kisi-kisi UAS sensor dan transduser

materi yang akan muncul pada UAS semester ganjil mata kuliah sensor dan transuder:
1. Sensor Cahaya dan fotometer
2. Sensor suara, termasuk mikrofon dan ultrasonik
3. Sensor kedekatan[proximity sensor], inframerah
4. Sensor kelembaban [humidity sensor]


5. Sensor suhu [temperature sensor]
6. Sensor gaya gerak
7. Sensor kecepatan, termasuk kecepatan sudut putar
8. Sensor tekanan
9. Sensor kimia, termasuk gas dan cairan

Sensor Cahaya adalah alat/komponen yang mampu mengubah/mengkonversi besaran cahaya menjadi besaran listrik. besaran listrik yang dimaksud dapat berupa tegangan, arus atau resistansi.
jenis-jenis sensor cahaya:
a. pelat fotografis. pelat ini menggunakan molekul halida [ini benar halida, bukan adiknya cep uminx...he3], molekul ini dibagi menjadi atom perak dan atom halogen. molekul yang berdekatan dapat terpisah dengan pengembangan dari pelat fotografis ini.
b. fotoresistor / LDR. LDR ini mengubah intensitas cahaya menjadi nilai resistansi. LDR memiliki parameter dark resistance dan light resistance. dark resistance / resistansi saat gelap adalah sekitar 1Mega ohm, dan saat terang/light resistance adalah berkisar 100 kilo ohm.
c. sel fotovoltaik. sel ini mengubah intensitas cahaya menjadi tegangan. arus keluaran fotovoltaik berkisar dari 4-20miliAmpere.
d. fotodioda mengubah kondisi rangkaian ketika mendapat cahaya. dapat berfungsi sebagai sakelar elektronik
e. fototransistor memiliki prinspi kerja yang hampir sama dengan foto dioda
f. fotomultiplier memiliki fotokatoda yang akan memancarkan elektron ketika terkena cahaya. elektron dari fotokatoda dikuatkan dengan rantai dynode, sehingga dapat membuat rangkaian menjadi konduksi.
g. tabung cahaya, memiliki prinsip kerja yang hampir sama dengan fotomultiplier, hanya saja hubungannya dengan resistansi.
h. cryogenic
"catatan: sumber dari wikipedia". untuk poin cryogenic, wikipedia mengkategorikannya sebagai sensor cahaya, padahal cryogenic fokus untuk sensor suhu.

Sensor suara adalah alat yang mengubah gelombang suara [20-20kHz] menjadi gelombang listrik. ketika membran digetarkan oleh suara, maka bagian dinamis [membran] akan bergerak mendekati bagian statis sehingga jarak antara membran dengan bagian statis berubah yang menyebabkan berubahnya tegangan / arus.
jenis sensor suara adalah mikrofon dan ultrasonik.
mikrofon bekerja dengan mengandalkan getaran suara yang dideteksi oleh membran yang mengubah besaran listrik dari mikrofon. mikrofon termasuk sensor aktif, yaitu sensor yang tidak memerlukan catu daya, sensor ini akan bekerja ketika mendapat rangsangan dari lingkungannya.
ultrasonik terdiri dari transmitter dan receiver. ultrasonik termasuk sensor pasif. transmitter memancarkan gelombang suara secara terus menerus, bagian receiver akan menerima pantulan / secara langsung menerima gelombang suara dari transmitter. ketika receiver menerima gelombang dari receiver, maka output dari ultrasonik yang berupa tegangan / arus diproses oleh signal conditioning dan seterusnya.

