Pengertian, Jenis, Fungsi, dan Contoh Penggunaan Sensor

     Pada kesempatan ini, admin akan menjelaskan sedikit penegetahuan menganai sensor yang sering digunakan, sebelumnya kita harus tau dulu pengertian dari sensor itu sendiri. 

     Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, Input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi Output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya.

Macam-macam sensor 

a.       Sensor cahaya

Sensor cahaya, seperti namanya sensor ini  digunakan terhadap objek-objek yang memiliki bentuk warna atau cahaya, yang diubah menjadi daya yang berbeda- beda. Sensor cahaya terdiri dari 3 macam kategori:

A.     Fotovoltaic, prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinarlangsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan

pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan.

B.  Fotokonduktif (fotoresistif ), 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.

C.     Fotolistrik, sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.

Berikut ini merupakan beberepa contoh dari sensor cahaya :

1.  LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor ini berfungsi untuk mengubah itensitas cahaya menjadi hambatan listrik. jika terdapat cahaya yang menyinari LDR maka nilai hambatannya akan menjadi besar, begitu sebaliknya.

2. Fotodiode

Fotodiode ini berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda. Fotodiode sejenis dengan dioda pada umummya, perbedaannya pada fotodiode ini adalah dipasangnya sebuah lensa pemfokus sinar untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan ”pn”.

3. Fototransistor

Berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor. Fototransistor sejenis dengan transistor pada umummya. Perbedaannya terletak pada, fototransistor dipasang sebuah lensa pemfokus sinar pada kaki basis untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan ”pn”.

                        b.   Sensor Tekanan

Sensor tekanan sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya. Contoh produk yang menggunakan sensor Tekanan, seperti: Alat untuk mendeteksi tekanan darah orang dewasa secara otomatis. Alat tersebut dilakukan dengan manset yang dipasang di lengan pasien, kemudian dipompa sampai pada tekanan tertentu yang selanjutnya baru dilakukan pengukuran tekanan darah. 

 

                       c.   Sensor Proximity

Proximity sensor atau yang disebut “ sensor jarak” adalah sebuah sensor yang mampu mendeteksi keberadaan benda yang berada didekatnya tanpa melakukan kontak fisik secara langsung. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid- state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Contoh pemanfaatan dari sensor Proximity yaitu pada Smartphone yang pada proses pengaplikasiannya menggunakan teknik Air Gesture. Dimana penggunanya dapat melakukan manajemen akses ke smartphone tanpa melakukan kontak fisik ke layar smartphone.

                        d.   Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil. Banyak produk-produk yang pada pemrosesannya menggunakan sensor Ultrasonik

                        e.  Sensor Kecepatan (RPM)

Sensor kecepatan atau velocity sensor adalahsuatu sensor yang dipakai untuk mendeteksi kecepatan gerak benda guna selanjutnya diolah kedalam format sinyal elektrik. Dalam kenyataannya ada sejumlah sensor yang dipakai untuk sekian banyak keperluan ini, sensor-sensor itu diantaranya:

a.       Tachometer dan Stroboscope

b.       Kabel Piezoelectric

c.      
Muzzle velocity

d.       Encoder Meter

                                           

                        f.   Sensor Magnet

                              Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh                             medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti                                     layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di                             sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas                         dari debu, kelembapan, asap ataupun uap. Implementasi dari alat ini seperti,                                         Pengukuran medan magnet berbasis komputer terdiri dari sensor medan magnet                                    UGN3503, Op-Amp LM358 dan ADC 0804.

                        g.   Sensor Suhu

Sensor Suhu atau Temperature Sensors ialah suatu komponen yang dapat mengolah besaran panas menjadi besaran listrik sampai-sampai dapat mendeteksi fenomena perubahan suhu pada obyek tertentu. Sensor suhu mengerjakan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang didapatkan oleh sebuah obyek sampai-sampai memungkinkan anda untuk memahami atau mendeteksi fenomena perubahan- perubahan suhu itu dalam format output Analog maupun Digital. Sensor Suhu pun adalahdari family Transduser.

Contoh peralatan-peralatan listrik maupun elektronik yang memakai Sensor Suhu diantaranya Thermometer Suhu Ruangan, Thermometer Suhu Badan, Rice Cooker, Kulkas, Air Conditioner (Pendingin Ruangan) dan masih tidak sedikit lagi.

