SENSOR DAN TRANSDUSER.

Presentasi berjudul: "SENSOR DAN TRANSDUSER."— Transcript presentasi:

1 SENSOR DAN TRANSDUSER

2 SENSOR (1) Sensor : komponen suatu sistem mekatronik yang pertama kali berhubungan dengan objek ukur atau lingkungan dan memperoleh data parameter fisik tertentu yang selanjutnya diubah menjadi signal yang dapat diproses oleh sistem yang bersangkutan.

3 SENSOR (2) Sensor merupakan elemen yang memproduksi suatu signal yang terkait dengan besaran yang sedang diukur. Contoh: besaran yang diukur adalah elemen pengindera temperatur berbasis tahanan listrik. Jadi besarana yang diukur oleh sensor adalahtemperatur kemudian sensor akan mengubah input temperatur tersebut menjadi perubahan tahanan/resistansi.

4 TRANDUSER Tranduser : elemen yang bila dikenai perubahan fisik akan mengalami suatu perubahan yang berkaitan. Sensor juga tak lain adalah elemen dari tranduser Fungsi tranduser : tambahan dari sensor untuk mengubah signal dari satu bentuk ke bentuk lain yang bersesuaian.

5 TRANSDUSER PRIMER DAN TRANDUSER SEKUNDER
Transduser mengukur tingkat perubahan variabel. Tingkat perubahan ada 2 macam Tingkat pertama : tranduser primer Fungsi : sebagai batang gaya (mengubah besaran input terukur, misalnya :sensor gaya mengukur gaya regangan menjadi informasi lain ) 2. Tingkat kedua : tranduser sekunder (alat pengukur regangan akan mengindera gaya rengangan menjadi perubahan nilai resistansinya sendiri, misalnya : strain gauge)

6 CARA KERJA TRANSDUSER

7 KELOMPOK UTAMA SENSOR SENSOR : RESISTIF KAPASITIF INDUKTIF ULTRASONIK
TEMPERATUR TEKANAN LAIN2

8 RESISTIF

9 SENSOR RESISTIF (1) Apa itu sensor resistif?
Sensor resistif adalah sensor yang akan menunjukkan adanya perubahan nilai resistansi dirinya bila sensor tersebut sedang mendeteksi adanya suatu signal input. Input: informasi perpindahan, tarikan, tekanan, aliran fluida, intensitas cahaya, temperatur, dll.

10 SENSOR RESISTIF (2) JENIS-JENIS SENSOR RESISTIF: POTENSIOMETER
STRAIN- GAUGE SEL CAHAYA (PHOTOCELL) RESISTANCE TEMPERATUR DETECTER (RTD) TERMISTOR

11 1. POTENTIOMETER (sensor resistif)
Ciri-ciri: Memilki resistansi yang dapat diubah-ubah Digunakan : mengukur besarnya putaran sudut ataupun perpindahan linier suatu objek ukur Bentuk umum : potensiometer putar (geser) Aplikasi : pengaturan volume radio atau tombol input pre-amp pada perangkat sound system

12 1. POTENTIOMETER (sensor resistif)
Sifat : linier (gerakan kontak baik gerakan geser atau putar akan menghasikan nilai tahanan yang sebanding/proposional dengana danya perpindahan)

13

14 2. STRAIN-GAUGE (sensor resistif)
Ciri-ciri: Mengukur gaya yang khususnya dinamis Karena pengukuran tidak dapat secara langsung maka dibutuhkan adanya batang gaya Digunakan : mengukur regangan (dapat 1 arah, 2 arah, ataupun lebih) Tidak semua besaran dapat diukur secaralangsung sehingga harus digunakan strain gauge

15 STRAIN-GAUGE (sensor resistif)

16 STRAIN-GAUGE (sensor resistif)

17 2. STRAIN-GAUGE (sensor resistif)
Hubungan antar beban yang bekerja dengan perubahan nilaii resistansi adalah :

