LAPORAN PRATIKUM Instrumentasi Industri Karakteristik Respon Dari Sensor Retro - Reflective ”
“
Oleh : Kelompok
:3
Nama Angggota
: 1. Feni Fauziyah (061530320906) 2. Venandya Septa Arneliza (061530320922) 3. M. Hafiz Ghifary (061530320909) (061530320909)
Kelas
: 4EC
Dosen Pembimbing : Niksen Niksen Alfarizal, ST.,Mkom
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG TAHUN AKADEMIK 2017/2018
LATIHAN 7 Karakteristik Karakteristik Respon Dari Sensor Retro – Reflective Reflective
I. TUJUAN
Mempelajari jangkauan aplikasi dan karakteristik respon dari sensor retco – retco – reflective. reflective.
II. DASAR TEORI
Sensor adalah peralatan yang dugunakan untuk merubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu.Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya.Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil.Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi. Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia.Variabel keluaran dari dar i sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser.Pada saat ini, sensor tersebut
telah
dibuat
dengan
ukuran
sangat
kecil
dengan
orde
nanometer.Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi. Sensor merupakan bagian dari tranducer yang berfungsi untuk melakukan sensing atau “merasakan dan menangkap” adanya adanya perubahan energi. Eksternal yang akan masuk ke bagian input dari tranduser, sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor untuk untuk dirubah menjadi energi listrik. Secara umum sensor didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik atau arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur , tekanan ,gaya medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya.
Sensor juga adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis tranduser yang dugunakan untuk 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 ekuivalen mata,pendengar,hidung,lidah,untuk menjadi otak mikroprosesor dari sistem otomatisasi industry. Sensor magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor itu dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap. Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar
dan
hanya
dihubungkan
dengan
diafragma
penggetar.
Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya), dan pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu, dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama.
Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonic. Sifat dari gelombang ultrasonik yang melalui medium menyebabkan getaran partikel
dengan
medium
aplitudo
sama
dengan
arah
rambat
longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Strees. Proses lanjut yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodic selama gelombang ultrasonic lainya. Gelombang ultrasonic merambat melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor ultrasonik.Seperti yang telah umum diketahui, gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan paus.Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonic untuk berburu di malam hari sementara paus menggunakanya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap. Bagian-bagian dari Sensor Ultrasonik 1.
Pemancar Ultrasonik (Transmitter )
Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal
sinusoidal
berfrekuensi
di
atas
20
KHz
menggunakan
sebuah transducer transmitter ultrasonik
Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler. 2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm
untuk
pengaman ketika
sinyal
tersebut
membias
maju
rangkaian dioda dan transistor. 3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor. 4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. 5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. 6. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V). 2.
Penerima Ultrasonik (Receiver)
Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi
frekuensi
dengan
menggunakan
rangkaian band
pass
filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran
komparator
pada
kondisi
ini
adalah high (logika
‘1’)
sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika’0’).Logika-logika biner
ini
kemudian
(mikrokontroler).
diteruskan
ke
rangkaian
pengendali
Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2. 2. Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1. 3. Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2. 4. Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4. 5. Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3. Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya. Terdapat 2 jenis sensor ultraonik yang beredar di pasaran yaitu : 1.
Sensor ultrasonik ping ( parallax )
2.
Sensor ultrsonik defantech ( SRF 04 ranger )
A.
Sensor Jarak Ultrasonik Ping
Sensor jarak ultrasonik ping adalah sensor 40 khz produksi parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal ( SIG ) selain jalur 5 v dan ground. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik ( 40 KHz ) selama t = 200 us kemudian
mendeteksi
pantulannya.
Sensor
PING
memancarkan
gelombang
ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali ( pulsa trigger dengan tout min 2 us ). Spesifikasi sensor ultrasonik PING: a.
Kisaran pengukuran 3 cm – 3 m
b.
Input trigger – positive TTL pulse, 2 us min, 5 us tipikal
c.
Echo hold off 750 us dari of trigger pulse
d.
Delay before next measurement 200 us
e.
