Macam-Macam Sensor

Sensor Gerak

Sensor gerak sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya saja ketika kita hendak memasuki pintu mall, bank, atau gedung perkantoran yg pintunya akan membuka dengan sendirinya. Bentuk lain penampakannya dari tempat-tempat tersebut ialah adanya suara ketika kita memasuki pintu, seperti “Selamat Datang”; “Assalamualaikum”; atau mungkin bunyi lainnya sesuai dengan rekaman alat elektronik yang dipasang. Nah, komponen yang dipakai dalam sensor gerak ini dinamakan Passive Infrared Sensors atau disingkat PIR.

Sensor dari PIR tersebut bisa menangkap sebuah aktivitas halus seperti halnya menafsirkan bilamana terdapat seseorang yg beralih tempat menuju luar radius sensornya. Secara umum komponen sensor gerak ini memiliki bentuk kecil,  konsumsi dayanya rendah dan tak cepat aus serta harganya relatif mahal. Komponen ini selain acap kali disebut PIR, juga biasa dinamakan IR gerak atau Piroelektrik. Tentunya komponen yang kita bahas ini berbeda ya dgn komponensensor cahaya sebagaimana artikelnya telah saya tulis sebelumnya di blog ini. Berikut adalah gambaran dari sensor PIR:

Prinsip kerja dari komponen ini adalah sebagai pengukur energi infra merah yg ditangkap oleh sensor didalam PIR tersebut.  Infra merah yang diukur tersebut tidak bisa dihasilkan sendiri oleh komponen ini, karena itu komponen ini dinamakan sbg komponen pasif. Trus darimanakan cahaya Inframerah yang digunakan untuk indikator ada-tidaknya sinar yg dideteknis komponen ini? Secara singkat, dapat kita gambarkan langkah kerja sensor gerak itu dilapangan karena adanya panas. Sebagaimana kita ketahui bahwa energi dari infra merah itu adalah hasil dari panas. Hewan dan Manusia merupakan makhluk hidup yang bisa memproduksi panas alami walaupun energi panas yang dikeluarkannya terbilang kecil, yakni rata-rata sekitar sembilan hingga sepuluh mikrometer enerti infra red.

Biasanya radius spektrum komponen ini sebagaimana yang digambarkan diatas bisa sampai ke lima meter, sehingga layak dan efektif untuk dibuat menjadiSensor Gerak. Coba perhatikan lagi gambar diatas, terlihat bahwa komponen ini tak bisa menafsirkan berapa banyakkah jumlah dari manusia yg berada di sektor area radius sensor. Namun demikian sensor bisa menafsirkan telah terjadi berbubahnya energi panas atau inframerah di radiusnya. Sip dah, sekian dulu ya tulisan kali ini. Moga bisa membantu sobat semua untuk mengerti mengenai sensor gerak.

Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah komponen yg kerjanya didasarkan prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai tuk menafsirkan eksistensi sebuah benda spesifik yang ada dalam frekuensinya. Tau berapa ukuran frekuensi sensor ultrasonik? Yup diatas dari gelombang suara, yaitu sekitar 40 KHz sampai 400 KHz.

Sekarang kita membahas mengenai prinsip kerja dari sensor ultrasonik ini.Sensor ultrasonik dibentuk dari dua buah unit, yaitu yang pertama adalah unit penerima dan yang kedua adalah unit pemancar. Kedua unit dalam sensor ultrasonik ini memiliki struktur yang sangatlah sederhana, yaitu suatu kristal piezoelectric yang terhubung  dgn mekanik jangkar; disambungkan hanya dgn sebuah diafragma penggetar. Kemudian kepada plat logam diberikan tegangan bolak balik yg mempunyai frekuensi kerja 40 KHz s/d 400 KHz. Dengan demikian akan terjadi kontrasi / pengikatan dengan mengembang ataupun menyusut karena polaritas tegangan yg dikasih kepada kristal piezoelectric sehingga hal tersebut terjadi pada struktur atomnya. Peristiwa inilah yang dinamakan dgn efek piezoelectic.

