Jenis-Jenis Sensor
-
Upload
khairul-wizra -
Category
Documents
-
view
1.152 -
download
4
description
Transcript of Jenis-Jenis Sensor
Jenis – Jenis Sensoroleh
KhairuL Wizra Widarta
0905043311
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2011
SENSOR ULTRASONIK
Ultrasonik sering digunakan untuk keperluan mengukur jarak sebuah benda atau
untuk mendeteksi rintangan. Teknik mengukur menggunakan ultrasonik ini meniru cara yang
digunakan kelelawar atau lumba-lumba yang secara alami menggunakan sonar (sound
navigation and ranging) untuk keperluan mengukur jarak dan navigasi.
Dalam dunia elektronika, ultrasonik biasanya dikemas dalam kit sensor ultrasonik
yang di dalamnya terdapat receiver dan transmitter ultrasonik. Transmitter akan mengirimkan
suara, kemudian receiver akan menerima suara tersebut. Jarak sebuah benda dapat diketahui
dengan menghitung selisih antara waktu kirim suara dan waktu terima.
Sensor ultrasonik dibuat dari piezoelektrik yang dapat memancarkan dan menerima
gelombang ultrasonik. Pada dasarnya piezoelektrik dapat diartikan sebagai sesuatu yang
menghasilkan listrik melalui getaran. Sedangkan pada sensor ultrasonik sendiri piezoelektrik
adalah sesuatu yang menghasilkan frekuensi melalui getaran.
Aplikasi sensor ultrasonik misalnya: sensor garasi mobil agar mobil tidak membentur
tembok, sensor pendeteksi halangan pada robot, pengukur ketinggian air untuk menentukan
volume air, dsb.
Sensor ultrasonik memiliki karakteristik sebagai berikut:
1.Selalu terdapat receiver dan transmitter.
2.Rata-rata frekuensi yang dipancarkan bernilai 40 kHz.
3.Dapat mendeteksi jarak maksimum 3 meter (rata-rata).
Sedangkan prinsip kerja dari sensor ultrasonik sendiri adalah sebagai berikut:
1.Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz,
biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz.
Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.
2.Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang
bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan
dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.
3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan
diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan
rumus :
S = 340.t/2
S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih
waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian
penerima ultrasonik.
Prinsip kerja rangkaian pemancar ultrasonik diatas tidak ada bedanya dengan
rangkaian astable 555, dimana nilai frekuensi yang dihasilkan ditentukan oleh nilai VR1, R1,
R2 dan C1. Hanya saja dianggap sebagai pemancar gelombang ultrasonic dikarenakan sinyal
frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh rangkaian diubah kedalam bentuk gelombang suara
dengan bantuan loudspeaker dan juga penambahan dua buah transistor pada jalur output
hanya dimaksudkan sebaga driver loudspkear agar output IC555 tidak terbebani oleh
impedansi loudspeaker yang sangat rendah. Sebagai catatan bahwa gelombang suara yang
mempunyai range frekuensi diatas 20 KHz disebut dengan gelombang ultrasonik.
Sedangkan jika sinyal frekuensi tinggi tersebut anda hubungkan dengan batangan logam
maka hantaran gelombang yang dihasilkan disebut dengan gelombang radio.
Pemancar penerima gelombang ultrasonik ini biasanya dimanfaatkan untuk mengukur
jarak suatu benda dengan melakukan perhitungan waktu dari pantulan gelombang ultrasonik
tersebut
Pada rangkaian penerima ultrasonik diatas juga sebenarnya mempunyai cara kerja
yang cukup sederhana. Dimana tidak ada sistem modulasi atau pengiriman data yang
diterapkan, rangkaian penerima ini hanya difungsikan untuk mengaktifkan relay pada saat
adanya pancaran sinyal ultrasonic dari rangkaian pemancar. Beban yang akan anda saklarkan
terserah anda, karena sudah berada diluar sistem rangkaian. Apakah ingin membunyikan
sirine atau menghidupkan lampu semuanya terserah anda. Bahkan untuk beban yang
memakai tegangan PLN 220 volt juga bisa.
kesimpulan dari rangkaian pemancar penerima ultrasonik atau sensor ultrasonik ini
adalah bahwa :
Sinyal listrik dengan frekuensi diatas 20 Khz jika anda hubungkan dengan
loudspeaker maka akan menghasilkan gelombang ultrasonik.
