KARAKTERISTIK SENSOR Dwi Sudarno Putra, ST, MT. http://dwisudarnoputra.wordpress.com/ KARAKTERISTIK SENSOR Dwi Sudarno Putra, ST, MT. http://unp.ac.id/

Fokus Bahasan Transfer Function Full-Scale Input (Span) Full-Scale Output Akurasi Kalibrasi Hysteresis Saturation Repeatability Eror Deadband Resolution Sifat Khusus Impedansi Output Format Keluaran Eksitasi Karakteristik dinamis Faktor Lingkungan Reliability Karakteristik Aplikasi Ketidakpastian

Transfer Function Stimulus biasanya tidak berbentuk elektris, sehingga dari input menuju output akan terjadi proses perubahan energi

Transfer Function Sehingga di dalam sebuah sensor antara Input (stimulus) dan Output (respon) memiliki hubungan matematis Jika Output adalah S dan input stimulusnya adalah s, maka dapat dituliskan transfer functionnya S=f(s) dimana S sebagai fungsi s

Grafik hubungan bukaan valve dan tegangan Transfer Function Contoh : Representasi grafis hubungan S dan s pada sebuah Position Sensor Volt % Grafik hubungan bukaan valve dan tegangan

Grafik (a)Transfer Function dan Grafik (b) invers transfer function Contoh : Representasi grafis hubungan S dan s pada sebuah Thermo anemoneter Grafik (a)Transfer Function dan Grafik (b) invers transfer function Thermo Anemometer merupakan instrument pengukuran yang mempunyai fungsi untuk mencatat data kecepatan angin dengan tepat dan akurat

Transfer Function Bagaimana cara mendapatkan Transfer Function? Mathematical Model Functional Approximations Polynomial Approximations Linear Piecewise Approximation Spline Interpolation Multidimensional Transfer Functions

Full-Scale Input (Span) Span merepresentasikan nilai maksimum stimulus yang dapat diberikan kepada sensor tanpa mempegaruhi akurasi sensor

Full-Scale Output FSO adalah perbedaan aljabar antara keluaran sinyal elektrik yang diukur dengan masukan stimulus maksimum dan masukan stimulus terendah

Akurasi Akurasi adalah seberapa tepat nilai stimulus dapat direpresentasikan. Dalam kontek akurasi nilai yang sebeneranya dihitung adalah ketidakakuratan Ketidakakuratan (inaccuracy) adalah nilai deviasi (penyimpangan) terjauh yang dihasilkan oleh sensor dibandingkan dengan nilai ideal atau nilai sebenarnya dari masukan stimulus

Akurasi Ilustrasi Sensor perpindahan linear menghasilkan output (S) nilai 1 mV (milivolt) setiap stimulus (s) perpindahan sejauh 1 mm (milimeter), maka idealnya akan memiliki grafik transfer function berbentuk garis dengan kemiringan (sensitifitas) B = 1mV/1mm Namun pada prakteknya ketika diberikan s = 10mm ternyata menghasilkan S=10.5 mV. Dengan fungsi invers maka didapatkan stimulus seharusnya adalah sx = S/B = 10.5 mV/1(mV/mm)=10.5 mm Kemudian kita bandingkan dengan nilai aktual diperoleh adanya kesalahan perkiraan perpindahan oleh sensor yaitu sebesar sx – s = 0.5 mm  disebut sebagai kesalahan penyimpangan atau eror

Akurasi Ilustrasi Sehinga bisa dikatakan bahwa dalam 10mm ketidakakuratan sensor adalah 0.5mm atau bisa dikatakan bahwa ketidak akuratan sensor sebesar 0.5/10 = 5 % Hal ini memungkinkan adanya eror lebih besar ketika pergeserannya semakin jauh Jika eksperimen dilakukan berulang dan hasilnya tetap saja memberikan eror 5 % maka boleh disebut bahwa sensor memiliki eror sistematis sebesar 5% setiap 10mm span Pada kenyataannya eror sistematis yang demikian tidak ada, yang ada eror sistematis adalah nilai rata- rata dari beberapa kali eksperimen

Akurasi Inacuracy bisa disebabkan : Variasi material Kualitas pekerjaan Kesalahan desain Toleransi dalam manufaktur, dll Inacuracy tetaplah tidak boleh melebihi batasan akurasi tertentu