Sensor kedekatan
adalah sensor yang mengubah jarak menjadi besaran listrik yang berupa tegangan, induktasi, kapsitansi atau resistansi
- tegangan, contohnya adalah inframerah. infra merah memancarkan gelombang inframerah dengan panjang gelombang 700nm sampai 1mm. ketika pancaran gelombang inframerah diterima oleh receiver infra merah, maka akan muncul tegangan / arus, yang selanjutnya diproses oleh signal conditioning
- induktasi, contohnya adalah LVDT [linier variable differential transformer]. sensor kedekatan berbasis induktansi bekerja dengan lilitan dan inti [besi atau ferit]. ketika ferit bergerak mendekati lilitan / masuk ke dalam lilitan karena rangsangan lingkungan, maka akan timbul induktasi pada kumparan yang mengubah keseimbangan jembatan wheatstone, selanjutnya perubahan tegangan jembatan diperkuata oleh op-amp untuk selanjutnya dilakukan pengkondisian sinyal.
- kapasitansi, contohnya varco. ketika bagian plat dari kapasitor bergerak mendekat / menjauh / bagian yang saling berhadapan bertemu, maka akan timbul kapasitansi. kapasitansi minimum didapat ketika jarak antara plat jauh / sangat sedikit luas plat yang saling berhadapan. kapasitansi akan maksimum ketika jarak antar plat dekat / seluruh luas plat berhadapan. kerjanya hampir sama dengan sensor kedekatan berbasis induktansi.
- resistansi, contohnya adalah microswitch. ketika microswitch ON, maka resistansi mendekati nol / konduktif, ketika microswitch OFF, maka resistansi mendekati tak hingga / rangkaian terbuka.

Sensor kelembaban adalah sensor yang mengubah kelembaban dari suatu medium menjadi besaran listrik.
kelembaban adalah jumlah uap air yang terkandung pada sebuah medium.
sensor ini mengubah perubahan kelembaban dari suatu medium menjadi tegangan.
contoh sensor kelembaban adalah HS12P/HS15P

Sensor suhu mengubah temperature menjadi tegangan atau arus.
contohnya: LM35 yang merupakan sensor suhu silicon bandgap. IC ini mengubah perubahan suhu menjadi tegangan. thermocouple dan bimetal juga dapat digunakan sebagai sensor suhu. 2 buah logam dengan salah satu ujungnya dihubungkan dan salah satu logam dipasang elemen referensi suhu, misalkan es cair, untuk suhu nol derajat celcius. kedua ujung logam akan memiliki tegangan, ketika ujung yang lain dipanaskan.

Sensor gaya gerak adalah sensor yang mengubah gerakan dari sensor menjadi tegangan atau arus. untuk lebih jelasnya masalah gaya gerak, dibahas pada sensor posisi

Sensor kecepatan

Sensor tekanan

Sensor kimia

keep in[Astyle]

Frequency Discrimination

Praktikum sensor dan transduser yang ke 13 mengenai frekuensi diskriminasi.
Inti dari praktikum ini adalah perubahan frekuensi ke perubahan tegangan. pada praktikum digunakan oscillator atau dapat menggunakan function generator.
selain menggunakan function generator, perubahan kapasitansi dari madul kapasitor dapat mengubah frekuensi yang dihasilkan oleh oscillator.
Data hasil praktikum

variasi kecil pada kapasitansi (sensor dan transduser 12)

Tujuan

- untuk mengidentifikasi bagaimana perubahan kecil pada kapasitansi dari transduser dapat dirubah dalam rangkaian elektronik sehingga dapat diukur.



Peralatan

-TK290

-TK289, atau

-PSU 15Vdc

-TK291

-TK289, dengan

-Modul TK294C

-Rangkaian pergerakan linier

-Transduser Kapasitif (area)

-Transduser Kapasitif (jarak)

-Frekuensi meter bergana



Gambar Rangkaian







Data Percobaan

Posisi Slider (cm)	Frekuensi (kHz)
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0	471,7 471,2 470 469 463 462 460 459 458 457 456

Analisa

"lagi-lagi analisa belum beres...^_^"

Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan, dapat disimpulkan bahwa perubahan kapasitansi yang kecil berpengaruh terhadap tegangan output, karena tegangan output kecil, maka pengecekan menggunakan frekuensi meter menjadi dapat terbaca.

laporan pengukuran kapasitansi (sensor dan transduser 11)

Tujuan

- untuk mengidentifikasi bagaimana jembatan wheatstone digunakan untuk membandingkan nilai dari kapasitor



