BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Belakang
Seiring Seiring dengan dengan perkembanga perkembangan n zaman, zaman, perkembangan perkembangan teknologi teknologi juga semakin pesat. Perkembangan teknologi kini telah mencakup berbagai aspek kehidupan. Mulai dari industri, pendidikan, kesehatan serta penelitian. Penelitian ini dapat mencakup penelitian dari segi fisik maupun kimia. Penelitian secara fisik merupakan penelitian terhadap objek atau besaran fisika. Suatu alat yang mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik. Alat ini disebut sensor fisika. Sedangkan Sedangkan penelitian kimia merupakan merupakan penelitian terhadap suatu besaran kimia, dimana besaran kimia tidak dapat dilihat secara fisik. Untuk itu dibutuhkan suatu alat yang dapat mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik. Sensor Sensor adalah adalah detekt detektor or yang yang memilik memilikii kemamp kemampuan uan untuk untuk menguk mengukur ur bebera beberapa pa jenis jenis kuali kualita tass fisi fisik k yang yang terja terjadi di,, sepe seperti rti teka tekana nan n atau atau cahay cahaya. a. Sens Sensor or kemu kemudi dian an akan akan dapa dapatt mengkonversi pengukuran menjadi sinyal baha seseorang akan dapat membaca. !unci utama yang sama untuk semua sensor adalah konversi" sensor, #atau $detektor$%, mendeteksi dan mengukur benda&benda fisik atau kuantitas. Perkembangan sensor dari aktu keaktu sanga sangatla tlah h pesa pesat, t, saat saat ini ini senso sensorr telah telah dibu dibuat at deng dengan an ukur ukuran an sang sangat at kecil kecil deng dengan an orde orde nanometer, sehingga sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.
1.2 Rumusan Rumusan Masalah Masalah
a. Apa yang yang dimak dimaksud sud dengan dengan sensor sensor kimia' kimia' b. Apa syarat sebuah sensor kimia' c. (agaim (agaimana ana klasifi klasifikasi kasi sensor sensor kimia' kimia' d. (agaim (agaimana ana apli aplikasi kasi dari dari sensor sensor kimia' kimia'
1.3 Tujuan Pemahasan
a. Menget Mengetahu ahuii yang yang dimaks dimaksud ud denga dengan n sensor sensor kimia kimia b. Mengetahui syarat sebuah sensor kimia c. menget mengetahu ahuii klasi klasifika fikasi si sensor sensor kimia kimia d. menget mengetahu ahuii aplika aplikasi si dari dari senso sensorr kimia kimia
BAB II PEMBAHA!AN
2.1 !ens"r #$m$a
Sensor adalah elemen sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses dimana suatu variabel sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam bentuk tertentu tergantung pada variabel masukannya, dan dapat digunakan oleh bagian sistem pengukuran yang lain untuk mengenali nilai variabel tersebut. sebagai contoh adalah sensor termokopel yang memiliki masukan berupa temperatur serta keluaran berupa gaya gerak listrik #))*% yang kecil. ))* yang kecil ini oleh bagian sistem pengukuran yang lain dapat diperkuat sehingga diperoleh pembacaan pada alat ukur. Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensor adalah alat untuk mendeteksi+mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. alam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yanag menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya Sensor adalah detektor yang memiliki kemampuan untuk mengukur beberapa jenis kualitas fisik yang terjadi, seperti fisika atau kimia. Secara umum sensor dibedakan menjadi " Sensor kimia, Sensor fisika dan Sensor biologi. Sensor fisika adalah sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukum&hukum fisika. -ang termasuk kedalam jenis sensor fisika yaitu"
Sensor cahaya Sensor suara Sensor suhu Sensor gaya Sensor percepatan Sensor biologi adalah suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyaa biologi dengan suatu tranduser. alam proses kerjanya senyaa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran. asil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya akan dimonitor oleh
transduser. (esaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti Sensor kimia adalah sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimi menjadi besaran listrik. (iasanya ini melibatkan beberapa reaksi kimia. -ang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu "
Sensor P Sensor )as Sensor oksigen Sensor *edakan 2.2 !%arat !ens"r
Sensor yang baik harus memiliki beberapa syarat seperti" a. *inearitas Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. alam kasus ini, biasanya dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingan dengan masuknya berupa sebuah grafik. b. Sensitivitas Sensitivitas akan menunjukkan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sentivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan, beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan satu volt per derajat, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. c. /anggapan 0aktu /anggapan aktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posis merkuri. d. Stabilitas !esalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor&faktor lingkungan.
