TUTORIAL SESI 1

SENSOR DAN ROBOTIK

Disusun Oleh :

SENA DARMAWAN

214341095

3AEB

TEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKA

POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

BAGIAN 1

ORGAN PENGINDRA MANUSIA

Alat indera pada tubuh berfungsi untuk mendeteksi atau merasakan adanya

gejala lingkungan sekitar tubuh, seperti merasakan panas, mendengar suara, melihat

bentuk benda atau objek, merasakan rasa, dan mencium bau. Alat indra manusia sering

disebut panca indra, karena terdiri dari lima indra yaitu indra penglihat (mata), indra

pendengar (telinga), indra pembau/pencium (hidung), indra pengecap (lidah) dan indra

peraba (kulit), alat indera pada tubuh sering juga disebut sensor bagi tubuh.

1. Indera Penglihatan (Mata)

Mata adalah bagian yang sangat penting karena berfungsi sebagai indera

penglihatan, mata merupakan alat optik, sehingga cara kerjanya berdasarkan sifat-

sifat cahaya, dengan adanya cahaya mata akan dapat melihat objek atau benda dengan

baik, bila di dalam kegelapan maka mata tidak mampu melihat objek atau benda

dikarenakan tidak ada cahaya yang masuk, selain untuk melihat benda atau objek

mata juga bisa mendeteksi jarak dari sebuah benda atau objek.

Gambar 1.1 Bagian dalam mata

Fungsi bagian - bagian indra penglihatan adalah sebagai berikut :

a. Kornea (selaput tanduk) bagian dari mata berfungsi sebagai sensor untuk

menerima rangsang cahaya yang dipantulkan dari benda dan

meneruskannya ke bagian mata yang lebih dalam dan berakhir di retina.

b. Iris (selaput) pelangi berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang

masuk ke mata.

c. Pupil (anak mata) berfungsi sebagai jalan pengatur keluar masuknya

cahaya ke dalam mata.

d. Lensa mata berfungsi untuk mengatur letak bayangan supaya jatuh tepat

di bintik kuning. Lensa mata mempunyai tugas untuk memfokuskan

cahaya dan meneruskanya supaya jatuhnya tepat di bagian retina.

e. Retina ( selaput jala ) berfungsi untuk membentuk bayangan benda yang

kemudian dikirim oleh oleh saraf mata ke otak.

f. Urat saraf mata berfungsi meneruskan rangsang cahaya dari retina ke

otak.

g. Otot mata berfungsi mengatur gerakan bola mata.

h. Kunjongtiva berfungsi sebagai membran pelindung pada mata.

i. Skrela berfungsimelindungi bola mata.

j. Koroid berfungsi memberi/mensuplai makanan pada mata.

Contohnya : seorang anak kecil sedang menyebrang jalan, dia bisa

memperkirakan waktu yang tepat untuk menyebrang dengan melihat ada

atau tidak adanya mobil dengan jarak tertentu.

2.2 Indra Pendengaran (Telinga)

Telinga adalah bagian tubuh berfungsi sebagai sensor atau alat indera

pendengaran apabila terdapat gelombang suara yang masuk melalui telinga luar yang

akan diterima oleh otak. Selain untuk mendengar telinga juga bisa berfungsi untuk

mengetahui posisi dan jarak dari sebuah sumber bunyi.

Gambar 1.2 Bagian telinga

Fungsi bagian-bagian indra pendengar :

a. Daun telinga, lubang telinga dan liang pendengaran adalah sensor

telinga berfungsi menangkap dan mengumpulkan gelombang bunyi.

b. Gendang telinga berfungsi menerima rangsang bunyi dan meneruskannya

ke bagian yang lebih dalam.

c.  Tiga tulang pendengaran ( tulang martil, landasan dan sanggurdi)

berfungsi memperkuat getaran dan meneruskannya ke koklea atau rumah

siput.

d. Tingkap jorong, tingkap bundar, tiga saluran setengah lingkaran dan

koklea (rumah isput) berfungsi mengubah impuls dan diteruskan ke otak.

Tga saluran setengah lingkaran juga berfungsi menjaga keseimbangan

tubuh.

e.  Saluran eustus menghubungkan rongga mulut dengan telinga bagian luar.

