sistem sensor
Post on 18-Jul-2015
467 Views
Preview:
TRANSCRIPT
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 1/8
1.1. Definisi-definisi
D Sharon, dkk (1982), mengatakan 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..
Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai
sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.
3.3. Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur sesuatu yang digunakan untuk mengubah
variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu
sendiri terdiri dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam
satu sistem pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikankesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh
kontroller sebagai otaknya.
Macam-macam Sensor ?
Sensor Kedekatan (Proximity), yaitu sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target
(jenis logam) dengan tanpa adanya kontak fisik. Sensor jenis ini biasanya tediri dari alat
elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindunginya dari pengaruh getaran, cairan,
kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor ini dapat diaplikasikan pada kondisi
penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil/lunak untuk menggerakkan suatu mekanissaklar. Prinsip kerjanya adalah dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan
medan frekuensi tinggi.
Sensor Magnet - juga disebut 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.
Sensor Sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang
mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akanmenyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan
Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-
selnya, semakin tinggin intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai
tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah 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.
Sensor Efek-Hall - dirancang untuk merasakan adanya objek magnetis dengan perubahan
posisinya. Perubahan medan magnet yang terus menerus menyebabkan timbulnya pulsa yang
kemudian dapat ditentukan frekuensinya, sensor jenis ini biasa digunakan sebagai pengukur
kecepatan.
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 2/8
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.
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.
Sensor Suhu- ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan; thermocouple (T/C),
resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada pokoknya
terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan/dilebur bersama,
perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi
sebagai pembanding. Resistance Temperature Detector (RTD) didasari pada tahanan listrik darilogam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan
tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang
sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas.
Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu
negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat
peka dengan o perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang
kecil.
IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk
kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangatlinear.
Sensor Kecepatan/RPM - proses penginderaan 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.
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 (yangmentransmisikan 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.
Sensor pada robot industri ada dua kategori, yaitu :
• Internal Sensor
Digunakan untuk mengontrol posisi, kecermatan dan lain-lain. Contohnya adalah
potensiometer, optical encoder.
• External Sensor
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 3/8
Digunakan untuk mengontrol dan mengkoordinasi robot dengan environment.
Contohnya adalah switch sentuh, infra merah.
Menurut jenis dan fungsinya dapat dilihat beberapa tipe sensor di bawah ini :
• Kontak Sensor
Dapat digunakan untuk mendeteksi kontak atau gaya. Ada dua jenis yaitu Touch Sensor dan Stress / Force Sensor.
• Proximity Sensor
Jika jarak antara obyek dan sensor dekat. Misalnya untk mengetahui jarak dari objek.
• Optical Sensor
Untuk mengetahui ada atau tidaknya suatu barang.
• Vision Sensor
Untuk mendefinisikan benda, alignment dan inspection.
• Voice Sensor
Untuk mengenali jenis benda dan melakukan perintah lewat suara.
Dan masih banyak jenis-jenis sensor lainnya. Biasanya sensor digunakan untuk
pengukuran kondisi fisis, seperti temperature, tekanan, aliran listrik dan lain-lain.
.2. 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 : (D
Sharon, dkk, 1982)
a. Linearitas
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 1.1 memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang
berbeda. Garis lurus pada gambar 1.1(a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan
pada gambar 1.1(b). adalah tanggapan non-linier.
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 4/8
b. Sensitivitas
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 1.1(b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggidari pada temperatur yang rendah.
c. Tanggapan Waktu
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 1.2(a).
100
T e m p e
r a t u r ( m a s u k a n )
1
100
T e m p e r a
t u r ( m a s u k a n )
1
00
Tegangan (keluaran)
(a) Tangapan linier (b) Tangapan non linier
Gambar 1.1. Keluaran dari transduser panas (D Sharon dkk, 1982),
Tegangan (keluaran)
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 5/8
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 1.2(b) maka tidak diharapkan akan melihat
perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan
menunjukan temperatur rata-rata.
Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya
“satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan
“decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu
dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.
Yayan I.B, (1998), mengatakan ketentuan lain yang perlu diperhatikan dalam
memilih sensor yang tepat adalah dengan mengajukan beberapa pertanyaan berikut ini:
a. Apakah ukuran fisik sensor cukup memenuhi untuk dipasang pada tempat yang
diperlukan?
b. Apakah ia cukup akurat?
c. Apakah ia bekerja pada jangkauan yang sesuai?
d. Apakah ia akan mempengaruhi kuantitas yang sedang diukur?.