Kontraksi yg terbentuk itu dilanjutkan menuju diafragma penggetar hingga dihasilkan gelombang ultrasonik yg memancar ke udara sekitar tempat ia berada, dan apabila terdapat benda spesifik disekitar tempat tersebut akan menimbulkan pantulan gelombang ultrasonik. Pantulan gelombang itu kemudian diterima oleh unit sensor-penerima. Selanjutnya terjadilah getaran pada diafragma penggetar yang menyebabkan terjadinya efek piezoelectric dan menghasilkan tegangan bolak balik yang memiliki frekuensi sama.

Jauh dan dekatnya benda yang terdeteksi serta kualitas dr sensor penerima ataupun sensor pemancarnya, merupakan faktor penentu besar amplitudo signal elektrik yg di hasil kan unit sensor penerimanya. Operasi scaning yg dijalankan oleh sensor tersebut memakai metode pantulan dgn memperhitungkan selisih jarak diantara objek sasaran dan sensor. Cara menghitung jarak tersebut ialah dengan mengalikan separuh waktu yg dipakai oleh signal ultrasonik untuk berjalan dr rangkaian TX hingga ditangkap kembali oleh rangkaian Rx, dgn kecepatan rambat dr signal ultrasonik tsb pd media rambat yg dipakainya (dalam hal ini adalah udara).

Waktu tersebut dihitung saat pemancar aktif hingga diperoleh adanya input dr rangakaian penerima. Apabila dalam batas waktu yang ditentukan, rangkaian penerima tak juga menerima sinyal input diartikan bahwa tak ada yang menghalangi di depannya. OK dah, sekian dulu tulisan mengenai sensor ultrasonik. Moga dilain kesempatan bisa kita bahas lebih lanjut.

SENSOR ULTRASONIK PEMANCAR DAN PENERIMA

Sensor Suhu

Sensor suhu adalah  komponen yang dipakai tuk merubah besaran panas jadi listrik dan sangat gampang untuk di analisa besarannya. Pembuatan sensor ini bisa memakai sejumlah metode, dimana salah satu caranya adalah dgn cara memakai material yg terhadap suatu arus elektrik akan mengubah hambataanya tergantung dari suhunya.

Material logam apabila panasnya meningkat akan menyebabkan meningkat pula besar hambatannya trhdp arus listrik. Logam bisa juga dibilang sbg muatan positif yg ada di dlm elektron, dimana elektron ini dapat bergerak bebas. Bila suhu meningkat elektron-elektronnya menjadi bergetar, terus getarannya semakin bertambah besar sejalan dgn bertambahnya suhu yang ada. Dalam kondisi besarnya getaran itu, membuat logam memiliki nilai hambatan yang bertambah karena gerakan elektron yang terhambat.

Bahan semikonduktor memiliki sifat yang sebaliknya atas logam, yaitu nilai hambatannya akan terus turun bila suhu bertambah besar. Kondisi ini disebabkan oleh karena keadaan yang lebih tinggi suhunya menyebabkan elektron dari material ini jadi pindah ketingkatan yang teratas dan membuatnya bisa dgn bebas bergerak. Dengan terus terjadinya pertambahan suhu, maka semakin bertambah pula elektron  dr semikonduktor ini yg bebas bergerak dan hasilnya adalah nilai hambatannya akan terus berkurang.

 Rangkaian Sensor Suhu LM35

Terdapat 4 ( empat ) jenis sensor suhu yang rangkaian umumnya ada dipasaran, yaitu Thermokopel; Thermistor (Thermal Sensitive Resistor atau Thermal Resistor); Resistance Temperature Detectors (RTD); dan yang terakhir adalah IC LM 35. Namun kali ini saya ingin membahas rangkaian sensor suhu lm35.

Sensor suhu lm35 adalah satu dari empat jenis lainnya yang paling terkenal akan mudahnya diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari dan kesederhanaannya. Sumber tegangannya bisa tunggal atau dua sumberpun juga bisa. Berikut beberapa karakteristik komponen sensor suhu lm35:

o    Kalibrasi secara langsung pd °C

o    Skala faktor linear-nya ±10mV/°C

o    Range-nya diantara +150 °C s/d -55°C

o    Arusnya kurang dr 2µA

o    Pemanasannya yg rendah di 0,08°C

Contoh dari pengaplikasian dari rangkaian sensor suhu lm35 adalah sistem monitor suhu rumah kaca dan sistem monitor dari suhu ruang pd laboratorium kimia. Komponen utama yang digunakan adalah LED (bebas warna: hijau, merah ataupu biru; boleh), Resistor Trimport/ Variabel 10K ohm, IC LM393; Resistor 470Ohm; dan tentunya IC LM35. Berikut adalah skema rangkaian sensor suhu lm35:

Dibagian IC LM35 berfungsi untuk menerima input suhu yg terus menuju IC LM393. IC LM393 fungsinya untuk komparator yg membagi tegangan, dimana hasil keluaran dari LM35 akan masuk kekaki inverting. Berbeda dgn kaki noninverting, fungsinya untuk potensi yaitu pengatur keluaran inputannya. Kaki delapan sbg VS+ batas tgangan kerja IC LM393 adalah V_DC , serta kaki empat untuk VS-. Di keluarkan dari kaki tujuh, output yg di hasilkan oleh komparator dan diberi LED sbg indikator.

Op-Amp 393 memiliki fungsi untuk komparator pem banding tegangan, yaitu mem banding kan setiap tegangan yang masuk dikaki inverting dimana pengaturannya memakai potensiometer yg terletak pada kaki noninverting. Vref dihubung kan dgn +Vsupply, dan R1 serta R2 dipakai untuk membagi tegangan, dengan demikian nilai tegangannya yg direferensi kan pd masuk kan + op-amp ialah se besar : V=[R1/(R1+R2)]*Vsupply

Contoh dari IC LM393:

IC LM393 memiliki 2 input yg ter diri dr  inverting serta non inverting dan dua output, dimana kaki empat untuk ground sedangkan kaki delapan untuk Vcc. Gimana, mudah bukan. Silahkan disimulasikan memakai projectboard ya. Semoga sukses rangkaian Sensor Suhu lm35 nya.

Sensor Cahaya

Sensor cahaya adalah sensor yg membuat kita dapat melakukan pendeteksian cahaya, trus melakukan perubahan terhadapnya jadi sinyal listrik dan dipakai dalam sebuah rangkaian yg memakai cahaya sbg pemicunya. Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian sensor cahayadiantaranya Light Dependent Resistor / LDR, Photodiode/ dioda foto, dan Photo Transistor / Foto Transistor. Untuk lebih jelasnya mengenai cara / prinsip kerja nya, mari kita simak penjelasannya berikut.

Sensor Cahaya LDR

Photoresistor/ Foto Resistor pd dasarnya merupakan suatu resistor yg memiliki nilai resistensi (dlm ohm) bergantung kpd sedikit-banyaknya cahaya yg jatuh dipermukaan sensor tersebut. Cara kerja LDR adalah pada malam hari karena tidak terkena cahaya menyebabkan resistensinya menjadi bertambah besar, sebaliknya resistensinya menjadi kecil apabila kena cahaya pada siang hari. LDR pada umumnya berkombinasi dgn sejumlah transistor hingga membentuk rangakaian lampu yang otomatis. Sangatlah beruntung bagi kita karena untuk membaca nilai dari resistor cahaya tersebut, tidak diperlukan suatu kode khusus.

Sensor Cahaya Photodioda

Photodioda atau bisa juga disebut dioda foto adalah semacam komponen dioda yg berfungsi sebagai pendeteksi cahaya. Sama juga dengan dioda lainnya, komponen jenis ini juga punya P-N, bedanya cuma lebih dibuat untuk lebih sensitif kepada cahaya. Photodioda ini dipengaruhi jenis-jenis cahaya tertentu, misalnya saja adalah sinar x; cahaya matahari; infra merah; bahkan sampai ultra ungu. Fungsi foto dioda ini juga bermacam-macam, contohnya bisa kita gunakan untuk mengukur cahaya suatu digital kamera; sensor pada alat-alat medis; bisa juga untuk menghitung secara otomatis jumlah kendaraan yang lewat di jalan tol.

