Transduser adalah alat yg mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk yg lain. Tranduser dapat dibagi menjadi kelas: transduser input dan transduser output (gambar 4-15).Transduser input - listrik mengubah energi non listrik, misalnya suara atau sinar menjadi tenaga listrik.Transduser output - listrik bekerja pada urutan yg sebaliknya, Transduser tsb mengubah energi listrik pada bentuk energi non listrik.
Gambar 4-1 Transducer input-listrik dan output-listrik
Sensor adalah alat yg digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis transduser yg digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor biasanya dikatagorikan melalui pengukur dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses pabrikasi modern. Sensor memberikan ekivalen mata, pendengaran, hidung, untuk otak mikroprosesor dari sistem otomatisasi industry (gambar 4-2).
Gambar 4-2. Sensor
4.1.1. Sensor Kedekatan (PROXIMITY)
Sensor atau saklar kedekatan adalah alat pilot yg mendeteksi adanya objek (biasanya disebut target) tanpa kontak fisik. Sensor tsb adalah alat elektronis solid-state yg terbungkus rapat untuk melindungi terhadap pengaruh getaran, cairan kimiawi dan korosif yg berlebihan yg dijumpai pada lingkungan industri. Sensor kedekatan digunakan apabila:
· Objek yg sedang dideteksi terlalu kecil, terlalu ringan atau terlalu lunak untuk dapat mengoperasikan mekanis saklar.
· Diperlukan respon yg cepat dan kecepatan penghubungan yg tinggi seperti pada pemakaian penghitungan atau pengusiran pengendali.
· Objek harus dirasakan melalui rintangan non logam seperti gelas, plastik dan kertas karton.
Sensor kedekatan induktif
Sensor kedekatan induktif adalah alat yg merasakan keberadaan suatu objek logam. Prinsip kerjanya adalah jika ada logam mendekat maka aka nada arus listrik dibangkitkan pada sensor tersebut. Suatu pemakaian diperlihatkan pada gambar 4-3 (c).Sensor kedekatan ( A' dan B' ) mendeteksi target A dan B yg bergerak pada arah yg diperlihatkan oleh anak panah. Ketika A mencapai A' mesin berbalik arah putarnya, mesin berbalik lagi ketika B mencapai B'. Pada prinsipnya sensor induktif terdiri dari kumparan, osilator, rangkaian detektor dan output elektronis (gambar 4-3).
Gambar 4.3. Sensor kedekatan induktif
Osilator adalah rangkaian elektronis untuk membangkitkan bentuk gelombang ac dan frekwensi dari sumber energi dc. Ketika energi diberikan, osilator bekerja membangkitkan medan frekuensi tinggi. Pada saat itu harus tidak ada bahan konduktif apapun pada medan frekuensi tinggi. Apabila objek masuk pada medan frekuensi tinggi arus eddy akan terinduksi pada permukaan target. Hal ini akan mengakibatkan kerugian energi pada rangkaian osilator shg menyebabkan lebih kecilnya amplitudo osilasi. Rangkaian detektor merasakan perubahan beban spesifik pada amplitudo dan membangkitkan sinyal yg akan menghidupkan atau mematikan output elektronik. Apabila objek logam meninggakan wilayah sensor, osilator membangkitkan lagi, membuat sensor kembali lagi ke status normalnya.
Sensor Proximity kapasitif
Sensor Proximity kapasitif adalah alat yang merasakan keberadaan benda yang konduktif maupun non-konduktif. Kerja sensor ini didasarkan pada prinsip osilator. Kumparan sisi aktif sensor kapasitif dibentuk oleh dua elektroda logam (agak mirip dengan kapasitor terbuka). Lihat gambar 4-4.