Proses telinga untuk mendengar ialah gelombang Suara masuk melalui telinga luar  Masuk ke membran timpani  Membran Timpani mengubah gelombang suara menjadi getaran  Getaran Diteruskan ke Koklea (Rumah Siput  Getaran membuat cairan di rumah siput bergerak  Pergerakan cairan merangsang berbagai reseptor rambut di koklea (rumah siput)  Sel rambut akan bergetar  Getaran akan dikirim melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls  Otak menerima impuls dan menerjemahkannya sebagai suara

Contohnya : seseorang mendengarkan konser musik yang ada di lapangan

dari rumahnya, dia bisa mengetahui posisi dan jarak juga lantunan lagu

menggunakan telinga.

2.3 Indra Pengecap (Lidah)

Lidah adalah bagian dari tubuh yang berfungsi sebagai sensor perasa.

Gambar 1.3 Bagian Lidah

Daerah-daerah peka pada lidah :

a. Pangkal Lidah dapat mengecap rasa pahit

b. Tepi Lidah mengecap rasa asin dan rasa asam 

c. Ujung Lidah dapat mengecap rasa manis.

Contohnya : seseorang dapat merasakan rasa dari makanan yang

dimakannya.

2.4 Indra perasa (kulit)

Kulit adalah organ terluar dari tubuh yang melapisi seluruh tubuh

manusia. Pada permukaan luar kulit terdapat pori – pori (rongga) yang menjadi

tempat keluarnya keringat. Kulit adalah organ yang memiliki banyak fungsi,

diantaranya adalah sebagai pelindung tubuh dari berbagai hal yang dapat

membahayakan, sebagai alat indra peraba, sebagai salah satu organ yang berperan

dalam eksresi, pengatur suhu tubuh, dll.

Gambar 1.4 Bagian kulit

Fungsi bagian-bagian kulit :

a. Ujung Saraf Indra, terdapat pada lapisan kulit dermis dan terdiri dari

ujung saraf peraba dan ujung saraf perasa. Bagian ujung saraf perasa ini

dapat merasakan rangsangan berupa sentuhan, tekanan, nyeri, dingin, dan

panas. Sedangkan ujung saraf peraba dapat merasakan kasar atau halusnya

sesuatu.

b. Kulit ari berfungsi mencegah masuknya bibit penyakit dan mencegah

penguapan air dari dalam tubuh.

c. Kelenjar keringat berfungsi menghasilkan keringat

d. Lapisan lemak berfungsi menghangatkan tubuh

e. Otot penggerah rambut berfungsi mengatur gerakan rambut

f. Pembuluh darah berfungsi mengalirkan darah keseluruh tubuh.

Contohnya : seseorang terkena percikan api dari sekar rokok dan

merasakan panas, dan seseorang dapat mengetahui permukaan benda kerja

yang sedang di frais halus atau kasar.

2.5 Indra penciuman (Hidung)

Gambar 1.5 Bagian Hidung

Fungsi bagian-bagian indra pembau :

a. Lubang hidung berfungsi untuk keluar masuknya udara

b. Rambut hidung berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ketika

bernapas

c. Selaput lendir berfungsi tempat menempelnya kotoran dan sebagai indera

pembau

d. Serabut saraf berfungsi mendeteksi zat kimia yang ada dalam udara

pernapasan

e. Saraf pembau berfungsi mengirimkan bau-bauan yang ke otak

Contohnya : seseorang dapat merasakan aroma masakan.

BAGIAN 2

INPUT DEVICE (SENSOR)

Prinsip kerja input device (sensor)

1. LDR (light dependent resistor)

LDR ( Light Dependent Resistor ) adalah sebuah resistor dimana nilai resistansinya akan

berubah jika dikenai cahaya. Prinsip kerja dari LDR ini adalah Resistansi LDR akan

berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan

gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang.

LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi

dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik

meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk

mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri

adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya

terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya

berubah secara drastis.

(gambar. Alat LDR)

2. Fotokonduktif

Fotokonduktif adalah Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan

perubahan tahanan sel. Apabila permukaan alat ini gelap maka tahanan alat menjadi tinggi.

Ketika menyala dengan terang  tahanan turun pada tingkat harga yang rendah. Seperti terlihat 

pada gambar 2.

(a) fotokonduktif ; (b) Cahaya pada sel fotokonduktif  mengubah harga resistansi

Pada fotokonduktif terdapat 2 jenis, yaitu :

2.1. PhotoDioda

Photo Dioda adalah sebuah dioda yang apabila dikenai cahaya akan memancarkan elctron

sehingga akan mengalirkan arus listrik.

2.2. Phototransistor

Phototransistor adalah sebuah transistor yang apabila dikenai cahaya akan mengalirkan

electron sehingga akan terjadi penguatan arus seperti pada sebuah transistor.

