SENSOR DAN TRANSDUSER merupakan modul yang memiliki
ruang lingkup meliputi berbagai komponen sensor dan komponen transduser serta
penjelasan prinsip kerjanya dan contoh-contoh bentuk dari sensor dan transduser.
Pada modul ini memuat standar kompetensi untuk siswa SMK dan diperdalam
untuk dapat dipergunakan oleh para mahasiswa calon guru Teknologi dan Kejuruan
(FPTK Program Studi Pendidikan Teknik Elektro). Cetakan berwarna hitam digunakan
untuk kompetensi SMK dan calon guru, sedangkan pengembangannya untuk dicetak
berwarna biru.
Setelah mempelajari modul ini saudara diharapkan dapat mengetahui,
mengaplikasikan dan mempergunakan berbagai macam sensor dan transduser dengan
baik.
ne">
1. Pengertian dan Identifikasi Transduser dan Sensor
Transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah
suatu energi ke bentuk energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut
“sensor”, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan
mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain.
">
Klasifikasi Sensor
Transduser dapat dikelompokkan berdasarkan beberapa hal antara lain:
a. Pemakaiannya / penggunaannya
b. Motode Pengubahan energi
c. Sifat – sifat dasar dari sinyal keluaran
Semua pengelompokkan ini biasanya memperlihatkan daerah yang saling
melengkapi, sangat sulit untuk membedakan secara tajam klasifikasi berdasarkan hal di
atas.
a. Klasifikasi Sensor Berdasarkan pemakaian atau
penggunaannya
Berdasarkan pemakaian atau penggunaannya, sensor
dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian, antara lain:
1. Sensor Thermal (suhu)
2. Sensor Mekanis
3. Sensor Optik (cahaya)
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk
mendeteksi gejala perubahan panas / suhu / temperatur pada
suatu dimensi benda padat, cair atau gas. Contohnya seperti
thermocouple, RTD, thermistor, bimetal, IC sensor LM35.
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi
perubahan gerak mekanis seperti perpindahan atau
pergeseran, posisi gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran,
level, dan sebagainya. Contoh sraingage, LVDT (Linear
Variabel Diferensial Transformer), proksimiti, potensiometer,
Loadcel, Bourdon Tube, Piezo Elektrik dan sebagainya.
Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang
mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya, ataupun bias cahaya
yang mengenai benda atau ruangan.Contoh Fotodioda, LDR, Fotofoltaic, Cell Foto
Emisive, Foto Multypier, Foto Transistor.
b. Klasifikasi Sensor Berdasarkan Metoda Pengubahan Energinya
Berdasarkan metoda pengubahan energinya, transduser dan sensor dapat
diklasifikasikan menjadi dua jenis (William D.C, 1993), yakni:
1. Jenis transduser jenis pembangkit sendiri (Self Generating Type) yang
menghasilkan tegangan atau arus analog bila dirangsang dengan suatu bentuk
fisis energi, transduser jenis ini tidak memerlukan daya dari luar untuk
mendapatkan atus atau tegangan analog tersebut. Contoh Thermocouple,
Fotofoltaic.
2. Transduser yang memerlukan daya dari luar untuk mendapatkan tegangan dan
arus keluaran disebut transduser pasif. Contoh thermistor, RTD, LVDT,
straingage.
ne">
Klasifikasi Sensor Berdasarkan Sifat – Sifat Dasar
Keluaran
Berdasarkan sifat – sifat dasar keluaran transduser dan
sensor dapat diklasifikasikan menjadi lima jenis, yakni:
1. Perubahan resistansi
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan perubahan
resistansi pada keluarannya, contohnya:
a. RTD (Resistance Thermal Detector). Prinsip kerja dari
RTD ini adalah mengubah besaran temperature menjadi
perubahan tahanan listrik
b. Strain gage. Prinsip kerja dari Strain gage ini adalah
mengubah besaran tekanan menjadi perubahan tahanan
listrik
c. Thermistor. Prinsip kerja dari Thermistor ini adalah
mengubah besaran temperature menjadi perubahan
tahanan listrik
2. Perubahan Kapasitansi
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan perubahan
kapasitansi pada keluarannya, contohnya adalah Transduser
yang digunakan untuk mendeteksi perubahan kelembaban
relatif. Prinsip kerja dari transduser ini berdasar pada perubahan
kelembaban akan mengakibatkan perubahan konstanta
dielektrik medium dan perbahan konstanta dielektrik medium
akan mengakibatkan perubahan kapasitansi.