Ada dua elemen penting pada sensor kimia" 1. 2lemen tempat reaksi kimia terjadi. Pada elemen ini reaksi yang terjadi diharapkan adalah reaksi yang selektif terhadap partikulat yang diinginkan. 3eaksi kimia ini biasanya akan menghasilkan perubahan arna, cahaya fluoresen, perubahan potensial atau panas. 4. /ransduser yang bertugas merubah respons tersebut menjadi sinyal dan menerjemahkan besaran sinyal tersebut ke dalam besaran yang terukur. /ransduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi didalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan kesistem transmisi berikutnya5. /ransmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic#radiasi% atau thermal#panas%.
2.3 #as$&$kas$ !ens"r #$m$a
Sensor ini diklasifikasikan berdasarkan cara deteksinya " a. irect Sensor atau Sensor *angsung yaitu sensor yang bekerja berdasarkan reaksi kimia yang menhasilkan besaran elektrik seperti resistansi, tegangan, arus atau kapasitas # tidak ada proses tranduser%. (eberapa contoh sensor langsung seperti"
chem6et 7hem62/ adalah sebuah field effect taransistor kimia. Sensor ini mendeteksi 4 di udara, 84 didarah, dan beberapa gas yang digunakan dalam militer seperti 9:, 784, dan e;plosive gas
Sensor
Sensor Potensiometri potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat diatur, biasanya digunakan untuk pengendali suara pada penguat.
Pelistor adalah perangkat solid&state yang digunakan untuk mendeteksi gas yang mudah terbakar atau untuk mengetahui perbedaan yang signifikan dalam konduktivitas termal ke udara
b. 7omple; Sensor yaitu sensor yang tidak secara lansung menghasilkan besaran elektrik melainkan dibutuhkan bantuan tranduser lain pada sensornya untuk menhasilkan besaran elektrik. (eberapa contoh comple; sensor seperti"
Sensor Piezoelektrik Merupakan alat yang dapat mengukur gaya maupun tekanan dengan mengubahnya menjadi muatan listrik menggunakan prinsip efek piezoelektrik. efek piezoelektrik adalah efek yang terjadi pada sebuah material solid ketika material tersebut dikenai tekanan mekanik sehingga menyebabkan muatan listrik terakumulasi didalam material solid tersebut.
Sensor *edakan Adalah sensor yang dipasang pada mesin yang dirancang untuk mendeteksi geteran frekuensi tinggi yang disebabkan oleh ledakan.
(iosensor Sensor ini adalh klas specila dari sensor kimia, sensor ini digunakan untuk mendeteksi organisme, sel, organel, enzim, receptor, antibodi, dan lainnya. 7ontoh disini yaitu bichemical sensor untuk mendeteksi enzim 7ara kerja biochemical sensor 2lemen sensor disini biasanya digunakan bioreactor untuk mendeteksi dan memberikan respon biosensor, kemudian akan dianalisa secara difusi, reaksi dari bireactor, koreaktans, interfering species dan kinetiknya. Secara umum yang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu " a. Sensor p p meter adalah pengukuran p secara potensiometri. Sistem pengukuran dalam p meter berisi elektroda kerja untuk p dan elektroda refrensi. Perbedaan potensial antara 4 elektroda tersebut sebagai fungsi dari p dalam larutan yang diukur. 8leh karena itu larutan yang diukur Aplikasi 8ptik dan 6iber 8ptik Sebagai Sensor p harus bersifat elektrolit. Penggunaan Sensor p di 6iber 8ptic berbasis serat optic untuk mengukur larutan p. Sensor p berfungsi sebagai penentu derajat keasaman atau kebasaan dari suatu bahan. Prinsip kerja p meter adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. 2lektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hydrogen.
