TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCERVol.06
SPEED SENSORPOSITION SENSORDISTANCE SENSOR
LINE SENSORLIGHT SENSOR
TEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKAPOLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG
Jl. Kanayakan no. 21, DAGO 40235, TromolPos 851 BANDUNG 40008 INDONESIA
Phone : 62 022 2500241 Fax : 62 022 2502649 Homepage : http ://www.polman.com,
Disusunoleh :Passa Luthfi Yanuar
211 341 0713 AEA
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
E-mail :[email protected] Mei 2013
[SPEED SENSOR]Encoder & Tachometer
~ 1 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
ROTARY ENCODER
Mesin yang bergerak/berputar pada umumnya memerlukan pengukuran gerakan. Mulai
dari peralatan mesin, mesin inspeksi, dan lain sebagainya, mulai dari mesin manual sampai
otomatis, memiliki mekanisme pengukuran internal. Saat ini, komponen yang banyak
digunakan untuk pengukuran gerakan adalah encoder. Encoder secara umum dapat
dikategorikan ke dalam optical (photoelectric), magnetic encoder, dan tipe kontak mekanik.
Photoelectric encoder memiliki tingkat akurasi yang tinggi, handal, dan relatif murah, mudah
dalam aplikasinya.
Absolute Rotary Encoder
Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur sedemikian
sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah posisi tertentu dari
poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan untuk absolut encoder tersusun
dari segmen-segmen cincin konsentris yang dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi
luar piringan yang jumlah segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya.
Cincin pertama di bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen
gelap, cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan seterusnya
hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki 16 cincin konsentris
maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen. Gambar 3 menunjukkan pola cincin
pada piringan absolut encoder yang memiliki 16 cincin..
~ 2 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah segmen kelipatan
dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk suatu sistem biner. Untuk
menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka diperlukan pasangan LED dan photo-
transistor sebanyak jumlah cincin yang ada pada absolut encoder tersebut.
Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh absolute encoder
dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung dari pola cincin yang
digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut encoder yang hanya tersusun dari 4
buah cincin untuk membentuk kode 4 bit. Apabila encoder ini dihubungkan pada poros, maka
photo-transistor akan mengeluarkan sinyal persegi sesuai dengan susunan cincin yang
digunakan. Gambar 5 dan 6 menunjukkan contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute
encoder tipe gray code dan tipe binary code.
Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan 16 informasi posisi
yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode biner atau kode gray tertentu.
Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang bersesuaian untuk absolut encoder 4-bit.
Dengan membaca output biner yang dihasilkan maka posisi dari poros yang kita ukur dapat
~ 3 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
kita ketahui untuk diteruskan ke rangkaian pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai
maka posisi yang dapat kita peroleh akan semakin banyak.
Incremental Rotary Encoder
Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang disebut
channel A dan B (Gambar 7). Ketika poros berputar, deretan pulsa akan muncul di masing-
masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan kecepatan putar sedangkan
hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan arah putaran. Dengan menghitung
jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi piringan maka putaran dapat diukur. Untuk
mengetahui arah putaran, dengan mengetahui channel mana yang leading terhadap channel
satunya dapat kita tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan
selalu berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output
channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran berguna untuk
menghitung jumlah putaran yang terjadi.
~ 4 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Contoh pola diagram keluaran dari suatu incremental encoder ditunjukkan pada
Gambar 8. Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat beberapa macam,
yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa tunggal untuk setiap siklus salah
satu sinya A atau B, sedangkan resolusi 4X memberikan pulsa setiap transisi pada kedua
sinyal A dan B menjadi empat kali resolusi 1X. Arah putaran dapat ditentukan melalui level
salah satu sinyal selama transisi terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A =
arah bawah dengan B = 1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah
bawah dengan A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.
Aplikasi Encoder
Sensor kecepatan yang digunakan ini adalah enkoder. Output enkoder berupa sinyal
pulsa yang frekuensinya berbanding lurus dengan kecepatan motor, agar data kecepatan dapat
dibaca oleh ADC mikrokontroller, maka output encoder terlebih dahulu harus dikonversi
menjadi tegangan. Oleh karena itu ouput encoder dihubungkan ke rangkaian FtoV (frekuensi
ke tegangan) dimana rangkaian ini akan mengubah besaran frekuensi (sinyal dari encoder)
yang masuk menjadi besaran tegangan yang dalam hal ini digunakan sebagai umpan balik
dari kecepatan motor. Adapun rangkaian encoder dapat dilihat sebagai berikut :
~ 5 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Gambar 1. Rangkaian Encoder
Pada rangkaian ini IC yang dipakai adalah LM2917 ,dimana input didapat dari
pulsa output encoder. Rangkaian F to V dapat dilihat pada gbr dibawah ini :
Gambar 2. Rangkaian F to V
~ 6 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Voutput yang diinginkan pada saat motor berputar dengan kecepatan maksimum yaitu
5,1V. Melalui pengukuran yang dilakukan terhadap motor DC, didapatkan frekuensi keluaran
dari enkoder pada kecepatan maksimum adalah 4348 HZ. Nilai tegangan pada Vo1 saat motor
berputar dengan kecepatan maksimum ditentukan 2,1V. untuk mendapatkan Vo1 tersebut
diperlukan kombinasi R1 dan C1.
