Tranduser dan Sensor - Inmas Al Aziz Budiman / 21120113120049SENSOR PROXIMITY, SENSOR MAGNET, DAN SENSOR ULTRASONIC

1. Sensor ProximitySensor proximity merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu objek. Sensor proximity dapat mendeteksi keberedaan benda disekitarnya tanpa ada kontak fisik dengan benda tersebut. Cara kerja sensor proximity ini yaitu dengan memancarkan medan elektromagnetik dan mencari perubahan bentuk medan elektromagnetik pada saat benda di deteksi. Contoh medan elektromagnetik yang sering digunakan yaitu sinar infra merah. Jika benda telah terdeteksi maka sinyal infra red tersebut akan merubah bentuk sinyal dan mengirimkan sinyal kembali ke sensor dan memberitahukan bahwa di depan sensor terdapat benda. Target sensor yang berbeda-beda juga membutuhkan jenis sensor proximity yang berbeda pula. Contohnya sensor fotolistrik kapasitif akan cocok dengan target yang mempunyai benda berbahan dasar plastik sedangkan sensor proximity induktif akan mendeteksi benda berbahan dasar logam.

Gambar 1 Sensor ProximityJarak maksimum sensor proximity yang bisa terdeteksi dinamakan dengan nominal range. Beberapa sensor perlu diatur untuk penyesuaian nominal range nya atau dibuatkan list untuk batas kerjan jarakya.Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau lebiah dikenal dengan istilah Line Follower Robot atau Line Tracer Robot, juga biasa digunakan untuk mendeteksi penghalang berupa dinding atau penghalang lain pada Robot Avoider. Gambar 2 Line Follower Robot dan Line Tracer Robot

Sensor proximity ini memiliki keunggulan dalam hal kemampuan yang tinggi dan umur pakai yang lama karena sensor ini tidak ada bagian mekanisnya yang kotak langsung dengan objek.Fungsi Sensor Proximity : Mendeteksi suatu objek Mengukur dimensi suatu objek Menghitung banyaknya objek Mendeteksi simbol Pemeriksaan objek Pendeteksian warnaSelain itu ada juga fungsi yang tersirat yaitu sebagai pengontrol suatu sistem yang menggunakan sensor proximity. Dan juga fungsi lainnya yaitu untuk keamanan sistem.

Tipe Sensor Proximity1. Induktif ProximityTipe proximity yang bekerja berdasarkan perubahan induktansi apabila ada objek metal/logam yang berada dalam cakupan wilayah kerja sensor. Tipe ini hanya dapat mendeteksi benda logam saja dengan jarak deteksi maksimum sebesar 6 cm. Bahan dasar logam sangat mempengaruhi kemampuan pendeteksian sensor.

2. Kapasitif ProximityTipe proximity yang bekerja berdasarkan perubahan kapasitas objek yang berada pada cakupan daerah kerja sensor. Tipe ini dapat mendeteksi semua jenis benda dan memiliki jarak maksimum 2 cm.

Jenis Pemasangan ProximityCara pemasangan sensor proximity terbagi menjadi 2 yaitu :1. FlushFlush merupakan cara pemasangan atau penanaman sensor proximity di dalam bahan metal. Pada tipe pemasangan ini hampir seluruh sensor dibenamkan dalam metal.2. Non-FlushFlush merupakan cara pemasangan atau penanaman sensor proximity di luar bahan metal dan diberi jarak dengan benda-benda disekitarnya.

Prinsip Kerja Sensor Proximity1. Jarak DiteksiJarak diteksi adalah jarak dari posisi yang terbaca dan tidak terbaca sensor untuk operasi kerjanya, ketika obyek benda digerakkan oleh metode tertentu.

Gambar 3 Jarak Deteksi

2. Pengaturan Jarak Mengatur jarak dari permukaan sensor memungkinkan penggunaan sensor lebih stabil dalam operasi kerjanya, termasuk pengaruh suhu dan tegangan. Posisi objek (standar) sensing transit ini adalah sekitar 70% sampai 80% dari jarak (nilai) normal sensing.