Phototransistor

Phototransistor bila diartikan secara sederhana adalah komponen jenis transistor bipolar yg memakai junction / kotak base collector sebagai permukaan agar dapat menerima cahaya, dengan demikian maka komponen ini dapat berfungsi sebagai sensor cahaya. Komponen ini mempunyai kelebihan dalam hal sensitifitas jika dibanding dgn photodioda. Sebabnya karena pada Phototransistor, elektronnya adalah hasil dari foton cahaya dikaki kotak yg peng-injeksiannya kebagian base transistor dan selanjutnya diperkuat pada kolektronya yaitu kaki C. Namun hal ini juga menimbulkan kekurangan, yaitu tanggapan terhadap cahaya menjadi lebih lambat bila dibanding photodioda. Demikian, moga berguna ya sedikit ulasan mengenai sensor cahaya ini.

Rangkaian Elektronika Sensor

Rangkaian Elektronika Sensor adalah jenis dari rangkaian tranduser yang penggunaannya sebagai pengubah besaran pada sinar / cahaya, mekanis, panas, magnetis, atau kimia; menjadi sebuah arus listrik dan tegangan. Sensor pada umumnya sering dipakai untuk mendeteksi sesuatu disaat kita melakukan pendalian ataupun pengukuran.

Jenis-jenis rangkaian sensor dalam prakteknya dilapangan pada umumnya adalah berupa sensor tekanan, sensor suhu, dan sensor cahaya. Dengan perkembangan teknologi sekarang ini, sensor-sensor tersebut dibuat dengan ukuran yang sangat kecil menggunakan orde nanometer. Selain keunggulan dari segi ukuran yang kecil, dengan sensor sekarang sangatlh mudah pemakaiannya dan hemat energi pula.

Rangkaian Elektronika Sensor Cahaya

Sensor cahaya pada rangkaian disebut dengan fotovoltaic, yaitu alat sensor sinar untuk mengubah seubah energi cahaya / sinar langusng menjadi sebuah energi listrik. Rangkaian sensor cahaya modern sekarang ini dibentuk berdasar sambungan PN serta lapisan P transparan. Cara kerjanya adalah apabila ada sinar pada lapisan P akan mengakibatkan pergerakan elektron diantara bagian N dan P, dengan demikian akan dihasilkan tegangan DC kecil yaitu kira-kira 0,5 volt / sel pd sinar matahari yang penuh.

Rangkaian Elektronika Sensor Suhu

Sensor suhu dibagi menjadi empat jenis utama yang umumnya dipakai, yaitu:

1.       Thermocouple, adalah sepasang peng-hantar berbeda yang disambung dan dilebur bersamaan 1 sisi mem-bentuk sambungan peng-ukuran yg ada ujung bebasnya tuk koneksi dgn sambungan refensi.

2.       Detektor Suhu Tekanan, konsepnya berupa tahanan listrik dr logam yg ber-variasi sebanding dgn suhu. Variasi tersebut dimaksudkan tuk presisi & dpt diulang lg shg memungkinkan mengukur suhu. Bahan yg digunakan dlm rangkaian sensor jenis ini adalah reproduksi, stabilitas, dan linear.

3.       Thermistor, merupakan resistor yg peka thdp panas yg biasa-nya memiliki koefisien suhu minus, krn suhu naik tahanan akan turun seta sebaliknya.

4.       Sensor Suhu Rankaian Tepadu, yang digunakan adalah IC Chip silikon tuk elemen yg melakukan / merasakan / sensor. Rangkaian sensor jenis ini mempunyai configurasi output tegangan serta arus.  Walaupun ada batasannya, namun bisa memberikan output yg sangat linear diatas rentang kerjanya.

Rangkaian Sensor Tekanan

Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah dengan mengubah tegangan dari mekanis menjadi sebuah signal listrik.  Kurangnya tegangan didasarkan pd prinsip kerja bila pengantar beubah panjang serta luas penampang.