211341015 Luthfi Yusuf

download 211341015 Luthfi Yusuf

of 37

  • date post

    19-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    32
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of 211341015 Luthfi Yusuf

Sensor dan Robotika

Tutorial 2

Disusun Oleh:

Luthfi Yusuf

211 341 015

3AEA

TEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKA

POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

Maret, 20141. Linearity

Linearity adalah hubungan antara output dan input dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus.

Linearity sangat diinginkan karena segala perhitungan dapat dilakukan dengan mudah jika sensor dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus.

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinnyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu.

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 berup grafik.

2. Mechanical Sensor

Mechanical sensor adalah Sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level.

i. Pressure sensor/ sensor tekananSensor Tekanandiciptakan untuk mengukur tekanan suatu zat yang memiliki tekanan sangat kecil sehingga sulit untuk diukur apabila menggunakan alat pengukur biasa. Dalam pelajaran Science, kita mengenal adanya alat pengukur untuk suatu benda. Seperti contoh thermometer sebagai alat untuk mengukur suhu, anemometer untuk mengukur kecepatan angin dan speedometer untuk mengukur kecepatan suatu benda. Tekanan yang dilambangkan dalam huruf (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya, yang dilamabangkan dengan (F) persatuan luas, yang dilambangkan dengan (A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan atau tekanan dari unsur zat yaitu berupa cairan dan gas. Fungsi darisensor tekanansebenarnya adalah untuk mengubah tekanan menjadi induktasi.

Gambar Sensor Tekanan

Sensortekanan mempunyai prinsip kerja yang sedikit rumit. Pertama, perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga menyebabkan perubahan induksi magnetic pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT ( center tap). Dengan demikian, apabla inti mengalami pergeseran, maka induktasi pada salah satu kumparan bertambah, namun menyebabkan kumparan yang lain berkurang. Untuk mengukur tekanan statis atau tinggi suatu cairan dapat ditentukan dengan rumus (P = d.g.h). Untuk keterangannya, (p) adalah tekanan statis (pascal) sementara (D) adalah kepadatan cairan (km/m3), lalu (G) adalah konstanta gravitasi ( 9,81 m/s2) dan (H) adalah tinggi cairan (M).

Prinsip kerja dari sensor tekanan itu sendiri adalah mengubah tegangan mekanik menjadi listrik. Kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang diberikan pada kawat itu sendiri menyebabkan kawat menjadi bengkok. Sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah ketahananya. Ada beberapa fungsi lain dari sensor tekanan. Applikasi sensor tekanan adalah sebagai pemantau cuaca yang sering berubah-ubah. Digunakan dipesawat terbang untuk mengukur tekanan angina yang berada didalam band pesawat terbang, lalu yang terakhir adalah pengukur tekanan udara pada ruangan tertutup. Tiga fungsi ini adalah fungsi umum dari sensor tekanan yang sering ditemui oleh masyarakat namun masyarakat belum mengetahui cara kerja dari pengukur tekanan tersebut.ii. Force sensor/ sensor gaya (Flexiforce)

Berbagai macam sensor saat ini telah banyak berkembang, yang mana seiring perkembangan tersebut sensor menjadi suatu komponen penting dalam bidang elektronika. Pun tidak hanya elektonika, sensor juga berkembang di bidang lainnya sesuai dengan kebutuhan dan keinginan masyarakat. Salah satu sensor yang sedang berkembang saat ini adalah sensor gaya, dan lebih spesifiknya adalah flexiforce.

Prinsip kerja dari sensor ini tentu sesuai dengan namanya, yaitu untuk deteksi adanya gaya yang ditimbulkan oleh suatu rangsangan yang masuk dalam suatu alat. Gaya itu sendiri menyebabkan terjadinya tegangan yang nantinya akan menimbulkan suatu sinyal tertentu. Berikut adalah grafik terjadinya sinyal karena gaya tertentu :

Sensor flexiforce sebagai sensor gaya sebagaimana telah disebutkan di atas berbentuk printed circuit yang sangat tipis dan fleksibel. Sensor flexiforce sangat mudah diimplementasikan untuk mengukur gaya tekan antara 2 permukaan dalam berbagai aplikasi. Sensor flexiforce bersifat resistif dan nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterimanya. Semakin besar beban yang diterima sensor flexiforce maka nilai hambatan output-nya akan semakin menurun. Pada keadaan tanpa beban, resistansi sensor ini sebesar kurang lebih 20M ohm. Ketika diberi beban maksimum, resistansi sensor akan turun hingga kurang lebih 20K ohm.