Peralatan

-TK290

-TK289, atau

-TK291

-TK289, dengan

-modul 294A

-modul 294D

-voltmeter ac

-kapasitansi dekade 0.001uF-0.1uF

-generator fungsi



Gambar Rangkaian





Data Percobaan

No	R1 (ohm)	R2 (ohm)	Cx (uF)	Cs (uF)
1	1k	1k	0.1	0.105
2	1k	1k	1	1.005
3	1k	1k	100p	110p

Analisa

"analisa buat laporan praktikum yang ke 11 belum beres, nanti menuyusul"

Kesimpulan

Berdasarkan data pada tabel hasil percobaan, dapat disimpulkan bahwa penggunaan jembatan wheatstone dapat digunakan untuk mengetahui nilai kapasitansi. penggunaan kapasitor dengan kapasitansi yang kecil memiliki galat yang cukup besar. metoda ini baik untuk mengukur kapasitansi yang lebih besar dari 1uF.

sensor posisi

sensor posisi adalah sensor yang mengubah posisi sensor menjadi tegangan dan atau arus.
jenis-jenis sensor posisi terdiri dari:
1. accelerometer

(gambar dari http://einstein.stanford.edu/STEP/information/data/testq2.html)
tegangan output dari accelerometer bisa mencapai 1650mV
2.gyroscpose
adalah salah satu dari sensor posisi yang memanfaatkan porosnya.
ketika terjadi pegerakan/perpindahan posisi, dalam hal ini rotasi dan pergeseran posisi, maka akan timbul output berupa tegangan.
gyroscope ini diaplikasikan pada perlatan navigasi, contohnya pada pesawat terbang, mobil modern dan GPS.
(gambar dari wikipedia)


(gambar dari wikipedia)
3.kompas digital
kompas digital memiliki bentuk yang kompleks, terdiri dari rangkaian elektronika. inti dari kompas digital adalah untuk memberikan informasi arah yang selanjutnya, output dari kompas digital yang berupa tegangan diproses oleh mikrokontroller. contohnya: cmps03 magnetic compass

mengukur kapasitansi dengan menggunakan wheatstone bridge

untuk mengukur nilai kapasitansi sebuah kapasitor, dapat menggunakan rangkaian jembatan wheatstone (wheatstone bridge).
Pada jembatan dipasang 2 buah resistor dengan nilai tertentu, misal 1k ohm. 2 buah kapasitor juga dipasang pada jembatan seperti gambar dibawah.



rangkaian jembatan menggunakan sumber AC (alternating current / arus bolak-balik). pada praktikum yang dilakukan penulis adalah menggunakan generator fungsi dengan tegangan 2Vp-p dan frekuensi 1kHz. R1=R2=1k ohm. Rs dan Rx tidak dipasang saat praktikum, dengan alasan untuk mempermudah mendapat hasil pengukuran. Cx menggunakan variasi nilai kapasitansi yaitu 100pF, 0,1uF dan 1uF. Cs menggunakan kapasitor dekade.
dari hasil pengukuran, dengan menggunakan voltmeter AC, didapat keseimbangan jembatan, walaupun tidak menghasilkan 0 volt. pada praktikum hanya didapat nilai terkecil yaitu 3,9mV. Bisa dianggap bahwa 3,9mV adalah mendekati 0 volt, sehingga jembatan bisa disebut kondisi seimbang.
pada praktikum ini, yang kita cari adalah nilai Cx. Cx dianggap nilai kapasitansi yang tidak diketahui. Cs adalah C dekade yang bisa kita atur. Ketika C dekade diatur sehingga didapat tegangan outputnya mendekati nol, dalam hal ini 3,9mV, maka nilai kapasitansi pada C dekade adalah nilai kapasitansi yang kita cari.
hasil kali Cx dengan R1 harus sama dengan hasil kali Cs dengan R2 agar didapat keseimbangan.
laporan hasil praktikum dapat di download di sini

strain gauge

strain gauge adalah sebuah sensor yang mengubah energi mekanik menjadi tahanan.
strain gauge ini bekerja ketika terjadi regangan. regangan pada strain gauge sangat kecil, yaitu dalam orde milimeter.
strain gauge ini baik digunakan pada jembatan atau rel kereta api. ketika logam (besi atau baja) pada jembatan atau rel kereta mengalami peregangan atau pengerutan (stress), maka akan menggeser strain gauge yang tertempel pada logam tersebut, sehingga timbul tahanan.
perubahan tahanan terhadap perubahan regangan adalah linier.
pada praktikum strain gauge, menggunakan peralatan:
1. catu daya variabel

2. modul strain gauge

3. modul jembatan wheatstone

4. multimeter digital


setelah melakukan praktikum, didapat data sebagai berikut

sensor primer dan sekunder

pada sebuah sensor sebenarnya terdapat 2 bagian utama, yaitu bagian sensor primer dan bagian sekunder.
sensor primer adalah sensor yang berfungsi mengubah besaran fisika / kimia menjadi tegangan / arus.
sensor sekunder adalah sensor setelah sensor primer yang meneruskan data dari output sensor primer untuk diproses selanjutnya.

Sensor dan Transducer 2

Dalam pemilihan sensor ternyata harus diperhatikan apakah output sensor yang akan digunakan adalah analog atau digital.
Pengelompokan sensor berdasarkan outputnya:
1. Sensor analog
2. Sensor digital

Pada sensor analog, ambil contoh LDR dengan bahan CdS (Cadmium Sulfide) memiliki range output 0 - 5v
(gambar dari http://www.seattlerobotics.org/encoder/index.html)

Pada sensor digital


Biasanya sensor yang digunakan sebagai fungsi switching, yaitu ON dan OFF, penggunaan sensor digital akan lebih memudahkan karen outputnya merupakan digital (ON dan OFF), sensor yang digunakan sebagai input dari mikrokontroler.
Penggunaan sensor analog juga dapat digunakan sebagai input mikrokontroller sebagai switching, yaitu dengan menambahkan ADC (Analog to Digital Converter) sebagai signal conditioning dari sensor.

Cara Memilih Sensor dan Transduser

1. Menurut J.P. Bentley
measurand-->sensor dan transduser-->Pengkondisi sinyal-->Pemproses sinyal-->Penampil Data-->Hasil Pengukuran

2. Menurut A.K. Shawney
measurang-->sensor dan transduser-->Pengkondisi sinyal-->Perekam data-->Pengirim data

Untuk memilih sensor yang tepat pada aplikasi, sebaiknya perhatikan langkah-langkah berikut:
a. Tentukan besaran apa yang akan dideteksi / diukur
b. Pilih sensor dengan prinsip kerja yang sesui dengan besaran yang akan dideteksi
c. Perhatikan ketelitian sensor yang akan digunakan
d. Perhatikan sensitifitasnya, juga tentukan apakah termasuk pasif atau aktif sensor
e. syarat-syarat secara fisik. contoh: sensor dengan bahan mudah korosi digunakan di tempat lembab.
f. Syarat lingkungan dari sebuah sensornya. contoh: sensor bekerja pada suhu -10 s.d 200 derajat celcius, maka jangan gunakan sensor tersebut diluar range.

Klasifikasi Sensor dan Transduser

Sensor dan transduser dikelompokan dalam bagian-bagian:
1. Berdasarkan pemberian catu daya
2. Prinsip kerja
3. Elektronik, Mekanik dan Magnetik
4. Kegunaan

Berdasarkan pemberian catu daya, sensor terbagi 2:
a. Aktif
Sensor ini tidak memerlukan daya (eksitasi) untuk mengubah besaran. Contoh: Thermistor, Thermocouple, Photovoltaic cell.
b. Pasif
Sensor ini memerlukan catu daya untuk mengubah besaran. Contoh: Ultrasonik, UVITRON, IR.

Berdasarkan Prinsip Kerja, sensor terbagi 4:
1. Resistansi
Besaran fisika / kimia yang diinderai dikonversi menjadi resistansi.
contoh: potensio, strain gage, hot-wire meter, thermistor, hygrometer, sel fotokonduktif.
2. Kapasitansi
Besaran fisika / kimia yang diinderai dikonversi menjadi kapasitansi
contoh: Varco(variable condensator), mikrofon kapasitor, dan dielektrik gage.
3. Induktansi
Besaran fisika / kimia yang diinderai dikonversi menjadi induktansi
contoh: megnetik sirkuit, reluktansi pick up, differensial trafo, eddy current gage, magnetostriction gage.
4. Tegangan dan Arus
Besaran fisika / kimia yang diinderai dikonversi menjadi tegangan dan arus
cantoh: Hall effect pick up, kamar ionisasi, sel fotoemisif, tabung fotomultiplier.