18 3. PHOTO-CELL (sensor resistif)
Ciri-ciri: Dipengaruhi oleh jumlah cahaya yang mengenai dirinya. Pencahayaan yang diterima oleh sensor ini akan memilki nilai resistansi tertentu. Digunakan : untuk pemutus arus secara tak langsung (menggunakan fotocell/ fotoresistor) Aplikasi : optocoupler, digital optical encoder, alat pendeteksi asap, dll) 3. PHOTO-CELL (sensor resistif)

19 3. PHOTO-CELL (sensor resistif)
Proses pengukuran

20 3. PHOTO-CELL (sensor resistif)
Untk pengukuran dengan tingkat ketelitian yang tinggi, photocell digunakan pada rangkaian pengukur perpindahan. Alat ukur : pita moire Pita moire : alat ukur perpindahan linier dengan memanfaatkan bayangan interferensi antara garis vertikal dan susunan garis miring suatu lembar mika bergaris.

21 Pita moire

22 4. RTD (sensor resistif) Ciri-ciri:
Peran sebagai sistem pengukur dispasi panas Terbuat dari bahan logam : jika temperatur naik, nilai resistansi meningkat. Sebaliknya, jika temperatur turun, makan nilai resistansinya menurun. RTD menjadi acuan utama bagi perangkat pengukuran temperatur sejak lama Point 3 : karena adanya sifat lineritas, kestabilan, dan keakuratannya pada rentang temperatu yang lebar

23 4. RTD (sensor resistif) Ada 3 macam kontruksi elemen RTD : Mica type
Winding type Thin film

24 4. RTD (sensor resistif) Keisitimewaan RTD :
Nilai resistansi RTD bervariasi secara langsung dengan perubahan temperatur (temperatur naik, resitansi meningkat. Temperatur turun, resistansi menurun juga) Dibuat menggunakan kawat seperti pegas yang sangat halus Suatu perubahan temperatur akan mengakibatkan elemen RTD memanas atau mendingin, kemudian menghasilkan nilai resistansi yang proposional.

25 5. TERMISTOR (sensor resistif)
Ciri-ciri: Sensor panas yang paling populer Kebalikan dari RTD : nilai resistansi akan menurun jika temperatur naik Ketelitian lebih tinggi dibandingkan dengan RTD karena lebih sensitif terhadap perubahan temperatur Respon cepat terhadap perubahan temperatur

26 5. TERMISTOR (sensor resistif)
5. Terbuat dari bahan semi konduktor 6. Ada termistor dengan koefisien temperatur positif, tetapi kebanyakan koefisien temperatur yang negatif. Sehingga termistir biasanya hanya dibatasi untuk pengukuran hingga beberapa ratus derajat C. 7. Disebut self –heating error Point 7 : karena ukuran yang kecil, sehingga massa termalnya yang kecil membuat alat ini terhindari dari kesalahan pemanasan diri.

27 TERMISTOR DAN RTD

28 SENSOR KAPASITIF

29 SENSOR KAPASITIF (1) APA ITU SENSOR KAPASITIF? Sensor yang memiliki dua buah pelat logam yang berhadapan satu sama lain dan diberi polaritas + dan –, sehingga adanya perubahan posisi yang terjadi dapat diketahui dengan mengukur besar perubahan tegangan diantara kedua pelat tersebut.

30 SENSOR KAPASITIF (2) Ciri-ciri:
Karena keterbatasan luas penampang, maka besar perpindahan ataupun jarakyang diukur juga terbatas. Cocok digunakna untuk mengukur kehalusan permukaan suatu benda atau getaran suatu objek ukur

31 SENSOR KAPASITIF (3)

32 SENSOR INDUKTIF

33 SENSOR INDUKTIF (1) APA ITU SENSOR INDUKTIF?
Sensor yang memanfaatkan adnaya perubahan induktansi dari suatu lilitan (induktor) pada saat berada dekat dengan material feromagnetik Nilai induktansi akan meningkat pada saat material feromagnetik dimasukkan ke dalam.

