Sabtu, 03 Maret 2012

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.
Persyaratan umum dalam sensor dan transduser ada 3 yakni,
1.      Linearitas
2.      Sensitivitas
3.       Tenggat waktu

Jenis sensor secara garis besar bisa dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
1.      Sensor fisika
Sensor fisika adalah sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hokum-hukum fisika. Yang termasuk kedalam jenis sensor fisika yaitu :
·         Sensor cahaya
·         Sensor suara
·         Sensor suhu
·         Sensor gaya
·         Sensor percepatan

2.      sensor kimia
Sensor kimia adalah sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimi menjadi besaran listrik. Biasanya ini melibatkan beberapa reaksi kimia. Yang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu :
·         Sensor PH
·          Sensor Gas
·         Sensor oksigen
·         Sensor Ledakan
·         dll

Untuk selanjutnya pembahasan kita akan lebih difokuskan pada jenis Sensor Fisika dan implementasinya dalam rangkaian elektronika sederhana.

Sensor cahaya
Sensor cahaya adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya. Komponen yang termasuk dalam Sensor cahaya yaitu :
- LDR ( Light Dependent Resistor )
LDR adalah sebuah resistor dimana nilai resistansinya akan berubah jika dikenai
cahaya.
  • PhotoDioda
Photo dioda adalah sebuah dioda yang apabila dikenai cahaya akan memancarkan electron sehingga akan menalirkan arus listrik
  • Phototransistor
Phototransistor adalah sebuah transistor yang apabila dikenai cahaya akan mengalirkan electron sehingga akan terjadi penguatan arus seperti pada sebuah transistor.
  • Optocoupler
Optocoupler adalah sebuah komponen kopling berbasis optik.
Contoh sensor cahaya adalah:

a)      Fotovoltaic atau sel solar
Adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yang transparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, jadi menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5 volt per sel pada sinar matahari penuh. Sel fotovoltaic adalah jenis tranduser sinar/cahaya seperti pada gambar 1.

Gambar 1. Cahaya pada sel fotovoltaik menghasilkan tegangan

b)    Fotokonduktif
Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan perubahan tahanan sel. Apabila permukaan alat ini gelap maka tahanan alat menjadi tinggi. Ketika menyala dengan terang  tahanan turun pada tingkat harga yang rendah. Seperti terlihat  pada gambar 2.


(a)                                     (b)
Gambar 2.(a) Sel Fotokonduktif ; (b) Cahaya pada sel fotokonduktif mengubah harga resistansi.


Sensor suara
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya.
Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu :
  • Microphone
Micropone adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelobang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
  •    dll
Sensor yang umum dibahas ada 4 yaitu:
1.      Level Sensor
Kapasitansi sensor level unggul dalam merasakan kehadiran berbagai padatan, cairan berair dan organik, dan lumpur. Teknik ini sering disebut sebagai RF untuk sinyal frekuensi radio diterapkan ke rangkaian kapasitansi. Sensor dapat dirancang untuk merasakan bahan dengan konstanta dielektrik serendah 1.1 (kokas dan fly ash) dan setinggi 88 (air) atau lebih. Lumpur dan lumpur seperti kue dan bubur limbah dehidrasi (dielektrik sekitar konstan. 50) dan bahan kimia cair seperti kapur (dielektrik konstan sekitar 90.) Juga dapat dirasakan. Kapasitansi sensor ganda-probe tingkat juga dapat digunakan untuk merasakan antarmuka antara dua cairan bercampur dengan konstanta dielektrik yang berbeda secara substansial, memberikan alternatif keadaan padat ke saklar magnetik tersebut mengapung untuk aplikasi "antarmuka minyak-air".

            Karena kapasitansi sensor level adalah perangkat elektronik, fase modulasi dan penggunaan frekuensi yang lebih tinggi membuat sensor cocok untuk aplikasi di mana konstanta dielektrik serupa. Sensor tidak berisi bagian yang bergerak, yang kasar, mudah digunakan, dan mudah dibersihkan, dan dapat dirancang untuk suhu tinggi dan aplikasi tekanan. Sebuah bahaya ada dari build-up dan pembuangan muatan statis tegangan tinggi yang dihasilkan dari menggosok dan pergerakan bahan dielektrik rendah, namun bahaya ini dapat dihilangkan dengan desain yang tepat dan landasan. Pilihan yang tepat bahan penyelidikan mengurangi atau menghilangkan masalah yang disebabkan oleh abrasi dan korosi. Penginderaan tingkat titik perekat dan tinggi viskositas bahan seperti minyak dan lemak dapat mengakibatkan penumpukan material pada probe, namun, ini dapat diminimalkan dengan menggunakan sensor self-tuning. Untuk cairan cenderung berbusa dan aplikasi rentan terhadap percikan atau turbulensi, tingkat kapasitansi sensor dapat dirancang dengan menenangkan splashguards atau sumur, antara perangkat lain
Keterbatasan signifikan untuk probe kapasitansi tinggi di tempat sampah digunakan untuk menyimpan makanan padat massal. Persyaratan untuk konduktif probe yang meluas ke bagian bawah rentang diukur bermasalah. Probe konduktif kabel yang panjang (20 sampai 50 meter panjang), ditangguhkan ke tempat sampah atau silo, tunduk pada ketegangan mekanik yang luar biasa karena berat dari bubuk curah dalam silo dan gesekan diterapkan pada kabel. Instalasi seperti sering akan mengakibatkan kerusakan kabel.

Cara Kerja Level Sensor:
Sesuai dengan namanya, bahwa level switch adalah alat yang mendeteksi ketinggian atau level dari suatu volume benda cair pada suatu tabung atau tangki, kita ambil contoh, misalkan level switch dipasang pada tangki air untuk mendeteksi jumlah atau volume air yang masuk kedalam tangki, kemudian alat ini dihubungkan dengan mesin pompa air, pada saat volume air didalam tabung sudah mencapai level tertentu ( high misalkan ) dan terdeteksi oleh sensor, maka sensor level switch akan bekerja sebab bagian depan dari level switch terendam oleh air, ketika itu pula level switch akan memerintahkan mesin pompa air untuk berhenti berputar, dalam artian level switch akan memutuskan aliran arus yang ke mesin pompa air. Pertanyaanya kapan mesin pompa air akan bekerja kembali ? mesin pompa air akan bekerja kembali manakala volume air yang ada didalam tangki berkurang akibat pemakaian, dan terdeteksi oleh sensor level switch yang dipasang dibagian bawah tangki ( low ) pada saat itu pula sensor akan memerintahkan mesin pompa air untuk bekerja atau berputar agar mengisi tangki, demikian seterusnya.

            Masih banyak lagi contoh-contoh dari penggunaan level switch, selain itu jenis dan macamnya level switch amat banyak sekali dengan type yang berbeda-beda dan media yang dideteksinya pun berbeda pula, diatas adalah salah satu contoh dari sekian banyak jenis level switch.
1.      Flow Sensor
Sensor aliran, artinya sensor yang bekerja berdasarkan aliran dari benda cair seperti air, oli, minyak dll, gambar diatas adalah flow switch yang digunakan untuk benda cair jenis air, digunakan untuk mendeteksi aliran air yang masuk pada mesin-mesin seperti cooler, air conditioner, heat excanger dll.

Cara Kerja:
Didalam sensor ini terdapat micro switch yang mempunyai kontak jenis NO dan NC, kontak ini dihubungkan ke beban atau perangkat listrik lainnya seperti relay, ketika flow switch mendeteksi adanya aliran pada suatu pipa air, maka kontak -kontaknya akan bekerja. Plat yang ada di bagian depan akan terdorong aliran sehingga menggerakan atau menekan micro switach yang ada di bagian dalam sensor. Kapasitas sensor ini untuk dihubungkan ke beban sekitar 2-5 Ampere, namun biasanya sensor ini hanya digunakan untuk memberikan singnal, bahwa aliran sudah masuk atau sudah ada.

Water tank atau disebut juga tangki air, digunakan untuk menampung air dalam jumlah tertentu, water tank banyak digunakan di industri-industri atau pun di perumahan yang digunakan untuk menyimpan cadangan air. Di industri sensor jenis ini digunakan untuk mengontrol volume benda cair yang terdapat pada tanki, cairan tersebut bisa berupa air ataupun minyak yang nantinya digunakan untuk bahan bakar mesin, seperti mesin diesel atau generator listrik.


        Ada tiga bagian utama yang terdapat pada sensor flow switch jenis ini, yang pertama adalah bola pelampung, yang kedua shaft, dan yang ketiga saklar listrik berupa micro switch yang terdapat dibagian dalam box. Sensor ini mempunyai dua buah micro switch (1) , digunakan untuk mendeteksi keadaan low level dan satunya lagi micro switch (2), digunakan untuk mendeteksi keadaan high level. Ketika level air didalam tanki rendah atau kosong maka, micro switch (1) on, sebab tertarik oleh bola pelampung, tetapi pada saat volume air didalam tanki naik sampai level tertentu, dan mengenai bola pelampung, maka bola pelampung akan ikut naik dan mendorong shaft sehingga menggerakan switch (2), sampai akhirnya switch (2) on, begitu seterusnya.
Umumnya keluaran atau output dari sensor jenis ini dihubungkan ke mesin pompa air atau pompa minyak melalui relay dan magnetic contactor, pada saat level tanki rendah/kosong maka pompa akan bekerja dan pada saat level tanki penuh pompa akan off, atau sebaliknya.
2.      Pressure Sensor
            Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok  sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah tahanannya, seperti terlihat pada gambar 7. Aplikasi umum pengukuran tekanan balok

Aplikasi umum pengukuran tekanan balok:
(a) Jenis kawat
(b) Jenis foil
(c) Jembatan pengukur rangkaian Ukuran regangan


 
Gambar 8. Penggunaan Sensor Tekan pada Pengukur Regangan Kawat

Gambar 9. Contoh Penggunaan Sensor Tekanan


 PRESSURE SWITCH


Ini adalah gambar Pressure Switch atau sensor tekanan, berfungsi untuk mendeteksi tekanan pada suatu bidang atau tekanan dalam pipa atau tabung, Pressure Switch terdapat beberapa jenis sesuai dengan media yang hendak diukur, ada Pressure switch air, udara, oli, dan steam atau uap panas, gambar diatas adalah Pressure switch udara. Cara kerja Pressure switch yaitu ketika lubang masukan mendapat tekanan hingga melebihi batas pengaturan atau setting maka Pressure switch akan bekerja dan kontak didalamnya akan bekerja dari on ke off. Salah satu pemakaiannya yang sering kita jumpai adalah pada mesin pompa air dirumah kita untuk menghidupkan dan mematikan pompa, atau pada mesin kompresor yang terdapat pada tukang tambal ban apabila udara dari kompresor sudah penuh maka kompresor akan mati dengan sendirinya.
1.      Sensor suhu
            sensor suhu adalah suatu pirantiyang dapat mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan, gerakan atau resistansi.
            Komponen yang termasuk dalam sensor suhu yaitu:
- NTC
NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik
.- PTC
PTC adalah komponen elektronika dimana jika terkena panas maka tahannany akan semakin turun.
            Sensor suhu terdapat banyak macamnya, antara lain: 
1.                  Bimetallic temperature sensor
2.