Tugas 2 Suciani Liniswanti (1101413)
-
Upload
suciani-liniswanti -
Category
Documents
-
view
25 -
download
0
Transcript of Tugas 2 Suciani Liniswanti (1101413)
1
BAB I
PENDAHULUANManusia memiliki sesuatu yang unik (khas) yang hanya dimiliki oleh dirinya sendiri. Ini menimbulkan gagasan untuk
menjadikan keunikan tersebut sebagai identitas diri. Teknologi yang dapat mendukung hal tersebut yaitu biometrik.
Biometrik adalah metode untuk mengindentifikasi atau mengenali seseorang berdasarkan karakteristik fisik atau
perilakunya. Beberapa jenis biometrik yaitu, sidik jari, pola wajah, pola suara hingga lapisan iris dari mata.
Fingerprint merupakan struktur genetika berbentuk rangka yang sangat detail pada diri manusia dan tidak dapat dihapus
atau diubah sampai kapanpun. Fingerprint adalah simbol yang menandakan bahwa tidak ada pribadi yang sama di dunia
ini, bahkan untuk kembar identik sekalipun. Pada zaman sekarang, sidik jari dimanfaatkan untuk identifikasi absesensi.
Alat absensi fingerprint adalah suatu metode baru yang saat ini telah berkembang menggunakan mesin dengan bantuan
software untuk mengisi data kehadiran suatu komunitas atau instansi yang menggunakannya. Alat absensi ini mempunyai
beberapa teknik pembacaan sidik jari yaitu, dengan menggunakan sensor kapasitif.
Oleh karena itu penulis tertarik untuk mebahas tentang penggunaan sensor kapasitor pada mesin absensi digital tersebut.
Dimana konsep fisika yang terkait tentang kapasitor plat sejajar.
Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui secara mendalam tentang aplikasi dari kapasitor sebagai
sensor. Adapun manfaat dari penulisan makalah ini yaitu agar kita sebagai mahasiswa fisika mengetahui bentuk dari
2
penggunaan sensor kapasitif dalam kehidupan sehari-hari, serta untuk menyelesaikan salah satu tugas yang diberikan oleh
dosen pada mata kuliah seminar fisika.
3
BAB II
KAJIAN TEORITIS
A. Pengertian Sensor
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu,
yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan
kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Variabel keluaran dari sensor yang
diubah menjadi besaran listrik disebut transduser. Hampir seluruh peralatan
elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya. Pada saat ini, sensor tersebut
telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang
sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.
Sensor merupakan penggabungan dari beberapa media atau perangkat
elektronik yang tentunya juga terdiri dari komponen-komponen elektronika
untuk membuat sensor tersebut menjadi bekerja. Sistem kerja sensor ini juga
bermacam-macam tergantung ke tipe isyarat dari sensor tersebut. Fenomena fisik
yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi
temperatur, tekanan, gaya, medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya.
B. Persyaratan Umum dari Sensor
Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan harus memenuhi
persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
1. Linearitas
Konversi harus benar – benar proporsional, jadi karakteristik konversi harus
linear.
2. Tidak tergantung pada temperatur
4
Kekurangan konverter tidak boleh tegantung pada temperatur di
sekelilingnya, kecuali sensor suhu
3. Kepekaan
Kepekaan harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan yang
ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.
4. Waktu tanggapan
Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk
mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak.
Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat
sensor tersebut berubah.
5. Batas frekuensi terendah dan tertinggi
Batas – batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan
tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar. Pada
kebanyakan aplikasi diisyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0Hz.
6. Stabilitas waktu
Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat memberikan keluaran
(output) yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.
7. Histerisis
Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada
sensor. Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat
memberikan keluaran yang berlainan.
C. Jenis–jenis Sensor1. Sensor cahaya
Sensor cahaya (fotovoltaic) ialah alat sensor cahaya yang mengubah
energi cahaya langsung jadi energi listrik yang biasanya memanfaatkan
cahaya matahari. Sensor cahaya yang paling mudah ditemukan dan
digunakan adalah LDR (Light Dependent Resistor), yakni resistor khusus
yang nilai hambatannya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya.