34 SENSOR INDUKTIF (2)

35 SENSOR INDUKTIF (3) Ciri-ciri:
Output dari rangkaian penguatan ini akan berupa tegangan AC yang sebanding dengan perpindahan material magnetik Dapat diukur pada voltmeter atau melalui rangkaian pengubah arus AC-ke-DC Perubahan induktansi yang terjadi dikonversi secara linier menjadi tegangan Digunakan : membaca signal keluaran yang dihasikan pada suatu rangkaian listrik

36 SENSOR INDUKTIF

37 SENSOR INDUKTIF JENIS-JENIS : SELF INDUCTANCE MUTUAL INDUCTANCE
TWO CELL INDUCTANCE RATIO LVDT (Linier Variable Differential Tranduser)

38 1. SELF INDUCTANCE Digunakan : mengukur perpindahan linier suatu armatur berbahan fero-magnetik Gerakan linier roda gigi baik dari kanan/kiri akan memberikan perubahan tegangan yang dapat dibaca pada frekuensi meter.

39 2. MUTUAL INDUCTANCE Memilki lilitan primer dan lilitan sekunder pada inti fer-magnetik berbentuk U-terbalik. Adanya perubahan dari posisi armatur, amakn menyebabkan perubahan tegangan induksi pada lilitan sekunder. Perubahan induksi akan bersesuaian dengan gerakan menjauh/mendekat dari armatur.

40 MUTUAL INDUCTANCE

41 3. TWO-COIL INDUCTANCE RATIO
Adanya perbandingan nilai induktansi antara gulungan kawat kanan dan kawat kiri. Ketika berada pada posisi tengah, maka rasionya bernilai 1

42 4. LVDT Sebagai alat ukur perpindahan linier dan kecepatan suatu objek

43 LVDT Ciri-ciri: 1. prinsip kerja mirip dgn transduser induktif
Terdiri dari suatu inti/material ferrit yang bergerak di dalam suatu gulungan (koil) kawat yaitu : gulungan kawat primer dan sekunder. Koplin antara kedua gulungan ditentukan oleh gerakan inti di dalamnya.

44 GULUNGAN LVDT dan HUBUNGAN I/O

45 KESIMPULAN LVDT Signal output yg dihasilkan pada gulungan sekunder LVDT adalah tegangan AC (sinusoidal) dgn ciri-ciri: Proposional dgn perpindahan intinya Umumnya linier sepanjang suatu daerah kerja operasi dimana setelah rentang tsb kondisi non-linearitas sering terjadi

46 c. Terdapat pembalikan fasa 180 derajat pada sisi lain dari titik nol
d. Cacat harmonik pada tegangan masuk yang disebabkan oleh: Kedua koil sekunder tidak benar-benar identik Ketika inti benar2 ditengah, tegangan output sering tidak bernilai nol, tetapi berupa suatu nilai minimum saja.

47 SENSOR ULTRASONIK Digunakan : mengukur jarak tanpa adanya kontak.
Cara kerja : mengukur waktu tempuh yang diperlukan oleh gelombang suara ultra (gelombang tekanan) menjalar sejak keluar dari pembangkit suara ke suatu objek hingga saat pantulannya tiba kembali ke sensor tsb. Pengukuran selang waktu digunakan utk menentukan jarak sampai ke posisi objek (target) tsb.

48 SENSOR ULTRASONIK Terdapat mikro-kontroler utk menganalisis signal yang diterima dan mengukur interval waktu antara signal yang ditransmisikan dan signal yang terpantul. Semakin jauh jarak objek, semakin lana waktu yang diperlukan gelombang suara untuk menjalar

49 SENSOR ULTRASONIK Sensor ultrasonik : dirancang untuk aplikasi industri standar yang melibatkan pendeteksian keberadaan objek. Kelebihan: Mampu mendeteksi tanpa kontak, setiap objek ditentukan oleh : 1.Jenis materialnya 2. Kondisi alamiahnya 3 warnanya 4 derajat kebeningannya

50 SENSOR ULTRASONIK

51 APLIKASI SENSOR UV

52 PENERAPAN DI BIDANG INDUSTRI
Posisi berbagai part dari mesin Keberadaan kaca depan pada proses perakitan bodi mobil Aliran objek diatas sistem konveyor Tingkatan / kadar isian PENERAPAN DI BIDANG INDUSTRI

