Materi Sensor
Download as DOCX, PDF•0 likes•3,630 views
Dokumen tersebut membahas tentang sensor dan transduser. Sensor adalah alat untuk mendeteksi atau mengukur besaran fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, sedangkan transduser adalah alat yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Dokumen ini menjelaskan jenis-jenis sensor seperti sensor panas, mekanik, cahaya, dan suara beserta prinsip kerjanya. Dokumen juga membedakan transduser pasif dan aktif s
Materi Sensor
- 1. Tugas..... SENSOR DAN TRANSDUSER (Sensor) OLEH: SYAHRUN RAMADHAN P3D11 14 044 PROGRAM VOKASI DIII TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2015
- 2. SENSOR DAN TRANSDUSER A. SENSOR Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu sistem pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroller sebagai otaknya. 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. 1. Jenis-Jenis Sensor Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu: a. Sensor Thermal (Panas). Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya: 1. Bimetal, Prinsip Kerja Bimetal Prinsip kerja bimetal menggunakan konsep pemuaian, khususnya muai panjang. Jadi, bimetal peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal dipanaskan atau dinaikan suhunya, maka akan melengkung ke arah logam yang memiliki angka koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya besar.
- 3. 2. Termistor, Prinsip Kerja Termistor Prinsipnya adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan perubahan suhu. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang relatif kecil menjadikan termistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang memiliki ketelitian dan ketepatan yang tinggi. Termistor yang dibentuk dari bahan oksida logam campuran (sintering mixture), kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel, berpengaruh terhadap karakteristik termistor, sehingga pemilihan bahan oksida tersebut harus dengan perbandingan tertentu. Dimana termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi. 3. Termokopel, Prinsip Kerja Termokopel Prinsip kerja termokopel secara sederhana berupa dua buah kabel dari jenis logam yang berbeda ujungnya, hanya ujungnya saja, disatukan (dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction. Prinsip kerjanya memanfaatkan karakteristik hubungan antara tegangan (volt) dengan temperatur. Setiap jenis logam, pada temperatur tertentu memiliki tegangan tertentu pula. Pada temperatur yang sama, logam A memiliki tegangan yang berbeda dengan logam B, terjadilah perbedaan tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi. b. Sensor Mekanis Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb.
- 4. Contoh; 1. Strain gage, Prinsip Kerja Strain Gauge Ketika terjadi regangan pada suatu benda uji (specimen) yang telah di pasangi strain gauge, maka regangan itu terhantarkan melalui alas gauge (isolatif) pada foil atau penghantar resistif di dalam gauge tersebut. Hasilnya adalah foil atau penghantar halus tadi akan mengalami perubahan nilai resistansinya. Perubahan resistansi ini berbanding lurus terhadap besarnya regangan. 2. Linear variable defferential transformer (LVDT), Prinsip Kerja LVDT Secara singkat prinsip kerja dari LVDT adalah sebagai berikut : Arus bolak-balik AC mengalir melalui kumparan (coil) primer, sebagai akibat dari adanya tegangan eksitasi Eeks. Arus terinduksi melalui pasangan kumparan sekunder. Frekuensi arus AC yang terinduksi ini sama dengan frekuensi eksitasi. Namun, amplitudo arus yang terinduksi pada setiap kumparan sekunder tergantung dari posisi/lokasi batang inti (magnet) yang dapat berpindah/bergerak. Perubahan amplitudo akibat pergeseran batang inti ini kemudian di proses untuk melakukan indikasi terhadap peubahan posisi. sehingga dengan memanfaatkan konsep ini, LVDT dapat dibuat sebagai sensor.
- 5. 3. Proximity, dsb. Prinsip Kerja Proximity Bila cahaya dari proximity memantul pada suatu benda (mis garis), maka cahaya tersebut akan memantul dan diterima oleh basis phototransistor,maka phototransistor menjadi saturasi(on)sehingga tegangan output akan mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan maka basis phototransistor tidak mendapat arus bias sehingga menjadi cut-off, dengan demikian tegangan output sama dengan tegangan Induk (Vcc). c. sensor optik (cahaya) Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh; 1. Photocell, Prinsip Kerja Photocell Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
- 6. 4. Phototransistor, Prinsip Kerja Sensor PhotoTransistor Sambungan antara basis dan kolektor, dioperasikan dalam catu balik dan berfungsi sebagai fotodioda yang merespon masuknya sinar dari luar. Bila tak ada sinar yang masuk, arus yang melalui sambungan catu balik sama dengan nol. Jika sinar dari energi photon cukup dan mengenai sambungan catu balik, penambahan pasangan hole dan elektron akan terjadi dalam depletion region, menyebabkan sambungan menghantar. Jumlah pasangan hole dan elektron yang dibangkitkan dalam sambungan akan sebanding dengan intensitas sinar yang mengenainya. Sambungan antara basis emitor dapat dicatu maju, menyebabkan piranti ini dapat difungsikan sebagai transistor bipolar konvensional. 2. Photodioda, Prinsip Kerja Photodioda Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.
