Sensor Environmental Pada Robot [PDF]

Citation preview

Team Teaching Robotika Cerdas Sensor Environmental pada Robot



Universitas Gunadarma | 2021



Tim Pengajar Kami Pemateri 1



Tb. Maulana Kusuma, SKom., MEngSc., PhD



Pemateri 2



Yohanes Kurnia, ST, MMSI



Pemateri 3



Isram Rasal, ST, MMSI, MSc.



Pemateri 4



Yogi Permadi, SKom., MT



Pemateri 5



Sandy Suryo Prayogo, ST, MT



Agenda 01



Pengertian Sensor Environmental



- Jenis 02 Jenis Sensor Environmental – Contoh 03 Contoh Sensor Environmental Aplikasi 04 Penerapan Sensor Environmental



Sensor Environmental Berfungsi untuk mengukur, memantau dan



merekam perubahan lingkungan seperti :



• • • • • • • • •



Suhu Tekanan atmosfer Kelembapan Kecepatan angin & arah angin Medan magnet Intensitas cahaya Kualitas udara Kualitas air Kelembapan tanah



Jenis – jenis Sensor Environment



Temperature



Gas Concentration



Humidity



Barometric Pressure



Light



UV Index



Noise



Acceleration



Rain gauge



Water Level



VOC



Soil Moisture



Temperature Sensor Sensor suhu banyak digunakan pada perangkat elektronik rumah tangga, perangkat medis dan industri.



Setiap aplikasi memiliki kebutuhan pengindraan suhu yang berbeda, meliputi : • Apa yang diukur (udara, padat, cair) • Dimana ia diukur (indoor dan outdoor) • Kisaran suhu yang diukur.



Temperature Sensor 4 Jenis sensor suhu yang umum digunakan pada robot : • Negative Temperature Coefficient (NTC) Thermistors • Resistance Temperature Detectors (RTDs) • Thermocouple • Semiconductor-Based Sensors (ICs)



Temperature Sensor Thermistor NTC atau Thermal Resistor Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif) Contoh Penggunaan :



membatasi Arus Puncak Saat Start



Pengukur suhu



Sensor suhu digital



Temperature Sensor Resistance Temperature Detectors (RTDs) • Terbuat dari kawat yang tahan korosi, yang dililitkan pada bahan keramik atau kaca, yang kemudian ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung. • Dapat mengukur suhu hingga 1000⁰ C, akan tetapi sulit mendapatkan pengukuran yang akurat dari RTD dengan suhu diatas 400⁰ C. • Pengukuran suhu di industri biasanya 200⁰ C sampai 400⁰ C, sehingga RTD mungkin menjadi pilihan terbaik dalam kisaran suhu tersebut.



Temperature Sensor Thermocouple Termokopel terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu



jenis logam berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan sedangkan satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.



Temperature Sensor Semiconductor-Based Sensors sensor suhu berbasis IC berukuran kecil dan memiliki respons linear. Tetapi memiliki kisaran terbatas sekitar -70°C hingga 150°C.



Humidity Sensor Sensor Kelembaban mengukur kandungan



uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara (Relatif Humidity / %RH) Contoh penggunaan di industri: • Pengendalian suhu dan kelembaban pada mesin penyimpanan suatu produk



SHT15



DHT22



HR202



DHT11



HMT330



HC2- xx



Fluke 971



Aplikasi Sensor Temperature dan Kelembaban



Roboflow HFNC



Air Quality Sensor Dalam module sensor kualitas udara, terdapat beberapa parameter yang dapat terukur, seperti : Sebagai sensor kepadatan jalan, pada nilai ≥1'600 ppm kualitas udara dianggap buruk Mendeteksi Formaldehida (HCHO), gas tak berwarna dan molekul organic paling sederhana yang mengandung C, O dan H



Kelembaban relatif 40-60% adalah tingkat optimal untuk sistem kekebalan dan sistem pernapasan kita.



Particular Matter, mendeteksi partikel kecil 2.5 micron seperti debu yang dapat terhirup ke dalam paru-paru Volatile Organic Compound, mendeteksi gas beracun seperti aseton, benzene, Etanol



Air Quality Sensor MG811



Sharp GP2Y1010AU0F



MQ-8



MQ-7



RHT-Air NOVUS



Gases PRO Sensor Board for Waspmote OEM



Air Quality Sensor



Water Quality Sensor • Temperature • Conductivity • pH • ORP • RDO • Turbidity • Chloride • Ammonium



Water level sensor



Water Flow sensor



Aplikasi Sensor Tekanan Udara dan Kualitas Udara



Robovent



Soil Sensor Soil Moisture Sensor



Sensor Environmental pada bidang teknologi pertanian digunakan untuk monitoring kondisi tanah dan tingkat kesuburan tanah, dengan mengukur parameter :



Soil pH Meter



• Kelembaban tanah • pH tanah



• Kandungan nutrisi N, P dan K pada tanah



Soil Nutrient Fertilizer Meter



Weather Station Contoh penerapan sensor Environmental seperti di weather



sensor yang digunakan untuk pengukuran parameter suhu atmosfer, kelembaban relatif, tekanan atmosfer, kecepatan & arah angin, radiasi matahari, cahaya, curah hujan, suhu tanah dan kelembaban.