Kecepatan rambat dari gelombang suara jauh lebih kecil dari gelombang
elektromagnetik (radio) sehingga bisa dilakukan perhitungan waktu sebagai dasar
perhitungan jarak suatu benda.
Salah satu pengaplikasian sensor ultrasonic
SENSOR GAS LPG TGS2610
Sensor gas LPG TGS2610 merupakan salah satu sensor utama dalam penelitian ini.
Sensor ini merupakan sebuah sensor kimia atau sensor gas. Sensor ini mempunyai nilai
resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas yang mewakili gas LPS di udara yaitu gas
metana dan ethanol. Sensor LPG TGS2610 mempunyai tingkat sensitifitas yang tinggi
terhadap dua jenis gas tersebut. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas gas tersebut
di udara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat gas
LPG di udara. Dan ketika sensor mendeteksi keberadaan gas gas tersebut maka resistensi
elektrik sensor tesebut akan menurun yang menyebakan tegangan yang dihasilkan oleh output
sensor akan semakin besar. Selain itu, sensor juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang
digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar agar sensor dapat
bekerja kembali secara efektif .secara umum bentuk dari sensor gas LPG TGS2610 dapat
dilihat dari gambar berikut:
Sensor ini memerlukan dua buah masukan voltase alat pemanas voltase (VH) dan
voltase sirkit (VC). alat pemanas Voltase (VH) diterapkan kepada alat pemanas yang
terintegrasi yang bertujuan memelihara unsur yang merasakan suatu perubahan pada
temperatur agar tetap optimal untuk merasakan.sirkuit Voltase (VC) ditujukan untuk
mengikuti pengukuran voltase (VRL) melewati resistor (RL) yang dihubungkan
di(dalam)rangkaian dengan sensor. Suatu power supply umumnya menyediakan rangkaian
untuk keduaduanya VC dan VH ke fulfil untuk kebutuhan elektrik sensor, Nilai resistor/
beban(RL) harus dipilih untuk mengoptimalkan nilai-ambang alarm, menjaga disipasi daya
(ps) di bawah suatu batas 15 mW. Disipasi daya (ps) haruslah paling tinggi ketika nilai Rs
sama dengan nilai RL pada ekspose untuk memasang gas.
Gambar Rangkaian dasar sensor
Gambar Bentuk dan Ukuran Sensor Gas TGS2610
Prinsip Kerja Sensor TGS 2610
Adapun prinsip kerja dari sensor ini adalah sebagai berikut, Sensor gas TGS 2610
hanya terdiri dari sebuah lapisan silikon dan dua buah elektroda pada masing-masing sisi
silikon. Hal ini akan menghasilkan perbedaan tegangan pada outputnya ketika lapisan silikon
ini dialiri oleh arus listrik. Tanpa adanya gas LPG yang terdeteksi, arus yang mengalir pada
silikon akan tepat berada ditengah-tengah silikon dan menghasilkan tegangan yang sama
antara elektrode sebelah kiri dan elektrode sebelah kanan, sehingga beda tegangan yang
dihasilkan pada output adalah sebesar 0 volt.
Gambar Prinsip kerja sensor, saat tidak ada gas LPG yang terdeteksi
Ketika terdapat gas LPG yang mempengaruhi sensor ini, arus yang mengalir akan
berbelok mendekati atau menjauhi salah satu sisi silikon.