C1 ditentukan 10 nF sehingga R1 dapat dicari dengan rumus:Vcc = 12VK = 1 (ideal)
Dengan menggunakan VR 100 Kohm dapat diperoleh nilai nilai R1 sesuai dengan
perhitungan di atas. Selanjutnya Vo1 kemudian dikuatkan dengan penguat Non Inverting
untuk mendapatkan Voutput 5,1V pada saat kecepatan maksimum. Karena nilai tegangan
Vo1 pada saat kecepatan maksimum adalah 2,1 V, maka jika ditentukan nilai Rin adalah 10
Kohm, Rf dapat dicari dengan rumus :
Dengan menggunakan VR 100 Kohm, maka Rf dapat di-
setting sampai mendapatkan nilai 14200 ohm sehingga Voutput
dapat diperoleh sesuai dengan yang dinginkan.
~ 7 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
TACHOMETER
Tachometer terutama berguna untuk memantau kinerja mesin mobil atau motor. Secara
sederhana, tachometer merupakan instrumen yang digunakan untuk mengukur kecepatan
perangkat berputar. Instrumen ini bekerja dengan menghitung banyaknya rotation per minute
(RPM) atau putaran per menit. Penggunaan paling umum tachometer adalah untuk
menentukan kecepatan dari poros berputar yang digerakkan oleh mesin. Truk-truk besar,
mobil, kapal, motor, dll, umum menggunakan instrumen ini.
Tachometer analog terdiri dari jarum yang menunjukkan pembacaan disertai indikator
apakah putaran mesin masih dalam taraf aman atau sudah mulai membahayakan. Selain
tachometer analog, terdapat pula tachometer digital yang sudah mulai menggantikan jenis
analog. Pada tachometer digital, hasil pengukuran langsung disajikan dalam bentuk angka
sehingga mempermudah pembacaan.
Metode untuk mengukur data kecepatan putar pada tachometer :
Diukur langsung pada potensiometer.
Menggunakan penurunan waktu yang diambil untuk setiap pilihan celah yang dilewati
cahaya laser.
~ 8 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Apabila kecepatannya terlalu lambat counter dapat mengalami overflow atau
penghitungan yang dimulai dari nol lagi. Untuk mengatasinya perlu ditambahi rangkaian
tambahan yang memiliki one-shot (pemacu) tambahan.
Macam tachometer :
A. Tachometer Optik
Adalah sebuah alat untuk mengukur kecepatan sudut putar dengan besaran rpm.
Tachometer optik terdiri dari jalur atau garis (stripe) yang terdapat di dalam batang lalu
terdapat sebuah atau lebih photosensor yang menghadap pada batang tersebut.
Setiap batang tersebut berputar maka photosensor akan mendeteksi jumlah stripe yang
melewatinya. Kemudian akan menghasilkan output yang akan berbentuk pulsa. Pada
gelombang pulsa tersebut periode ≈ kebalikan dari kecepatan angular. Dapat diukur dengan
menggunakan rangkaian counter seperti yang digambarkan pada encoder batang optik.
B. Tachometer Rotor Bergigi
Terdiri dari sebuah sensor tetap dan sebuah pemutar gerigi, roda, dan bahan besi. Ada 2 jenis
sensor yang digunakan yaitu Variable reluctance sensor dan Hall effect sensor. Terdapat
magnet yang menggantung sebagai sensornya
~ 9 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Rotor berputar, kemudian bagian rotor bergigi yang akan diukur. Sensor yang berupa
magnet akan mendeteksi setiap gerigi tersebut yang melewatinya. Setiap gerigi melewatinya
maka medan magnet akan bertambah dan menginduksi tegangan pada belitan kawat sehingga
akan dihasilkan pulsa. Pulsa tersebut akan dikonversi menjadi sebuah gelombang kotak yang
bersih dengan rangkaian ambang detector. Rumusnya : ωo = f pada pulsa.