                        h.   Sensor Penyandi (Encoder)

Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu. Contoh pengimplementasiannya yaitu sensor ini dapat dibuat menjadi suatu sistem yang dapat menghitung kekuatan gempa bumi dengan menggunakan sensor incremental rotary encoder dan diolah oleh mikrokontroler.

                        i.   Sensor Gaya

Sensor Gaya Berfungsi untuk mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi/hambatan. Sensor ini terbuat dari kawat tahanan tipis berdiameter sekitar 1 mm. Kawat tahanan yang biasa digunakan adalah campuran dari bahan konstantan (60 % Cu dan 40 % N.

        Prinsip Kerja dari masing-masing Sensor

         Sensor Cahaya

   1)             LDR (Light Dependent Resistor)

Prinsip kerja dari LDR (Light Dependent Resistor) yaitu, semakin tinggi intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR (Light Dependent Resistor) maka hambatan listrik yang dihasilkan semakin besar, dan sebaliknya. Sensor ini dapat diimplementasikan dalam pembuatan lampu otomatis. Lampu yang secara otomatis hidup dimalam hari, dan mati disiang hari. Lampu hidup dikarenakan intensitas cahaya yang terbaca oleh sensor sangatlah minim, dan sebaliknya.

2)             Fotodiode

Prinsip kerja nya yaitu Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan “pn” menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan hole sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole. Contoh produk yang menggunakan sensor Fotodiode, mungkin kawan_kawan sudah tahu tentang robot yang satu ini, Line Follower atau lebih jelasnya Line Tracer. Sensor Fotodiode digunakan untuk menerima input perbedaan warna dari objek garis yang dipantulkan oleh pancaran lampu LED, sehingga Line Tracer dapat melaju dengan tepat melewati garis.

3)             Fototransistor

Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar.

      Sensor Tekanan

Konstruksi sensor tekanan:

Prinsip Kerja :

Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.

   Sensor Proximity

Sensor ini bekerja berdasarkan jarak object terhadap sensor, ketika ada object logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5 mm misalkan, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay dll. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan kita dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace.

Sensor Ultrasonik

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :

1.   Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.

2.  Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombangbunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.

3.     Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

      Sensor Kecepatan (RPM)

Proses penginderaan sensor kecepatan adalahproses kebalikan dari sebuah motor, dimana sebuah poros/object yang berputar pada suatui generator bakal menghasilkan sebuah tegangan yang seimbang dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar tidak jarang pula diukur dengan memakai sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul ketika medan magnetis terjadi. Lalu tegangan ini di kirim ke ECM.

Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi. Contohnya pada alat pengukur kecepatan speedometer. Alat tersebut mengukur kecepatan laju motor dalam kilometer perjam.

 Sensor Magnet

Prinsip kerja alat adalah mendekatkan magnet pada sensor. Keluaran sensor berupa tegangan akan dikuatkan oleh op-amp agar dapat diproses oleh ADC. Selanjutnya tegangan dikonversi oleh ADC menjadi data digital, kemudian diolah oleh komputer dengan program visual basic dan hasilnya ditampilkan pada PC.

      Sensor Penyandi

Prinsip Kerja dari sensor ini adalah saat rangkaian sumber cahaya diberi VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 5V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 0V. Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.

Gambar Rangkaian Sensor :

Pada gambar diatas Led Inframerah kita gunakan untuk menembakkan cahaya sedangkan disisi kanan light receive dapat kita gunakan sensor cahaya seperti photodiode atau phototransistor.

Sensor Suhu

Prinsip kerja dari sensor suhu ini sendiri adalah melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan-perubahan suhu tersebut dalam  bentuk output Analog maupun Digital.

