Sensors & Transducers 1

Pengukuran Lingkungan

TEP 362 (2-3)

Pengertian

• Sensor adalah alat untuk menditeksi adanya perubahan fisik pada suatu objek dan merubahnya menjadi Signal yang dapat diukur atau disimpan.

• Transducer adalah alat untuk mentransfer Signal dari satu sistem ke sistem lainnya baik dalam bentuk Signal yang sama atau bentuk Signal lainnya.

• Sensor merupakan alat perabanya sedangkan Transducer merupakan Sensor plus sirkit yang digunakannya.

• Ada sebagian Sensor yang juga menghasilkan Signal dan berperilaku sebagai Transducer.

• Semua Transducer mengandung Sensor, dan tidak semua Sensor berfungsi sebagai Transducer.

• Signal merupakan istilah yang dipakai menggambarkan adanya satu bentuk energi yang berubah sebagai fungsi dari ruang dan waktu.

Sensing Process

TRANSDUCERInput Energy

(or Signal)Output Energy

(or Signal)

The Main Form of Energy

Type of Energy Occurrence

Radiant Radio waves, visible light, infra-red, etc.

Gravitational Gravitational Attraction

Mechanical Motion, Displacement, forces, etc.

Thermal Kinetic energy of atoms and molecules

Electrical Electric fields, currents, etc.

Magnetic Magnetic fields

Molecular Binding energy in molecules

Atomic Forces between nucleus and electrons

Nuclear Binding energy between nuclei

Mass Energy Energy given by E=mc2

Six Types of Signal important for Measurement

Type of Signal Occurrence

Radiant Especially visible light or infra-red.

Mechanical Displacement, Velocity, Acceleration, Forces, Pressure, Flow, etc..

Thermal Temperature, Heat Flow, Conduction, etc.

Electrical Voltage, Currents, Resistance, Dielectric Constant, etc.

Chemical(Derived from several forms of energy)

Composition, pH, etc.

A General Form of Transducer System

Transducer Modifier Actuator

Radiant

Mechanical

Thermal

Electrical

Magnetic

Chemical

Radiant

Mechanical

Thermal

Electrical

Magnetic

Chemical

Type of Transducers

• Passive/Self-Generating TransducerTransducer yang menghasilkan sendiri sinyal listrik yang langsung bisa amplifikasi dan diproses lebih lanjut. (Contoh: Thermocouple)

• Active/Modulating TransducerTransducer yang memerlukan sumber energi agar dapat merespon sinyal yang diterimanya. (Contoh: Photoconducive Cell)

• Modifier TransducersTransducer yang menghasilkan bentuk sinyal yang sama dengan yang diterimanya (Contoh: Pressure Gauge)

Three Types of Transducer

ModifierInput Energy Output Energy

(Same Form)

Self-GeneratorInput Energy Output Energy

(Different Form)

ModulatorInput Energy Output Energy

Modulating Signal

Transducer Parameters

• Responsivity

Contoh satuan: V/m, Ω/oC, V/oC

• Detectivity

Contoh satuan: m-1, Ω-1, V-1

r =Output signal in response to Input

Input signal

d =Signal-to-noise ratio at Output

Input signal

Least Detectable Signal

LDS adalah input signal yang menghasilkan signal-to-noise ratio=1, dengan demikian, detectivity-nya menjadi:

d = 1/(LDS).

Respone Time: waktu yang diperlukan sebuah transducer untuk mencapai 63 persen dari nilai akhir (linear), atau mencapai puncaknya (non-linear).

Sistem Pengukuran

Transducer Actuator

Feedback

Amplifier Detector

Excitation

Input Output

Devices of Sensor and Transducers

• Displacement Sensing– LVDT (Linear Variable Differential

Transformer.– Potentiometer Displacement Transducer– Capacitive Displacement Transducer– Variable-Area Capacitive Sensor– Variable-Separation Capacitive Sensor– Optical Displacement Sensor

Devices of Sensor and Transducers

• Velocity Sensing– Longitudinal Velocity Sensing– Rotational Velocity Sensing

• Acceleration Sensing• Strain Measurement

– Wire and Foil Gauge– Semiconductor Strain Gauge– Strain Gaige Transducer

Devices of Sensor and Transducers

• Flow Sensors– Vector Flow Transducer– Volume Flow Sensor

• Temperature Sensors– Resistive Temperature Sensor– Semiconducor Temperature Sensor

(Thermistor)– Thermoelectric Sensors

Devices of Sensor and Transducers

• Optical Sensors– Thermal Photosensor– Photoemissive sensor– Photovoltaic Sensor– Photoresistive of Photoconductive Sensors

• Acoustic Sensors– Ceramic Microphones– Capacitor Microphone– Electret Microphone– Magnetic Microphone– Hydrophone

• Hall Effect Sensors