Gambar 4 Pengaturan Jarak

Seperti yang telah disebutkan, sensor ini bekerja berdasarkan jarak object terhadap sensor, ketika ada object logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5 mm misalkan, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay dll. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan kita dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace.

2. Sensor MagnetSensor 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.

Gambar 5 Sensor magnet pada pintu otomatis

Prinsip Kerja Sensor Magnet Berdasarkan Hukum Faraday dimana apabila sebuah penghantar memotong suatu medan magnet maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL) atau Electromagnetic Force (Emf). Besaran Emf tersebut adalah tergantung kepada kuat medan magnet dan kecepatan pemotongan. Contoh Sensor yang menggunakan Prinsip Kerja Electromagnetic ini adalah Speed Detector / Tacho Generator, Sensor Vibrasi, dan Microphone/Sensor Suara.Konstruksi dari sebuah tacho generator tidak jauh berbeda dengan motor tipe biasa dimana statornya adalah magnet tetap dan rotornya terdiri dari gulungan kawat yang digulung sedemikian rupa. Besarnya emf yang dibangkitkan adalah sebanding dengan kecepatan putar rotornya dan Prinsip Kerja Sensor Elektromagnetic seperti ini juga dipakai untuk Flow Meter yang menggunakan Sensor / Transducer Electromagnetic.

Aplikasi Sensor MagnetPintu OtomatisCara kerja pintu ini adalah jika ada orang yang akan memasuki pintu, maka pintu akan membuka dengan sendirinya, dan pintu akan kembali menutup jika orang tersebut sudah menjauhi pintu.

3. Sensor UltrasonicSensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik.

Gambar 5 Sensor Ultrasonic

Prinsip Kerja dari Sensor UltrasonikSinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 40kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonic (transmitter).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.Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus :

S = dimana 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.

1. Pemancar Ultrasonik (Transmitter)Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal sinusoidal berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitter ultrasonic.Prinsip kerja dari rangkaian pemancar (Transmitter) gelombang ultrasonic : Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3 kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).

2. Penerima Ultrasonik (Receiver)Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi ini adalah high (logika 1) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika0). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik (Receiver): Pertama tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2. Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1. Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2. Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4. Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3. Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.

ArtikelSensor Proximityhttp://www.geyosoft.com/2013/mengenal-sensor-proximityhttp://helmissuseno.blogspot.com/2014/03/sensor-proximity-sensor-magnet-sensor.htmlhttp://electric-mechanic.blogspot.com/2012/09/proximity-switch-sensor-jarak.htmlhttp://otosensing.blogspot.com/2010/09/proximity-switch.htmlSensor Magnethttp://zuroya.blogspot.com/2014/03/sensor-magnet.htmlhttp://sikafatma.blogspot.com/2014/03/sensor-magnet.htmlSensor Ultrasonichttp://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/prinsip-kerja-sensor-ultrasonik.htmlhttp://loveisstupidthing.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-rangkaian-sensor.html

GambarSensor Proximityhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:40365_Line_Follower_Robot.jpghttp://letsmakerobots.com/files/field_primary_image/DSCN0621.jpg?http://0aytkg.bn1.livefilestore.com/y1pOPJjS64yXUOr3k7td9XeC9lGE-Xry1A4G-aRxkEXidSxpTM1JddqDsvClmymzAT7gMbZYQfbyO0fHVhair4dH6qt_9s1oYPW/sensor-proximity2-gs-2013.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-awG9HM9uVSM/UEtO4ggMGuI/AAAAAAAAA28/MATIkcGWZq0/s1600/Proximity_Sensor_08.gifhttp://1.bp.blogspot.com/-WOY-JBHUAsg/UEtO4fPCoII/AAAAAAAAA2w/RGoJpeIAaCw/s1600/Proximity_Sensor_09.gifSensor Magnethttp://www.entrypass.net/w3v1/sites/default/files/product-accessories-magnetic-door-sensor-panel.pngSensor Ultrasonichttp://letsmakerobots.com/files/field_primary_image/HC-SR04-lg.jpg?