Sensor Fisika :)

SENSOR FISIKA

1.      PENDAHULUAN 

     Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang sangat cepat. Teknologi tersebut tentu tidak terlepas penggunaan sensor dan tranduser. Sensor dan tranduser kini dibuat menjadi berbagai inovasi dan kreatifitas yag dituangkan menjadi suatu alat ataupun piranti lunak dengan tujuan untuk  membantu memudahkan aktivitas manusia. 

        Sedangkan pengertian sensor sendiri adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah besaran fisis tertentu menjadi besaran listrik equivalent yang siap untuk dikondisikan ke elemen berikutnya. Sensor dapat dianalogikan sebagai sepasang mata manusia yang bertugas membaca atau mendeteksi data/ informasi yang ada di sekitar. D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Sensor sendiri ada banyak jenis dan modelnya, begitupun dengan tranduser. Salah satu jenis sensor adalah sensor fisika. contoh sensor fisika  adalah LDR (Light Dependen Resistor) dimana sensor ini mendeteksi adanya intensitas cahaya. Biasanya LDR ini digunakan pada lampu-lampu jalan tol.
      Transduser sendiri berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Bagian masukan dari transduser disebut “sensor ”, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain.
       William D.C, (1993), mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas).
      Sehingga definisi transduser adalah alat yang biasa pada elektonika, kelistrikan, mekanik elektronik, elektromagnetik, digunakan mengubah energi dari satu energi ke bentuk energi yang lain untuk berbagai pengukuran atau transfer informasi. Contoh umum adalah mikrofon, pengeras suara, termometer, posisi dan sensor tekanan, dan antena. Untuk itu tanpa adanya pengaplikasian sensor dan tranduser mungkin pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari tidaklah akan mudah seperti saat ini.

2.      PENGERTIAN

       Sensor fisika adalah sensor yang mengubah besaran fisika menjadi besaran listrik.

3.    ANALOGI SENSOR FISIKA PADA MANUSIA
        Berdasarkan pengertian sensor fisika, maka sensor fisika dapat di analogikan sebagi indra pada manusia. Berikut adalah analogi sensor fisika pada manusia :

a. Mata

    Mata sebagai indra penglihatan mengubah sesuatu yang kita lihat menjadi informasi. Sebagai contoh adalah saat kita berjalan kemudian melihat lubang dijalan maka kita akan secara reflek menghindari lubang tersebut. Lubang tersebut adalah informasi yang kemudian diolah di otak sehingga kita dapat menghindari lubang tersebut.

b. Hidung

     Hidung merupakan indra penciuman yang mengubah sesuatu yang kita cium menjadi informasi. Misalnya adalah ketika kita mencium bau terbakar atau gosong maka secara reflek kita akan mencari sumber bau tersebut.

c. Telinga

    Telinga merupakan indra pendengaran yang mengubah suara menjadi informasi. Contoh ketika kita mendengar bel masuk, maka kita tahu bahwa sudah waktunya masuk kerja/kuliah maka kita akan segera memasuki ruang kerja/kuliah.

d. Kulit

   Kulit menjadi indra peraba yang mengubah sesuatu yang kita rasakan semisal kasar, lembut, panas atau dingin menjadi informasi. Contohnya adalah ketika kita hendak meminum kopi yang panas, maka kita kan menyentuh cangkirnya terlebih dahulu untuk memastika kopi tersebut sudah tidak begitu panas atau belum.

e. Lidah

    Lidah merupakan salah satu indra manusia yang paling peka. Lidah merupakan indra perasa yang yang mampu membedakan sesuatu yang indra lain belum tentu bisa membedakannya. Contohnya adalah gula dan garam yang halus. Kita hanya dapat membedakannya dengan cara merasakannya, karena bentuknya yang sangat halus sehingga sulit dibedakan secara kasat mata maupun secara fisik atau diraba.

  

 4. MACAM-MACAM SENSOR FISIKA
Besaran fisika ini dapat berupa suhu, kecepatan, intensitas cahaya, kelembaban, tekanan dan lain-lain. Macam- macam sensor fisika adalah :

A.    Sensor cahaya 

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron.  Contoh komponen yang termasuk ke dalam sensor cahaya yaitu :

1)      LDR (Light Dependent Resistor) 

LDR adalah sebuah resistor dimana nilai resistansinya akan berubah sesuai dengan cahaya yang menimpanya. Nilai resistansi LDR akan naik jika keadaan ruangan/lingkungan gelap dan nilai resitansinya akan turun apabila keadaan ruangan atau lingkungannya terang. Contoh penggunaan LDR adalah pada lampu jalan tol.

Gambar 2.1 LDR (Light Dependent Resistor)

Sumber :http://rahmatelectronics.blogspot.com/2014/03/macam-macam-sensor-dan-fungsinya.html

2)      Fotovoltaic atau sel solar

Fotovoltaic adalah sensor yang mengubah energi sinar menjadi senergi listrik. Contoh penggunaan dari foltovoltaic adalah pada pembangkit listrik tenaga surya.

Gambar 2.2 Fotovoltaic

Sumber : www.ccidj.ro

 

3)  Photo Dioda

Photo dioda adalah dioda yan berfungsi sebagai sensor cahaya dengan cara memberikan  tegangan forward bias. Contoh penggunaan photo dioda adalah sebagai penerima sinyal infra red pada remote control.

Gambar 2.3 Photo dioda

Sumber : annurandrian.blogspot.com

 

4) Phototransistor

Phototrasnsistor adalah jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya infra merah. Besarnya arus yang mengalir antara kolektor dan emitor adalah sebanding dengan besarnya cahaya yang diterima oleh phototransistor. Contoh penggunaan phototransistor adalah sebagai pintu otomatis.