Gambar 4-4. Sensor kedekatan kapasitif
Elektroda-elektroda ditempatkan pada loop umpan balik dari osilator frekwensi tinggi yang tidak aktif dengan "tanpa target". Pada saat target mencapai sisi sensor, target memasuki medan elektrostatis yang dibentuk oleh elektroda-elektroda. Ini menyebabkan kenaikkan kapasitansi perangkaian, dan rangkaian mulai berosilasi. Amplitudo osilasi diukur dengan rangkaian pengevaluasian yang membangkitkan sinyal untuk menghidupkan atau mematikan output elektronis.
Pemakaian tipikal diperlihatkan pada gambar 4-4.b cairan yang mengisi botol gelas atau plastic dapat dimonitor dari luar tabung dengan sensor proximity kapasitif. Sensor kedua mendeteksi pengisian, jika sudah mencapai level tertentu maka pengisian selesai.
4.2. Saklar magnet
Kontak saklar magnet, disusun dari dua plat kontak yang tertutup hermetic (kedap udara) pada tabung gelas yang diisi dengan gas pelindung. Pada saat magnet permanen mendekat ujung-ujung tab kontak saling bertemu, menarik satu sama lain dan menjadi kontak. Kalau magnetnya menjauh maka ujung-ujung kontak lepas lagi (lihat gambar 4-5). Keuntungan saklar ini adalah dia bebas kelembaban, tidak terpengaruh debu, asap atau uap, makanya berumur panjang.
Gambar 4-5. Saklar magnetis
Magnet permanen adalah pengangtif relai yang
Paling umum. Susunan yg paling umum diguna
Kan adalah metoda gerakan proximity, putaran
Dan metoda perlindungan (gambar 4-6). Alat
Gambar 4-6. Pengaktifan saklar magnetis
Ini juga dapat diaktifkan dengan electromagnet
dc. Relai ini menghasilkan bunga api lebih
sedikit daripada saklar elektromagnetis konvensional, sehingga lebih handal. kekurangannya
adalah kemampuan mengalirkan arus dari relai ini terbatas.
4.3. Sensor Cahaya
Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor cahaya/sinar yg mengubah energi cahaya langsung menjadi energi listrik (gambar 4-7). Sel solar silikon yg modern pada dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yg transparan. jika ada penyinaran cahaya pada lapisan transparan P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, Jadi menghasilkan tegangan dc yg kecil. Tegangan output adalah sekitar 0,5 V per sel pada sinar matahari penuh.
Gambar 4-7. Sel fotovoltaic atau sel solar
Sel fotokonduktif (juga disebut sel fotoresistif) adalah jenis transduser cahaya yg lain yg popular (lihat gambar 4-8). Energi cahaya yg jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan perubahan tahanan sel. Jenis lain yg lebih populer adalah sel fotosulfida cadmium. Apabila permukaan alat ini gelap, maka tahanan alat menjadi tinggi. Ketika menyala dg terang tahanan turun pada tingkat harga yg rendah.
Gambar 4-8. Sel Fotokonduktif
Ada dua jenis sensor fotolistrik utama yg digunakan untuk merasakan posisi. Masing-masing memancarkan sorotan cahaya (cahaya yg dapat dilihat, inframerah atau laser) dan elemen yg memancarkan sinar (gambar 4-9). Sensor fotolistrik jenis reflektif digunakan untuk mendeteksi sorotan cahaya yg dipantulkan dari target. Sensor fotolistrik melalui sorotan digunakan untuk mengukur perubahan jumlah sinar yg disebabkan oleh target yg menyeberang sumbu optik.
Gambar 4-9. Sensor fotolistrik
Gambar 4-10 menunjukan aplikasi sensor fotolistrik sifat sensor tipe ini:
· Deteksi tanpa kontak. Deteksi tanpa kontak membatasi kerusakan pada target maupun kepala sensor, memastikan usia sensor yg lebih lama dan operasi yg bebas perawatan.
· Deteksi target dari setiap bahan yg sebenarnya. Deteksi didasarkan pada jumlah sinar yg diterima atau perubahan jumlah sinar yg dipantulkan. Metode ini memungkinkan deteksi target dari material yg berbeda misalnya kaca, logam, plastik, kayu dan cairan.