Gambar Prinsip kerja sensor, saat dikenai gas LPG
Ketika arus yang melalui lapisan silikon tersebut mendekati sisi silikon sebelah kiri
maka terjadi ketidakseimbangan tegangan output dan hal ini akan menghasilkan beda
tegangan di outputnya. Begitu pula bila arus yang melalui lapisan silikon tersebut mendekati
sisi silikon sebelah kanan.
Semakin besar konsentrasi gas yang mempengaruhi sensor ini, pembelokan arus di
dalam lapisan silikon juga semakin besar, sehingga ketidakseimbangan tegangan antara
kedua sisi lapisan silikon pada sensor semakin besar pula. Semakin besar ketidakseimbangan
tegangan ini, beda tegangan pada output sensor juga semakin besar
SENSOR SUHU
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.
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.
SENSOR CAHAYA (LDR)
Resistor jenis lainnya adalah Light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR akan
berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada
disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang
sebesar 1KΩ atau kurang.
LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini
energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus
listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
Namun perlu juga diingat bahwa respon dari rangkaian transistor akan sangat
tergantung pada nilai LDR yang digunakan. Lebih tinggi nilai tahanan nya akan lebih cepat
respon rangkaian.
Akan lebih mudah mengatur respon rangkaian bila kita menggunakan Op-Amp
sebagai penguat atau saklar pada rangkaian LDR. Kita bisa gunakan berbagai jenis Op-Amp
yang tersedia. Kalau tersedia jenis CMOS atau yang lain tidak akan mempengaruhi
penampilan LDR pada rangkaian.
Tergantung pada aplikasi rangkaian yang akan kita rakit. Apakah keluaran Op-Amp
akan tinggi saat LDR tidak mendapat cahaya atau Keluaran Op-Amp akan mencapai
tegangan supply pada saat LDR mendapat cahaya. Gunakan rangkaian dasar Op-Amp Inverse
atau Non-inverse.
Dengan sifat LDR yang demikian, maka LDR (Light Dependent Resistor) biasa
digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan
lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis.
Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri.
Rangkaian dasar LDR
Pengaplikasian LDR
Proximity Switch
Proximity switch adalah sensor berbahan logam, gelas atau cairan, prinsip kerjanya
yaitu ketika obyek (besi, baja, gelass atau cairan) dekat dengan permukaan jarak operasinya
maka akan didetaksi. Jarak tersebut akan menghasilkan sinyal listrik dalam rangkaiannya
kemudian dikuatkan untuk mensaturasikan transistor outputnya. Bila terjadi saturasi maka
switch output terjadi
Klasifikasi Proximity Switch
1. Induktif yaitu memakai 2 lempeng dengan 1 bagian lempeng pembuat medan dari sistem
induksi. Bila obyek mendekat maka medan akan dipantulkan dan menghasilkan induktansi
tertensu sesuai jaraknya Obyek yang dideteksi umumnya dari metal dan repon frekuensi
switch umumnya tinggi
2. Capasitif yaitu memakai sistem 2 lempeng dan dialiri suatu frekuensi. Bila obyek
mendekat diantara lempeng tersebut maka akan timbul kapasitansi dengan nilai sesuai jarak
obyek. Obyek yang dapat dideteksi bisa dari metal atau nonmetal seperti cairan, tepung dan
plastic. Respon frekuensi swtch ini rendah tetapi stabilitas switching tinggi. Ketika akan
memasang, faktor lingkungan juga ditentukan. Harga jenis ini lebih mahal dan jarak
sensingnya bisa diatur
3. Magnetik yaitu memakai magnet permanen sebagai pemancar medan magnet. Obyek yang
mendekat akan memantulkan medan magnet ke keping berikutnya. Switch yang digunakan
dalam pneumatic cylinder adalah permanent magnet. Magnet tersebut digunakan untuk
pengukuran posisi tetap dalam cylinder. Harganya sangat mahal dan saklarnya dapat
digunakan dengan range tegangan yang lebar. Outputnya dibuat dari kontak relay
Untuk memasang proximity switch harus memperhatikan faktor dibawah ini
Kondisi operasi, berupa: arah pergerakan yang membutuhkan jarak sensing dan
menimbulkan vibrasi, bentuk obyek yang dideteksi (bulat, kotak dll.), jarak sensor
Kondisi Listrik, berupa : tegangan kerja dan sumber tegangan yang dipakai (AC/DC)
Kondisi lingkungan berupa : temperature atau kelambaban, lingkungan sekitar dan
udara, bahan kimia khusus.