Gambar 2.4 Phototransistor

Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/wp-content/uploads/2012/09/Bentuk-Simbol-Photo-Transistor.jpg

 

B.     Sensor Suara

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu merubah gelombang sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik. Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tersebut naik dan turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombang magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. Prinsip kerja sensor suara yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Contohnya adalah microfon.

C.    Sensor Suhu

Macam-macam sensor suhu adalah sebagai berikut :Sensor suhu adalah sensor yang mengubah besaran fisik  suhu menjadi besaran listrik.

1)   Thermocouple
     Thermocouple adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung ujungnya sehingga menimbulkan efek "thermo-electric". Contoh penggunaan thermocouple adalah pada industri besi dan baja dan sebagai termopile sensor radiasi.

Gambar 2.5 Thermocouple

Sumber : wikipedia.org

2)      Resistant Temperature Detector (RTD)

Resistant Temperature Detector (RTD)  adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperature atau suhu dengan menggunakan elemen sensitif seperti platina, tembaga atau nikel murni yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing masing nilai temperatur di dalam suhunya. Contoh penggunaan RTD adalah pada air conditioning dan refrigeration servicing.

Gambar 2.6 RTD

Sumber : rahmatelectronics.blogspot.com

3)      Thermistor

Thermistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengukur suhu. Prinsip dari thermistor ini adalah perubahan nilai hambatan terhadap suhu. Thermistor ini ada dua jenis yaitu PTC (Positive Temperature Coeffisient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient). Nilai hambatan dari PTC akan naik apabila suhunya naik atau turun apabila suhunya turun. Sedangkan nilai hambatan NTC akan naik apabila suhunya turun dan nilai hambatannya akan turun apabila suhunya naik.Contoh penggunaan thermistor adalah pada penghidup kipas angin otomatis.

Gambar 2.7 Thermistor

Sumber : www.sowparnikathermistors.com

4)      IC LM35

IC ini berfungsi untuk mengubah perubahan temperatur dalam suatu lingkungan menjadi besaran elektrik. Contoh penggunaan IC ini adalah pada rangkaian pendeteksi suhu pada lampu merah.

Gambar 2.8 IC LM35

Sumber : Sumber : www.electroschematics.com

D.    Sensor Tekanan

Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok  sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan berubah pula tahanannya. Salah satu contoh dari sensor ini adalah sensor strain-gauge dimana apabila sensor ini tertekan maka bentuknya akan berubah dan perubahan bentuk ini akan menyebabkan perubahan nilai tahanan. Biasanya sensor ini digunakan pada lift atau pada jembatan timbang.

Gambar 2.9 Sensor straim-gauge

Sumber : fisikaveritas.blogspot.com

E.     Sensor Percepatan

Sensor percepatan adalah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran (vibrasi), dan  mengukur percepatan akibat gravitasi. Contoh : Accelerometer. Contoh penggunaan accelerometer adalah sistem airbag pada mobil.

Gambar 2.10 Accelerometer

Sumber : www.geyosoft.com

F.   Sensor Kecepatan (RPM)

      Sensor kepecepan atau RPM (Rotation per menit) adalah sensor yang berfungsi untuk mengubah kecepatan suatu benda yang berputar menjadi besaran listrik.  Besarnya besaran listrik yang dihasilkan sama dengan besarnya kecepatan. Contoh adalah kincir angin.

5.      APLIKASI SENSOR FISIKA

Salah satu aplikasi dari sensor fisika adalah rangkaian alarm kebakaran dimana rangkaian ini menggunakan thermistor. Gambar rangkaiannya adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Rangkaian alarm kebakaran

Sumber : http://edukasielektro.blogspot.com

       Pada rangkaian ini digunakan timer NE555 dan sensor suhu thermistor (NTC) untuk mendeteksi suhu yang tinggi. Prinsip kerja dari sensor suhu ini yakni apabila suhu disekitar sensor tinggi maka resistansi yang ada pada sensor akan kecil. Sedangkan apabila suhu rendah maka resistansi akan tinggi. Jika resistansi dari sensor kecil, maka tegangan supply akan dapat mengalir melewati sensor dan mengaktifkan transistor.

        IC1 NE555 sebagai pengatur frekuensi dari audio. Transistor 1 dan 2 digunakan sebagai driver IC1. Output (pin 3) dari IC1 akan memicu basis transistor T3 (SL100), yang menggerakkan speaker untuk menghasilkan suara alarm. Frekuensi NE555 tergantung pada nilai-nilai resistensi R5 dan R6 dan kapasitansi sensor suhu C2. Ketika suhu menjadi panas, akan memberikan resistansi rendah sehingga tegangan supply dapat mengalir ke basis transistor T1 melalui dioda D1 dan R2.

       Kapasitor C1 akan terisi tegangan positif sehingga akan meningkatkan waktu pada saat alarm menyala. Semakin besar nilai C1, semakin besar bias positif diterapkan pada basis transistor T1 (BC548). Kolektor T1 digabungkan ke dasar transistor T2, T2 transistor memberikan tegangan positif untuk pin 4 (reset) dari IC1 (NE555). Resistor R4 akan membuat IC1 NE555 terus aktif meskipun tidak ada tegangan positif yang mengalir.

DAFTAR PUSTAKA

http://edukasielektro.blogspot.com

https://www.academia.edu/9979139/Sensor_dan_transduser

https://www.academia.edu/8082946/tranduser

https://jajakustija.files.wordpress.com

http://rahmatelectronics.blogspot.com/2014/03/macam-macam-sensor-dan-fungsinya.html)

(http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor)