Makalah Sensor & Transducer [PDF]

Citation preview

MAKALAH SENSOR & TRANSDUCER



JENIS-JENIS SENSOR



DOSEN PEMBIMBING : H. HERMAN HAFID, S.Pd



DISUSUN OLEH : TATMAINNAH AINUN HAQ. MH 17.054 AKADEMI TEKNIK ELEKTROMEDIK MUHAMMADIYAH MAKASSAR TAHUN AJARAN 2017/2018



KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayahNya, sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang ‘Jenis-Jenis Sensor’ ini . Tidak lupa juga kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak H. Herman Hafid, S.Pd selaku dosen pembimbing saya. Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi referensi kepada pembaca mahasiswa Akademi Teknik Elektromedik Muhammadiyah Makassar. Saya sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu, kepada dosen pembimbing, saya meminta masukannya demi perbaikan pembuatan makalah ini, dan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca.



Makassar, 06 Desember 2017



Tatmainnah Ainun Haq. MH



BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan sensor dalam perkembangan industri sangat berpengaruh. Sensor 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. Besaran masukan pada kebanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik . Sensor merupakan alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi sesuatu (seperti: suhu, kecepatan, jarak dll) dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude (besaran) sesuatu. Sensor adalah jenis transduser (mengubah daya menjadi daya yang lain) seperti mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor biasanya dikategorikan melalui pengukur dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses pabrikasi modern. Sensor memberikan ekivalen mata, pendengaran, hidung lidah dan menjadi otak mikroprosesor dari sistem otomatisasi industri. Jadi sensor sangatlah penting dalam pembuatan alat-alat otomasi misalnya seperti dalam bidang industri, dan lain-lain.



B. RUMUSAN MASALAH 1. 2. 3. 4.



Apa sajakah yang termasuk jenis-jenis sensor? Apakah fungsi jenis-jenis sensor? Bagaimanakah pengaplikasian jenis-jenis sensor? Bagaimana karakteristik jenis-jenis sensor?



C. TUJUAN 1. 2. 3. 4.



Dapat mengetahui jenis-jenis sensor Dapat mengetahui fungsi jenis-jenis sensor Dapat mengetahui pengaplikasian jenis-jenis sensor Dapat mengetahui karakteristik jenis-jenis sensor



BAB II PEMBAHASAN Jenis-Jenis Sensor Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser.sensor dalam jenisnya dibagi menjadi beberapa jenis. berikut adalah jenis jenis sensor:



A. SENSOR CAHAYA Sebuah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron.. Sensor cahaya terdiri dari 3 macam kategori:



1. FOTOVOLTAIKE Prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Contoh sensor cahaya type photovoltaike adalah solar cell. Sel Surya atau Solar Cell adalah suatu perangkat atau komponen yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip efek Photovoltaic. Yang dimaksud dengan Efek Photovoltaic adalah suatu fenomena dimana munculnya tegangan listrik karena adanya hubungan atau kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan atau cairan saat mendapatkan energi cahaya. Oleh karena itu, Sel Surya atau Solar Cell sering disebut juga dengan Sel Photovoltaic (PV).



Karakteristik solar cell adalah : “ Semakin tinggi intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell, maka akan semakin besar juga tegangan dan arus pada solar cell”.



2. FOTOKONDUKTIF Sensor ini memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya. prinsip kerjanya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima sensor, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sensor cahaya tipe fotokonduktif akan memberikan perubahan resistansi pada terminal outputnya sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya. Sensor cahaya tipe fotovoltaik ini ada beberapa jenis diantaranya adalah :



LDR (Light Depending Resistor)



LDR adalah sensor cahaya yang memiliki 2 terminal output, dimana kedua terminal output tersebut memiliki resistansi yang dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Dimana nilai resistansi kedua terminal output LDR akan semakin rendah apabila intensitas cahaya yang diterima oleh LDR semakin tinggi.



Karakteristik LDR: “ Semakin tinggi intensitas cahaya yang mengenai permukaannya, maka hambatan semakin kecil.”



Photo Transistor



Photo transistor adalah suatu transistor yang memiliki resistansi antara kaki kolektor dan emitor dapat berubah sesuai intensitas cahaya yang diterimanya. Photo transistormemiliki 2 terminal output dengan nama emitor dan colektor, dimana nilai resistansi emeitor dan kolektor tersebut akan semakin rendah apabila intensitas cahaya yang diterima photo transistor semakin tinggi.



Photo Dioda



Photo dioda adalah suatu dioda yang akan mengalami perubahan resistansi pada terminal anoda dan katoda apabila terkena cahaya. Nilai resistansi anoda dan katoda pada photo dioda akan semakin rendah apabila intensitas cahaya yang diterima photodioda semakin tinggi.



3. Sensor Cahaya Infra Merah



Sensor cahaya infra merah adalah sensor cahaya yang hanya akan merespon perubahan cahaya inframerah. Sensor cahaya infra merah pada umumnya berupa photo ttransistor atau photo dioda. Dimana apabila sensor cahaya infra merah ini menerima pancaran cahaya infra merah maka pada terminal outputnya akan memberikan perubahan resistansi. Akan tetapi ada juga sensor cahaya yang telah dibuat dalam bentuk chip IC penerima sensor infra merah seperti yang digunakan pada penerima remote televisi. Dimana chip IC sensor infra merah ini akan memberikan perubahan tegangan output apabila IC sensor infra merah ini menerima pancaran cahaya infra merah.



4. Sensor Cahaya Ultraviolet



Sensor cahaya ultraviolet merupakan sensor cahaya yang hanya merespon perubahan intensitas cahaya ultraviolet yang mengenainya. Seonsor cahaya ultraviolet ini akan memberikan perubahan besaran listrik pada terminal outputnya pada saat menerima perubahan intensitas pancaran cahaya ultraviolet. Sensor cahaya yang populer salah satunya UVtron. Modul sensor cahaya UVtron akan memberikan perubahan tegangan output pada saat sensor UVtron menerima perubahan intensitas cahaya ultraviolet. Berikut adalah bentuk modul sensor cahaya UVtron.



B. SENSOR SUHU Sensor suhu adalah komponen elektronika baik aktif maupun pasif yang dapat merespon perubahan temperature atau suhu disekitar komponen tersebut dan menghasilkan perubahan elektrik sesuai dengan perubahan suhu atau temperature yang direspon komponen tersebut.



Jenis-Jenis Sensor Suhu Sensor suhu dibagi dalam 4 golongan utama, dari tiap jenis sensor suhu ini memiliki beberapa tipe dan bentuk yang berbeda. Berikut adalah 4 jenis utama sensor suhu.



1. Thermocouple (T/C) Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding.



Kelebihan Thermocouple ● ● ● ●



Self Powered Sederhana Murah Bentuk yang beragam



●



Range respon suhu yang luas



Kekurangan Thermcouple ● ● ● ● ●



Tidak linier Tegangan output rendah Memerlukan tegangan referensi Kurang Stabil Kurang Sensitif



Karakteristik Thermocouple



“Semakin besar temperatur maka tegangan atau voltage juga akan semakin besar atau bertambah” Salah satu contoh thermocouple adalah J-TC Thermocouple. JTC merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dimana sensor ini dibuat dari sambungan dua bahan metallic yang berlainan jenis. Sambungan ini dikomposisikan dengan campuran kimia tertentu, sehingga dihasilkan beda potensial antar sambungan yang akan berubah terhadap suhu yang dideteksi.



2. Resistance Temperature Detector (RTD) Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas.



Kelebihan Resistance Temperature Detector (RTD) ●



Stabilitas kerja yang tinggi



● ●



Memiliki akurasi pengukuran yang tinggi Lebih linier daripada thermocouple



Kekurangan Resistance Temperature Detector (RTD) ● ● ● ● ●



Harga RTD mahal Memerlukan supply daya Resistansi yang rendah Tahanan absolut yang rendah Mengalami self heating



Karakteristik Resistance Temperature Detector (RTD)



“Semakin kecil temperatur maka resistansi juga akan semakin kecil”



3. Thermistor Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil.



Kelebihan Thermistor ● ● ●



Level perubahan output yang tinggi Respon terhadap perubahan suhu yang cepat Perubahan resistansi pada kedua terminal (pin)



Kekurangan Termistor ● ● ● ● ●



Tidak linier Range pengukuran suhu yang sempit Rentan rusak Memerlukan supply daya Mengalami self heating



Karakteristik Termistor



“Semakin kecil temperatur, maka resistansinya semakin besar,begitupun sebaliknya” Contoh sensor suhu yang termasuk termistor adalah NTC (Negative Temperature Coefficient) dan PTC (Positive temperature coefisient). NTC dan PTC merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi hambatan. PTC dikatakan positive karena,nilai tahanannya akan naik jika temperatur naik, dan turun jika temperatur turun, sedangkan NTC dikatak negative karena, nilai tahannya turun jika temperature naik. KARAKTERISTIK PTC dan NTC



PTC : “Semakin besar temperature, maka resistansi semakin besar” NTC : “Semakim besar temperature, maka resistansi semakin kecil”



4. IC Sensor Suhu IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.



Kelebihan IC Sensor Suhu ● ●



Output paling linier Perubahan level output yang tinggi



●



Harga murah



Kekurangan IC Sensor Suhu ● ● ● ● ●



Temperatur kerja dibawah 200 0C (T < 200 0C) Memerlukan supply daya Respon time yang lambat Mengalami self heating Konfigurasi terbatas



Karakteristik IC Sensor Suhu



“Semakin besar temperaturnya, maka tegangan atau arus yang mengalir juga akan semakin besar” Salah satu jenis IC sensor suhu adalah IC sensor suhu tipe LM35.IC sensor suhu LM 35 ini memiliki output yang linier dan bekerja dengan tegangan 5 volt DC. IC sensor suhu LM 35 sering digunakan sebagai pengindera temperature atau suhu ruangan. Dalam menentukan sensor suhu sebaiknya kita tau objek atau medan/tempat sensor suhu bekerja sehingga kita dapat menentukan ukuran fisik dan jenis sensor suhu yang tepat.