C. Tachometer DC
Adalah sebuah generator DC yang memproduksi tegangan keluaran DC yang proporsional
dengan kecepatan batang. Terdiri dari magnet permanen dan bagian yang beputar yang
terbuat dari koil. Prinsip kerjanya adalah terjadinya proses konversi langsung antara
kecepatan dan tegangan.
~ 10 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Aplikasi Tachometer
Tachometer rotor bergigi dapat digunakan pada batang motor (crankshaft) dari sebuah
mesin mobil
Tachometer optik digunakan untuk mengetahui kecepatan sudut baling-baling
Mengukur rata-rata aliran darah
.
~ 11 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
[POSITION SENSOR]STRAIN GAUGE
~ 12 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Sensor ini melaporkan posisi suatu benda dgn mengacu pd rujukan tertentu.
Pengukuran posisi dapat dilakukan dengan cara analog dan digital. Untuk pergeseran yang
tidak terlalu jauh pengukuran dapat dilakukan menggunakan cara-cara analog, sedangkan
untuk jarak pergeseran yang lebih panjang lebih baik digunakan cara digital.
Hasil sensor posisi atau perpindahan dapat digunakan untuk mengukur perpindahan
linier atau angular. Teknis perlakuan sensor dapat dilakukan dengan cara terhubung langsung
( kontak ) dan tidak terhubung langsung ( tanpa kontak ).
Macam – macam sensor posisi :
STRAIN GAUGE
Strain gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan
(deformasi atau strain) pada alat ini.Strain gage mengukur gaya luar(tekanan) yang terhubung
dengan kawat. Strain gauge dapat dijadikan sebagai sensor posisi. SG dalam operasinya
memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur
perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile
strain). Definisi elastisitas (ε) strain gauge adalah perbandingan perubahan panjang (ΔL)
terhadap panjang semula (L) yaitu:
atau perbandingan perubahan resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan
faktor gage (Gf) dikali elastisitas starin gage (ε) :
Secara konstruksi SG terbuat dari bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas.
Untuk proses pendeteksian SG ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu:
1. Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang mungkin (axial)
2. Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat sependek mungkin (lateral)
~ 13 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Gambar 3.1. Bentuk phisik strain gauge
Faktor gauge (Gf) merupakan tingkat elastisitas bahan metal dari SG.
• metal incompressible Gf = 2
• piezoresistif Gf =30
• piezoresistif sensor digunakan pada IC sensor tekanan
Untuk melakukan sensor pada benda uji maka rangkaian dan penempatan SG adalah
• disusun dalam rangkaian jembatan
• dua strain gauge digunakan berdekatan, satu untuk peregangan/perapatan , satu untuk
kompensasi temperatur pada posisi yang tidak terpengaruh peregangan/ perapatan
• respons frekuensi ditentukan masa tempat strain gauge ditempatkan
Gambar 3.2. Pemasangan strain gauge: (a) rangkaian jembatan
(b) gage1 dan gage 2 posisi 90 (c) gage 1 dan gage 2 posisi sejajar
~ 14 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
1. Sensor Induktif dan Elektromagnet
Sensor induktif memanfaatkan perubahan induktansi:
sebagai akibat pergerakan inti feromagnetik dalam koil
akibat bahan feromagnetik yang mendekat
Gambar 3.3. Sensor posisi: (a) Inti bergeser datar (b) Inti I bergser berputar,
(c) Rangkaian variable induktansi
Rangkaian pembaca perubahan induktansi:
dua induktor disusun dalam rangkaian jembatan, satu sebagai dummy
tegangan bias jembatan berupa sinyal ac
perubahan induktasi dikonversikan secara linier menjadi perubahan tegangan
KL = sensistivitas induktansi terhadap posisi
output tegangan ac diubah menjadi dc atau dibaca menggunakan detektor fasa
Gambar 3.4. Rangkaian uji sensor posisi induktif
~ 15 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Sensor elektromagnetik memanfatkan terbangkitkannya gaya emf oleh pada koil yang
mengalami perubahan medan magnit
Output tegangan sebanding dengan kecepatan perubahan posisi koil terhadap sumber
magnit.
Perubahan medan magnit diperoleh dengan pergerakan sumber medan magnit atau
pergerakan koilnya (seperti pada mikrofon dan loudspeaker).
Gambar 3.5. Pemakaian sensor posisi: (a) pada microphone, (b) pada loudspeaker
~ 16 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
2. Linier Variable Differential Transformer
Sensor Linear Variable Differential Transformers (LVDT) adalah suatu sensor yang
bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan
variable antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali
dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an. Pada masa sekarang sensor LVDT telah
secara luas diunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor
sudut, dan sensor mekanik lainnya.Untuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor
jarak. Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan
sekunder, dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada
suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut.
Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah
selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer.
Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan
yang sama.
