20 sensor dan aktuator

Upload: bagus-abdani

Post on 06-Feb-2018

258 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    1/13

    MACAM-MACAM SENSOR

    DAN AKTUATOR

    TUGAS

    untuk memenuhi tugas mata kuliah Sensor dan Aktuator TF 3104

    oleh

    MUHAMMAD BAGUS ABDANI SYUKRON 13312091

    PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA

    FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

    INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

    2014

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    2/13

    MACAM-MACAM SENSOR

    1. Mata

    Mata merupakan sensor alami yang dimiliki oleh manusia. Fungsi mata adalah untuk melihat

    suatu objek. Cahaya dipantulkan oleh benda lalu ditangkap oleh kornea mata. Intensitas

    cahaya yang masuk ke mata ditentukan oleh pupil. Kemudian cahaya diteruskan ke lensa

    mata. Lensa mata membiaskan cahaya agar tertangkap oleh retina. Dari retina, cahaya

    diteruskan ke saraf optik yang kemudian ditransfer ke otak dalam bentuk impuls-impulslistrik.

    2. Hidung

    Selain sebagai alat pernapasan, hidung dapat berfungsi sebagai sensor bau. Di rongga hidung

    terdapat sel-sel reseptor atau ujung-ujung saraf pembau. Saat bernapas, senyawa kimia

    penyebab bau yang tercampur dengan gas-gas di udara akan akan terhirup. Pada saat itu, sel-

    sel reseptor akan bereaksi dan mengirimkan sinyal ke pusat penciuman dan saraf pembau, dan

    akhirnya diteruskan ke otak.

    3. Telinga

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    3/13

    Telinga merupakan indera pendengaran. Gelombang suara ditangkap oleh daun telinga

    kemudian diteruskan melalui saluran telinga ke telinga bagian tengah. Getaran suara akan

    diteruskan ke tulang-tulang pendengaran hinga ke koklea dan sampai ke saraf pendengaran.

    Saraf pendengaran mengirimkan sinyal ke otak yang kemudian diterjemahkan sebagai bunyi.

    4.

    Lidah

    Lidah digunakan salah satunya sebagai sensor perasa. Pada permukaan lidah terdapat ujung-

    ujung saraf pengecap. Sensor yang berupa ujung-ujung saraf pengecap tersebut akan

    mengirimkan sinyal ke otak ketika lidah kita merasakan sesuatu.

    5. Kulit

    Kulit pada manusia termasuk sensor yang peka terhadap temperatur, tekstur, tekanan, dan rasa

    sakit. Ketika kulit menerima rangsang, rangsang tersebut diterima oleh sel-sel reseptor.

    Selanjutnya, rangsang akan diteruskan ke otak melalui urat saraf. Oleh otak, rangsang akan

    diolah. Akibatnya, kita merasakan adanya suatu rangsang. Otak pun memerintahkan tubuh

    untuk menanggapi rangsang tersebut.

    6. LDR (Light Dependent Resistor)

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    4/13

    LDR merupakan sensor cahaya. LDR mengubah intensitas cahaya menjadi hambatan listrik.

    Intensitas cahaya berbanding lurus dengan hambatan yang dihasilkan oleh LDR. Semakin

    tinggi intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR, semakin besar pulan hambatan

    listrik. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai

    dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari

    cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga

    hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup

    LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang

    besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron

    yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron

    untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor

    yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.

    LDR dapat diaplikasikan pada lampu jalan yang dapat secara otomatis menyala pada malam

    hari dan mati di siang hari.

    7.

    Fotodioda

    Fotodioda merupakan sensor cahaya yang mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas

    dioda. Layaknya dioda biasa, fotodioda juga memiliki p-n namun peka terhadap cahaya.Fotodioda dilengkapi dengan lensa pemfokus cahaya agar cahaya jatuh pada pertemuan p-n.

    Cahaya yang bisa mempengaruhi fotodioda ini yakni sinar matahari, sinar infra merah, sinar

    ultra ungu sampai dengan sinar-x. pemakaian fotodioda sangat beragam, diantaranya yaitu

    sebagai penghitung otomatis jumlah kendaraan yang lewat di jalur tol, sebagai pengukur

    intensitas cahaya pada kamera digital serta juga digunakan sebagai komponen sensor cahaya

    pada peralatan medis.

    8. Fototransistor

    Fototransistor berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor.

