducer
Transduser Pasif (daya dari luar)
Parameter listrik dan kelas transduser
Prinsip kerja dan sifat alat
Pemakaian alat
Potensiometer
Perubahan nilai tahanan karena posisi kontak bergeser
Tekanan, pergeseran/posisi
Strain gage
Perubahan nilai tahanan akibat perubahan panjang kawat oleh tekanan dari luar
Gaya, torsi, posisi
Transformator selisih (LVDT)
Tegangan selisih dua kumparan primer akibat pergeseran inti trafo
Tekanan, gaya, pergeseran
Gage arus pusar
Perubahan induktansi kumparan akibat perubahan jarak plat
Pergeseran, ketebalan
10
10
Transduser Aktif (tanpa daya luar)
Parameter listrik dan kelas transduser
Prinsip kerja dan sifat alat
Pemakaian alat
Sel fotoemisif
Emisi elektron akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif
Cahaya dan radiasi
Photomultiplier
Emisi elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke katode sensitif cahaya
Cahaya, radiasi dan relay sensitif cahaya
Termokopel
Pembangkitan ggl pada titik sambung dua logam yang berbeda akibat dipanasi
Temperatur, aliran panas, radiasi
Generator kumparan putar (tachogenerator)
Perputaran sebuah kumparan di dalam medan magnet yang membangkitkan tegangan "" Kecepatan, getaran
Piezoelektrik
Pembangkitan ggl bahan kristal piezo akibat gaya dari luar
Suara, getaran, percepatan, tekanan
Sel foto tegangan
Terbangkitnya tegangan pada sel foto akibat rangsangan energi dari luar
Cahaya matahari
Termometer tahanan (RTD)
Perubahan nilai tahanan kawat akibat perubahan temperatur "" Temperatur, panas
Hygrometer tahanan
Tahanan sebuah strip konduktif berubah terhadap kandungan uap air
Kelembaban relatif
termistor
Penurunan nilai tahanan logam akibat kenaikan temperature
Suhu
11
11
2.4. Perbedaan Sensor dan Transduser
Transduser itu adalah suatu alat yang fungsinya itu mengubah suatu energi ke energi lain, salah satu contohnya adalah sensor.Transduser juga dibagi dua yaitu transduser aktif dan pasif. Transduser aktif adalah transduser yang dapat bekerja meskipun tidak energi dari luar, contohnya adalah potensiometer dia membutuhkan energi listrik untuk mengubah volume (di speaker aktif), transduser pasif adalah transduser yang bekerja apabila ada energi dari luar contohnya adalah termokopel yang bekerja jika suhu sekitar berbeda dengan suhu pembanding maka termokopel akan langsung menghasilkan arus listrik.(contoh2 transduser gambar). Contoh – contoh transduser adalah:
Transduser temperature
Adalah transduser yang menghasilkan tegangan atau arus tertentu sesuai perubahan suhu tertentu.
termokopel
Transduser Gaya / tekanan.
Adalah Transduser yang menghasilkan tegangan tertentu ketika tekanan benda berubah.
12 (strain gauge)
12
Transducer Kelembaban
Lembap berarti kondisi yang terdiri dari udara dan uap air. Tingkat kelembapan ditentukan oleh perbandingan antara persentase uap air di udara.Hygrometer adalah transducer yang menghasilkan sinyal keluaran berdasarkan pada tingkat kelembapan.
higrometer
Sensor itu merupakan jenis transduser yang mengubah energi panas,suhu,sinar dll menjadi energi listrik.contohnya adalah pada termokopel (sensor suhu) yang berfungsi sebagai pembanding antara suhu referensi sama suhu ruangan/suhu yang mau dibandingkan dengan menggunakan sebuah konduktor dan jika suhu referensi dengan suhu yang dibandingkan berbeda akan timbul tegangan listrik..(contoh sensor) aktif pasif. Contoh aktif dan pasif (sensitifitas, linearitas). Sensor aktif dan pasif:
Sensor pasif merupakan sensor yang mendeteksi respon radiasi elektromagnetik dari obyek yang dipancarkan dari sumber alami.
Sensor aktif merupakan sensor yang mendeteksi pantulan atau emisi radiasi elektromagenetik dari sumber energi buatan yang biasanya dirancang dalam rangkaian yang memakai sensor.
Contoh contoh sensor:
Sensor cahaya
13Sensor cahaya adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya.
Komponen yang termasuk dalam Sensor cahaya yaitu :
13
a) LDR ( Light Dependent Resistor )
LDR adalah sebuah resistor dimana nilai resistansinya akan berubah jika dikenai cahaya.
b) PhotoDioda
Photo dioda adalah sebuah dioda yang apabila dikenai cahaya akan memancarkan electron sehingga akan menalirkan arus listrik.
c) Phototransistor
Phototransistor adalah sebuah transistor yang apabila dikenai cahaya akan mengalirkan electron sehingga akan terjadi penguatan arus seperti pada sebuah transistor.
Sensor suara
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya.
Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu Micropone yaitu komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkn oleh gelobang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
Sensor suhu
Sensor suhu adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suhu menjadi besaran listrik dan dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya.
Komponen yang termasuk dalam sensor suhu yaitu
a) NTC
NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik.
b) PTC
PTC adalah komponen elektronika dimana jika terkena panas maka tahannany akan semakin turun
c) Termokopel.
14
14
2.5. Aplikasi Sensor dan Transduser
rangkaian sensor cahaya
Pada rangkaian sensor cahaya ini menggunakan relay untuk pensaklaran tegangan jala-jala PLN 220 volt. Beban yang ingin dikendalikan tidak hanya sebatas lampu saja tetapi bisa digunakan beban lain sesuai kebutuhannya. Yang pasti dengan cara pensaklaran relay diatas beban yang dikeandalikan adalah beban dengan tegangan supply 220 V. Rangkaian diatas merupakan rangkaian sensor cahaya yang sederhana dan sering ditemui, karena memang menurut saya rangkaian sensor cahaya bisa berkerja dengan penggunaan kompenen yang relatif sedikit dan rangkaian yang sederhana.
Rangkaian sensor diatas menggunakan LDR sebagai alat perasa perubahan intensitas cahaya. LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitascahaya yang diterimanya. Rangkaian diatas bisa digunakan untuk pengaktifanlampu taman. Pada saat hari mulai malam maka lampu tersebut akan menyala otomatis layaknya lampu taman. Pengaturan kepekaan dari sensor digunakan potensio VR1 100 K. Adapun komponen yang diperlukan sbb :
LDR
Q1 : Transistor BC107 atau BC 547
VR1 : Potensio 100 Kohm
RL1 : Relay 9 Volt
R1 : 1K
R2 : 47 Kohm
BL1 : Lampu taman
15Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana. Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 9 volt sama dengan jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat transistor Q1 menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaan cahaya semakin gelap tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan nilai resistansi LDR akan naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita ingin membuat rangkaian sensoryang aktif pada saat cahaya semakin terang maka kita tinggal menukar posisi antara LDR dengan potensio VR1. Untuk prinsip kerjanya pada dasarnya sama dengan rangkaian sensor cahaya aktif gelap diatas. Kesemua rangkaian memanfaatkan hukum pembagi tegangan atau pengaturan arus ke basis transistor yang digunakan sebagai saklar.
15
Sebagai catatan anda bahwa sensor cahaya yang menggunakan LDR sebagai komponen peng-indra atau perasa mempunyai respon yang relatif lambat. Sehingga jika anda ingin membangun rangkaian yang mempunyai respon yang cepat seperti untuk penghitungan pada rangkaian counter maka LDR tidak cocok untuk digunakan. Mungkin anda bisa memanfaatkan sensor infra merah atau komponen sensor yang lain. Cahaya infra merah bisa anda dapatkan dengan membuat rangkaian pemancar infra merah yang terdiri dari led infra merah yang berfungsi sebagai pengahasil cahaya infra merahnya.