Brust indikator LED menampilkan aktivitas sensor
Gelombang ini melalui udara dengan kecepatan 344 m/s kemudian mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor. Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek. Maka jarak yang diukur ialah [(tIN s x 344 m/s) : 2] meter. Sistem minimal mikrokontroller ATMega 8535 dan software basic stamp Editor diperlukan untuk memprogram mikrokontroller dan mencoba sensor ini. Keluaran dari pin SIG ini yang dihubungkan ke salah satu port di kit mikrokontroller. Berikut contoh aplikasi sensor PING pada mikrokontroler BS2, dimana pin SIG terhubung ke pa p in7, dan
memberikan
catu
daya
5V
dan
ground.fungsi
SIGOUT
untukmentrigger ping, sedangkan fungsi SIGIN digunakan untuk mengukur pulsa yang sesuai dengan jarak dari objek target. Sensor ultrasonic ping akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 V DC. dimana tegangan 5 V DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan mikrokontroler. Konektor SIG adalah sebagai control sensor ini dalam pendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor ini. progamer dapat mensetting sensor ini dengan jarak yang telah ditentukan sesuai dengan ring deteksi dari sensor ultrasonic ping ini sesuai dengan kebutuhan penggunaan dari sensor tersebut. Ketika sensor disetting jaraknya maka dengan jarak yang telah ditentukanlah sensor akan bekerja dalam pendeteksian objek. Kisaran jarak yang dapat di baca sensor ultrasonic ping ini adalah 3 cm sampai 3 m.
B. Sensor Jarak Ultrasonik Devantech SRF04 Sensor jarak merupakan sensor yang wajib ada pada robot terkini. Devantech SRF04 adalah salah satu sensor jarak yang paling banyak digunakan pada kontes robot di indonesia selain ping Devantech. SRF04 ultrasonik range finder memberikan informasi jarak dari kisaran 3 cm – 3 m. Harga sensor ini tidak lebih dari Rp 360.000,00.Anda juga dapat membeli SRF05 yang harganya lebih murah dibandingkan SRF04 dengan kualitas yang tidak jauh berbeda. Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya yang kecil sekali, yang sangat ideal untuk aplikasi mobil robot pencari jarak ini bekerja dengan cara memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara ( 0,9 ft/milidetik ) Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan
pada
benda
tersebut.
Secara
umum,
alat
ini
akan
menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima. 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 / gelombang bunyi 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.
Untuk lebih jelas tentang sensor ultra sonik dapat dilihat pada gambar berikut :
Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas
dari
sensor
pemancar
dan
sensor
penerima.
Proses sensing yang dilakukan pada sensor ini menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian Tx sampai diterima oleh rangkaian Rx, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara. Dalam bidang kesehatan, gelombang ultrasonik bisa digunakan untuk melihat organ-organ dalam tubuh manusia seperti untuk mendeteksi
tumor,
liver,
otak
dan
menghancurkan
batu
ginjal.Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan pada alat USG (ultrasonografi) yang biasa digunakan oleh dokter kandungan. Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam, meratakan campuran besi dan timah, meratakan campuran susu agar homogen, mensterilkan makanan yang diawetkan dalam kaleng, dan membersihkan benda benda yang sangat halus. Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi. Dalam bidang pertahanan, gelombang ultrasonik digunakan sebagai radar atau navigasi, di darat maupun di dalam air.Gelombang ultrasonik
digunakan
oleh
kapal
pemburu
untuk
mengetahui
keberadaan kapal selam, dipasang pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air, mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi ranjau, dan menentukan puosisi sekelompok ikan. Contoh
aplikasi
sensor
ultrasonik
: Aplikasi Gelombang