Salah satu sifat dari flexiforce adalah resistif pada, sehingga nilai resistansinya (perubahan resistansi) sebanding dengan perubahan strain dengan rumus sebagai berikut :

F adalah Gauge factor

Perubahan resistansi yang ditimbulkan oleh flexiforce tersebut akan menyebabkan munculnya sinyal seperti yang telah disebutkan di atas. Untuk memonitor perubahan resistansi tersebut digunakan jembatan wheatstone yang ditunjukkan pada gambar berikut :

Jembatan wheatstoneRangkaian tersebut akan setimbang jika :

biasanya R1=R2=R3=R4

Sistem keseimbangan tersebut akan dikombinasikan dengan berat sebagai aplikasi gaya suatu flexiforce yang diaplikasikan untuk sebuah timbangan. Bentuk sederhana dari kombinasi tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar sederhana flexiforce sebagai timbanganPada penjelasan sebelumnya telah disebutkan jika gaya yang timbul dari flexiforce akan menyebabkan terjadinya perubahan stress-strain, dimana pengukuran gaya dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut :Dengan : K =konstanta simpangan

Y = besarnya simpangan pada titik karakteristikBerikut adalah daftar besarnya nilai K dan y untuk beberapa benda yang menggunakan sensor gaya

iii. Torque sensor

Sebuah sensor torsi atau torquemeter adalah alat untuk mengukur dan merekam torsi pada sistem berputar, seperti mesin, crankshaft, gearbox, transmisi, rotor , engkol sepeda atau Cap Torque Tester. Torsi statis relatif mudah diukur. Torsi dinamis, di sisi lain, tidak mudah untuk mengukur, karena biasanya membutuhkan transfer beberapa efek ( listrik atau magnet ) dari poros yang diukur dengan sistem statis.

Sensor torsi

Umumnya , sensor torsi menggunakan pengukur regangan diterapkan pada poros berputar atau poros . Dengan metode ini , diperlukan alat untuk menyalakan jembatan strain gauge , serta sebagai sarana untuk menerima sinyal dari poros berputar . Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan slip ring , telemetri nirkabel , atau transformer rotary . Jenis baru dari transduser torsi menambah pendingin elektronik dan A / D converter ke poros berputar . Elektronik Stator kemudian membaca sinyal digital dan mengubah sinyal tersebut ke tingkat tinggi sinyal keluaran analog , seperti + / - 10VDC .iv. Strain Gauge (Weight)

Strain gauge adalah sensor yang digunakan untuk mengukur berat atau beban dari suatu benda dalam ukuran besar. Sensor strain gauge adalah grid metal-foil yang tipis yang dilekatkan pada permukaan dari struktur. Apabila komponen atau struktur dibebani, terjadi strain dan ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain induksi beban.

Prinisip kerjanya ketika terjadi regangan pada suatu benda uji (specimen) yang telah di pasangi strain gauge, maka regangan itu terhantarkan melalui alas gauge (isolatif) pada foil atau penghantar resistif di dalam gauge tersebut. Hasilnya adalah foil atau penghantar halus tadi akan mengalami perubahan nilai resistansinya. Perubahan resistansi ini berbanding lurus terhadap besarnya regangan

Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm.

Sensor strain gauge ini sering diaplikasikan pada jembatan timbang mobil atau alat ukur berat dalam skala besar.

v. Twisting sensor

Sensor putaranini berfungsi untuk membaca banyaknya putaran suatu roda cacah dalam periode tertentu.Rangkaiansensorputarandibuat dengan optocoupler dengan celah ditengah (bentuk U) yang pada celah tersebut diletakan roda cacah.Sensor putaranpadaartikelini dulu saya gunakan untuk menghitung putaran roda mobil melalui kabel argometer meter.Sensor Putaran Dari Opto Coupler Model Uini berfungsi untuk menghitung jarak yang ditempuh (putaran roda) menggunakan roda cacah (piringan berlubang).

Sensor putaran dengan opto couplerini menghasilkan pulsa dari putaran roda cacah yang berputar, pulsa ini yang akan digunakan sebagai masukan pada mikrokontroler AT89C51 untuk dihitung berapa pulsa yang diterima pada satuan waktu tertentu.Sensor putaran dengan opto couplerini disusun menggunakan opto copler jenis U dengan tipe SG-23FI yang diberikan bias tegangan 5 Vdc melalui resistor. Opto copler SG-23FI yang digunakan padasensor putaranini pada dasarnya terdiri dari sebuah dioda led infra merah sebagaitransmittercahaya infra merah dan sebuah photo transistor sebagaireceivercahaya infra merah.

GambarRangkaian Sensor Putaran Dari Opto Coupler Model U

Pulsa yang terkirim pada mikrokontroler AT89C51 tergantung dariopto coupler, jikaopto couplerterhalang oleh roda cacah maka data berupa logika tinggi (1) akan dikirimkan ke T0 pin 14 (P3.4) pada mikrokontroler AT89C51 dan sebaliknya.Se