Pengaplikasian Sensor Proximity
omron.co.id
Jarak Deteksi
Jarak deteksi adalah, Jarak dari posisi referensi (permukaan referensi) untuk operasi yang
diukur (reset) ketika obyek standar penginderaan digerakkan oleh metode tertentu.
Atur jarak
Jarak dari permukaan referensi yang memungkinkan penggunaan stabil, termasuk pengaruh
suhu dan tegangan, ke posisi objek (standar) sensing transit. Ini adalah sekitar 70% sampai
80% dari jarak (nilai) normal sensing.
SENSOR SUHU (Thermokopel)
Thermokopel berfungsi sebagai sensor suhu rendah dan tinggi, yaitu suhu
serendah 3000F sampai dengan suhu tinggi yang digunakan pada proses industri baja,
gelas dan keramik yang lebih dari 30000F. Thermokopel dibentuk dari dua buah
penghantar yang berbeda jenisnya (besi dan konstantan) dan dililit bersama.
Prinsip Kerja :
Jika salah satu bagian pangkal lilitan dipanasi, maka pada kedua ujung penghantar
yang lain akan muncul beda potensial (emf). Thermokopel ditemukan oleh Thomas
Johan Seebeck tahun 1820 dan dikenal dengan Efek Seebeck.
Efek Seebeck:
Sebuah rangkaian termokopel sederhana dibentuk oleh 2 buah penghantar yang
berbeda jenis (besi dan konstantan), dililit bersama-sama. Salah satu ujung T
merupakan measuring junction dan ujung yang lain sebagai reference junction.
Reference junction dijaga pada suhu konstan 320F (00C atau 680F (200C). Bila ujung
T dipanasi hingga terjadi perbedaan suhu terhadap ujung Tr, maka pada kedua ujung
penghantar besi dan konstantan pada pangkal Tr terbangkit beda potensial (electro
motive force/emf) sehingga mengalir arus listrik pada rangkaian tersebut.
Kombinasi jenis logam penghantar yang digunakan menentukan karakteristik linier
suhu terhadap tegangan.
Tipe-tipe kombinasi logam penghantar thermokopel:
a. Tipe E (kromel-konstantan)
b. Tipe J (besi-konstantan)
c. Tipe K (kromel-alumel)
d. Tipe R-S (platinum-platinum rhodium)
e. Tipe T (tembaga-konstantan)
Tegangan keluaran emf (elektro motive force) thermokopel masih sangat rendah,
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).
Besarnya Vnet ditentukan dengan rumus:
Vnet = Vh - Vc
Keterangan :
Vnet = tegangan keluaran thermokopel
Vh = tegangan yang diukur pada suhu tinggi
Vc = tegangan referensi
Gambar grafik tegangan terhadap suhu pada thermokopel tipe E, J, K dan R :
Gambar di bawah ini menunjukkan beberapa thermokopel yang dihubungkan secara
seri membentuk thermopile. Thermopile ini diletakkan di titik tengah pyrometer
radiasi dan lensa yang digunakan untuk memfokuskan radiasi (pancaran panas) agar
jatuh pada thermopile.
Gambar Thermopile:
Gambar Pyrometer Radiasi:
Untuk masa sekarang thermokopel sudah dibuat dengan kemasan yang mempunyai
unjuk kerja yang lebih peka yang disebut thermopile yang digunakan sebagai
pyrometer radiasi