- 7. d. Sensor Sound (suara) Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu merubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik. Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong- potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. Contoh; 1. Microphone, Prinsip Kerja Microphone Prinsip kerja dari microphone menjelaskan tipe transducer yang berada di dalam microphone tersebut. Transducer adalah sebuah alat yang dapat mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam kaitannya dengan microphone, transducer mengubah energi akustik (suara) mernjadi energi listrik. Menurut cara kerjanya, ada banyak tipe microphone, seperti: dynamic, condenser, ribbon, crystal, carbon, dsb. Namun, ada dua tipe yang paling umum digunakan, yaitu: dynamic dan condenser.
- 8. B. TRASNDUSER Transduser adalah alat yang mengubah suatu energi dari satu bentuk ke bentuk lain, yang merupakan elemen penting dalam sistem pengendali. Secara umum transduser dibedakan atas dua prinsip kerja yaitu: pertama, Transduser Input dapat dikatakan bahwa transduser ini akan mengubah energi non-listrik menjadi energi listrik. Kedua, Transduser Output adalah kebalikannya, mengubah energi listrik ke bentuk energi non-listrik. 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). a. Transduser Pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja 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. Tabel contoh Trasduser Pasif maupun Aktif Parameter listrik dan kelas transduser Prinsip kerja dan sifat alat Pemakaian alat Transduser Pasif 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
- 9. Transduser Aktif Sel fotoemisif Emisi elektron akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif Cahaya dan radiasi Photomultiplier Emisi elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke katoda 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 magnit 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 (NTC) Penurunan nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur Temperatur Mikropon kapasitor Tekanan suara mengubah nilai kapasitansi dua buah plat Suara, musik,derau Pengukuran Reluktansi rangkaian magnetik Tekanan, pergeseran,
- 10. reluktansi diubah dengan mengubah posisi inti besi sebuah kumparan getaran, posisi c. Transduser Input, Transduser Input dapat dikatakan bahwa transduser ini akan mengubah energi non-listrik menjadi energi listrik. Contoh: 1. LDR (Light Dependent Resistor) mengubah Cahaya menjadi Resistansi (Hambatan) 2. Thermistor (NTC/PTC) mengubah suhu menjadi Resistansi (Hambatan) 3. Variable Resistor (Potensiometer) mengubah posisi menjadi Resistansi (Hambatan) 4. Mikropon (Microphone) mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik d. Transduser Output, Transduser Input dapat dikatakan bahwa transduser ini akan mengubah energi listrik menjadi energi non-listrik. Contoh: 1. LED (Light Emitting Diode) mengubah listrik menjadi Energi Cahaya 2. Lampu mengubah listrik menjadi Energi Cahaya 3. Motor mengubah listrik menjadi Gerakan (motion) 4. Heater mengubah listrik menjadi Panas 5. Loudspeaker mengubah sinyal listrik menjadi Suara
- 11. DAFTAR PUSTAKA Akbar, Rinal. 2013. Macam-Macam Sensor Suhu / Temperatur / Thermal. http://rinalakbar.blogspot.com/2013/01/macam-macam-sensor-suhu-temperatur.html Anwar, Ariful. 2010. Sensor. https://goodarif.wordpress.com/elektronika-dasar/sensor.html Elektronika, Teknik. 2008. Pengertian Transducer dan Jenis-jenisnya. http://teknikelektronika.com/pengertian-transducer-jenis-jenis-transduser.html Sersasih. 2011. Tipe-Tipe Transducer dan Sensor. https://sersasih.wordpress.com/2011/12/03/tipe-tipe-transducer-dan-sensor.html Elektronika, Teknik. 2008. Pengertian Transducer dan Jenis-jenisnya. http://teknikelektronika.com/pengertian-transducer-jenis-jenis-transduser/ Dimas. 2000. Sensor dan Transduser. Bandung. Satu Nusa.