Sensor Pada Pintu Otomatis
Hampir di setiap mall dan pusat-pusat perbelanjaan kita akan menjumpai pintu otomatis. Pintu ini akan membuka ketika anda mendekatinya dan menutup ketika anda telah melaluinya. Pintu otomatis tampak sebagai pintu biasa yang sederhana namun sebenarnya pintu otomatis tidak sesederhana yang terlihat. Pintu otomatis merupakan rangkaian mesin yang rumit yang terdiri dari banyak bagian seperti sensor dan sistem motor penggerak yang bekerja secara harmonis sehingga pintu otomatis dapat membuka dan menutup dengan aman. Berikut Cara Kerja Pintu Otomatis.
16Pintu otomatis dapat bekerja untuk membuka dan menutup secara otomatis dengan menggunakan teknologi sensor. Sensor merupakan suatu perangkat yang dapat mendeteksi keberadaan seseorang atau objek lainnya ketika orang atau objek tersebut mendekati pintu otomatis. Biasanya, sensor-sensor tersebut akan diletakkan di sekitar pintu otomatis. Sensor-sensor ini juga akan diletakkan di kedua sisi yaitu sisi dalam dan sisi luar pintu otomatis tersebut, sehingga pintu otomatis dapat bekerja dari kedua sisi. Sensor kemudian akan mengaktifkan sistem yang akan menggerakkan motor yang akan membuka dan menutup pintu otomatis.
16
Jenis-Jenis Sensor pada Pintu Otomatis dan Cara Kerjanya
1. Sensor Optik
Sensor ini akan memancarkan tirai infra merah yang berupa cahaya yang tidak tampak oleh mata pada jarak jangkauan tertentu. Sensor ini akan bereaksi jika seseorang atau sesuatu menghalangi cahaya infra merah yang dipancarkan. Jika seseorang memasuki area yang disinari dengan cahaya ini, maka pancaran cahaya akan terganggu dan menjadi tidak utuh. Hal ini menyebabkan program perintah untuk menutup pintu terganggu. Terganggunya program untuk menutup pintu akan menyebabkan pintu otomatis akan terbuka. Jika objek telah menjauh dari jarak jangkauan sensor dan sinar sensor kembali utuh, maka pintu otomatis akan menutup kembali.
17
17
2. Sensor Gerakan
Sensor ini akan memancarkan radar gelombang mikro. Hampir sama seperti pada sensor optik, jika seseorang atau sesuatu berada dalam jangkauan radar maka sensor akan bereaksi membuka pintu otomatis.
3. Sensor Panas Tubuh
18Ketika seseorang berada di depan sensor panas tubuh, maka sensor panas tubuh akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Ketika orang tersebut berada dalam keadaan diam, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang konstan dan menyebabkan energi panas yang dihasilkan digambarkan hampir sama dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika orang tersebut melakukan gerakan, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas yang berbeda dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Panas yang dihasilkan ini akan dideteksi oleh sensor dan dilanjutkan dengan reaksi untuk membuka pintu otomatis.
18
4. Sensor Tekanan
Sensor ini biasanya diletakkan di bawah keset yang berada di depan pintu. Sensor ini akan bereaksi terhadap tekanan berat objek yang berada di atasnya. Dan jika sensor telah menerima batasan minimal berat yang diperlukan untuk membuka pintu, maka pintu otomatis pun akan terbuka.
5. Sensor Jarak Jauh
Pada sensor ini dibutuhkan pengendali jarak jauh yang dioperasikan secara manual untuk membuka dan menutup pintu. Sensor jenis ini biasanya dipakai pada pintu garasi otomatis.
19
19
Jenis Sensor, Cara Kerja dan Aplikasinya
1. SENSOR GERAK (PIR)
Sensor gerak atau PIR mempunyai dua bagian utama. Bagian yang pertama pemancar infrared, sedangkan bagian yang kedua yaitu penerima. Bila alat sensor ini ada yang melewatinyan bagian pemancar akan mengirim tanda atau sinyal ke bagian penerima. Selanjutnya, penerima akan memberi perintah pada alat lainnya. Misalnya membuka pintu atau mengeluarkan suara, tergantung system aplikasi yang diterapkan.