2.3. Solar Cell

Fotovoltaic atau sel solar Adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung

menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada dasarnya adalah sambungan PN

dengan lapisan P yang transparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan P akan menyebabkan

gerakan elektron antara bagian P dan N, jadi menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5

volt per sel pada sinar matahari penuh. Sel fotovoltaic adalah jenis tranduser sinar/cahaya seperti

pada gambar 1.

Gambar Cahaya pada sel fotovoltaik menghasilkan tegangan

3. Thermocouple

Thermocouple pada dasarnya adalah sensor suhu Thermo-Electric yang terdiri dari dua

persimpangan (junction) logam yang berbeda. Salah satu Logam di Thermocouple dijaga di suhu

yang tetap (konstan) yang berfungsi sebagai junction referensi sedangkan satunya lagi dikenakan

suhu panas yang akan dideteksi. Dengan adanya perbedaan suhu di dua persimpangan tersebut,

rangkaian akan menghasilkan tegangan listrik tertentu yang nilainya sebanding dengan suhu

sumber panas.

Gambar Thermocouple

4. Thermistor

Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi/hambatan listrik yang

berbanding terbalik dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, semakin kecil

resistansi ada juga yang semakin rendah suhu, semakin tinggi resistansi.

Simbol Thermistor :

( gambar. Thermistor )

5. Strain Gauge

Strain gage mamanfaatkan sifat konduktansi elektrik. Gaya yang diberikan pada suatu

benda logam (material ferrit / konduktif), selain menimbulkan deformasi bentuk fisik juga

menimbulkan perubahan sifat resistansi elektrik benda tersebut. Dengan menempelkan jenis

material tersebut pada suatu benda uji (specimen) menggunakan suatu perekat yang isolatif

terhadap arus listrik, maka material tadi akan menghasilkan adanya perubahan resistansi yang

nilainya sebanding terhadap deformasi bentuknya.

6. Pressure Switch

Pressure sensor / Pressure Switch adalah alat pendeteksi tekanan, baik tekanan berupa

udara, air, oli atau steam, tekanan udara dihasilkan oleh kompresor, tekanan air dihasilkan oleh

pompa air, tekanan oli dihasilkan oleh pompa oli atau hidraulic unit, sedangkan tekanan steam

dihasilkan dari boiler atau sisa pembakaran generator dll.

Cara Kerja. Didalam sensor ini terdapat kontak listrik sebanyak dua buah yaitu A kontak dan B

kontak [ NO,NC ], namun ada juga yang hanya mempunyai satu kontak saja yaitu B kontak,

ketika sensor mendeteksi adanya tekanan dibagian input, maka kontak-kontaknya akan bekerja,

ini berarti A kontak terhubung dan B kontak terlepas. Pada bagian dalam sensor terdapat baud

"set" untuk mengatur besarnya tekanan yang akan dideteksi, pengaturan ini mempengaruhi cara

kerja sensor, contoh sensor di atur pada setting rendah, maka ketika ada press atau tekanan yang

masuk beberapa Kg/cm saja, maka sensor sudah dapat bekerja, begitupun sebaliknya.

7. Loadcell

Load cell adalah sebuah alat uji perangkat listrik yang dapat mengubah suatu energi

menjadi energi lainnya yang biasa digunakan untuk mengubah suatu gaya menjadi sinyal listrik.

Perubahan dari satu system ke system lainnya ini tidak langsung terjadi dalam dua tahap

saja tetapi harus melalui tahap-tahap pengaturan mekanikal, kekuatan dan energi dapat

merasakan perubahan kondisi dari baik menjadi kurang baik.

Pada load cell The strain gauge mengukur perubahan yang berepengaruh pada strain

sebagai sinyal listrik, karena perubahan efektif terjadi pada beban hambatan kawat listrik.

Sebuah sel/slot beban umumnya terdiri dari empat aspek pengukur regangan dalam sistem

konfigurasi pada Wheatstone Bridge. Sel/slot beban dari satu strain gauge atau dua pengukur

regangan.

Output sinyal listrik biasanya disediakan serta di urutankan beberapa milivolt dan

membutuhkan amplifikasi oleh penguat instrumentasi sebelum dapat digunakan.

Output dari pemantauan perubahan kondisi dapat ditingkatkan untuk menghitung gaya yang

diterapkan untuk perabaikan dan pemantauan kondisinya. Berbagai jenis sel/slot beban yang ada

termasuk sel/slot beban hidrolik,