Cara Kerja
Memanfaatkan perubahan induksi magnit dari kumparan primer ke dua kumparan
sekunder.
Dalam keadaan setimbang, inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder
menerima fluks yang sama.
Dalam keadaan tidak setimbang, fluks pada satu kumparan naik dan yang lainnya turun.
Tegangan yang dihasilkan pada sekunder sebading dengan perubahan posisi inti magnetic.
~ 17 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
hubungan linier bila inti masih disekitar posisi kesetimbangan.
Skema LVDT
Gambar 3.6. LVDT sebagai sensor posisi: (a) konstruksi LVDT, (b) Rangakaian listrik, (c) rangkaia uji LVDT,
(d) Karakteristik LVDT
~ 18 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
3. Transduser Kapasitif
a. Memanfaatkan perubahan kapasitansi:
Akibat perubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua keping.
Akibat pergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsung.
Akibat penambahan jarak antara kedua keeping.
Gambar 3.8. Sensor posisi kapasitif: (a) pergeseran media mendatar, (b) pergeseran berputar, (c) pergeseran jarak plat
b. Nilai kapasitansi berbanding lurus dengan area dan berbanding terbaik dengan jarak :
c. Cukup sensitif tetapi linieritas buruk.
d. Rangkaian jembatan seperti pada sensor induktif dapat digunakan dengan kapasitor
dihubungkan paralel dengan resistansi (tinggi) untuk memberi jalur DC untuk input
opamp.
e. Alternatif kedua mengubah perubahan kapasitansi menjadi perubahan frekuensi osilator :
Frekuensi tengah 1 - 10 MHz.
Perubahan frekuensi untuk perubahan kapasitansi cukup kecil dibandingkan kapasitansi
Co.
~ 19 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Gambar 3.9. Pemakaian sensor posisi pada rangkaian elektronik:
(a) kapasitansi menjadi frekuensi, (b) kapasitansi menjadi pulsa
~ 20 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
4. Transduser perpindahan digital optis
a. Mendeteksi posisi melalui kode oleh pemantul atau pelalu transmisi cahaya ke detektor
foto.
b. Perpindahan (relatif) diukur berupa pulse train dengan frekuensi yang sebanding
kecepatan pergerakan.
Gambar 3.10. Sensor posisi digital optis: (a) dan (b) pergeseran berputar, TX-RX sejajar, (c) dan (d) pergeseran mendatar,
TX-RX membentuk sudut.
c. Deteksi arah gerakan memanfaatkan dua sinyal dengan saat pulsa naik berbeda.
Gambar 3.11. Rangakain uji untuk menentukan arah gerakan/posisi
~ 21 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
d. Posisi mutlak dideteksi menggunakan kode bilangan digital.
Untuk deteksi perubahan yang ekstrim satu kode digunakan sebagai sinyal clock.
Alternatif lain memanfaatkan kode yang hanya mengijinkan satu perubahan seperti pada
kode Gray.
Kode angular lebih baik dari pada kode linier akibat arah ekpansi thermal pada pelat
kode.
Gambar 3.12. Pulsa clock yang dihasilkan berdasarkan bilangan biner
e. Pengukuran perpindahan posisi yang kecil dapat dilakukan dengan pola Moire.
Pola garis tegak dan miring memperkuat (ukuran) pergeseran arah x ke pola garis pada
arah y.
Perubahan dibaca dengan cara optis.
Gambar 3.13. Perubahan posisi kecil menggunakan cara Moire
~ 22 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
5. Transduser Piezoelectric
Transduser Piezoelectric berkeja memanfaatkan tegangan yang terbentuk saat
kristal mengalami pemampatan :
Ion positif dan negatif terpisah akibat struktur kristal asimetris.
Bahan kristal: kuarsa dan barium titanat, elektret polivilidin florida.
Bentuk respons
Gambar 3.14. Transduser Piezoelektrik: (a) konstruksi PE,
(b) rangkaian ekivalen PE
Gambar 3.15. Respons Tegangan PE
Rangkaian pembaca tegangan pada piezoelektrik sensor
Kristal bukan konduktor (tidak mengukur DC, rangkaian ekivalen) gunakan rangkaian Op-
Amp dengan impedansi input tinggi (FET, untuk frekuensi rendah).
Bila respons yang diukur dekat dengan frekuensi resonansi kristal, ukur muatan sebagai
ganti tegangan.
di mana Qx = muatan listrik kristal (coulomb)
Kqe = konstanta kristal (coul/cm)
ε = gaya tekan ( Newton)
~ 23 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Gambar (a) R tinggi untuk alur DC, (b) saklar untuk mengukur tegangan strain saat ON
dan OFF dan (c) mengukur muatan, tegangan (Vo)yang dihasilkan adalah :
Gambar 3.16. Rangkaian pembacaan tegangan kristal
~ 24 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
6. Transduser Resolver dan Inductosyna. Berupa pasangan motor-generator: resolver dan transmiter digunakan untuk mengukur
sudut pada sebuah gerakan rotasi.
b. Kumparan stator sebagai penerima ditempatkan pada sudut yang berbeda.
3 stator: syncho
2 stator: resolver
c. Versi linier (inductosyn) perbedaan sudut 90 derajat diperoleh dengan perbedaan 1/4
gulungan.
Gambar 3.17. Konstruksi Resolver - Inductosyn dan sinyal yang dihasilkan
~ 25 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
7. Detektor Proximity a. Saklar reed yang memanfatkan saklar yang terhubung atau terlepas berdasarkan medan
magnet.
b. RF-lost akibat adanya bahan metal yang menyerap medan magnet (frekuensi 40-200
kHz) yang mengakibatkan detector RF turun akibat pembebanan rangkaian resonansi LC
pada osilator.
c. Detector kapasitansi mengamati perubahan kapasitansi oleh bahan nonkonduktor.
d. Pancaran cahaya terfokus.
Gambar 3.18. Beberapa sensor proximity
~ 26 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
8. Potensiometer
Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu: potensiometer
karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film.
1. Potensiometer karbon adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon harganya
cukup murah akan tetapi kepressian potensiometer ini sangat rendah biasanya harga resistansi
akan sangat mudah berubah akibat pergeseran kontak.
2. Potensiometer gulungan kawat (wire wound) adalah potensiometer yang menggunakan
gulungan kawat nikelin yang sangat kecil ukuran penampangnya. Ketelitian dari
potensiometer jenis ini tergantung dari ukuran kawat yang digunakan serta kerapihan
penggulungannya.
3. Metal film adalah potensiometer yang menggunakan bahan metal yang dilapiskan ke bahan
isolator
Potensiometer karbon dan metal film jarang digunakan untuk kontrol industri karena
cepat aus. Potensiometer wire wound adalah potensiometer yang menggunakan kawat halus
~ 27 ~
a. Wire Wound b. Tahanan Geser c. Karbon
Gambar 3.19. Macam Potensiometer
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
yang dililit pada batang metal. Ketelitian potensiometer tergantung dari ukuran kawat. Kawat
yang digunakan biasanya adalah kawat nikelin.
Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi cukup praktis karena hanya
membutuhkan satu tegangan eksitasi dan biasanya tidak membutuhkan pengolah sinyal yang
rumit. Kelemahan penggunaan potensiometer terutama adalah:
1. Cepat aus akibat gesekan
2. Sering timbul noise terutama saat pergantian posisi dan saaat terjadi lepas kontak
3. Mudah terserang korosi
4. Peka terhadap pengotor
Potensiometer linier adalah potensiometer yang perubahan tahanannya sangat halus
dengan jumlah putaran sampai sepuluh kali putaran (multi turn). Untuk keperluan sensor
posisi potensiometer linier memanfaatkan perubahan resistansi, diperlukan proteksi apabila
jangkauan ukurnya melebihi rating, linearitas yang tinggi hasilnya mudah dibaca tetapi hati-
hati dengan friksi dan backlash yang ditimbulkan, resolusinya terbatas yaitu 0,2 – 0,5%
Gambar 3.20. Rangkaian uji Potensiometer
~ 28 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
9. Optical lever displacement detektor Memanfaatkan pematulan berkas cahaya dari sumber ke detektor.
Linieritas hanya baik untuk perpindahan yang kecil.
Gambar 3.21. Optical Lever Displacement Detector
Aplikasi – aplikasi lainnya :
~ 29 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
[DISTANCE SENSOR]SRF04 , SRF 08 , ULTRASONIC
~ 30 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
SRF04
Sensor SRF04 adalah sensor ultrasonik yang diproduksi oleh Devantech. Sensor ini
merupakan sensor jarak yang presisi. Dapat melakukan pengukuran jarak 3 cm sampai 3
meter dan sangat mudah untuk dihubungkan ke mikrokontroler menggunakan sebuah pin
Input dan pin Output.
Gambar 1. Sensor Jarak SRF04
Sensor Devantech SRF-04 bekerja dengan cara memancarkan sinyal ultrasonik sesaat
dan menghasilkan pulsa output yang sesuai dengan waktu pantul sinyal ultrasonik sesaat
kembali menuju sensor. Dengan mengukur lebar pulsa pantulan tersebut jarak target didepan
sensor dapat diketahui.
Untuk dapat memahami cara kerja dari sensor SRF04 ini perhatikan
timming dari pulsa masukan dan keluaran sensor berikut ini:
Gambar 2. SRF04 Timing Diagram
~ 31 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Berdasarkan data dari timing diagram, sensor akan memberikan informasi jarak pembacaan dengan informasi berupa pulsa PWM dengan lebar 100uS sampai dengan 18mS.
Dengan 2 buah pin kontrol, antara lain sebuah pin input triger dan sebuah pin output
data. Untuk mengaktifkan sensor maka modul diberi triger pulsa maka sensor akan
mengeluarkan sinyal pwm dan duty cycle tersebut sebagai jarak objek dengan sensor .
Mikrokontroller memberikan sinyal pulsa high pada pin triger pulse input dari sensor
untuk mengaktifkan sensor ultrasonik. Untuk menghitung lebar PWM mengunakan timer0.
Pin echo pulse output terhubung dengan pin-pin pada mikrokontroler. Ketika pin echo pulse
output high maka timer0 aktif dan ketika pin echo kembali bernilai low maka timer0
dimatikan dan data TCNT0 diambil sebagai data jarak.
~ 32 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
SRF08
Sensor jenis ini dikategorikan dalam sensor jarak. Dalam pendeteksian jaraknya sensor
ini menggunakan gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh sensor ini. Sensor jarak ini
memiliki dua buah bagian, yaitu transmitter pada sisi kirim dan receiver pada sisi terima.
Prinsip kerjanya adalah gelombang ultrasonik akan dipancarkan oleh transmitter selama
periode waktu tertentu yang kemudian gelombang ultrasonik tersebut akan diterima oleh
receiver. Berikut ilustrasinya.
Prinsip Kerja sensor SRF-08
Data keluaran dari sensor ini berupa logika 0 atau 1 yang kemudian berdasarkan
datasheet SRF-08 dapat dihitung besarnya jarak benda terhadap sensor ini. Perhitungan
jaraknya adalah dengan mengalikan kecepatan gelombang ultrasonik dengan waktu tempuh
dan kemudian dibagi 2 akibat adanya waktu gelombang ultrasonik dipantulkan ke receiver
yang besarnya sama dengan waktu gelombang ultrasonik menyentuh benda.
Sensor ini memiliki performansi yang cukup baik, yaitu mampu mengukur jarak
sepanjang 3 cm sampai 6 m dan sensor ini sudah cukup banyak digunakan dalam berbagai
aplikasi robotika. Komunikasi sensor ini dengan mikrokontroler dilakukan melalui
komunikasi two wire, yaitu komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit), yaitu suatu standar
protokol sitem komunikasi data serial yang dikembangkan oleh Philips dengan mengirimkan
data secara serial melalui sebuah jalur data dua arah. Karena menggunakan jalur data I2C,
maka hanya memerlukan dua buah pin saja untuk berkomunikasi, yaitu pin untuk data (SDA)
dan pin untuk sinyal clock (SCL). Sistem komunikasi ini cukup terkenal karena
~ 33 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
penggunaannya yang mudah dan mampu menghemat penggunaan pin-pin pada
mikrokontroler.
Diagram komunikasi uC dengan SRF-08
SDA merupakan jalur data pada komunikasi I2C sedangkan SCL merupakan jalur clock dimana sinyal clock akan selalu muncul untuk setiap pengiriman bit. Berikut pin-pin SRF-08 yang terkoneksi dengan mikrokontroler.
Pin koneksi SRF-08
Alamat standar dari SRF-08 adalah 0xE0. Alamat tersebut dapat diganti ke 16 alamat, yaitu E0, E2, E4, E6, E8, EA, EC, EE, F0, F2, F4, F6, F8, FA, FC atau FE sehingga jumlah maksimum penggunaan I2C adalah 16 SRF-08. Alamat-alamat yang telah diinisialisasi pada SRF-08 dapat diketahui secara visual, yaitu melalui nyala LED yang ditimbulkan oleh SRF-08.
~ 34 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Jarak maksimum yang dapat dideteksi oleh SRF-08 diset oleh timer internal yang
secara standarnya diset sebesar 65 milisekon atau setara dengan jarak 11 meter. Jarak ini
dinilai terlalu jauh dari kemampuan SRF-08 yang mampu mendeteksi hingga 6 meter. Hal ini
dapat mengurangi besarnya waktu echo dari SRF-08 dan jarak yang ditulis di register jarak.
Besarnya jarak maksimum dapat diset pada jarak 43 mm hingga 11 meter. Besarnya jarak
adalah ((Range Register x 43 mm)+43 mm), sehingga untuk mengatur nilai Range Register
dengan nilai 0 (0×00) yang akan memberikan jarak maksimum sebesar 43 mm. Pengaturan
nilai Range Register ke nilai 1 (0×01) akan menghasilkan jarak maksimum sebesar 86 mm.