Contoh aplikasi :
Pintu yang bisa membuka sendiri secara otomatis Jika ada yang lewat atau masuk maupun keluar. Alat sensor tersebut melakukan deteksi terhadap suatu gerakan yang disebut Namanya adalah PIR (Passive Infrared Sensor)
2. RTD (RESISTANCE TEMPERATURE DETECTORS)
Bila RTD berada pada suhu kamar maka beda potensial jembatan adalah 0 Volt. Keadaan ini disebut keadaan setimbang. Bila suhu RTD berubah maka resistansinya juga berubahsehingga jembatan tidak dalam kondisi setimbang. Hal ini menyebabkan adanya bedapotensial antara titik A dan B. Begitu juga yang berlaku pada keluaran penguat diferensial.
Contoh Aplikasi :
20 Pada proses pengontrolan temperatur di line fuel gas (pipa berbahan bakar gas) ini diperlukan pengontrolan (pengendalian) temperatur agar suhu yang ada pada pipa tersebut selalu dalam keadaan stabil sehingga dapat dijadikan bahan bakar kompresor. Uap gas (vapour) yang dihasilkan dari produk drum akan di panaskan di Heat Exchanger sehingga uap gas tersebut dapat dijadikan bahan bakar kompressor. Alat yang digunakan untuk mengontrol temperatur uap gas, merupakan salah satu peralatan atau instrument pabrik. Apabila alat ini tidak beroperasi maka temperatur yang diinginkan tidak akan tercapai sehingga kompressor tidak dapat bekerja dan pabrik tidak dapat beroperasi secara normal dan secara otomatis produksi pabrik pun menjadi berkurang. Untuk itu digunakan instrumen pengukur temperatur yaitu Resistance Temperature Detector (RTD) yang berperan mengawasi dan mengontrol temperatur gas. RTD ini bekerja berdasarkan perbandingan perubahan temperatur dengan besaran tahanan listrik dari logam yang terdapat pada sensor RTD tersebut, dan jenis logam yang sering digunakan adalah platina (Pt100).
20
3. SENSOR SUHU (THERMOKOPEL)
Jika salah satu pangkal lilitan dipanasi, maka pada kedua ujung penghantar yang lain akan muncul beda potensial (emf). Thermokopel ditemukan oleh Thomas Johan Seebeck pada tahun 1820. Tegangan keluaran emf (elektro motive force) thermokopel masih sangatrendah, hanya beberapa milivolt. Thermokopel bekerja berdasarkan perbedaan pengukuran. Oleh karena itu jika ukntuk mengukur suhu yang tidak diketahui, terlebih dulu harus diketahui tegangan Vc pada suhu referensi (reference temperature). Bila thermokopel digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi makaa akan muncul tegangan sebesar Vh. Tegangan sesungguhnya adalah selisih antara Vc dan Vh yang disebut net voltage (Vnet).
Contoh Aplikasi :
· Industri besi dan baja
· Pengaman pada alat-alat pemanas
· Untuk termopile sensor radiasi
· Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile
21
21
4. SENSOR SUHU (IC IM35)
Tegangan keluaran rangkaian betaambah 10 mV/0C. Dengan memberikan tegangan referensi negtif (-Vs) Dengan memberikan tegangan referensi negatif (-Vs) pada rangkaian, sesor ini mampu bekerja pada rentang suhu -550C – 1500C. Tegangan keluaran dapat diatur 0 V pada suhu 00C dan ketelitian sensor ini adalah ±10C.
Contoh Aplikasi :
Sistem monitoring suhu ruangan pada laboratorium kimia, sistem monitoring suhu rumah kaca.
5. SENSOR SUHU (THERMISTOR)
Mengubah suhu menjadi resistansi atau hambatan listrik yang berbanding terbalik dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, semakin kecil resistansinya.
Contoh Aplikasi :
22 Aplikasi thermistor pada otomotif adalah pada Sensor IAT (Intake Air Temperature) Sensor ini medeteksi temperatur udara masuk ke engine dengan mengunakan thermistor.
22
6. BIMETALLIC TEMPERATURE SENSOR
Sensor ini mengubah mampu besaran suhu menjadi gerakan. sensor ini terbuat dari dua buah logam yang disatukan atau direkatkan menjadi satu. Cara kerja dari sensor ini adalah setiap logam kan mempunyai koefisien muai yang berbeda-beda maka jika dua buah logam yang memiliki koefisien muai yang bebeda disatukan maka gabungan kedua logam itu akan melengkung jika dipanasi. Karena sifatnya yang bisa melengkung jika terkena panas maka bimetal ini sering dipakai sebagai saklar suhu otomatis atau sebagai alat ukur suhu yang analog.