Ultrasonik untuk Membunuh Nyamuk Demam Berdarah. Dalam kehidupan sehari-hari sering kita dengar mengenai nyamuk demam berdarah yang dapat mematikan manusia. Disini kita akan membahas mengenai pemanfaatan gelombang ultrasonic yang dapat
membunuh
nyamuk
penyebab
demam
berdarah
tersebut. Pancaran gelombang ultrasonik yang mengenai nyamuk akan mengakibatkan terganggunya antena pada nyamuk yang berfungsi sebagai indera penerima rangsangan, sehingga nyamuk akan merasa tidak nyaman dan terganggu keseimbangannya yang nantinya bisa menyebabkan nyamuk tersebut mati. Berdasarkan penlitian yang dilakukkan pakar entomologi dari FKH IPB, Dr Upik Kesumawati Hadi, MS, teruji bahwa ultrasonic dapat membunuh nyamuk. Dalam penelitian ini menggunakan nyamuk Aedes aegypti yang berusia 3 sampai 5 hari, karena pada usia tersebut nyamuk sudah memiliki metabolisme yang optimal. Berdasarkan penelitian tersebut didapatkan persentase nyamuk Aedes aegypti yang mati akibat terkena gelombang ultrasonik 30 kHz sampai 100 kHz selama 24 jam mencapai 74 persen. Dan pancaran gelombang ultrasonik ini bisa mencapai 5 meter. Dalam penelitian ini juga diuji apakah ultrasonik tersebut bisa berdampak negatif terhadap manusia atau tidak dengan melakukan pengujian biomedis.Pengujian ini menggunakan hewan percobaan
monyet berekor panjang (Macaca fascicularis) yang secara filogenik dan fisiologis memiliki kemiripan relatif dengan manusia.Parameter yang diuji adalah perilakunya, hematologi, kimia darah, fungsi jantung dan metabolismenya. Ternyata tidak ditemukan perbedaan yang signifikan antara monyet yang terkena gelombang ultrasonik dengan monyet yang digunakan sebagai kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa gelombang tersebut tidak berbahaya sehingga tidak menggangu sistem tubuh seperti darah atau jantung, sedangkan sensitifitas frekuensi suara yang bisa ditangkap manusia adalah 20 Hz sampai 20 kHz. III. ALAT DAN BAHAN
-
Mild steel
1 buah
-
Stainless steel
1 buah
-
Aluminium
1 buah
-
Cardboard
1 buah
-
Rubber
1 buah
-
Plastic transparan
1 buah
-
Brass
1 buah
-
Copper
1 buah
-
Lampu dan bazer unit
1 buah
-
Rflect unit
1 buah
-
Mirror reflective optic sensor
1 buah
-
Papan kertas
1 buah
IV. GAMBAR RANGKAIAN
V. PROSEDUR KERJA
-
Satukan lampu dan buzzer dan sensor optikal RS. Gunakan reflector sebagai elemen pemantul. Jarak pensaklaran sensor maksimum 1,5 m. Pada rangkaian ini digunakan 0,4 m. hubungkan tegangan 24V pada lampu dan buzzer.
-
Hubungkan output normally open pada soket buzzer.
-
Atur potensiometer dari sensor retro reflective pada nilai maksimum (putar searah jarum jam, maksimal 12 putaran).
-
Bawa berbagai objek dari sudut kanan pancaran sensor dan catat titik saat objek terdeteksi.
-
Kemudian pelajari jangkauan respon dari retro reflective. Atur kembali potensiometer pada keadaan maksimum. Letakkan papan kertas grafik di bawah sensor optikal. Dari ujung gerakkan Kodak grey card menuju pancaran, dengan grey menghadap ke emitter dan catat hasil titik nyala. Ukur 2cm jarak pada optikal.
-
Bawa kembali card menuju pancaran dari kanan dan kiri.
VI. KESELAMATAN KERJA
-
Sebelum praktikum, bacalah terlebih dahulu datasheet dari setiap komponen yang dibutuhkan.
-
Susun dan hubungkan setiap komponen.
-
Anda dapat melakukan praktikum berdasarkan penjelasan dari paragraf “Percobaan”.
-
Bila perlu buat catatan untuk kasus tertentu.
VII. DATA PERCOBAAN
Sudut
Bahan
Ya/Tidak
Jarak (cm)
Mild steel
Ya
23
90º - 109º
Stainless steel
Ya
40
90º - 94º
Alumunium
Ya
40
90º - 102º
Brass
Ya
28,5
90º - 114º
Copper
Ya
40
90º - 94º
Cardboard
Ya
34,5
90º - 113º
Rubber
Ya
7,5
90º - 102º
Plastic transparant
Ya
40
90º - 91º
Tedeteksi
VIII. ANALISA
IX. KESIMPULAN
Sensor retro reflective dapat berfungsi jika pancaran dihadang oleh objek yang buram. Jika sebuah objek dengan permukaan raflektif (dapat memantulkan cahaya) melewati pancaran dengan sudut 90˚ terhadap optical, objek tersebut tidak terdeteksi. Hal ini bias dicegah jika objek ditempatkan pada sudut yang miring terhadap optikal. Deteksi pada objek transparan bias terjadi, jika sensitivitas sekitar dua kali sensitivitas semula.