5
Jika cahaya makin terang (intensitas cahaya naik), Nilai hambatan LDR
mengecil. Sebaliknya, bila intensitas cahayanya berkurang, nilai hambatan
LDR akan membesar.
2. Sensor Suhu
Komponen Elektronika untuk keperluan pengukuran suhu yang paling
mudah ditemukan adalah NTC (Negative Temperature Coefficient) dan
PTC (Positive Temperature Coefficient). Keduanya adalah resistor yang
hambatannya dapat berubah sesuai dengan suhu di sekitarnya.
3. Sensor Mekanis
Sensor mekanis digunakan untuk mendeteksi posisi, pergerakan,
kecepatan, atau tekanan pada suatu benda. Contohnya adalah strain gauge
dan bourdon tube (untur mengukur tekanan) potensiometer (untuk
mengukur sudut putaran), dan load cell (untuk mengukur gaya). Pada strain
gauge, tekanan yang dikenakan pada sensor akan mengubah nilai
hambatannya. Dengan demikian, bila hambatannya berubah, tegangan yang
terbaca oleh sensor ini akan berubah sesuai besarnya tekanan yang
diberikan.
4. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah komponen yang kerjanya didasarkan prinsip
dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk
menafsirkan eksistensi sebuah benda spesifik yang ada dalam frekuensinya.
Sensor ultrasonik bekerja dengan cara memancarkan suatu gelombang dan
kemudian menghitung waktu pantulan gelombang tersebut
Frekuensi kerja yang digunakan dalam gelombang ultrasonik
bervariasi tergantung pada medium yang dilalui, mulai dari kerapatan
rendah pada fasa gas, cair hingga padat.
6
5. Sensor Kapasitif
Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja
berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan
muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan
jarak lempeng, perubahan luas penampang dan perubahan volume
dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Konsep kapasitor yang digunakan
dalam sensor kapasitif adalah proses menyimpan dan melepas energi
listrik dalam bentuk muatan-muatan listrik pada kapasitor yang
dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum. Sifat
sensor kapasitif yang dapat dimanfaatkan dalam proses pengukuran.
Gambar 2.1 Sensor Kapasitif
Sensor kapasitif terdiri dari komponen utama 2 plat sebagai elektroda
yaitu sensing elektroda dan referensi elektroda.
Hukum Gauss untuk medan listrik,
(pers. 1)
Dengan σ itu adalah rapat muatan per satuan luas,
7
(pers .2) Sehingga persamaan untuk medan listrik di dalam kapasitor,
Q = E.A.ε (pers. 3)
Maka hubungan beda potensial dan medan listriknya seperti persamaan di bawah ini,
V = E.d (pers. 4)
Kontruksi sensor kapasitif yang digunakan berupa dua buah lempeng
logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan. Jika diberi beda
tegangan antara kedua lempeng logam tersebut, maka akan timbul
kapasitansi antara kedua logam tersebut. Nilai kapasitansi yang
ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam,
berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading
lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrika), seperti
ditunjukkan oleh persamaan berikut :
(pers. 5)
(pers. 6)
Dimana : ε0 = permitivitas ruang hampa (8,85 pF/m)
εr = permitivitas relativ (udara = 1)
A = luas plat/lempeng dalam (m2 )
d = jarak antara plat /lempeng dalam (m)
E = medan listrik
8
V = beda potensial
σ = rapat muatan
Sifat sensor kapasitif yang dimanfaatkan dalam pengukuran yaitu:
a. Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan,
maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua
lempeng logam.
b. Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan
dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan
kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit
yang diberikan.
c. Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan
kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang
saling berdekatan.