)ambar 1. !omponen sensor p
b. Sensor )as Sensor gas dapat membaca segala jenis gas yang mematikan, seperti gas yang mudah terbakar, gas beracun, gas yang dapat menimbulkan ledakan. Alat ini menggunakan baterai untuk beroprasi, biasanya alat ini akan mengirim sinyal peringatan menggunakan suara atau gambaran, seperti sinar lampu flashlight ataupun alarm yang bersuara nyaring saat alat ini merasakan konsentrasi gas yang membahayakan melebihi level yang telah diatur pada alat tersebut. 7ontoh sensor gas" Sensor pellistor digunakan untuk mendetksi keberadaan gas yang mudah terbakar atau untuk mengetahui perbedaan yang signifikan dalam konduktivitas termal ke udara . Sebuah pellistor didasarkan pada rangkaian jembatan 0heatstone, dan termasuk dua =beads$, yang keduanya dilapisi gulungan platinum. Salah satu bead #>aktif?bead% diperlakukan dengan katalis, yang menurunkan suhu di mana gas di sekitarnya menyala. beads ini menjadi panas dari pembakaran, menghasilkan perbedaan suhu antara bead aktif dan @referensi@ lainnya. ni menyebabkan perbedaan dalam resistensi, yang diukurB jumlah gas yang ada berbanding lurus dengan itu, sehingga konsentrasi gas sebagai persentase dari batas eksplosi yang lebih rendah #C *2* D% dapat ditentukan secara akurat.
)ambar 4. !omponen sensor pellistor )ulungan ini berfungsi baik sebagai pemanas dan sensor suhu .!etika gas yang mudah terbakar bereaksi pada permukaan katalitik, panas berevolusi meningkatkan suhu di dalam perisai panas. !umparan platina tertanam dalam pelet keramik dilapisi dengan logam katalitik berpori #paladium atau platinum%
c. Sensor oksigen Sensor oksigen adalah perangkat elektronik yang mengukur proporsi oksigen #84% dalam gas atau cairan yang akan dianalisis. Aplikasi" Untuk mengukur konsentrasi gas buang oksigen untuk mesin pembakaran internal dalam mobil atau kendaraan lainnya. Selain itu sensor oksigen banyak digunakan dalam medis seperti monitor anestesi, respirator dan konsentrator oksigen. !omponen pentingnya terdiri dari bahan zirconia #zirconium dio;ide%, elektroda berbahan platinum, dan sebuah elemen pemanas. Sensor o;ygen menghasilkan sebuah sinyal tegangan yang didasarkan pada jumlah kandungan o;ygen pada saluran e;haust dibandingkan dengan o;ygen atmospheric. 2lemen zirconia memiliki dua sisi berlaanan yang satu sisi mengarah ke saluran e;haust dan yang lain mengarah ke atmosphere luar. Masing&masing sisi memiliki sebuah elektroda berbahan platinum yang menempel pada elemen zirconianya. 7ara !erja" !etika o;ygen e;haust berkadar tinggi, tegangan keluaran sensor o;ygen akan rendah. !etika o;ygen e;haust berkadar rendah, tegangan keluaran sensor o;ygen akan tinggi. Perbedaan yang tinggi dalam kandungan o;ygen antara saluran e;haust dan atmospheric memperbesar sinyal tegangan.
)ambar :. !omponen sensor oksigen
d. Sensor ledakan Merupakan sensor yang mendeteksi ketukan&ketukan mesin atau mendeteksi pembakaran yang tidak normal. Sensor ketukan menghasilkan suatu tegangan listrik ketika dikenai getaran Prinsip kerja" !etika mesin
mengalami
ketukan
atau knocking
maka
knock sensor
akan
mendeteksinya. !emudian knock sensor akan mengirimkan data ke 27U baha telah terjadi knocking pada mesin. Untuk mendeteksi getaran atau knocking pada mesin maka knock sensor memakai komponen piezo electric. !omponen piezo electric ini akan mengirimkan signal output yang sebanding dengan getaran yang terjadi pada mesin. !etika 27U menerima data dari knocking sensor maka 27U akan memerintahkan pengapian untuk dimundurkan beberapa derajat sampai tidak terjadi lagi knocking. Setelah knocking hilang, maka knocking sensor akan mendeteksi baha tidak ada lagi getaran atau kenocking pada mesin dan kemudian knocking sensor akan mengirimkan data signal ke 27U. Pada 27U akan memajukan kembali saat pengapian seperti semula jika tidak terjadi lagi knocking.
2.' A(l$kas$ !ens"r #$m$a
BAB III PENUTUP 3.1 #es$m(ulan
a. Sensor kimia adalah sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimi menjadi besaran listrik. b. Syarat sensor kimia" &
*inearitas
&
Sensitivitas
&
/anggap 0aktu
&
Stabilitas
c. Secara umum yang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu "
d.
&
Sensor p
&
Sensor )as
&
Sensor 8ksigen
&
Sensor *edakan
Salah satu aplikasi sensor kimia" dentifikasi aging Segar an (usuk Menggunakan Sensor 0arna 3gb an Ph Meter igital
DA)TAR PU!TA#A