LAPORAN PRATIKUM Instrumentasi Industri Jarak Pensaklaran Sensor Kapasitif ”
“
Oleh : Kelompok
:3
Nama Angggota
: 1. Feni Fauziyah (061530320906) 2. Venandya Septa Arneliza (061530320922) 3. M. Hafiz Ghifary (061530320909)
Kelas
: 4EC
Dosen Pembimbing : Niksen Alfarizal, ST.,Mkom
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG TAHUN AKADEMIK 2017/2018
LATIHAN 10 Jarak Pensaklaran Sensor Kapasitif
I. TUJUAN
Memempelajari tentang karakter dari sensor kapasitif,
II. DASAR TEORI
Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubhan luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Konsep kapasitor yang digunakan dalam sensor kapasitif adalah proses menyimpan dan melepas energi listrik
dalam
bentuk
muatan-muatan
listrik
pada
kapasitor
yang
dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum. Sifat sensor kapasitif yang dapat dimanfaatkan dalam proses pengukuran diantaranya adalah sebgai berikut.
Sifat Sensor Kapasitif yang Dimanfaatkan Dalam Pengukuran Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.
Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit yang diberikan. Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan.
Konsep Sensor Kapasitif
Kontruksi sensor kapasitif
yang digunakan berupa dua buah
lempeng logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan. Jika diberi beda tegangan antara kedua lempeng logam tersebut, maka akan timbul kapasitansi
antara
kedua
logam
tersebut.
Nilai
kapasitansi
yang
ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam , berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrika), seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut :
Dimana : ε0 :
permitivitas ruang hampa (8,85.10-12 F/m)
εr : permitivitas relatif (udara = 1) A: luas plat/lempeng dalam m2 d : jarak antara plat /lempeng dalam m
Aplikasi Sensor Kapasitif Beberapa aplikasi yang dapat dibuat dengan sensor kapasitif diantaranya adalah : 1.
Sensor Tekanan : menggunakan sebuah membrane yang dapat merenggang sehingga tekanan dapat dideteksi dengan menggunakan spacing-sensitive detector. Sensor Berat : menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara kedua plat berubah sesuai beban berat yang diterima Ketinggian cairan : menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara kedua plat konduktor yang dicelupkan kedalam cairan. Jarak : jika sebuah object metal mendekati elektroda kapasitor, didapat nilai kapasitansi yang berubah-ubah. Layar sentuh : dengan menggunakan X-Y tablet Shaft angle or linear position : dengan menggunakan metode multiplate, kapasitif sensor dapat mengukur angle atau posisi.
2. 3. 4. 5. 6.
III. ALAT DAN BAHAN
-
Mild steel
1 buah
-
Stainless steel
1 buah
-
Aluminium
1 buah
-
Cardboard
1 buah
-
Rubber
1 buah
-
Plastic transparan
1 buah
-
Brass
1 buah
-
Lampu dan bazer unit
1 buah
-
Slide posisi
1 buah
-
Vernier caliper
1 buah
-
Sensor kapasitif
1 buah
IV. GAMBAR RANGKAIAN
V. PROSEDUR PEKERJAAN
Praktikum
-
Satukan lampu dan buzzer unit pada profile pate dan hubungkan sensor kapasitif. Pasang positioning slide bergeser 5cm dari sensor. Hubungkan sumber tegangan 24 V dan sensor pada lamp dan buzzer unit.
-
Pasangkan juga vernier caliper pada posisi geser.
-
Gunakan mild steel plate part 3, atur jarak pensaklaran dari sensor 8mm dengan sekrup.
-
Ukur jarak pensaklaran dari berbagai bahan objek.
-
Masukkan titik nyala dan mati pada tabel.
-
Hitung hysteresis antara titik nyala dan titik mati dan masukkan pada table.
Pemasangan vernier caliper
-
Saat memasang vernier calipe, slide unit dari posisi geser pada keadaan 0, kedua jarum berjarak 10 mm. Vernier caliper dipas ang secara paralel dengan base plate menutup tepi, sehingga gerakan jarum akan maksimal pada vernier caliper kedua magnet yang menahan caliper dipasang pada base plate dari posisi geser.
VI. KESELAMATAN KERJA
-
Sebelum praktikum, bacalah terlebih dahulu data sheet dari setiap komponen yang dibutuhkan.
-
Susun dan hubungkan setiap komponen.
-
Anda dapat melakukan praktikum berdasarkan penjelasan dari paragraf “Percobaan”.
-
Bila perlu buat catatan untuk kasus tertentu.