BAB III
9
PEMBAHASAN
A. Pola Fingerprint (Sidik Jari)
Secara umum, sidik jari (fingerprint) dapat dibedakan menjadi beberapa tipe
menurut Henry dikelompokkan menjadi loop pattern, whorl pattern dan arch
pattern. Hampir 2/3 manusia memiliki sidik jari dengan loop pattern, 1/3
lainnya memiliki sidik jari dengan whorl pattern, dan hanya 5-10% yang
memiliki sidik jari dengan arch pattern. Pola-pola sidik jari seperti inilah yang
digunakan untuk membedakan sidik jari secara umum. Namun untuk mesin
pembaca sidik jari, pembedaan seperti ini tidaklah cukup. Karena itulah mesin
absensi fingerprint dilengkapi dengan metode pengenalan lain yang disebut
minutiae.
Gambar 3.1 Arch Pattern
Gambar 3.2 Whorl Pattern
10
Gambar 3.3 Loop Pattern
Minutiae sebenarnya merupakan rincian sidik jari yang tidak penting bagi
kita, tetapi bagi sebuah mesin sidik jari itu adalah sesuatu detil yang sangat
diperhatikan.
Gambar 3.4 Pola Jari
Minutiae pada sidik jari adalah titik-titik yang mengacu kepada crossover
(persilangan dua garis), core (putar-balikan sebuah garis), bifurcation
(percabangan sebuah garis), ridge ending (berhentinya sebuah garis), island
(sebuah garis yang sangat pendek), delta (pertemuan dari tiga buah garis yang
membentuk sudut) dan pore (percabangan sebuah garis yang langsung diikuti
dengan menyatunya kembali percabangan tersebut sehingga membentuk sebuah
lingkaran kecil). Mesin absensi fingerprint akan mencari titik-titik ini dan
membuat pola dengan menghubung-hubungkan titik-titik ini. Pola yang didapat
dengan menghubungkan titik-titik inilah yang akan digunakan untuk melakukan
pencocokan bila ada jari yang menempel pada mesin fingerprint. Jadi, mesin
11
fingerprint tidak mencocokan pola yang didapat dari minutiae-minutiae ini.
Mesin fingerprint bekerja dengan mengambil gambar dari sidik jari tersebut.
Banyak cara dapat dilakukan untuk mengambil gambar fingerprint tersebut
namun metode umum yang dilakukan adalah dengan sensor kapasitif.
B. Mekanisme Kerja Sensor Kapasitif Dalam Teknik Pembacaan Pada Mesin Fingerprint.
Sensor kapasitif bekerja berdasarkan prinsip pengukuran kapasitansi dari
material yang dipindai. Material tersebut bisa besi, baja, alumunium, tembaga,
kuningan dan air. Pemindai kapasitif menggunakan arus listrik untuk mengukur
besarnya kapasitas. Kumparan sisi aktif dari sensor kapasitif yang dibentuk oleh
dua elektroda logam agak mirip dengan kapasitor terbuka. Pada saat target
mencapai sisi sensor, target memasuki medan elektrostatis yang dibentuk oleh
elektroda-elektroda. Ini menyebabkan kenaikan kapasitansi rangkaian.
Gambar 3.5 Mesin Absensi Fingerprint
12
Gambar 3.6 Sensor Kapasitif Sederhana
. Sensor kapasitif dibuat dari beberapa chip semikonduktor pada sebuah sel
yang tipis. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6 di atas, masing-masing sensor
terdiri dari susunan sel. Sel-sel ini memiliki dua pelat konduktor, yang ditutupi
dengan lapisan isolasi. Dengan demikian, mereka membentuk sebuah kapasitor
sederhana yang digunakan untuk menyimpan muatan. Sel-sel yang sangat kecil
dari ukuran sebenarnya mereka akan lebih kecil lagi daripada lebar punggung jari
kita. Sensor ini kemudian akan dihubungkan ke integrator. Output dari integrator
akan diberikan ke masukan penguat operasional pembalik. Op-amp ini terdiri
dari ratusan transistor, resistor dan kapasitor. Op-amp berfungsi mengubah
tegangan input terhadap tegangan referensi yang diberikan kepada input lain.