Selanjutnya untuk menghasilkan jarak maksimum sebesar 1 meter, maka Range Register
diset pada nilai 24 (0×18), nilai 140 (0x8C) untuk menghasilkan jarak maksimum 6 meter
dan nilai 255 (0xFF) untuk mendapatkan jarak maksimum 11 meter. Untuk robot penerima
tamu ini, sensor SRF-08 dirancang dengan jarak maksimum 100 cm. Jarak 100 cm dirasakan
cukup untuk mengantisipasi tabrakan dan untuk memperkecil waktu pembacaan SRF-08
sehingga didapatkan update data sensor yang lebih banyak di setiap pergerakkan robot.
Susunan pemasangan dan pengalamatan SRF-08 pada robot adalah sebagai berikut :
Pemasangan dan pengalamatan SRF-08
~ 35 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
ULTRASONIC
Bagi para pengendara mobil mungkin parkir ditempat yang sempit merupakan suatu hal
yang biasa namun membutuhkan keahlian lebih agar dapat menempatkan posisi mobil
dengan baik. Pengendara bisanya menggunakan kaca spion sebagai alat bantunya, dengan
asumsi tidak ada tukang parkir yang membantu. Alat ini akan memberitahukan jarak saat ini
terhadap benda disekeliling kendaraan. Alat ini sangat membantu ketika mobil berjalan
mundur masuk ke garasi, dengan cara menunjukkan berapa meter jarak antara dinding garasi
dengan bemper mobil tanpa perlu menggunakan mikrokontroller.
Dengan tidak digunakannya mikrokontroller dalam aplikasi ini maka biaya untuk
membuat aplikasi ini tidak terlalu mahal dan juga lebih mudah karena tidak perlu membuat
program dan kemudian memprogram IC mikrokontroller tersebut. Hal ini juga akan
menghemat waktu pembuatan aplikasi ini. Walaupun tidak menggunakan mikrokontroller
ketelitian pengukuran alat ini cukup baik jika dibandingkan dengan menggunakan
mikrokontroller.
Pada mobil-mobil sedan yang mewah alat ini sudah merupakan standar keamanan
berkendara yang baik. Alat ini bisanya diletakkan di sudut bemper mobil ke arah depan atau
di bemper belakang mobil sehingga jika sensor diaktifkan maka jarak terdekat antara badan
mobil dengan dinding atau dengan mobil terdekat dapat diketahui.
Selain aplikasi diatas, Super Sonic Range dapat digunakan pada robot, kendali mobil
otomatis, bahkan alarm sekalipun.
Sensor Ultrasonic
Suara super sonic merupakan getaran suara dengan frekuensi di atas 40 KHz.
Suara ultrasonic ini tidak dapat didengar oleh manusia sehingga tidak menggangu manusia
ataupun hewan di dalam penggunaannya.
Prinsip Kerja
Prinsip kerjanya tidak berbeda dengan prinsip dari penggunaan gelombang suara ultra
sonic oleh binatang kelelawar. Binatang malam ini tidak memiliki penglihatan yang peka di
malam hari. Kelelawar hanya mengandalkan indera penciuman dan pendengarannya yang
tajam. Indera penciumannya digunakan oleh kelelawar untuk mencari mangsa sedangkan
~ 36 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
indera pendengarannya yang tajam digunakan untuk mengetahui posisinya terhadap benda
tertentu.
Pada dasarnya kepakan sayap kelelawar merupakan sumber suara ultra sonic. Tetapi
untuk dapat mengetahui posisinya, kelelawar biasanya mengeluarkan suara ultra sonic yang
kemudian memantul jika mengenai halangan didepan. Pantulan inilah yang digunakan oleh
kelelawar untuk mengetahui jarak antara kelelawar dengan benda di depannya. Prinsip yang
digunakan oleh kelelawar inilah yang ditiru untuk digunakan pada alat ini. Getaran suara 40
KHz dipancarkan oleh sebuah transduser dan pantulan getaran ultra sonic tersebut diterima
pada transduser yang lain. Jeda waktu antara penembakan getaran ultra sonic dan penerimaan
getaran pantul adalah sebanding dengan jarak antara transduser dengan dinding.
Jarak antara transmitter dan receiver (x) cukup dekat sehingga sudut pantulnya kecil
sehingga jarak (s) tidak terpengaruh oleh sudut pantul tersebut. Jarak dapat diketahui dengan
mengkalikan konstanta kecepatan suara 340 m/s dan kemudian dibagi 2.