· Pendektesian jarak jauh. Jenis reflektif sensor fotolistrik mempuyai jarak pendeteksian 1 m dan jenis melalui sorot mempunyai jarak pendektesian 10 m.
· Respon kecepatan tinggi. Sensor fotolistrik ini mampu merespon kecepatan sebesar 50 mikro detik(1/20.000 detik).
· Diskriminasi warna. sensor ini mempunyai kemampuan mendeteksi sinar dari listrik, didasarkan pada reflektansi dan penyerapan warnanya, jadi memungkinkan pendeteksian dan pendis-kriminasian warna.
· Deteksi sangat cermat, Sistem optik yg unik dan rangkaian elektronis yg presisi memungkinkan penempatan dan pendeteksian yg sangat akurat dari obyek yg sangat kecil.
Sensor fotolistrik jenis reflektif digunakan untuk mendeteksi ada tidaknya label diperlihatkan pada gambar 4-10.(a).Pada gambar 4-10.b, head dari sensor fotolistrik melalui sorotan diletakkan diatas dan dibawah tahanan yang berjalan pada jalur produksi. Variasi pada jalur produksi mengubah jumlah sorotan laser, yang menyebabkan sinar laser terhalang.
Gambar 4-10. Penggunaan Sensor fotolistrik
Pada kebanyakan sensor fotolistrik, Light-Emiting Diode (LED) adalah sumber cahaya yang mentransmisikan, dan fototransistor adalah penerima (Gambar 4-11). Ketika beroperasi, cahaya dari LED jatuh pada input fototransistor, dan jumlah konduksi melalui transistor berubah. Output analognya menyediakan output yang sebanding dengan jumlah sinar yang mengenai fotodetektor.
Gambar 4-11. Operasi sensor fotolistrik
Teknologi kode batang (Bar Code) banyak digunakan di industry dan mencapai rentang penggunaan yang luas dengan capat.teknologi ini dapat digunakan untuk memasukkan data jauh lebih cepat dibandingkan metoda manual dan sangat akurat. Sistim kode batang (Bar code) terdiri dari tiga elemen utama:
- Simbol kode batang (Bar code)
- Scanner
- Dekoder
Simbol kode batang (bar code) berisi sampai tiga puluh karakter yang disandikan dalam bentuk yang bisa dibaca mesin. Karakter biasanya dicetak diatas atau dibawah kode batang sehingga data dapat dimasukkan secara manual jika symbol tidak dapat dibaca oleh mesin. Space (ruangan) kosong pada salah satu sisi dari symbol kode batang disebut daerah tenang, bersama-sama dengan karakter start dan stop, membiarkan scanner mengetahui apakah data memulai atau berakhir (gambar 4-12).
Ada beberapa jenis kode batang. Pada masing-masing kode, jumlah, huruf atau karakter yang lain dibentuk oleh jumlah tertentu dari batang dan spasi. Di Amerika, UPC (universal Product code) adalah symbol kode batang standar untuk pengecer makanan kemasan.
Gambar 4-11 simbol kode-batang (bar code)
Simbol UPC berisi semua informasi yang disajikan pada satu symbol (lihat gambar 4-12). Kode numeric berisi:
§ Jenis UPC (satu karakter)
§ Perusahaan atau pengecer, nomor identitas (5 karakter).
§ nomor item UPC (5 karakter).
§ Digit pengecekan (1 karakter) digunakan untuk mengecek secara matematis keakuratan pembacaan.
Gambar 4-12. Symbol kode-batang (bar code) UPC.
Scanner kode-batang (bar code scanner) adalah mata rantai sistim pengumpulan data. Sumber cahaya didalam scanner dikenakan pada symbol kode-batang, batang-batang itu menyerap cahaya dan spasi akan memantulkan cahaya. Detektor foto menerima cahaya yang membentuk pola sinyal elektronik yang kemudian disajikan dalam symbol yang tercetak. Dekoder menerima sinyal dari scanner dan mengubah data menjadi data karakter wakil dari kode symbol yang bersangkutan. Meskipun scanner dan decoder bekerja dalam satu tim, tetapi mereka dapat dipisah atau diintergrasikan tergantung pada pemakaiannya dilapangan.