Ketika jari ditempatkan untuk diidentifikasi, ia bertindak sebagai kapasitor pelat
lain. Hal ini dipisahkan dengan bantuan lapisan isolasi. Ketika menggerakkan jari
dari satu titik ke titik lain, kapasitansi berubah karena adanya variasi jarak antara
plat kapasitor. Dengan demikian, tegangan output dicatat dengan perubahan
tegangan output sesuai dengan penampilan ridge dan valley. Sebuah gambar
13
output yang sempurna dari sidik jari demikian diperoleh. Karena adanya ridge
(gundukan) dan valley (lembah) pada sidik jari, maka kapasitas dari kapasitor
masing-masing orang akan berbeda.
Setelah mesin fingerprint menyimpan image atau gambar yang diambil,
mesin kemudian melakukan searching minutiae atau mencari titik-titik minutiae.
Gambar 3.7 Mencari Minutiae
Gambar 3.8 Sebelum Cocok
Gambar 3.9 Minutiae Cocok
14
Gambar 3.10 Hasil Cocok
Jika mesin fingerprint mendapat pola yang sama berarti proses identifikasi
sudah berhasil. Tidak semua minutiae harus digunakan dan pola yang ditemukan
tidak harus sama, itu berarti posisi jari kita pada saat identifikasi pada mesin
fingerprint juga tidak harus persis sama dengan pada saat kita menyimpan data
fingerprint kita pertama kali pada mesin tersebut. Pemindai fingerprint kapasitif
dianggap menghasilkan tingkat keamanan yang tinggi, karena tidak bisa
dipalsukan dengan fotocopy sidik jari, atau sidik jari tiruan.
Setelah proses registrasi atau pendaftaran sidik jari pada mesin absensi
fingerprint, maka citra atau pola sidik jari akan disimpan. Dalam proses
penyimpanan pola fingerprint, terdapat beberapa teknik penyimpanan antara lain,
1. Data sidik jari disimpan di dalam perangkat alat absensi sidik jari.
Cara ini disebut sabagai pendapat desentralisasi. Biasanya terjadi
pada mesin sidik jari tipe stand alone, yakni mesin sidik jari yang dalam
pengoperasiannya bisa berjalan tanpa harus terhubung dengan
komputer. Data akan tersimpan pada memori yang ada pada mesin.
2. Data sidik jari disimpan pada database di computer.
Cara ini disebut sebagai cara sentrilisasi. Biasanya digunakan pada
alat sidik jari tipe online atau yang harus terhubung dengan computer.
Data sidik jari yang harus diregistrasi akan langsung disimpan pada
database yang ada pada harddisk komputer.
15
BAB IV
PENUTUP
A. KesimpulanSetelah membahas tentang teknik pembacaan pada mesin absensi fingerprint
saya menyimpulkan bahwa mesin absensi fingerprint pembacaannya dengan
teknik sensor kapasitif yang menggunakan cara pengukuran kapasitif untuk
membentuk citra sidik jari. Sensor tersebut terhubung dengan sebuah integrator
yang dilengkapi inverter penguat yang dapat menerjemahkan sehingga akan
membentuk sidik jari yang sedang dipindai.
B. SaranBerdasarkan pembahasan makalah ini saya menyarankan memilih mesin
fingerprint yang teknik pembacaanya menggunakan sensor kapasitif sebagai
mesin absensi, karna teknik pembacaan dari mesin ini sangat efektif dan data-
data kehadirannya tidak dapat dimanipulasi.
16
DAFTAR ISI
BAB 1
PENDAHULUAN........................................................................................................1
BAB II
KAJIAN TEORITIS...................................................................................................3
A. PENGERTIAN SENSOR..........................................................................................3B. PERSYARATAN UMUM DARI SENSOR..................................................................3C. JENIS–JENIS SENSOR...........................................................................................4
BAB III
PEMBAHASAN...........................................................................................................9
A. POLA FINGERPRINT (SIDIK JARI).........................................................................9B. MEKANISME KERJA SENSOR KAPASITIF DALAM TEKNIK PEMBACAAN PADA MESIN FINGERPRINT.................................................................................................11
BAB IV
PENUTUP..................................................................................................................15
A. KESIMPULAN.....................................................................................................15B. Saran.................................................................................................................15