Persyaratan Sensor Dan Tranducer.docx

1.Persyaratan Sensor Dan Tranducer Sunday, January 25th 2015. | Teori Elektronika Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyalsinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Contoh ; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya. Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis.

Peryaratan Umum Sensor dan Transduser Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini :

1. Linearitas Sensor / Tranducer Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa sebuah grafik. Gambar dibawah memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar (a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar (b). adalah tanggapan non-linier.

2. Sensitivitas Sensor / Tranducer

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan paga gambar (b) diatas akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.

3. Tanggapan Waktu Sensor / Tranducer Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar (a) dibawah. Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar (b) dibawah maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.

Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi. 2. a. Internal sensor, yaitu sensor yang dipasang di dalam bodi robot.

Sensor internal diperlukan untuk mengamati posisi, kecepatan, dan akselerasi berbagai sambungan mekanik pada robot, dan merupakan bagian dari External sensor. b. External sensor, yaitu sensor yang dipasang diluar bodi robot. Sensor eksternal diperlukan karena dua macam alasan yaitu: 1) Untuk keamanan dan 2) Untuk penuntun. Yang dimaksud untuk keamanan” adalah termasuk keamanan robot, yaitu perlindungan terhadap robot dari kerusakan yang ditimbulkannya sendiri, serta keamanan untuk peralatan, komponen, dan orang-orang dilingkungan dimana robot tersebut digunakan. Berikut ini adalah dua contoh sederhana untuk mengilustrasikan kasus diatas.

3. Dari sisi pola Klasifikasi Transduser 1. Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri) Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi. Contoh: piezo electric, thermocouple, photovoltaic, termistor, dsb Piezo eektric

thermocouple

photovoltaic

termistor

ciri-ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber tegangan.

2. External power transduser (transduser daya dari luar) External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran. Contoh: RTD (Resistance Thermal Detector) Strin Gauge, LVDT (Linier Variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb N RTD

4.

strin guage

LVDT

aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Transduser pasif Transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar. Transduser ini tidak dapat menghasilkan tegangan sendiri tetapi dapat menghasilkan perubahan nilai resistansi, kapasitansi atau induktansi apabila mengalami perubahan kondisi sekeliling. Jika transduser ini mengalami perubahan kondisi lingkungan sekelilingnya maka nilai resistansinya akan berubah. Perubahan ini selanjutnya akan menyebabkan perubahan besar tegangan atau kuat arus yang dihasilkan transduser. Perubahan resitansi ini dapat bernilai positif yang berarti tegangannya juga meningkat atau negative yang berarti tegangannyaberkuarang.Perubahan tegangan inilah yang dimnfaatkan untuk mengetahui keadaan yang diukur. Ada tiga jenis transduser pasif yang dapat kiat peroleh dari pasaran yakni transduser kapasitif, transduser induktif dan transduser photo.



Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.

Adapun jenis- jenis transduser aktif antara lain sebagai berikut Parameter listrik dan Prinsip kerja dan sifat alat

Pemakaian alat

kelas transduser Sel fotoemisif Photomultiplier Termokopel Generator kumparan putar (tachogenerato) Piezoelektrik Sel foto tegangan Termometer tahanan (RTD)

Emisi elektron akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif Emisi elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke katode sensitif cahaya Pembangkitan ggl pada titik sambung dua logam yang berbeda akibat dipanasi Perputaran sebuah kumparan di dalam medan magnet yang membangkitkan tegangan

Cahaya dan radiasi Cahaya, radiasi dan relay sensitif cahaya Temperatur, aliran panas, radiasi Kecepatan, getaran

Suara, Pembangkitan ggl bahan kristal piezo getaran, percepatan, akibat gaya dari luar tekanan Terbangkitnya tegangan pada sel foto Cahaya matahari akibat rangsangan energi dari luar Perubahan nilai tahanan kawat akibat Temperatur, panas perubahan temperatur

2. Transduser berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk energi yang lain. Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu: 1). Transduser aktif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar. Contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga berubah. Berikut disajikan prinsip kerja dan penerapan transducer aktif berdasarkan jenisjenisnya. Table 2.1 Prinsip kerja dan penerapan transducer aktif berdasarkan jenisnya Jenis transducer Prinsip kerja Jenis penerapan Thermokopel dan thermofile Energi listrik muncul bila sambungan dua jenis semikonduktor logam yang berbeda dikenai panas. Sensor suhu, pancaran panas Cell fotovoltaic Energi listrik atau tegangan muncul bila sebuah hubungan semi konduktor mendapat pancaran sinar. Sensor cahaya, pembangkit tegangan energi sinar (Solar Cell)

2). Transduser pasif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri. Contohnya adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar. Ada beberapa jenis transducer pasif yang dapat kita peroleh di pasaran, yaitu transducer resistif, transducer kapasitif, transduscr induktif, dan transducer foto 1. Transducer resistif Prinsip kerja dan penerapan transducer berdasarkan jenisnya ditampilkan pada table berikut ini. Table 2.2 Prinsip kerja dan penerapan transducer resistif berdasarkan jenisnya Jenis transducer Prinsip kerja Jenis penerapan Potensio meter resistif Perubahan positif (karena gerakan eksternal) menjadi perubahan resistansi potensiometer atau rangkaian jembatan. Sensor tekanan, posisi Strain Gage Tekanan eksternal mengubah resistansi penghantaran atau semi konduktor Sensor berat, tekanan, posisi. RTD (resistance temperature detector) Perubahan sushu mempengaruhi resistansi logam murni yang mempunyai koefisien suhu positif. Sensor suhu Thermistor Perubahan suhu mempengaruhi resistansi logam teroksidasi yang mempunyai koefisien suhu negatif. Sensor suhu Hygrometer resistif Resistansi elektroda turun bila kelembapan udara disekelilingnya naik atau bertambah. Sensor kelembapan Psychrometer Perbedaan suhu pada electrode kering dan electrode basah menghasilkan perubahan tegangan. Sensor kelembapan 2. Transducer kapasitif dan transducer induktif Prinsip kerja transducer ini adalah mengubah perubahan besaran nonlistrik menjadi perubahan nilai kapasitansi atau nilai induktif. Berikut ini disajikan prinsip kerja dan penerapan transducer induktif berdasarkan jenisnya. Table 2.3 Prinsip kerja dan penerapan transducer induktif berdasarkan jenisnya Jenis transducer Prinsip kerja Jenis penerapan Transducer kapasitif Kapasitas antara dua dielektrik berubah, disebabkan oleh kondisi fisis seperti tinggi cairan, komposisi larutan, tekanan ketebalan, kepadatan, aliran, dan panjang. Sensor tinggi cairan, Sensor tekanan, kepadatan ketebalan Transducer induktif LVDT (Linear variable differensial transformer) Perubahan posisi inti (cern) menyebabkan timbulnya tegangan pada kumparan skunder. Sensor tekanan, posisi Transducer tekanan Perubahan tekanan fisis seperti tekanan gas atau cairan menyebabkan perubahan induktansi magnetic. Sensor tekanan 3. Transducer foto Transducer foto dapat mengubah besar arus listrik jika dikenai cahaya/sinar. Aris 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 bahan utamanya. Ada beberapa jenis transducer foto dan masing-masing mempunyai prinsip kerja yang berbeda-beda. Berikut ini disajikan table jenis-jenis transducer foto, berikut prinsip kerja dan penerapannya dalam kehidupan kita sehari-hari. Table 2.4 Prinsip kerja dan penerapan transducer foto berdasarkan jenisnya Jenis transducer Prinsip kerja Jenis penerapan Photokonduktif Konduktivitas pada suatu bahan berubah bila terkena cahaya. Photodiode Arus reverse berubah sesuai intensitas cahaya pada diode tersebut. Sakelar cahaya/sensor cahaya Phototransistor Intensitas cahaya yang jatuh pada transistor photo menyebabkan transistor dalam posisi cut off atau saturasi. Sakelar cahaya Optocopler Mengubah pulsa menjadi sinar infra merah, sinar infra merah mentriger detector fhoto. Relay, sakelar cahaya. Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini: 1. Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih. 2. Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier. 3. Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor lingkungan. 4. Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang sama. 5. Repeatability, yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama. 6. Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata seringkali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga dipertimbangkan

5. Pengertian dan Jenis-Jenis Aktuator kebetulan besok ada UAS malam ini belajar supaya bisa lancar ngerjain soal soalnya...hehe mata kuliah Pengukuran Instrumentasi materinya yg akan sy bahas malam ini yaitu tentang Actuator

AKTUATOR

Merupakan alat daya yang menghasilkan masukan ke plant sesuai dengan sinyal kontrol sedemikian sehingga sinyal umpan balik akan berkaitan denga sinyal masukan acuan. Keluaraan dari kontroller otomatis dimasukkan ke aktuator misalnya motor, katup pneumatik, motor hidrolik, atau motor listrik JENIS JENIS AKTUATOR Aktuator Electric Aktuator elektrik merupakan actuator yang mempunyai prinsip kerja mengubah sinyal e lektrik menjadi gerakan mekanik, Berikut macam-macam actuator elektrik Solenoid. Motor stepper. Motor DC. Brushless DC-motors. Motor Induksi. Motor Sinkron. Keunggulan aktuator elektrik adalah sebagai berikut : Mudah dalam pengontrolan Mulai dari mW sampai MW. Berkecepatan tinggi, 1000 – 10.000 rpm. Banyak macamnya. Akurasi tinggi Torsi ideal untuk pergerakan.

Efisiensi tinggi.

Aktuator Pneumatik

Aktuator yang menggunakan udara sebagai pemacu geraknya. Sukar di kendalikan. Memiliki respon yang lebih cepat. Prinsip pneumatik Pneumatik menggunakan perbedaan volume udara yang ditekan atau dimampatkan untuk membangkitkan tekanan pada piston. Aktuator Hidrolitik Aktuator yang menggunakan fluida dalam bentuk cairan sebagai pemacu geraknya. Torsi yang besar konstruksinya sukar. Respon agak lambat. Prinsip hidrolitik Hidrolitik menggunakan perbedaan volume cairan yang ditekan atau dimampatkan untuk membangkitkan tekanan pada piston. Kelebihan Fluida hidrolik bisa sebagai pelumas dan pendingin. Dengan ukuran kecil dapat menghasilkan gaya/torsi besar Mempunyai kecepatan tanggapan yang tinggi Dapat dioperasikan pada keadaan yang terputus-putus Kebocoran rendah Fleksibel dalam desain Kekurangan Daya hidrolika tidak siap tersedia dibanding dengan daya listrik

Biaya sistem lebih mahal Bahaya api dan ledakan ada Sistem cenderung kotor Mempunyai karakteristik redaman yang rendah 6.