VII. DATA PERCOBAAN
Bahan
Mild steel, Part 3 Stainless steel, part 4 Alumunium, part 5 Brass, Part 6 Copper, Part 7 Cardboard, Part 8 Rubber, Part 9 Plastic transparant, part 10
Titik Nyata
Titik Mati
(mm)
(mm)
Hysterisis (mm)
0
0,8
0,8
0
0,9
0,9
0
0,9
0,9
0
0,95
0,95
0
0,9
0,9
0
0,12
0,2
0
0,8
0,8
0
0,12
0,2
VIII. ANALISA
IX. KESIMPULAN
Objek logan dan non logam dapat dideteksi dengan sensor kapasitif. Dibandingkan sensor diffuse optical, sensor ini bias mendeteksi bahan dari refletifitas yang rendah (permukaan yang sangat gelap). Pada bahan yang lemah konduktor (conthnya plastic) deteksi dapat dilakukan pada ketebalan tertentu atau lebih. Sensor kapasitif juga dapat merespon bermacam bentuk cairan. Permukaan yang basah pad suatu bahan yang melewati sensor bias menghasilkan sinyal output.
LAPORAN PRATIKUM Instrumentasi Industri “
Pengaruh Ketebalan Bahan dari Jarak Pensaklaran Sensor Kapasitif ”
Oleh : Kelompok
:3
Nama Angggota
: 1. Feni Fauziyah (061530320906) 2. Venandya Septa Arneliza (061530320922) 3. M. Hafiz Ghifary (061530320909)
Kelas
: 4EC
Dosen Pembimbing : Niksen Alfarizal, ST.,Mkom
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG TAHUN AKADEMIK 2017/2018
LATIHAN 11 Jarak Pensaklaran Sensor Kapasitif
I. TUJUAN
Memempelajari pengaruh dari ketebalan bahan pada jarak pensaklaran dari sensor kapasitif,
II. DASAR TEORI
Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubhan luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Konsep kapasitor yang digunakan dalam sensor kapasitif adalah proses menyimpan dan melepas energi listrik
dalam
bentuk
muatan-muatan
listrik
pada
kapasitor
yang
dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum. Sifat sensor kapasitif yang dapat dimanfaatkan dalam proses pengukuran diantaranya adalah sebgai berikut.
Sifat Sensor Kapasitif yang Dimanfaatkan Dalam Pengukuran Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.
Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit yang diberikan. Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan.
Konsep Sensor Kapasitif
Kontruksi sensor kapasitif
yang digunakan berupa dua buah
lempeng logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan. Jika diberi beda tegangan antara kedua lempeng logam tersebut, maka akan timbul kapasitansi
antara
kedua
logam
tersebut.
Nilai
kapasitansi
yang
ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam , berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrika), seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut :
Dimana : ε0 :
permitivitas ruang hampa (8,85.10-12 F/m)
εr : permitivitas relatif (udara = 1) A: luas plat/lempeng dalam m2 d : jarak antara plat /lempeng dalam m
Aplikasi Sensor Kapasitif Beberapa aplikasi yang dapat dibuat dengan sensor kapasitif diantaranya adalah : 7.
Sensor Tekanan : menggunakan sebuah membrane yang dapat merenggang sehingga tekanan dapat dideteksi dengan menggunakan spacing-sensitive detector. Sensor Berat : menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara kedua plat berubah sesuai beban berat yang diterima Ketinggian cairan : menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara kedua plat konduktor yang dicelupkan kedalam cairan. Jarak : jika sebuah object metal mendekati elektroda kapasitor, didapat nilai kapasitansi yang berubah-ubah. Layar sentuh : dengan menggunakan X-Y tablet Shaft angle or linear position : dengan menggunakan metode multiplate, kapasitif sensor dapat mengukur angle atau posisi.
8. 9. 10. 11. 12.
III. ALAT DAN BAHAN
-
Mild steel
1 buah
-
Stainless steel
1 buah
-
Aluminium
1 buah
-
Cardboard
1 buah
-
Rubber
1 buah
-
Plastic transparan
1 buah
-
Brass
1 buah
-
Lampu dan bazer unit
1 buah
-
Slide posisi
1 buah
-
Vernier caliper
1 buah
-
Sensor kapasitif
1 buah
IV. GAMBAR RANGKAIAN
V. PROSEDUR PEKERJAAN
Praktikum
-
Satukan lampu dan buzzer unit pada profile pate dan hubungkan sensor kapasitif. Pasang positioning slide bergeser 5cm dari sensor. Hubungkan sumber tegangan 24 V dan sensor pada lamp dan buzzer unit.
