a. Transducer Photo

Transducer photo dapat mengubah besar arus listrik jika dikenai cahaya/ sinar. Arus

listrik inilah yang dimanfaatkan untuk mengetahui keadaan yang ingin diukur, misalnya

gelap terangnya suatu ruangan. Kondisi lain yang dapat diukur adalah kondisi yang

memanfaatkan sinar sebagai bagian utamanya.

Ada beberapa jenis transducer photo dan masing-masing mempunyai prinsip kerja yang

berbeda-beda.

Berikut ini disajikan tabel jenis-jenis transducer photo berikut prinsip kerja dan

penerapannya dalam kehidupan seharihari.

Jenis Transducer Prinsip Kerja Jenis Penerapan

Photoconductiv Konduktivitas pada suatu bahan berubah

bila terkena cahaya

sakelar cahaya,

sensor

Photodiode Arus reverse berubah sesuai inten sitas

cahaya pada diode tersebut

sakelar cahaya,

sensor cahaya.

Phototransistor Intensitas cahaya yangjatuh pada

transistor photo menyebabkan transsistor

dalam kondisi cut off atau saturasi

sakelar cahaya.

Optocopler Mengubah pulsa menjadi sinar cahaya

infra merah, sinar infra merah mentriger

detector photo.

Relay, sakelar

cahaya

2. TransducerAktif

Transducer ini tidak memerlukan catu daya eksternal. Transducer ini malah dapat

menghasilkan energi listrik.

Berikut ini disajikan prinsip ketja dan penerapan transducer aktif berdasarkan jenis-

jenisnya.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 1

Jenis Transducer Prinsip Kerja Jenis Penerapan

Thermokopel dan

Thermopile

Energi listrik muncul bila sam bungan

duajenis semikonduktor logam yang

berbeda dikenai panas.

sensor suhu,

pancaran panas

Cell Photovoltaic Energi listrik atau tegangan muncul bila

sebuah hubungan semikonduktor

mendapat pancaran sinar.

sensor cahaya,

pembangkit

tegangan energi

sinar (solar cell).

JENIS DAN KARAKTERISTIK TRANSDUCER

Terdapat berbagai jenis transducer di dunia industri. Sebelum menggunakan suatu

transducer, sebaiknya diketahui dulu mengenal kegunaan dan karakteristik suatu

transducer. Dengan demikian, pemakaian dan pemilihan jenisnya dapat disesuaikan

dengan kebutuhan kita.

Seperti yang telah dijelaskan pada bab satu babwa terdapat banyak transducer yang

diciptakan sesual dengan kebutuhannya maka berikut akan diuraikan jenis-jenis

transducer yang ada di dunia industri.

A. Transducer Temperatur

Temperatur (suhu) merupakan salah satu besaran penting. Hal ini disebabkan karena

banyak proses industri memerlukan temperatur yang terkendali.

1. Thermokopel

Salah satu transducer yang dapat digunakan untuk mendeteksi perubahan temperatur

adalah thermokopel. Thermokopel mempunyai kegunaan dan penerapan yang luas

sebagai alat ukur suhu, terutama pengukuran suhu tinggi.

Suhu yang digunakan pada proses industri kadang-kadang lebih tinggi dari 3000o F.

Rentang suhu antara 2000o F sampai dengan 3000o F biasanya digunakan pada industri

baja, gelas, dan keramik. Meskipun demikian, thermokopel juga dapat digunakan untuk

mengukur suhu rendah dengan baik. Selain itu, suhu gas atau cairan serendah -3000 F

masih dapat terukur.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 2

Thermokopel menghasilkan pengukuran yang teliti dan dapat diandalkan, sehingga

banyak digunakan pada proses industri. Selain itu, thermokopel dapat diubah rentang

ukurannya berdasarkan kombinasi bahan yang digunakan. Kehandalan thermokopel

dibuktikan dengan kombinasi pasangan bahan platinum dengan platinum-rhodium yang

digunakan untuk menentukan skala suhu intenasional antara 1220o F (660o C) dan 1945o F

(1063o C).

Sebuah thermokopel dibentuk oleh dua buah penghantar yang berbeda jenisnya, dililit

bersama. Jika salah satu bagian pangkal lilitan dipanasi, kedua ujung penghantar pada

pangkal yang lain akan muncul emf atau beda potensial.

Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Thomas Johann Seebeck pada tahun 1820,

dan dikenal dengan Efek Seebeck. Agar lebih jelas perhatikanlah gambar berikut ini.

Sebuah

rangkaian thermokopel sederhana dibentuk oleh dua buah penghantar yang berbeda jenis,

besi dan konstantan, dililit bersama-sama. Salah satu ujung T merupakan measuring

junction dan ujung yang lain, yaitu Tr sebagai reference junction.

Reference junction dijaga pada suhu konstan 32oF (OoC) atau 68oF (20o C). Bila ujung T

dipanasi hingga terjadi perbedaan suhu terhadap ujung Tr, maka pada kedua ujung

penghantar besi dan konstantan pada pangkal Tr terbangkit emf sehingga mengalir arus

listrik pada rangkaian tersebut (efek Seebeck).