Weather station digunakan secara luas untuk keperluan meteorologi, hidrologi, pertanian, kehutanan, penelitian ilmiah dan bidang lainnya



Acceleration Sensor ( Accelerometer ) • Merupakan



sensor



berfungsi



untuk



mengukur



percepatan suatu benda atau objek yang bergerak yang bersifat dynamis maupun statis. • Pengukuran percepatan



dynamic pada



objek



merupakan benda



pengukuran



yang



bergerak,



sedangkan pengukuran static merupakan pengukuran percepatan objek terhadap gravitasi bumi. • Untuk hal ini accelerometer lebih sering digunakan untuk mengukur dasarnya



sudut prinsip



kemiringan kerja



dari



(tilt)



dan



accelerometer



menggunakan prinsip percepatan (acceleration).



secara yaitu



Prinsip Kerja Accelerometer • Cara kerja dari sensor accelerometer ini berdasarkan hukum fisika, yaitu apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet atau sebaliknya maka akan tercipta suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut. • Accelerometer yang ditempatkan di permukaan bumi mampu mendeteksi percepatan sebesar 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik vertikalnya. Untuk percepatan yang disebabkan oleh pergerakan horizontal maka accelerometer akan mengukur



percepatan secara langsung ketika bergerak secara horizontal.



Tipe dan Jenis Accelerometer • Capacitive : yaitu lempengan logam pada sensor yang memproduksi



sejumlah



kapasitansi



dan



perubahan



kapasitansi akan mempengaruhi percepatan. • Piezoelectric : yaitu pada Kristal piezoelectric yang terdapat pada sensor accelerometer ini mampu mengeluarkan



tegangan yang selanjutnya dapat dikonversi menjadi percepatan. • Piezoresistive : yaitu dengan lempenngan yang memiliki nilai hambatan atau resistansi yang akan berubah sesuai dengan perubahan percepatan.



Tipe dan Jenis Accelerometer • Hall



Effect



:



yaitu



perubahan



percepatan



yang



dikonversikan menjadi sinyal elektrik dengan cara mengukur setiap perubahan pergerakan yang terjadi pada daerah yang terinduksi magnet. • Magnetoresistive : yaitu perubahan percepatan diketahui



berdasarkan besarnya nilai hambatan material karena adanya daerah yang terinduksi oleh magnet. • Heat Transfer : yaitu nilai percepatan dapat diketahui dari lokasi sebuah benda yang dipanaskan dan diukur ketika terjadi percepatan dengan sensor temperature.



Aplikasi Accelerometer Paling Umum • Gyroscope merupakan sensor yang berfungsi untuk menentukan orientasi gerak dengan bertumpu pada roda yang berotasi dengan cepat pada sumbu yang berdasarkan momentum sudut. • Spesifikasi dari module MPU6050 : • tentunya menggunakan chip IC MPU6050 • Tegangan operasional di range antara 3Vdc – 5Vdc • Menggunakan antarmuka komunikasi I2C (SCL, SDA) • Range dari Gyroscope : 250 500 1000 2000 / s • Chip built-in 16bit AD converter, 16-bit data output



• Difungsikan sebagai sensor accelerometer dan gyroscope • Ukuran modul : 2.2cm x 1.7cm https://howtomechatronics.com/



Aplikasi Accelerometer Paling Umum • Module ini dapat diaplikasi pada proyek elektronika yang memerlukan fungsi akselerasi dan keseimbangan, seperti stabilizer atau gimbal kamera , Handphone shake • Gimbal kamera difungsikan untuk menyeimbangkan posisi kamera sesuai koordinat seimbang sehingga pengambilan video maupun gambar menjadi



lebih stabil. • Contoh lainnya yaitu pada drone DJI PHAMTOM, terdapat module sensor accelerometer dan gryoscope yang berfungsi menjaga keseimbangan drone pada saat kondisi terbang, serta untuk mengetahui sudut kemiringan dan membantu saat manuver.



Aplikasi Sensor Accelerometer, Tekanan Udara dan Air, Kualitas Udara dan Air.



OceanOne Robot Deep Water Exploration Stanford Mars Perseverance Rover NASA https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/



Barometric Pressure Sensor • Tekanan udara pada suatu permukaan adalah gaya yang diberikan kepada suatu permukaan oleh sekolom udara di atas permukaan tersebut. • Tekanan yang diberikan tersebut sebanding dengan masa udara vertikal yang terdapat di atas permukaan tersebut sampai pada batas ketinggian lapisan atmosfer terluar. • Tekanan udara merupakan salah satu parameter penting dalam meteorologi yang dapat diukur dengan Automatic Weather Sistem (AWOS). • Sensor tekanan udara BMP280 adalah salah satu jenis Barometer digital



yang mengukur tekanan atmosfer atau udara.



Prinsip Kerja BMP280 • Sensor BMP280 terdiri dari sebuah elemen sensor tekanan piezo-resistif integrated



dan circuit



sebuah (ASIC)



sinyal yang



application-specific bertanggung



jawab



melakukan konversi analog/digital (A/D). • Sensor BMP280 mendeteksi ketinggian obyek dengan cara



memanfaatkan tekanan udara saat berada di atas udara dalam suatu wilayah tertentu. • Jadi semakin tinggi suatu tempat maka semakin sedikit jumlah udara di atasnya dan menjadikan tekanan udara menjadi semakin kecil



Aplikasi Sensor Accelerometer & Gyroscope



ROBOTIS OP3 Humanoid Robot



DJI MG-1S Agriculture Wonder Drone



Applications & Uses for Environmental Sensors



Applications & Uses for Environmental Sensors



Applications & Uses for Environmental Sensors



Applications & Uses for Environmental Sensors



Cave Exploration Robot DARPA



Cave Exploration Robot BostonDynamic



Section Break



TERIMA KASIH Sistem Sensor pada Robot bagian 1