53 KEUNGGULAN SENSOR ULTRASONIK
Tidak ada kontak fisik dengan objek yang akan dideteksi . Jadi tidak cepat aus. Pedeteksian terhadap jenis material apapun Resistansi yang sangat bagus terhadap lingkungan industri Unit alat ini bisa berupa solid-state, tidak adapart yang bergerak di dalam sensor KEUNGGULAN SENSOR ULTRASONIK

54 SENSOR TEMPERATUR CONTOH : sensor termistor, termokopel (terbuat dari dua konduktor yang berbeda, biasanya kawat logam)

55 SENSOR TEKANAN Sensor ini biasanya tidak dapat mengukur secara langsung, dapat menggunakan bantuan dari tranduser sekunder. Sensor perpindahan : strain-gauge Potensiometer LVDT

56 PIPA BORDON Digunakan bersama dengan sensor perpindahan potensiometer
Ciri2: Memiliki kekakuan yang rendah Frekuensi pribadi rendah Sensitivitas perpindahan yang rendah

57 PENGUKUR TEKANAN

58 CONTOH RAKITAN SENSOR TEKANAN

59 ENCODER OPTIS INCREMENTAL
Encoder : suatu sensor posisi linier / angular yang memanfaatkan berkas sinar dan sistem lensa untuk mengindera gerakan Dapat memberika informasi posisi dengan kecepatn tinggi Terdiri dari sebuah lempengan kaca yang ditandai garis hitam dengan jarak yang sama Encoder menghasilkan rangkaian pulsa yang berjarak sama sebagi respon terhadap gerakan putar inkremental poros pemegang lempengan

60 CARA KERJA ENCODER

61 ROTATING DISC ENCODER Rotating disk encoder berfungsi untuk mengetahui kecepatan.

62 SENSOR KEDEKATAN (PROXIMITY)
Sensor ini memberikan indikasi gerakan dengan mengindera sinar, medan magnet atau ada tidaknya objek. Contoh : sensor foto-reflektif (dipakai utk mengindera posisi)

63 Laser interferometer Digunakan : mengukur perpindahan linier suatu objek Menggunakan panjnag gelombang sinar sebagai unit pengukur posisi da terdiri dari tiga komponen dasar.

64 JENIS-JENIS SENSOR LAIN
SENSOR LASER TRIANGULASI Digunakan : melakukan pengukuran perpindahan linier suatu objek secara non-kontak SENSOR MAGNETOSTRIKTIF Digunakan : mengukur perpindahan linier suatu objek dengan cara mengirimkan medan magnetik radial melewati pengarah kepada suatu magnet cincin permanen. JENIS-JENIS SENSOR LAIN

65 SENSOR ELEKTRIK Keuntungan sensor elektrik:
Penguatan atau pelemahan dapat disesuaikan dengan mudah Efek inersia massa dapat diperkecil Efek gesekan sangat kecil Daya keluaram dari hampir semua besaran yang dikehendaki dapat disediakan Penunjukkan atau pencatatan dari jarak jauh dapat dilakukan Sensor elektris biasanya mudah diminiaturkan SENSOR ELEKTRIK

66 AKTUATOR

67 AKTUATOR

68

69 PISTON Piston pneumatik memiliki ciri:
Kecepatan gerak yang relatif tinggi Biaya instalasi pembangkit tekanan relatif murah Gaya cekam atau dorong relatif kecil dibanding dengan sistem hidrolik Sering timbul suara desing atau desis yang kencang bila ada kebocoran pada saluran udara Tidak memiliki mekanisme self locking yang baik. Karena sifat incompressability fluida yang rendah

70 PLC PLC adalah sistem elektronik yang beroperasi digital yang dirancang untuk penggunaan dalam lingkungan industri. Dimana suatu memori yang dapat diprogram bagi penyimpanan internak berbagai instruksi untuk melakukan fungsi spesifik dapat logika boolean, pengurutan proses, timing, perhitungan artimatika dalam rangka mengendalikan berbagai macam mesin atau proses melalui modil input atau output analog/digital.

71 CARA KERJA AKTUATOR

72