Tranduser dan sensor “Sensor Mekanik” Kurniawan teguh martono Sistem Komputer Undip

Tujuan Perkuliahan Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa diharapkan mampu : Menjelaskan cara kerja sensor mekanik Menjelaskan Karakteristik masing-masing sensor mekanik Merancangan sistem dengan sensor mekanik

Pendahuluan Pergerakkan mekanis adalah tindakan yang paling banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti perpindahan suatu benda dari suatu posisi ke posisi lain, kecepatan mobil di jalan raya, dongrak mobil yang dapat mengangkat mobil seberat 10 ton, debit air didalam pipa pesat, tinggi permukaan air dalam tanki.

Gerak Mekanis Gerak mekanis disebabkan oleh adanya gaya aksi yang dapat menimbulkan gaya reaksi. Banyak cara dilakukan untuk mengetahui atau mengukur gerak mekanis misalnya mengukur jarak atau posisi dengan meter, mengukur kecepatan dengan tachometer, mengukur debit air dengan rotameter

Jenis-jenis sensor mekanis Sensor posisi Starin Gauge Sensor Induktif dan Elektromagnet Linier Variable Differential Transformer (LVDT) Transduser Kapasitif Transduser perpindahan digital optis Transduser Piezoelectric Potensiometer Sensor Kecepatan ( Motion Sensor ) Tacho Generator Sensor Tekanan ( Presure Sensor )

Sensor Posisi Pengukuran posisi dapat dilakukan dengan cara analog dan digital. Untuk pergeseran yang tidak terlalu jauh pengukuran dapat dilakukan menggunakan cara-cara analog, sedangkan untuk jarak pergeseran yang lebih panjang lebih baik digunakan cara digital. Hasil sensor posisi atau perpindahan dapat digunakan untuk mengukur perpindahan linier atau angular. Teknis perlakuan sensor dapat dilakukan dengan cara terhubung langsung ( kontak ) dan tidak terhubung langsung ( tanpa kontak ).

Strain gauge Strain gauge dalam operasinya memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile strain).

Elastisitas (ε) Elastisitas (ε) strain gauge adalah perbandingan perubahan panjang (ΔL) terhadap panjang semula (L) Dimana : perubahan panjang (ΔL) panjang semula (L)

Persamaan yang lain Elastisitas merupakan perbandingan perubahan resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan faktor gauge (Gf) dikali elastisitas starin gauge (ε) : Faktor gauge (Gf) merupakan tingkat elastisitas bahan metal dari Strain Gauge. metal incompressible Gf = 2 piezoresistif Gf =30 piezoresistif sensor digunakan pada IC sensor tekanan

Susunan Strain Gauge Secara konstruksi Strain Gauge terbuat dari bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas. Untuk proses pendeteksian Strain Gauge ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu: Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang mungkin (axial) Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat sependek mungkin (lateral)

Uji maka rangkaian dan penempatan Strain Gauge Disusun dalam rangkaian jembatan Dua strain gauge digunakan berdekatan, satu untuk peregangan/perapatan , satu untuk kompensasi temperatur pada posisi yang tidak terpengaruh peregangan/ perapatan Respons frekuensi ditentukan masa tempat strain gauge ditempatkan

Contoh rangkaiannya

Sensor Induktif dan Elektromagnet Sensor induktif memanfaatkan perubahan induktansi Sebagai akibat pergerakan inti feromagnetik dalam koil Akibat bahan feromagnetik yang mendekat (a) Inti bergeser datar (b) Inti I bergser berputar, (c) Rangkaian variable induktansi

Induksi Elektromagnetik

Ilustrasi

Rangkaian pembaca perubahan induktansi Dua induktor disusun dalam rangkaian jembatan, satu sebagai dummy Tegangan bias jembatan berupa sinyal ac Perubahan induktasi dikonversikan secara linier menjadi perubahan tegangan

Linier Variable Differential Transformer (LVDT) Memanfaatkan perubahan induksi magnet dari kumparan primer ke dua kumparan sekunder Dalam keadaan seimbang, inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder menerima fluks yang sama Dalam keadaan tidak seimbang, fluks pada satu kumparan naik dan yang lainnya turun

Model LVDT

Susunan LVDT LVDT terdiri atas : Inti besi yang bergerak Kumparan primer terhubung dengan tegangan AC sebagai tegangan acua Sepasang kumparan sekunder Berjumlah 2 buah, terletak di samping kiri dan kanan kumparan primer saling terhubung secara seri satu sama lain.

Contoh Penerapan Sensor Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya) Level fluida Automotive Suspension

Transduser Kapasitif memanfaatkan perubahan kapasitansi akibat perubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua keping akibat pergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsung akibat penambahan jarak antara kedua keeping

Kapasitas (Kapasitansi) Kapasitor Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron untuk level tegangan tertentu. Dengan rumus dapat ditulis : Q = CV Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt)

Sekian Terima Kasih Dilanjutkan Minggu depan