C. SENSOR TEKANAN Sensor Tekanan (Pressure Sensor) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan suatu zat, yaitu dengan mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik.



JENIS-JENIS SENSOR TEKANAN Tekanan merupakan suatu besaran yang mengacu pada besarnya gaya yang diberikan terhadap zat cair ataupun gas per satuan luas. Pada saat dilakukan pengukuran tekanan pada zat gas, ternyata ada beberapa jenis tekanan yang dapat diukur. Berdasarkan tekanan yang terukur, maka nilai atau besar suatu tekanan dapat dibedakan dalam beberapa tipe : 1. Tekanan Absolut (Absolute Pressure) merupakan tekanan yang diukur dengan menjumlahkan tekanan dalam suatu wadah dengan tekanan atmofer.



2.



Tekanan Gauge (Gauge Pressure) merupakan tekanan yang diukur dari selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer.



3.



Tekanan Hampa (Vacuum Pressure) merupakan tekanan yang nilainya lebih rendah dari tekanan atmosfer.



4.



Tekanan Diferensial (Differential Pressure) merupakan suatu tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lainnya atau beda tekanan.



Sensor tekanan ada beberapa jenis, salah satunya adalah LVDT (Linear Variabel differential Transformer). LVDT (Linear Variabel differential Transformer) adalah sensor yang membaca tekanan melalui pergeseran inti magnet. LVDT (Linear Variabel differential Transformer) adalah transformer diferensial yang mempunyai prinsip kerja berbasiskan prinsip variable induktansi



Konstruksi LVDT (Linear Variabel Differential Transformer) LVDT (Linear Variabel differential Transformer) terdiri dari sebuah kumparan primer dan dua buah kumparan sekunder yang identik, kumparan diberi jarak secara aksial dan digulung pada kerangka kumparan berbentuk silinder, inti magnet berbentuk batangan dan ditempatkan di tengah susunan kumparan dan dapat bergerak. Pergerakan inti magnet pada LVDT akan menghasilkan nilai tegangan induktansi magnetik (GGL Induksi) pada output kumparan sekunder 1 dan 2. Dari prinsip kerja transformer differensial LVDT (Linear Variabel differential Transformer) tersbut maka dapat dibuat sensor tekanan menggunakan LVDT yang di ilustrasikan seperti pada gambar berikut.



Gambar Ilustrasi Sensor Tekanan Menggunakan LVDT



Perubahan tekanan dalam kantung akan mengakibatkan perubahan posisi inti magnet pada kumparan LVDT, sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2. Dengan perubahan induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2 tersebut maka output kumparan 1 dan 2 akan menghasilkan tegangan induksi magnetik yang besarnya sebanding perseseran inti magnet LVDT akibat perubahan tekanan pada kantung. Pergeseran inti magnet (batang magnet) di tengah kumparan tersebut akan menimbulkan tegangan output pada kumparan yang mendapat induksi dari inti magnet tersebut.



BAB III PENUTUP KESIMPULAN : ●



●



● ● ●



●



●



Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Sensor terdiri dari beberapa jenis, salah satunya yaitu sensor cahaya, sensor suhu dan sensor tekanan. Sensor cahaya adalah Sebuah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik, yang termasuk jenis sensor cahaya adalah fotovoltaike, fotokonduktif,sensor cahaya inframerah dan sensor cahaya ultraviolet Prinsip kerja dari solar cell adalah fotovoltaike. Prinsip kerja dari LDR, PhotoTransistor, PhotoDioda adalah fotokonduktif Sensor suhu adalah sebuah alat yang mengubah temperature menjadi besaran listrik, sensor suhu memiliki beberapa jenis, diantaranya adalah thermocouple, thermistor,RTD, IC sensor suhu, dimana besaran tegangan atau arus yang dihasilkan berbeda-beda sesuai karakteristiknya. Sensor Tekanan adalah sensor yang mengubah besaran tekanan menjadi besaran listrik, yang termasuk sensor tekanan adalah sensor absolut,gauge, hampa, dan diferesnsial. Sensor-sensor tersebut diaplikasikan dalam berbagai bidang sehingga dapat mengubah suatu besaran baik suhu, tekanan, maupun cahaya menjadi besaran listrik.



DAFTAR PUSTAKA ● https://www.academia.edu/29631468/Makalah_pressure_sensor? ● http://elektronika-dasar.web.id/sensor-tekanan-dengan-lvdt/ ● http://teknikelektronika.com/pengertian-sensor-suhu-jenis-jenissensor-suhu/ ● http://zonaelektro.net/sensor-suhu/ ● http://zonaelektro.net/sensor-cahaya/ ● http://panduanteknisi.com/jenis-dan-fungsi-sensor-cahaya.html ● https://id.wikipedia.org/wiki/Sensor