2
PENGENALAN SENSOR
MAKALAH
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Elektronika dan Instrumen yang diajukan kepada
Riza Ibnu Adam, M.Si
Disusun Oleh :
Abdul Latif Munjiat
1610631170004
Jamaludin
1610631170124
Yoga Junaedi
1610631170228
Prodi Teknik Informatika
Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Singaperbangsa Karawang
2017
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Tuhan Yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan Makalah Tentang Sensor Mata Kuliah Elektronika & Instrumen.
Makalah ini telah kami susun dengan berbagai referensi sebagai acuan kami sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini
Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya, untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.
Akhir kata kami berharap semoga makalah ini dapat memenuhi kriteria penilaian terimakasih atas waktunya untuk membaca makalah ini.
Karawang 28, Februari 2017
Penyusun
DAFTAR ISI
Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
Bab 1 Pendahuluan 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 1
1.3 Tujuan 1
Bab 2 Pembahasan 2
2.1 Dasar Teori 2
2.2 Klasifikasi Sensor 2
2.2.1 Sensor Thermal (Sensor Suhu) 2
2.2.2 Sensor Mekanis 3
2.2.3 Sensor Optik (Sensor Cahaya) 3
2.3 Contoh Sensor dan Prinsip Kerjanya 4
2.3.1 Sensor Proximity 4
2.3.2 Sensor LDR ( Light Dependent Resistor ) 5
2.3.3 Sensor Tekanan MPX4100 6
2.3.4 Sensor Suara (Mic Kondenser) 7
2.3.5 Passive Infared Sensor (PIR) 8
2.3.6 Sensor Warna TCS230 9
2.3.7 Sensor Kecepatan (RPM) 10
2.3.8 Sensor Rotary Encoder 11
2.3.9 Sensor Limit Switch 12
2.3.10 Sensor Load Cell 13
2.4 Peryaratan Umum Sensor dan Transduser 14
2.4.1 Linearitas Sensor / Tranducer 14
2.4.2 Sensitivitas Sensor / Tranducer 14
2.4.3 Tanggapan Waktu Sensor / Tranducer 15
Bab 3 Penutup 16
3.1 Kesimpulan 16
3.2 Daftar Pustaka 17
Bab 1 Pendahuluan
1.1 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 melalui sebuah alat yang disebut transducer.
1.2 Rumusan Masalah
Apa pengertian dan fungsi sensor ?
Bagaimana Prinsip Kerja Sensor & Klasifikasinya?
Apakah ada persyaratan umum sensor ?
1.3 Tujuan
Untuk mengetahui informasi tentang pengertian dan fungsi sensor.
Untuk mengetahui informasi tentang prinsip kerja dan klasifikasi sensor.
Untuk mengetahui informasi tentang persyaratan umum sensor.
Bab 2 Pembahasan
2.1 Dasar Teori
Sensor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Sensor berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
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.
2.2 Klasifikasi Sensor
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:
2.2.1 Sensor Thermal (Sensor Suhu)
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer.
Gambar 2.2.1 Sensor Thermal
2.2.2 Sensor Mekanis
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb. Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.
Gambar 2.2.2 Sensor Thermal
2.2.3 Sensor Optik (Sensor Cahaya)
Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic.
Sensor merupakan indera bagi perangkat elektronika, oleh karena itu perlu ketelitian dan bijak dalam menentukan sensor yang digunakan. Gambar 2.2.3 Sensor Optik
2.3 Contoh Sensor dan Prinsip Kerjanya
2.3.1 Sensor Proximity
Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. 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.
Gambar 2.3.1 Sensor Proximity
Prinsip Kerja 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.
Contoh Aplikasi Sensor Proximity
Robot cerdas, proximity switch.
2.3.2 Sensor LDR ( Light Dependent Resistor )
Sensor LDR adalah sebuah sensor cahaya jenis photoconductive dimana jika cahaya yang masuk kedalam sensor tersebut semakin sedikit, maka resistansinya akan semakin besar demikian juga sebaliknya jika intensitas cahaya yang masuk semakin banyak maka resistansinya (hambatan) akan semakin sedikit, LDR dihitung dalam satuan ohm. Gambar 2.3.2 Sensor LDR
Prinsip Kerja Sensor LDR
Prinsip kerja LDR itu sendiri adalah nilai resistansinya akan bertambah besar apabila tidak terkena cahaya (malam hari) dan akan berkurang resistansinya apabila terkena cahaya (siang hari), LDR ini umumnya digabungkan dengan beberapa transistor untuk membentuk rangkaian lampu otomatis atau rangkaian lainnya. Kelebihannya tak ada kode spesial untuk membaca nilai resistasi pada LDR ini.