    Beda dengan transistor biasa, fototransistor memiliki lensa pada kaki base yang dapat

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    5/13

    memfokuskan cahaya ke pertemuan p-n. Fototransistor mempunyai kemampuan kepekaan

    yang lebih baik dibanding dengan fotodioda. Hal ini dikarenakan elektron yang dihasilkan

    oleh foton pada kaki junction diinjeksikan dibagian base transistor tersebut yang kemudian

    diperkuat di kaki kolektor. Kekurangannya adalah respon dari sensor cahaya fototransistor ini

    akan lebih lambat dibanding dengan fotodioda.

    9. Thermocouple

    Thermocouple adalah salah satu jenis alat ukur temperatur yang menggunakan prinsip

    termoelektris pada sebuah material. Alat ini tersusun atas dua konduktor listrik dari material

    yang berbeda yang dirangkai membentuk sebuah rangkaian listrik. Jika salah satu dari

    konduktor tersebut dijaga pada temperatur yang lebih tinggi daripada konduktor lainnya

    sehingga ada perbedaan temperatur, maka akan timbul efek termoelektris yang menghasilkan

    tegangan listrik. Besar tegangan listrik yang terbentuk tergantung dari jenis material

    konduktor yang digunakan, serta besar perbedaan temperatur antara dua konduktor tersebut.

    Penentuan kombinasi logam konduktor yang digunakan pada thermocouple mempengaruhi

    besar energi listrik yang akan dibangkitkan.

    10.RTD (Resistance Temperature Detector)

    RTD (Resistance Temperatur Dectector) merupakan sensor yang menggunakan prinsip

    perubahan resistansi logam oleh pengaruh perubahan temperatur. RTD terbuat dari kawat

    tahan korosi (biasanya platina) yang dililitkan pada bahan keramik atau kaca, kemudian

    ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung. Selubung probe biasanya terbuat dari

    logam paduan besi, krom, dan nikel yang disebut inconel. Sifat inconel yaitu tahan korosi dan

    memiliki konduktivitas yang baik. Antara kawat RTD dan selubung terdapat isolator

    (porselen) untuk mencegah hubungan pendek. Saat temperature elemen RTD meningkat,

    maka resistansi elemen juga meningkat. Elemen RTD umumnya diletakan pada suatau

    rangkaian jembatan wheatstone sehingga perubahan resistansi elemen RTD bisa dideteksi

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    6/13

    oleh rangkaian elektronik karena terjadinya perubahan tegangan pada output rangkaian

    jembatan wheatstone.

    11.Thermistor

    Thermistor merupakan sensor suhu yang menggunakan perubahan temperatur berbanding

    dengan perubahan resistansi. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang

    relatif kecil menjadikan termistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang memiliki

    ketelitian dan ketepatan yang tinggi. Termistor yang dibentuk dari bahan oksida logam

    campuran (sintering mixture), kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel, berpengaruh

    terhadap karakteristik termistor, sehingga pemilihan bahan oksida tersebut harus dengan

    perbandingan tertentu. Dimana termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang

    mempunyai koefisien temperatur yang tinggi. Thermistor dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu

    NTC dan PTC. NTC (Negative Temperature Coefficient) adalah thermistor dengan koefisien

    suhu negatif. Sedangkan PTC (Positve Temperature Coefficient) adalah thermistor dengan

    koefisien suhu positif.

    12.Bimetal

    Bimetal merupakan sensor suhu yang dibuat dari dua keping logam dengan koefisien muai

    berbeda yang diklem menjadi satu. Bila suatu logam dipanaskan maka akan terjadi pemuaian,

    besarnya pemuaian tergantung dari jenis logam dan tingginya temperatur kerja logam tersebut.

    Bila dua lempeng logam saling direkatkan dan dipanaskan, maka logam yang memilikikoefisien muai lebih tinggi akan memuai lebih panjang sedangkan yang memiliki koefisien

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    7/13

    muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena perbedaan reaksi muai tersebut maka

    bimetal akan melengkung kearah logam yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya

    bimetal dapat dibentuk menjadi saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO).

    13.Sensor Tekanan

    Prinsip sensor tekanan adalah mendeteksi tegangan mekanis yang selanjutnya diproses

    menjadi sinyal listrik. Sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat. Daya

    yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok sehingga menyebabkan ukuran

    kawat berubah dan mengubah tahanannya.

    14.Sensor Proximity

    Sensor proximity merupakan sensor jarak yang mampu mendeteksi keberadaaan benda yang

    berada di dekatnya tanpa melakukan kontak fisik secara langsung. Karakteristik dari sensor

    ini adalah menditeksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1 mm

    sampai beberapa centi meter saja sesuai type sensor yang digunakan. Proximity Switch ini

    mempunyai tegangan kerja antara 10-30 Vdc dan ada juga yang menggunakan tegangan 100-

    200VAC. Ketika ada objek yang didekatkan ke sensor dengan jarak yang sangat dekat, maka

    sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia

    bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay, dan lain-lain.

    15.Silo Pilot

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    8/13

    Silo Pilot merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur level material menggunakan

    prinsip elektromekanik. Cara kerjanya yaitu, sensor level akan menurunkan bandulnya

    dengan timing tertentu. Jika bandul tersebut menyentuh material, maka bandul akan naik

    kembali. Dari situlah level ketinggian material bisa diketahui dan panjang bandul yang

    diturunkan tersebut.

    16.Accelerometer

    Accelerometer merupakan sebuah alat sensor getaran yang sering di gunakan demi

    kepentingan pada sebuah perusahaan ataupun ilmu pengetahuan. Sebuah accelerometer yang

    sangat sensitive dapat di jadikan sebuah komponen dalam alat peledak seperti misil untuk

    mengetahui kapan misil itu akan di ledakkan. Alat ini di gunakan untuk mengukur dan

    memantau getaran dari sebuah mesin yang berputar. Alat ini juga biasanya di gunakan dalam

    sebuah computer dan kamera digital sehingga memungkinkan gambar pada layar tersebut

    dapat tetap berposisi seperti yang anda lihat sekarang, alat ini juga bisa di gunakan pada

    pesawat drone untuk menstabilkan terbang dari pesawat tersebut.

    17.Sensor Kecepatan (RPM)

    Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, yaitu

    suatu poros yang berputar pada suatu generator akan menghasilkan tegangan yang sebanding

    dengan kecepatan putaran objek. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan

    sensor yang mengindera induksi yang timbul saat medan magnetic terjadi.

    http://komponenelektronika.biz/sensorhttp://komponenelektronika.biz/sensorhttp://komponenelektronika.biz/sensor
  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    9/13

    18.Sensor Ultrasonik

    Sensor ultrasonic menggunakan prinsip gelombang suara. Sensor ini menghasilkan

    gelombang suara kemudian menangkapkan kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar

    penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara yang dipancarkan dengan

    gelombang suara yang ditangkap kembali berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek

    yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diukur adalah objek padat dan cair. Sensor

    ultrasonic banyak digunakan di berbagai perangkat pengukur jarak. Contohnya dalam dunia

    robotika, sensor ini digunakan sebagai indera utama untuk navigasi robot.

    19.Flame Detector

    Flame detector merupakan sebuah alat pendeteksi api yang menggunakan sensor optic untuk

    mendeteksinya. Di sini ditegaskan bahwa flame detector digunakan untuk mendeteksi

    keberadaan api, bukan panas. Prinsip kerja flame detector adalah dimulai dari bahwa api akan

    bisa dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet, dan dari situ

    semacam microprocessor dalam flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum

    cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut. Namun pada implementasinya,

    terdapat sumber-sumber cahaya lain yang ternyata bukan api dan ikut menyumbang emisi

    cahaya pada gelombang infra red maupun ultraviolet dimana sumber-sumber cahaya ini juga

    mempengaruhi kinerja flame detectoryang berakibat pada timbulnya false alarm. Contohsumber-sumber cahaya ini adalah kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine,

    reactor, dan masih banyak lagi.

    20.Encoder

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    10/13

    Encoder (Penyandi) bekerja saat rangkaian sumber cahaya diberi Vcc 5 Volt dan

    menghasilkan cahaya. Saat fotodioda tidak terhalang, maka cahaya akan tertangkap oleh

    fotodioda dan dihasilkan tegangan 5V. Saat fotodioda terhalang, maka tidak dihasilkan

    tegangan (0V). Selanjutnya tegangan menjadi input untuk mikrokontroler.

    21.

    Ultrasonic Flowmeter

    Ultrasonic flow meter merupakan alat meter dengan cara kerja tidak mengukur secara

    langsung ( inferensial ) karena sensor tidak langsung mengukur kecepatan aliran fluida dalam

    pipa, yang diukur adalah selisih waktu, dengan mengukur waktu transit pulsa suara pada

    frekuensi yang tinggi (high-frequency sound pulses) yang melintasi pada pipa beraliran

    fluida. Waktu transit adalah waktu yang diperlukan pulsa suara yang melintasi pipa dalam

    dua arah, yaitu searah dan berlawanan arah dengan arah aliran. Selisih waktu antara

    keduanya tersebut sebanding dengan rata-rata kecepatan alir cairan. Karena pengukuran

    aliran berdasarkan waktu transit, maka metode ini disebut juga dengan ultrasonic transit time

    flow meter.

    MACAM-MACAM AKTUATOR

    1. Speaker

    Speaker adalah komponen elektronika yang sering di jumpai, speakar mempunyai nilai

    impedansi dengan satuan ohm. Nilai ini menunjukan nilai hambatan dalam spul didalam

    speaker.Sebuah speaker memiliki susunan antara lain sebuah spul yang menggerakan

    membran sebagai penghasil suara, ditengah gulungan spul ini terdapat sebuah batangan

    magnet yang jika spul menerima signal suara spul tersebut akan menghasilkan medan magnet

    dan akan saling bereaksi dengan batangan magnet, sehingga menghasilkan getaran pada

    membran yang kemudian menghasilkan suara dari getaran membran ini.

    Membran pada speaker bergetar akibat induksi elektromagnetik yang dihasilkan sebuah

  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    11/13

    magnet dan kumparan karena dialiri arus listrik. Getaran suara yang dihasilkan speaker akan

    seiring dengan sinyal elektrik yang diberikan pada kumparan yang ada di dalamnya. Prinsip

    kerja speaker ini kebalikan dari prinsip kerja microphone yang mengubah gelombang suara

    menjadi gelombang listrik.

    Berikut adalah alur kerja speaker :

    2.

    Sirine

    Rangkaian Sirine adalah rangkaian yang dapat menandakan telah terjadi sesuatu bencana

    seperti datangnya tsunami ataupun gempa bumi, rangkaian ini juga sangat diperlukan bagi

    setiap orang. Sirine sendiri merupakan alat yang dapat menghasilkan suara atau bunyi yangnyaring dan hampir terdengar walaupun dalam keadaan jauh, sehingga setiap orang pasti akan

    mengetahui bahwa ada bahaya atau petanda khusus sebuah pristiwa. Rangkaian sirine mobil

    polisi pada prinsipnya menggunakan rangkaian elektronika yang di hubungkan langsung

    dengan arus DC. Pada saat saklar di tekan, maka akan mengeluarkan suara bunyi. Sirine

    mobil polisi biasa di letakan di bagian atas dan lampu dari sirine dapat berkedip. Sehingga

    pada saat sirine di bunyikan lampu yang terdapat di atas akan menyala dan berkedip. Prinsip

    kerja rangkaian sirine adalah ketika ada sinyal yang masuk melalui telephone, maka lampu

    sirine akan secara otomatis menyala sehingga meskipun suara yang dihasilkan tidak terdengar

    oleh manusia, tapi kita bisa melihat lampu yang menyala sebagai indikator adanya suatu

    kejadian. Pada saat ini ada banyak rangkaian sirine yang di kembangkan dengan model yangberbeda, salah satunya adalah rangkaian lampu sirine menggunakan indikator bunyi

    handphone.

    http://www.rangkaianelektronika.org/rangkaian-sirine.htmhttp://www.rangkaianelektronika.org/rangkaian-sirine.htm
  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    12/13

    3. Motor Listrik

    Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor listrik

    dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan

    penyedot debu. Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan

    ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro

    magnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-

    menolak dan kutub-kutub tidak senama tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan

    jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet

    yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. Energi mekanik yang dihasilkan dapat digunakan

    untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat

    bahan, dan lain-lain. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan

    di industri.

    4. Solenoid Valve

    Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC

    melalui kumparan / selenoida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling

    sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun

    pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya pada

    sistem pneumatik, solenoid valve bertugas untuk mengontrol saluran udara yang bertekanan

    menuju aktuator pneumatik(cylinder). Atau pada sebuah tandon air yang membutuhkan

    solenoid valve sebagai pengatur pengisian air, sehingga tandon tersebut tidak sampai kosong.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik
  • 7/21/2019 20 Sensor Dan Aktuator

    13/13

    Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang

    sesuai dengan tegangan kerja(kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah 100/200VAC

    dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan

    tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut. Dan saat pin

    tersebut ditarik naik maka fluida akan mengalir dari ruang C menuju ke bagian D dengan

    cepat. Sehingga tekanan di ruang C turun dan tekanan fluida yang masuk mengangkat

    diafragma. Sehingga katup utama terbuka dan fluida mengalir langsung dari A ke F.

    Berikut adalah ilustrasi cara kerja solenoid valve :