Terdapat beberapa jenis thermokopel yang berbeda karakteristiknya. Perbedaan ini

ditentukan oleh kombinasi pasangan jenis penghantar yang digunakan. Hal ini memberi

keuntungan, yaitu jenis thermokopel yang digunakan dapat disesuaikan dengan rentang

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 3

suhu dan kondisi lingkungan tempat thermokopel bekerja. Perbedaan jenis penghantar

menentukan karakteristrik linier suhu terhadap tegangan. Kombinasi yang banyak dipakai

adalah tipe E (kromel-konstantan), tipe J (besi – konstantan), tipe K (kromel-alumel), tipe

RS (platinum- platinum rhodium)dan tipe T (tembaga konstantan) gambar 2.2

menunjukkan grafik tegangan terhadap suhu pada termokopel tipe E, J, K dan R

Tegangan keluaran emf (electro motive force) thermokopel masih sangat rendah, hanya

beberapa milivolt. Thermokopel digunakan untuk mengukur suhu setinggi 2300oF atau

serendah -270oF, dengan tegangan keluaran lebih dari 100 mV Bila piranti ini digunakan

untuk mengukur suhu 500oF sampai 2300oF (platinum - platinum rhodium) yang tidak

meleleh pada suhu 3000oF.

Thermokopel adalah sebuah alat yang bekerjanya berdasarkan perbedaan pengukuran.

Oleh karena itu, untuk mengukur suhu yang tidak diketahui, terlebih dahulu harus

diketahui tegangan Vc pada suhu reference (reference temperature).

Bila thermokopel digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi maka akan muncul

tegangan sebesar Vh, Jadi tegangan sesungguhnya adalah selisih antara Vc dan Vh, yang

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 4

disebut net voltage (Vnet). Besarnya Vnett dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

Vnet = Vh - VC …………………………………………………. ………………………

(2.1)

Contoh soal.

Sebuah thermokopel menghasilkan tegangan keluaran sebesar 50 mV pada suhu 1400oC,

sedangkan pada suhu 200oC menghasilkan tegangan 10 mV. Berapa tegangan

sesungguhnya (Vnet) yang dihasilkan oleb thermokopel?

Penyelesaian:

Vnet = Vh - VC = 50 mV - 10 mV = 40mV

Gambar 2.3. menunjukkan kurva pengukuran suhu terhadap arus (mA). Thermokopel

menghasilkan arus keluaran antara 4 mA sampal dengan 20 mA, ditentukan oleh suhu

yang terukur. Pada suhu minimum, arus keluaran terukur 4 mA. Sinyal keluaran ini

digunakan sebagai zero setting.

Pada suhu maksimum, arus keluarannya adalah 20 mA. Selisih antara suhu. maksimum

dan suhu minimum disebut span setting.

Pada gambar 2.3. juga ditunjukkan perubahan arus keluaran linear terhadap suhu. Arus

keluaran sebanding dengan perubahan besaran antara tegangan terhadap suhu atau arus

terhadap waktu.

Jenis thermokopel yang lain adalah thermopile. Thermopile adalah beberapa thermokopel

yang dihubungkan secara seri sehingga didapatkan alat ukur suhu yang mempunyai

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 5

sensitivitas tinggi. Tegangan keluaran thermopile adalah jumlah tegangan pada masing-

masing thermokopel.

Thermopile sering digunakan sebagai Pyrometer Radiasi, yaitu thermopile yang

digunakan untuk mengukur suhu sangat tinggi yang terpancar dari sumber panas. Pada

kondisi ini thermopile tidak mungkin menempel secara fisis pada sumber panas,

contohnya pada proses peleburan baja.

Gambar 2.4a menunjukkan beberapa thermokopel yang dihubungkan secara seri

membentuk thermopile. Thermopile ini diletakkan di titik tengah pyrometer (Gb. 2.4b).

Fungsi lensa adalah untuk mendapatkan titik fokus radiasi agar jatuh pada thermopile.

2. Thermistor dan RTD (Resistance Temperature Detectors)

Thermistor atau thermal resistor atau thermal sensitive resistor adalah suatu jenis resistor

yang sensitif terhadap perubahan suhu. Adapun RTD adalah suatu resistor yang

digunakan untuk mendeteksi perubahan resistansi sebuah penghantar atas perubahan suhu

padanya.

a. Thermistor

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 6

Prinsip keda thermistor adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan

perubahan suhu. Umumnya kata thermistor digunakan untuk pengertian yang lebih luas,

yaitu komponen elektronik darl bahan semikonduktor yang mempunyai koefisien suhu

negatif. Gambar 2.5 menunjukkan kurva hubungan antara resistansi terhadap suhu.

Thermistor mempunyai sensitivitas lebih tinggi darlpada thermokopel atau RTD.

Thermistor sering digunakan sebagal sensor suhu, komponen rangkaian kompensasi

perubahan suhu atau alat pengaman pemanasan lebih.

Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang relatif kecil menjadikan

therrmstor banyak dipakal sebagai sensor suhu yang mempunyal ketelitian dan ketepatan

tinggi.

Thermistor dibentuk darl bahan oksida logam campuran (sintering mixture), kromium,

kobalt, tembaga, besi, atau nikel. Pemilihan bahan oksida dengan perbandingan tertentu

berpengaruh terhadap karakteristik thermistor.

Beberapa tipe thermistor tersedia di pasaran dengan nilai resistansi dari ohm sampai

megaohm. Gambar 2.6. menunjukkan simbol thermistor dan Gambar 2.7 menunjukkan

konstruksi thermistor tipe GM 102.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 7

Thermistor yang berbentuk butiran dapat digunakan pada suhu. lebih dari 700oFNilai

resistansinya berkisar dari 100 ohm hingga 10 M ohm.

Dalam dunia industri banyak digunakan thermistor berbentuk keping, batang, dan

butiran. Tipe keping umumnya dipasang dengan cara dilekatkan langsung pada benda

yang diukur panasnya. Hal ini banyak diterapkan pada pengukuran suhu yang tinggi.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Yudhi Gunadi, MT.

Traducer 8