Calibration Adalah proses verifikasi akurasi suatu alat/piranti dengan sebuah acuan standard tertentu Acuan dapat berupa Rancangan awal Kondisi tertentu

Calibration Error Adalah toleransi ketidakakuratan yang diijinkan oleh (pabrik) pembuat sensor yang bersifat sistemik Kalibrasi eror ini dapat ditambahkan dengan porsi yang sama untuk semua kondisi ataupun berbeda bergantung tipe erornya

Hysteresis Eror Adalah pergeseran output sensor pada kondisi (titik) sinyal masukan tertentu yang dicapai dari arah yang berlawanan Penyebab : Bentuk geometri desain Friction (gesekan) Perubahan struktur material

Saturation Eror Adalah kejenuhan, kondisi dimana output sensor tidak lagi mampu memberikan nilai seperti yang diinginkan

Repeatability Eror Adalah ketidakmampuan sensor untuk memberikan nilai yang sama pada kondisi (penyensoran) yang sama Penyebab : Derau panas Plastisitas Material Build up charge, dll

Dead Band Adalah ketidakmampuan sensor ketika bekerja dalam range input tertentu

Resolution Adalah nilai step kenaikan stimulus terkecil yang masih bisa dirasakan sensor

Special Properties Properties tertentu kadang dibutuhkan pada beberapa sensor, Misal pada light detector yang sensitif pada bandwidth optik tertentu sehingga diperlukan spesifikasi tertentu guna medapatkan respon spektral mereka

Output Impedance Impedansi keluaran Penting untuk diketahui agar keterhubungan sensor dan rangkaian elektronik bisa dilakukan dengan lebih baik Untuk a, Zout dibuat sekecil mungkin agar tegangan yang masuk ke rangkaian besar

Output Format Adalah bentuk karakteristik dari sinyal yang dihasilkan oleh sensor. Baik sensor itu sendiri maupun hasil kolaborasi sensor dan rangkaiannya Karakteristik yang dimaksud bisa berupa tegangan, arus, beban, frekuensi, amplitudo, pase, polaritas, bentuk sinyal, waktu tunda, kode digital

Eksitasi Adalah sinyal luar yang diperlukan untuk mengoperasikan sebuah sensor aktif Eksitasi dapat berupa tegangan dan atau arus tertentu Kesalahan dalam memberikan sinyal eksitasi akan mengganggu transfer funtion yang berarti akan menimbulkan kesalahan juga pada outputnya

Dynamic Characteristic Untuk beberapa hal, sensor digunakan dalam kondisi yang berubah secara drastis, sedangkan respon yang diberikan terkadang lambat/kurang bisa mengikuti perubahan (karena sensor ataupun penghubung dengan stimulus) sehingga sensor akan memiliki sebuah karakteristik yang tergantung dengan waktu (time dipendent characteristic) hal inilah yang disebut sebagai Karakteristik dinamis Banyak terjadi di sistem kendali seperti pada saat fase pemanasan/persiapan sebuah sistem

Dynamic Characteristic

Environmental Factor Faktor yang dapat mempengaruhi kinerja sensor salah satunya adalah fator lingkungan Tempat penyimpanan Perubahan ekstrim lingkungan

Reliability Adalah kemampuan sensor untuk melakukan fungsinya pada kondisi dan waktu tertentu Realibility menggambarkan kemungkinan piranti sensor dapat beroperasi setelah berapa lama atau setelah berapa kali pemakaian

Aplication Characteristic Adalah karakteristik mengenai di mana sebuah sensor akan diaplikasikan Semakin penting dan khusus aplikasi yang dibuat maka biasanya akan memerlukan sensor dengan kualitas tinggi dengan konsekuensi harga juga tinggi

Uncertainty Di dunia ini tidak ada sesuatu yang sempurna termasuk dalam sensor. Lama pemakaian, kondisi lingkungan, kesalahan manusia, komponen yang terlibat dan faktor lainnya sangat bisa mempengaruhi kinerja sensor dalm hal ini adalah merubah sinyal outputnya (meski sangat kecil) Semua yang telah diketahui adalah kira-kira mulai dari pemodelan sensor hingga proses manufakturnya Oleh International Committee for Weights and Measures (CIPM) membagi uncertainty dalam 2 tipe Tipe A Tipe B

Referensi Handbook Of Modern Sensors Physics, Designs,and Applications 4th Edition [Chapter 2] Related document, video and image from Youtube, Google