Contoh Aplikasi Sensor LDR
Contoh Aplikasi LDR sebagai sensor cahaya diantaranya: Rangkaian alarm, indikator, counter (penghitung), fungsi potensiometer.
2.3.3 Sensor Tekanan MPX4100
Sensor tekanan MPX4100 merupakan seri Manifold Absolute Pressure (MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu manifold. Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film metalization dan proses bipolar semiconductor. Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 2.3.3 Sensor tekanan MPX4100
Prinsip Kerja Sensor Tekanan MPX4100
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.
Contoh Aplikasi Sensor Tekanan
Pemantau cuaca, pesawat terbang, dan pengukur tekanan ban.
2.3.4 Sensor Suara (Mic Kondenser)
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
Gambar 2.3.4 Sensor Suara
Prinsip Kerja Sensor Suara (Mic Kondenser)
Prinsip kerja ECM adalah getaran suara yang diterima oleh dielectric berupa membran tipis di dalam ECM akan menyebabkan perubahan nilai kapasitasnya.
Contoh Aplikasi Sensor Suara (Mic Kondenser)
Contoh pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Aplikasi mikrofon adalah pada system audio, sebagai sensor suara dan pada system telekomunikasi telepon seluler.
2.3.5 Passive Infared Sensor (PIR)
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya 'Passive', sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Gambar 2.3.5 Passive Infared Sensor (PIR)
Prinsip Kerja Passive Infared Sensor (PIR)
Sensor ini bekerja dengan cara membaca radiasi optik yang dipancarkan suatu benda dan mengubahnya kedalam besaran listrik. Untuk menggunakan komponen ini sebagai sensor gerak, kita perlu menambahkan sebuah amplifier dan sebuah comparator untuk mendukung alat ini bekerja.
Contoh Aplikasi Passive Infared Sensor (PIR)
Contoh penerapan Sensor ini dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat di Mal-Mal besar. Disana mungkin terdapat Pintu yang akan terbuka dengan otomatis ketika ada manusia hendak melintasi pintu tersebut. Kemungkinan besar pintu itu adalah mengaplikasikan Sensor ini.
2.3.6 Sensor Warna TCS230
Sensor warna TCS230 adalah sensor warna yang sering digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk pendeteksian suatu object benda atau warna dari object yang di monitor. Sensor warna TCS230 juga dapat digunakan sebagi sensor gerak, dimana sensor mendeteksi gerakan suatu object berdasarkan perubahan warna yang diterima oleh sensor. Pada dasarnya sensor warna TCS230 adalah rangkaian photo dioda yang disusun secara matrik array 8×8 dengan 16 buah konfigurasi photodioda yang berfungsi sebagai filter warna merah, 16 photodiode sebagai filter warna biru dan 16 photo dioda lagi tanpa filter warna. Sensor warna TCS230 merupakan sensor yang dikemas dalam chip DIP 8 pin dengan bagian muka transparan sebagai tempat menerima intensitas cahaya yang berwarna.
Gambar 2.3.6 Sensor Warna TCS230
Prinsip Kerja Sensor warna TCS230
Cara kerja piranti ini adalah dengan membedakan warna.
Contoh Aplikasi Sensor warna TCS230
Contoh aplikasinya adalah alat pendeteksi warna yang diantaranya dapat digunakan untuk mendeteksi warna cat pada mobil.
2.3.7 Sensor Kecepatan (RPM)
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.
Gambar 2.3.7 Sensor Kecepatan (RPM)
Prinsip Kerja Sensor Kecepatan (RPM)
Suatu poros/object yang berputar pada suatu 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.
Contoh Aplikasi Sensor Kecepatan (RPM)
Buat program untuk pengukuran kecepatan putaran motor.
2.3.8 Sensor Rotary Encoder
Rotary encoder merupakan sensor digital yang digunakan untuk mendeteksi perpindahan atau pergerakan robot. Seiring dengan perkembangan robot, perkembangan FPGA menunjukkan respon yang positif, sehingga para ilmuwan mulai mencoba mengaplikasikannya ke dalam dunia robot.
Gambar 2.3.8 Sensor Rotary Encoder
Prinsip Kerja Sensor Rotary encoder
Prinsip kerja dari sensor ini adalah sebagai berikut saat rangkaian sumber cahaya diberikan VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan sekitar 5 V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan sekitar 0 V. Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.
Contoh Aplikasi Sensor Rotary encoder
Salah satu contoh aplikasinya yaitu untuk menentukan posisi robot.
2.3.9 Sensor Limit Switch
Limit switch merupakan salah satu jenis saklar yang berfungsi sebagai penyambung dan pemutus arus listrik. Limit switch umumnya digunakan sebagai saklar untuk membatasi gerakan suatu benda. Misalnya pada palang pintu kereta api, pagar, crane, pengangkat barang dan sejenisnya.
Gambar 2.3.9 Sensor Limit Switch
Prinsip Kerja Limit Switch
Cara kerja limit switch adalah bekerja berdasarkan tekanan atau sentuhan benda kerja. Misalnya pada saat pintu pagar bergeser, pada saat pagar sudah mencapai titik tertentu atau menyentuh batas yang diinginkan akan menekan pelat pemicu yang menyebabkan kontak limit switch membuka.
Contoh Aplikasi Limit Switch
Pengendali Lampu Pijar menggunakan Limit Switch
2.3.10 Sensor Load Cell
Load Cell adalah salah satu Sensor yang banyak digunakan di timbangan-timbangan elektronika untuk mengukur berat suatu benda. Load Cell mengubah suatu gaya tekanan, menjadi besaran listrik. Load Cell juga dapat digunakan untuk mendeteksi adanya gerak-gerak pada suatu objek yang hendak diotomatiskan. Contohnya mungkin diindustri beras. Misal kita ingin mengarungkan beras dengan besar 50kg perkarung, nah disini kita bisa memakai Load Cell untuk mendeteksi bila 50kg itu sudah tercapai. Load Cell akan mengirim sinyal ke indikator bahwa karung tersebut sudah mencapai batasnya.
Gambar 2.3.10 Sensor Load Cell
Prinsip Kerja Load Cell
Cara kerja mirip dengan sensor tekanan yaitu mengubah gaya menjadi perpindahan
Menggunakan rangkaian jembatan untuk pembacaan, kalibrasi dan kompensasi temperatur
Alternatif lain menggunakan kristal piezoelektrik untuk mengukur perubahan gaya.
Contoh Aplikasi Load Cell
Aplikasi sensor loadcell pada timbangan paket pos digital, aplikasi untuk Timbangan, Weigher, Weighing, Weighing System, Scale, dan Weigh.
2.4 Peryaratan Umum Sensor dan Transduser
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini :
2.4.1 Linearitas Sensor / Tranducer
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa sebuah grafik. Gambar dibawah memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar (a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar (b). adalah tanggapan non-linier.
Gambar 2.4.1 Gambar Linearitas Sensor
2.4.2 Sensitivitas Sensor / Tranducer
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan "perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan". Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan "satu volt per derajat", yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan "dua volt per derajat", yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan paga gambar (b) diatas akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.
2.4.3 Tanggapan Waktu Sensor / Tranducer
Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar (a) dibawah.
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan "setia". Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar (b) dibawah maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.
Gambar 2.4.3 Gambar Tanggapan Waktu Sensor
Bab 3 Penutup
3.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang didapat dari makalah ini adalah :
Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu sensor mekanis, sensor optik (cahaya), sensor thermal (panas)
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.
Transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya
Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb.
3.2 Daftar Pustaka
Colap Shigh,"Pengertian Sensor".(Artikel Tanggal 23 November 2012).
http://colapshigh.blogspot.co.id/2012/11/v-behaviorurldefaultvmlo.html
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
Electro Zone 94,"Jenis-Jenis Sensor".(Artikel Tanggal 15 Agustus 2013).
http://electrozone94.blogspot.co.id/2013/08/jenis-jenis-sensor.html
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
Rinal Akbar,"Macam-macam Sensor Suhu/Temperatur/Thermal".(Artikel Tanggal 8 Januari 2013).
http://rinalakbar.blogspot.co.id/2013/01/macam-macam-sensor-suhu-temperatur.html#.WLd4KIWcHIV
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
Boement Teknik,"Proximity Switch".(Artikel Tanggal 11 Agustus 2011).
http://www.boementteknik.com/2011/08/proximity-switch.html
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
X Sensor 232,"Sensor Cahaya".(Artikel Tanggal 16 Mei 2011).
http://xsensor232.blogspot.com/2011/05/sensor-cahaya.html
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
Mesin 77,"Klasifikasi Sensor".(Artikel Tanggal 13 Mei 2016).
http://blog.mesin77.com/klasifikasi-sensor/
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
Zona Elektro,"Teori Sensor & Karakteristik Elektronika".(Artikel Tanggal 20 Oktober 2014).
http://blog.mesin77.com/klasifikasi-sensor/
(diakses pada tanggal 28 Februari 2017).