      Sensor Gaya

Prinsip kerja dari sensor ini tentu sesuai dengan namanya, yaitu untuk deteksi adanya gaya yang ditimbulkan oleh suatu rangsangan yang masuk dalam suatu alat. Gaya itu sendiri menyebabkan terjadinya tegangan yang nantinya akan menimbulkan suatu sinyal tertentu. Berikut adalah grafik terjadinya sinyal karena gaya tertentu : 

Gaya /beban --> stress --> strain --> perubahan resistansi --> sinyal

1)              LDR

-          Fungsi

Mengubah intensitas cahaya menjadi hambatan listrik

-          Simbol

-          Datasheet

Part No. : LM317LDR2G

Description : 100 mA Adjustable Output, Positive Voltage Regulator

Maker : ONSEMI (ON Semiconductor) Features :

Pb – tersedia paket gratis Kelebihan keluaran sampai 100 mA

Keluaran disesuaikan antara 1.2 V dan 37 V Perlindungan panas dalam yang terlalu berlebihan Membatasi aliran dalam pada short circuit Penggantian keluaran area aman transistor

Operasi pengambangan untuk aplikasi tegangan tinggi Standard 3 – paket timah transistor

Menyingkirkan persediaan beberapa tegangan

2)              Fotodiode

-     Fungsi

Mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas diode

Simbol 

Part No. : SFH212

Description : Silicon Photodiode Very Low Dark Current Maker : Siemens (Siemens Semicondutor Group) Features :

Paket : 18 A3 DN 41870 (TO18), Lensa Kaca, terbungkus kedap udara, solder tabs, pengatur jarak timah 2.54 mm (1/10 “)

Menandai anoda : label berada di bawah kotak High reliability

No testable degradation

High packing density Low noise

High open-circuit voltage as photovoltaic cells Pendeteksi untuk iluminasi rendah

Waktu alih yang singkat Sensitivitas spectral yang tinggi Jangkauan suhu yang luas

Cocok digunakan pada cahaya terang dan jangkauan dekat dengan infrared

3)              Fototransistor

-    Fungsi

Mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor

   Simbol

Part No. : BP103B

Description : NPN-Silizium-Fototransistor NEU: NPN- Silizium-Fototransistor mit Tageslichtsperrfiter

Maker : SIEMENS (Siemens Semiconductor Group) Features:

Cocok digunakan terutama untuk pengaplikasian dari 420 nm sampai 1130 nm (BP103B) dan 880 nm (BP103BF)

Tinggi linearitas

5 mm LED plastic Package Available in groups

      Sensor Suhu

Contohnya : Thermocuople , RTD

Thermocouple

-         Fungsi

Sebagai sensor suhu rendah dan tinggi

      Simbol :

             Datasheet :

Part No. : AD596

Description : Thermocouple Conditioner and Setpoint Controller Maker : AD (Analgo Devices)

Features :

Biaya murah

Beroprasi dengan thermocouples tipe J (AD596) dan tipe K (AD597) Built-in ice point compensation

Beroperasi pada suhu ideal -10 mV/C

Beroperasi pada suhu yang telah diatur – ON?OFF Programmable switching hysteresis

High impedance differential input

RTD

  Fungsi

Mengubah suhu menjadi resistansi / hambatan listrik yang sebanding dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu resistansinya semakin besar

  Datasheet

Part No. : 7B34

Description : Isolated, Linearized RTD Input Maker : AD (Analog Devices)

Features :

Menguatkan, melindungi, penyaring dan tegangan masuk antarmuka dari berbagai macam 2 dan 3 kawat platinum, tembaga dan nikel. Resistor Temperature Detectors (RTDs).

Modul menyediakan keluaran yang presisi baik +1 V sampai +5 V atau 0 V sampai +10 V, lenier dengan suhu. Semua modul seri 7B34 dicampur dan disesuaikan dan bertukar panas

      Sensor Gaya

- Bahan Pembuatan

Terbuat dari kawat tahanan tipis berdiameter 1 mm. Kawat tahanan yang biasa digunakan adalah campuran dari bahan konstanta (60% Cu dan 40% Ni). Kawat tersebut dilekatkan pada papan penyangga membentuk strain gage dengan tipe :

Bonded Strain Gage

Unbonded Strain Gage

-     Fungsi

Mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi / hambatan

-     Konstruksi Strain Gage

-     Rumus yang bisa digunakan

                                      

Karakteristik strain gage dihitung dengan rumus :

-     Datasheet

Part No.: MPX 10

Description : 10 kPa Uncompensated silicon pressure sendors Maker : Freescale semiconductor

Features : Low cost

Patented silicon shear stress strain gauge design Ratiometric to sipply voltage

Differential and gauge option

Durable epoxy unibody element or thermoplastic (PPS) surface mount package