SENSOR MEKANIK

Mata kuliah fisikaDosen pengampu: Prof. Dr.

Djumadi

Oleh :Rizal Nasrul EfendiNIM._14708251091

Pengertian sensor dan tranduser

O Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisis dengan rangkaian listrik.

O Sensor merupakan bagia dari tranduser yang berfungsi untuk melakukan sensing atau merasakan dan menangkap adanya perubahan energi eksternal yang akan masuk kebagian input dari tranducer.

O William D.C, (1993), mengatakan 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”. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas).

Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan harus

memenuhi persyaratan kualitas yaitu :

a.  LinieritasAda 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. Konversi harus benar-benar proposional, jadi karakteristik konversi harus linier.

100

Tem

per

atu

r (m

asu

kan

) 1

100

Tem

per

atu

r (m

asu

kan

) 1

0 0

Tegangan (keluaran)

(a) Tangapan linier (b) Tangapan non linier

Gambar 1.1. Keluaran dari transduser panas (D Sharon dkk, 1982),

Tegangan (keluaran)

b. Kepekaan/SensitivitasKepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.

c. Waktu tanggapan/time responseWaktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.

Sensor mekanik

Sensor mekanik adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanik, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dan sebagainya.

Berikut akan dijabarkan beberapa jenis sensor mekanis yang sering dijumpai di dalam kehidupan sehari-hari.

Strain GaugeO Merupakan sensor yang digunakan untuk

mengukur regangan (strain) dari suatu benda.

O Strain gauge dapat dijadikan sebagai sensor posisi. SG dalam operasinya memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile strain). Definisi elastisitas (ε) strain gauge adalah perbandingan perubahan panjang (ΔL) terhadap panjang semula (L) yaitu:

Strain gauge dibuat dari sehelai kertas logam resistif yang dikikis tipis (etced-foil) dan berbentuk kisi (grid) – sebagai elemen utama (sensor) – serta dilapisi dengan sepasang selaput sebagai pelindung sekaligus isolator.Kemudian ditambahkan sepasang kawat timah (lead-gauge) yang terhubung pada kedua ujung elemen sensor.Kegunaan Strain Gage :

Untuk mengukur tekanan ataupun berat suatu objek,contohnya:1. Digunakan pada pengkur berat badan digital.2. Alat pengukur pertambahan retakan pada pondasi/dinding bangunan

Mouse mekanikSalah satu implementasi sensor mekanik (sensor regangan) adalah mouse mekanik, yaitu mouse dengan sensor mekanik berupa bola karet/logam di sisi bawah mouse yang dapat berputar ke semua arah. Sensor mekanik tersebut mendeteksi arah putar bola dan menggerakkan pointer/kursor pada layar sesuai arah tersebut

Linear Variable Differential Transformers (LVDT)

suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an. Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas digunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.

Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder, dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan yang sama.

Perubahan tekanan dalam kantung akan mengakibatkan perubahan posisi inti magnet pada kumparan LVDT, sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2. Dengan perubahan induksi magnetik pada kumparan sekunder 1 dan 2 tersebut maka output kumparan 1 dan 2 akan menghasilkan tegangan induksi magnetik yang besarnya sebanding perseseran inti magnet LVDT akibat perubahan tekanan pada kantung. Pergeseran inti magnet (batang magnet) di tengah kumparan tersebut akan menimbulkan tegangan output pada kumparan yang mendapat induksi dari inti magnet tersebut.

Bourdon tubeMerupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida dalam pipa. Biasa digunakan dalam industri kimia/teknik pendingin. sejenis pipa pendek lengkung , dan salah satu ujungnya tertutup. Jika bourdon tubes diberikan tekanan maka ia akan cenderung untuk “menegang”. Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan.O Karakteristik bourdon tube :

Bersifat portabel Ketelitiannya cukup tinggi Pengukuran terbatas pada tekanan statis Terjadi histerisis Terpengaruh shock dan vibrasi

• Saat bourdon tube diberikan tekanan, maka ia akan “menegang”.

• Perubahan yang dihasilkannya akan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Hal ini dapat dilihat dari indikator dial yang tertera pada alat Bourdon Tube.

• Perubahan tekanan yang dideteksi oleh Bourdon tube akan menyebabkan pipa bergerak 

• Kemudian gerakan pipa tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter

   Load Cell SensorLoad 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.

Proximiti

Sensor Proximity adalah sebuah sensor jarak yang biasanya digunakan pada ponsel berlayar sentuh dan berada di bagian depan dengan dua lensa mirip kamera. Karakteristik dari sensor ini adalah mendeteksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1 mm sampai beberapa centi meter saja sesuai type sensor yang digunakan.

AccelerometerAccelerometer adalah sebuah tranduser yang berfungsi untuk mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun untuk mengukur percepatan akibat gravitasi bumi.

Misalnya saat kita bermain game balap mobil, ketika kita memutar perangkat kita sedikit demi sedikit maka mobilnya akan berbelok sedikit demi sedikit mengikuti kemiringan perangkat Androidnya.

Sensor Ultrasonik

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.

Kedua unit dalam sensor ultrasonik ini memiliki struktur yang sangatlah sederhana, yaitu suatu kristal piezoelectric yang terhubung  dgn mekanik jangkar; disambungkan hanya dgn sebuah diafragma penggetar. Kemudian kepada plat logam diberikan tegangan bolak balik yg mempunyai frekuensi kerja 40 KHz s/d 400 KHz. Dengan demikian akan terjadi kontrasi / pengikatan dengan mengembang ataupun menyusut karena polaritas tegangan yg diberikan kepada kristal piezoelectric sehingga hal tersebut terjadi pada struktur atomnya. Peristiwa inilah yang dinamakan dgn efek piezoelectic.

Draw Wire Displacement Sensor

Draw-wire displacement sensor adalah sensor untuk mengukur jarak atau perpindahan linear melalui sebuah kabel yang diproduksi dari untaian highly-flexible stainless steel strands yang memutar pada sebuah puli/pully yang melewati sebuah motor pegas yang tahan lama.

MK30 draw-wire displacement sensor mengukur posisi tempat tidur rumah sakit. Sensor miniature ini menawarkan pengukuran yang presisi meskipun dalam aplikasi dimana ruang instalasi sangat terbatas/sempit sekalipun.

Soal 1

Sensor yang mendeteksi perubahan gerak seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dan sebagainya disebut ….

a. sensor thermal c. sensor optikb. sensor listrik d. sensor mekanik

Jawaban: D

Soal 2

Berikut ini yang termasuk contoh dari sensor mekanik adalah ….

a. strain gauge, LVDT, mouse mekanik, bourdon tube

b. photocell, phototransistor, photodiode, pyrometer optic

c. bimetal, termistor, termokopel, RTDd. generator, transducer, transformator,

kapasitorJawaban: A

Soal 3Contoh sensor mekanik yang biasa dimanfaatkan pada alat pengkur berat badan digital dan alat pengukur pertambahan retakan pada pondasi/dinding bangunan adalah..

a. LVDT c. mouse mekanikb. strain gauge d. bourdon tubeJawaban: B

Soal 4

Perhatikan gambar berikut ini !

Gambar tersebut adalah ….a. LVDT c. mouse mekanikb. strain gauge d. bourdon tube

Jawaban: D

Soal 5

Sensor yang mendeteksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1 mm sampai beberapa centi meter sesuai type sensor yang digunakan adalah…..

a. Mouse meknik c. Sensor ultrasonik b. Sensor Proximity d. Accelerometer

Jawaban: B

Soal 6sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya dan memiliki jangkuan frekuensi pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz adalah…a. Accelerometer c. Sensor

ultrasonik b. Sensor Proximity d. Load Cell Sensor

Jawaban: C

Soal 7Perhatikan data berikut :

- bersifat portabel- ketelitiannya cukup tinggi- terjadi histerisis- terpengaruh shock dan vibrasiHal tersebut menunjukkan karakteristik dari ….a. accelerometer c. mouse mekanikb. proximity d. bourdon tube

Jawaban: D

Soal 810. Gambar berikut yang merupakan Load Cell Sensor adalah ….

a.

b.

c.

d.

Jawaban: A

Soal 9

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan harus memenuhi persyaratan kualitas yaitu :a. mekanis, elektrik dan thermalb. linieritas, sensitivitas dan time responsec. transduser, generator dan histerisisd. potensiometer, pyrometer dan transistor

Jawaban: B

Soal 10Sensor berfungsi untuk mengukur jarak atau perpindahan linear melalui sebuah kabel yang diproduksi dari untaian highly-flexible stainless steel strands yang memutar pada sebuah puli/pully yang melewati sebuah motor pegas yang tahan lama adalah..a. Accelerometerb. Draw-wire displacement sensor c. Proximityd. Bourdon tube

Jawaban: B

TERIMAKASIH