3. Perubahan Induktansi
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan perubahan induktansi pada
keluarannya, contohnya adalah Transduser yang digunakan untuk mendeteksi perubahan
gaya. Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan mengubah induktansi dari sepasang
kumparan atau dengan mengubah induktansi kumparan tunggal. Dengan mengubah
jangkar feromagnetik yang digeser oleh gaya yang akan diukur, dengan mengubah
fermeabilitas medium.
4. Menghasilkan Arus Listrik
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan perubahan arus pada
keluarannya, contohnya Fotolistrik. Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan
mengubah intensitas listrik menjadi arus listrik.
5. Menghasilkan Tegangan Listrik
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan perubahan tegangan pada
keluarannya, contohnya:
a. Thermokopel. Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan mengubah
temperatur menjadi tegangan listrik.
b. Tacho Generator. Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan mengubah
kecepatan putaran menjadi tegangan listrik.
ne">
C. Rangkuman 1
Transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat
mengubah suatu energi ke bentuk energi yang lain.
1. Transduser dapat dikelompokkan berdasarkan beberapa hal antara lain:
pemakaiannya / penggunaannya, motode pengubahan energi, dan sifat – sifat
dasar dari sinyal keluaran
2. Berdasarkan pemakaian atau penggunaannya, sensor dapat dikelompokkan
menjadi tiga bagian, antara lain: sensor thermal (suhu), sensor mekanis, dan
sensor optik (cahaya)
3. Berdasarkan metoda pengubahan energinya, transduser dan sensor dapat
diklasifikasikan menjadi dua yakni transduser jenis pembangkit sendiri (Self
Generating Type) dan transduser yang memerlukan daya dari luar
(transduser pasif).
4. Berdasarkan sifat – sifat dasar keluaran transduser dan sensor dapat
diklasifikasikan menjadi lima jenis, yakni: perubahan resistansi, perubahan
kapasitansi, perubahan induktansi, menghasilkan arus listrik, dan
menghasilkan tegangan listrik
B. Uraian materi 2
1. Peryaratan Umum Sensor dan Transduser
Sensor atau transduser dapat digukanan sebagai bagian dari sistem instrumentasi
(Pengukuran) dan dapat pula digunakan untuk kepentingan pengendalian (kontrol).
Maka dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan
sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini
: (D Sharon, dkk, 1982)
a. Linearitas
Linier dalam hal ini dimaksudkan hubungan antara besaran input yang dideteksi
menghasilkan besaran output dengan hubungan berbanding lurus dan dapat
digambarkan secara gravik membentuk garis lurus. Ada banyak sensor yang
menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap
masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat
menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti
ini, biasanya dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan
dengan masukannya berupa sebuah grafik.
Gambar 3 memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda.
Garis lurus pada gambar 3(a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada
gambar 3(b). adalah tanggapan non-linier.
ne">
b. Sensitivitas
Perbandingan antara sinyal keluaran atau respon
transduser terhadap perubahan masukan atau variable
yang diukur. Sensitivitas akan menunjukan seberapa
jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur.
Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang
dinyatakan dengan “volt per 0C”, yang berarti
perubahan temperature satu derajat pada masukan akan
menghasilkan perubahan beda potensial beberapa volt
atau mv pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat
saja memiliki kepekaan. Apabila tanggapannya linier,
maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan
pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan pada
gambar 3(b) akan lebih peka pada temperatur yang
tinggi dari pada temperatur yang rendah.