Sebagai contoh, bila sebuah sensor panas yang besar dicelupkan kedalam jumlah air air
yang kecil, malah menimbulkan efek memanaskan air tersebut, bukan menyensornya.
e. Apakah ia tidak mudah rusak dalam pemakaiannya?.
R a t a - r a t a
Waktu
T e m p e r a t u r
1 siklus
50
40
30
50
40
30
(a) Perubahan lambat (b) Perubahan cepat
Gambar 1.2 Temperatur berubah secara kontinyu (D. Sharon, dkk, 1982)
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 6/8
f. Apakah ia dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya?
g. Apakah biayanya terlalu mahal?
.3. Jenis Sensor dan Transduser
Perkembangan sensor dan transduser sangat cepat sesuai kemajuan teknologi
otomasi, semakin komplek suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak jenis
sensor yang digunakan.
Robotik adalah sebagai contoh penerapan sistem otomasi yang kompleks, disini sensor
yang digunakan dapat dikatagorikan menjadi dua jenis sensor yaitu: (D Sharon, dkk,
1982)
a. Internal sensor , yaitu sensor yang dipasang di dalam bodi robot.
Sensor internal diperlukan untuk mengamati posisi, kecepatan, dan akselerasi
berbagai sambungan mekanik pada robot, dan merupakan bagian dari mekanisme
servo.
b. External sensor , yaitu sensor yang dipasang diluar bodi robot.
Sensor eksternal diperlukan karena dua macam alasan yaitu:
1) Untuk keamanan dan
2) Untuk penuntun.
Yang dimaksud untuk keamanan” adalah termasuk keamanan robot, yaitu
perlindungan terhadap robot dari kerusakan yang ditimbulkannya sendiri, serta
keamanan untuk peralatan, komponen, dan orang-orang dilingkungan dimana robot
tersebut digunakan. Berikut ini adalah dua contoh sederhana untuk mengilustrasikan
kasus diatas.
Contoh pertama: andaikan sebuah robot bergerak keposisinya yang baru dan ia
menemui suatu halangan, yang dapat berupa mesin lain misalnya. Apabila robot tidak
memiliki sensor yang mampu mendeteksi halangan tersebut, baik sebelum atau setelah
terjadi kontak, maka akibatnya akan terjadi kerusakan.
Contoh kedua: sensor untuk keamanan diilustrasikan dengan problem robot dalam
mengambil sebuah telur. Apabila pada robot dipasang pencengkram mekanik
( gripper ), maka sensor harus dapat mengukur seberapa besar tenaga yang tepat untuk
mengambil telor tersebut. Tenaga yang terlalu besar akan menyebabkan pecahnya
telur, sedangkan apabila terlalu kecil telur akan jatuh terlepas.
Kini bagaimana dengan sensor untuk penuntun atau pemandu?. Katogori ini
sangatlah luas, tetapi contoh berikut akan memberikan pertimbangan.
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 7/8
Contoh pertama: komponen yang terletak diatas ban berjalan tiba di depan robot
yang diprogram untuk menyemprotnya. Apa yang akan terjadi bila sebuah komponen
hilang atau dalam posisi yang salah?. Robot tentunya harus memiliki sensor yang
dapat mendeteksi ada tidaknya komponen, karena bila tidak ia akan menyemprot
tempat yang kosong. Meskipun tidak terjadi kerusakan, tetapi hal ini bukanlah sesuatu
yang diharapkan terjadi pada suatu pabrik.
Contoh kedua: sensor untuk penuntun diharapkan cukup canggih dalam
pengelasan. Untuk melakukan operasi dengan baik, robot haruslah menggerakkan
tangkai las sepanjang garis las yang telah ditentukan, dan juga bergerak dengan
kecepatan yang tetap serta mempertahankan suatu jarak tertentu dengan
permukaannya.
Sesuai dengan fungsi sensor sebagai pendeteksi sinyal dan meng-informasikan sinyal
tersebut ke sistem berikutnya, maka peranan dan fungsi sensor akan dilanjutkan oleh
transduser. Karena keterkaitan antara sensor dan transduser begitu erat maka pemilihan
transduser yang tepat dan sesuai juga perlu diperhatikan.
1.4. Klasifikasi Sensor
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan
menjadi 3 bagian yaitu:
a. 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.
b. 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.
• Sensor Posisi
•Sensor Kecepatan ( Motion Sensor )
• Sensor Tekanan ( Presure Sensor )
5/15/2018 Sistem Sensor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/sistem-sensor 8/8
• Sensor Aliran Fluida ( Flow Sensor )
• Sensor Level
c. sensor optik (cahaya) :
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.
top related