-
Pasangkan juga vernier caliper pada posisi geser.
-
Gunakan mild steel plate part 3, atur jarak pensaklaran dari sensor 8mm.
-
Ambil plastic plate dengan ketebalan yang berbeda-beda dari objek percobaan (dari parts 23-29).
-
Tentukan jarak pensaklaran dari berbagai bahan objek.
-
Masukkan hasil pada table dan gambar titik tersebut pada grafik pad setiap bahan.
Pemasangan vernier caliper
-
Saat memasang vernier calipe, slide unit dari posisi geser pada keadaan 0, kedua jarum berjarak 10 mm. Vernier caliper dipas ang secara paralel dengan base plate menutup tepi, sehingga gerakan jarum akan maksimal pada vernier caliper kedua magnet yang menahan caliper dipasang pada base plate dari posisi geser.
VI. KESELAMATAN KERJA
-
Sebelum praktikum, bacalah terlebih dahulu data sheet dari setiap komponen yang dibutuhkan.
-
Susun dan hubungkan setiap komponen.
-
Anda dapat melakukan praktikum berdasarkan penjelasan dari paragraf “Percobaan”.
-
Bila perlu buat catatan untuk kasus tertentu.
VII. DATA PERCOBAAN
Bahan
Jarak pensaklaran (mm)
Plastic, part 23, 2.0 mm thick
0,2
Plastic, part 25, 5.0 mm thick
0,3
Plastic, part 26, 8.0 mm thick
0,3
Plastic, part 27, 11.0 mm thick
0,4
Plastic, part 28, 14.0 mm thick
0,4
Plastic, part 29, 17.0 mm thick
0,4
VIII. ANALISA
Pada percobaan kali ini melakukan uji coba Pengaruh Ketebalan Bahan dari jarak pensaklaran sensor kapasitif dengan menggunakan bahan plastik
yang
mempunyai
ketebalan
yang
berbeda-beda.
Sebelum
melakukan uji coba pasangkan terlebih dahulu perangkat pengujian dengan benar. Lamp & buzzer unit, positioning slide, dan sensor kapasitif di letakkan pada profil plate. Sensor kapasitif berada ditengah dari posisi depan positioning slide. Kemudian sumber tegangan 24V dihubungkan dengan sensor induktif dan lamp & buzzer unit dengan menggunakan
kabel jumper. Warna kabel penghubung harus diperhatikan agar tidak terjadi kekeliruan antara positif dan negatifnya. Lalu vernier caliper dipasangkan pada position slide. Kemudian objek yang akan diuji dipasang pada vernier caliper. Pemasangan objek yang akan diuji ini harus benar-benar tepat karena berpengaruh terhadap pensaklaran sensornya. Pertama kami melakukan percobaan dengan menggunakan plastic dengan ketebalan 2.0 mm maka jarak pensaklaran yang didapat adalah 0,2 mm. Kemudian plastic dengan ketebalan 5.0 mm maka jarak pensaklaran yang didapat adalah 0,3 mm, plastic dengan ketebalan 8.0 mm maka jarak pensaklrannya adalah 0,3 mm, plastic dengan ketebalan 11.0 mm maka jarak pensaklarannya 0,4 mm, plastic dengan ketebalan 14.0 mm maka jarak pensaklarannya 0,4 mm, plastic dengan ketebalan 17.0 mm maka jarak pensaklarannya 0,4 mm. Jarak pensaklaran adalah jarak saat plastic terdeteksi oleh sensor kapasitif (jarak antara sensor dan objek). Dilihat dari hasil percobaan bahwa ketebelan plastic berpengaruh terhadap jarak pensaklarannya,
semakin
tebal
objek
maka
semakin
jauh
jarak
pensaklaranna.
IX. KESIMPULAN
Dengan sensor kapasitif, perubahan kapasifitas terjadi pada saat objek terdeteksi. Oleh karena itu, bahan-bahan yang besar harus diletakkan sebelum sensor beraksi. Semakin kecil pengantar arus dari bahan tersebut, maka semakin besar yang harus diletakkan pada zona aktif agar bias terdeteksi. Nilai untuk factor reduksi jarak pensaklaran terindikasi pada ketebalan bahan, untuk jarak pensaklaran maksimum pada bahan yang bias terdeteksi