Elektronik, Mekanik dan Magnetik
1. Elektronik: photovoltaic cell
2. Mekanik: limit switch
3. Magnetik: magnetostriction gage

Kegunaan
pengklasifikasiannya berdasarkan besaran fisika yang akan diukur.
1. panjang
2. massa
3. waktu
4. kuat arus
5. Suhu
6. intensitas cahaya
7. molaritas

Sensor dan Transduser 1 (Satu)

Sensor berasal dari kata sense(menginderai). Jadi sensor hanya menginderai gejala fisika/kimia tanpa ada tindak lanjutnya.
Transduser adalah sesuatu yang bisa mengubah / mengkonversi energi menjadi energi lain.

Terdapat perbedaan mengenai sensor dan transduser, ada yang menganggap sensor dan transduser sama, sebagai pengkonversi energi menjadi energi lain. Ada juga yang membedakan antara sensor dan transduser.

KARAKTERISTIK SENSOR
1. Accuracy = ketepatan (karakteristik statis)
2. Precission = ketelitian
3. Range
4. Span
5. Dead Time
6. Dead Zone
7. Error (karakteristik statis)
8. Repeatability (karakteristik statis)
9. Resolution
10. Hysteresis (karakteristik statis)
11. Sensitivity (karakteristik statis)
12. True Value
13. Linearity (karakteristik statis)
14. Full Scale

> Range adalah rentang besaran fisika yang dapat dideteksi oleh sebuah sensor.
> Span adalah selisih antara batas atas dan batas bawah dari range sebuah sensor.
> Dead time adalah lamanya delay dari sebuah sensor.
> Dead zone adalah sebuah kondisi ketika sensor tidak dapat bekerja.
> Error adalah perbedaan nilai yang seharusnya dengan niali hasil pengukuran.
> Repeatability adalah kemampuan mengulang hasil pengukuran yang sama.
> Resolution adalah Perubahan terkecil yang masih dapat dideteksi.
> Hysteresis adalah perbedaan output yang timbul ketika kenaikan input dan penurunan output yang sama.
> Sensitivity adalah perubahan output yang terjadi ketika perubahan input terkecil.
> True Value adalah nilai benar yang seharusnya didapat pada pengukuran.
> Linearity adalah pewujudan input dengan output dalam bentuk garis.
> Full Scale adalah skala penuh dari sebuah sensor

infra merah sebagai sensor proximity

Sensor dan Transduser

Sensor adalah sesuatu yang dapat merubah besaran fisika menjadi besaran lain. Besaran pokok fisika tersebut diantaranya adalah:

a. Panjang (meter)

b. Massa (kilogram)

c. Waktu (detik)

d. Suhu (Kelvin)

e. Kuat Arus Listrik (Ampere)

f. Intensitas Cahaya (Candela)

g. Jumlah zat (mol)

Transduser adalah sesuatu yang dapat merubah besaran fisika menjadi besaran listrik (tegangan atau arus).

Pada masyarakat pada umumnya, istilah sensor yang dimaksud adalah transduser.

Transduser yang digunakan untuk mendeteksi jarak, panjang atau kedekatan kerap kali disebut sebagai proximity sensor. Transduser ini mendeteksi jarak, lalu mengubahnya menjadi tegangan / arus. Tegangan atau arus yang dihasilkan sangat kecil. Untuk arus yang dihasilkan dari sebuah transduser bervariasi, dari mulai 4mA sampai dengan 20mA. Sedangkan tegangan yang dihasilkan dari transduser ini adalah dari 0 volt sampai dengan 10 volt.

Jenis transduser dan sensor kedekatan

Ø Infra Red

Ø Ultrasonik

Ø Kamera

Ø Limit switch

lengkapnya, unduh file ini