Gambar 4-13. Scanner dan decoder kode-batang (bar code)
4.4. Sensor Efek-Hall
Sensor Efek-Hall dirancang untuk merasakan adanya obyek magnetis, biasanya magnet permanen. Digunakan untuk mensinyal posisi komponen. Karena keakuratannya dalam mendeteksi posisi, sensor efek-Hall adalah jenis alat sensor yang popular. Gambar 4-14 menggambarkan bagaimana elemen Hall bekerja. Elemen Hall adalah bahan semikonduktor yang kecil, tipis dengan irisan rata. Apabila arus dilewatkan melalui irisan dan tidak ada medan magnet, tegangan output yang dihasilkan adalah nol. Apabila megnet dibawa menutup bahan semikonduktor, lintasan arus terganggu. Distorsi ini menyebabkan electron dipaksa kebagian sisi kanan bahan yang menghasilkan tegangan antara sisi alat. Sensor Efek-Hall menggunakan dua terminal untuk penguatan dan dua terminal untuk tegangan output.
Gambar 4-14. Sensor Efek-Hall
Rangkaian terintegrasi digital efek-Hall digunakan pada saklar primity, dapat dianalogikan sebagai saklar mekanis yang mengalirkan arus ketika On dan menghalangi arus ketika Off. Sensor ini dapat digunakan untuk mengukur kecepatan. Ketika magnet melewati sensor, saklar efek-Hall aktif dan denyut atau pulsa akan terbentuk. Dengan mengukur frekwensi pulsa, kecepatan poros dapat ditentukan. Lihat gambar 4-
Transduser Efek-Hall analog mengeluarkan sinyal terus-menerus berbanding lurus dengan medan magnet yang muncul. Sensor Efek-Hall analog dapat digunakan untuk mendeteksi posisi. Karena magnet bergerak maju mundur, maka medan magnet menghasilkan tegangan negative pada saat mencapai kutub utara, dan positif pada saat mencapai kutub selatan. Lihat gambar 4-15.
Gambar 4-15 Sensor Efek-Hall digital dan Analog
4.5. Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik bekerja dengan mengirimkan gelombang suara menuju target dan mengukur waktu yang diperlukan sinyal untuk kembali. Waktu yang diperlukan untuk kembali berbanding lurus dengan jarak atau tinggi okjek, sebab sinyal (suara) mempunyai kecepatan konstan. Pada gambar 4-16 sinyal gema yang kembali secara elektronis diubah kembali menjadi output 4 - 20 mA. Objek padat, cair, butiran dan tekstil dapat dideteksi dengan sensor ultrasonic. Refleksifitas suara dari permukaan cairan sama dengan objek padat. Tekstil dan bih menyerap gelombang suara dan mengurangi rentang penyensoran.
Gambar 4-16. Sensor Ultrasonik
4.6. Sensor Tekanan
Pengukuran tekanan biasanya melibatkan 2 elemen yaitu: elemen dasar dan elemen transdusernya. Elemen dasar adalah bagian yang dapat berubah bentuk ketika dikenai tekanan, sedangkan elemen transduser mengubah perubahan itu menjadi sinyal listrik.
4.6.1. Elemen dasar pengukuran tekanan.
Transducer tekanan mengukur tekanan dengan cara mengukur distorsi / perubahan yang dihasilkan oleh tekanan pada bagian yang dapat ber-deformasi secara elastis, untuk bahan tertentu perubahan bisa berupa munculnya muatan listrik (electron).
Ada 4 struktur dasar yang biasanya digunakan dalam pengukuran tekanan yaitu:
·
- Bellow
- Capsules