Contoh Aplikasi :
Salah satu aplikasi dari Bimetallic temperature sensor ini adalah pada setrikaan listrik pada setrika jika suhu melebihi batas yang telah ditentukan maka setrika akan mati sendiri dan akan ada bunyi "tik", itu sebenarnya adalah Bimetallic temperature sensor yang sedang melengkung. Disini bimetal berfungsi sebagai saklar suhu otomatis yang akan memutus kontak listrik jika suhu setrika melebihi batas yang ditentukan.
7. SENSOR ULTRASONIC
23 Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
23
Contoh Aplikasi :
Sensor ultrasonic banyak digunakan di berbagai perangkat pengukur jarak. sebagai contoh di dunia robotika sensor ini digunakan sebagai indra utama untuk navigasi robot. sebagai contoh tipe ultra sonic yang banyak digunakan adalah tipe SRF, dan PING pada perinsipnya sensor jarak ultra sonic menggunakan prinsip kerja yang sama, yaitu pngirim sinyal dan penerima sinyal (transmitter and receiver). sensor ini bekerja pada frequency 40 Khz.
8. SENSOR PENYANDI (ENCODER)
Sensor ini adalah saat rangkaian sumber cahaya diberi VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 5V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 0V. Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.
Contoh Aplikasi :
Salah satu aplikasi rotary encoder sebagai sensor posisi digunakan pada Mouse Analog (Mouse yang menggunakan Bola). Kurang lebih Tiga buah Rangkaian Sensor Posisi menggunakan Rotary Encoder.
24
24
9. SENSOR LEVEL (SILO PILOT)
Sensor Level ini akan menurunkan bandulnya dengan timing tertentu kemudian jika bandul tersebut menyentuh material maka bandul akan naik kembali. Dan Level ketinggian material bisa diketahui dari Panjang bandul yang diturunkan tersebut. Bisa juga diperintahkan dari Pusat Kontrol untuk memberikan Command ke Controller jika ingin melakukan pengukuran material menggunakan SiloPilot ini.
Contoh Aplikasi :
25 Penggunaan sensor level di pabrik semen biasanya di pasang di bin material, Silo ataupun untuk mengetahui ketinggian/volume tandon air (water treatment). Silo pilot cocok untuk pengukuran level di pabrik semen karena selain cukup handal sensor ini juga baik untuk pengukuran material bulk seperti semen.
25
10. SENSOR LEVEL (LEVEL SWITCH)
Sensor level switch ini cukup sederhana, sensor ini cuman melakukan pensaklaran biasa, apabila material semen kontak dengan sensor sehingga switch tertekan maka kita cukup menghubungkan kaki NO/NC nya dengan tegangan signal baik itu 24 VDC atau 220 VAC, yang kemudian signal kita dapat teruskan ke controller (PLC/DCS).
Contoh Aplikasi :
Sama seperti sensor silo pilot, penggunaan sensor level switch ini biasa di gunakan di pabrik semen. tetapi di bandingkan silo pilot, sensor level switch ini masih kalah.
26
26
BAB III PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis. Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah besaran fisis tertentu menjadi besaran listrik equivalent yang siap untuk dikondisikan ke elemen berikutnya. Sensor dapat dianalogikan sebagai sepasang mata manusia yang bertugas membaca atau mendeteksi data/ informasi yang ada di sekitar.
3.2. Saran
Dalam penyusuanan makalah ini tentu tidak sepenuhnya sempurna segala kritik, saran dan masukkan yang membangun bisa diberikan untuk acuan penulisan makalah selanjutnya supaya lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
http://dhany1412.blogspot.com/ (23/10/2014)
http://pemudagagal.wordpress.com/2013/07/04/apa-bedanya-sensor-dengan-transduser/ (23/10/2014)
http://id.wikipedia.org/wiki/Transduser (23/10/2014)
http://electrogo.blogspot.com/p/pengertian-sensor-dan-tranduser.html (23/10/2014)
2727
27
27