Bagian Pemancar Ultrasonic
~ 37 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Pada bagian pemancar, Super Sonic Range Meter menggunakan IC LM555 sebagai
sumber sinyal kotak dengan frekuensi 40KHz. Dipilih LM 555 karena IC ini mudah
didapatkan dipasaran, harganya murah-tidak terlalu mahal, dan cukup stabil jika dioperasikan
pada frekuensi yang tidak terlalu tinggi. Sinyal pulsa-pulsa kotak yang mempunyai frekuensi
40KHz ini dikontrol dengan dengan IC LM555 yang lain untuk menentukan panjang
pulsanya.
Besarnya frekuensi sinyal kotak ditentukan oleh :
TL = 0.67 x R3 x C5
TH = 0.67 x (R3+R4+Rpot) x C5
f = 1/ (TL + TH)
Pembalikan Fasa dengan Gate 4069 Sebagai Driver TransmitterUltra Sonic
Rangkaian gate 4069 merupakan driver untuk transmitter sinyal ulttra sonic. IC 4069
merupakan IC CMOS inverter. Dengan mengkonfigurasikan gate 4069 seperti pada gambar
di atas memungkinkan amplitudo sinyal kotak 40KHz menjadi dua kali lipat amplitudo
semula. Untuk meningkatkan arus yang menuju transmiter ultra sonic maka digunakan 2
buah gate 4069 yang diparalel.
U2B dan U2C akan menghasilkan sinyal yang berkebalikan fasa dengan sinyal kotak
yang dihasilkan oleh U2E dan U2F. Kondisi ini disebabkan oleh gate U2D. Sinyal-sinyal
kotak yang berkebalikan fasa ini menyebabkan output sinyal kotak yang menuju transmiter
ultra sonic amplitudonya akan melipat 2 kali.
~ 38 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Bagian Penerima Sinyal Ultra Sonic
Sinyal ultra sonic yang dipancarkan oleh transmitter ultrasonic diterima oleh ultra sonic
receiver dan kemudian di kuatkan pada penguat tegangan sebesar 1000 kali (±60 dB).
Penguat tersebut merupakan rangkaian penguat opamp yang dicascade sehingga
menghasilkan penguatan sebesar 1000 kali.
Pada penguatan pertama didisain sehingga menghasilkan penguatan sebesar 100 kali
(±40 dB) dan oleh penguat tegangan yang kedua sinyal yang telah diperkuat ini dikuatkan
lagi dengan penguatan sebesar 10 kali (±20dB).
Penguat Sinyal Ultra Sonic
Tegangan bias dari opamp diatur sedemikian rupa sehingga pada tegangan 4.5 volt.
Tegangan bias ini memungkinkan digunakannya single suplai. Dalam hal ini digunakan +9
volt. Jika menggunakan single suplai tetapi tidak terdapat tegangan bias (tegangan bias = 0)
maka sinyal yang dikuatkan akan terpotong pada fasa positifnya saja. Tetapi dengan tegangan
bias sebesar 4.5 volt (setengah dari 9 volt) menyebabkan baik fasa positif maupun fasa
negatifnya dikuatkan dengan sempurna.
Rangkaian Deteksi Sinyal Ultra Sonic
Pendeteksian sinyal ultra sonic sama halnya dalam hal pendeteksian sinya; radio AM.
Hanya saja berbeda pada frekuensi kerjanya. Untuk dapat mendeteksi sinyal ultra sonic
digunakan rangkaian halfwave rectifier yang menggunakan diode schottky barrier. Untuk
membuang komponen sinyal dengan frekuansi tinggi maka perlu dipasang sebuah kapasitor
didepan half wave rectifier sehingga hanya didapatkan komponen DC nya saja.
~ 39 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Detector Sinyal Ultra Sonic
Output dari detector ultrasonic di atas diumpankan pada sebuah komparator yang
dibentuk dari sebuah opamp sederhana. Rangkaian ini memungkinkan untuk dapat
menentukan apakah sinyal yang diterima adalah sinyal pantulan pertama atau bukan. Hal ini
dimungkinkan karena sinyal pantulan pertama amplitudonya lebih besar dari pada sinyal-
sinyal pantulan yang kedua dan seterusnya. Sehingga tidak menyebabkan kesalahan pada
bagian penghitungan jarak. Hal ini biasa terjadi jika jarak dinding terlalu dekat sehingga
pantulan-pantulan gelombang ultra sonic yang lain masih cukup besar amplitudonya
(crowded transmission).
Jika output dari bagian detektor sinyal ultra sonic lebih dari 0.4 volt maka output dari
komparator akan ‘low’ sedangkan jika output dari detekctor sinyal ultra sonic kurang dari 0.4
volt maka output dari komparator adalah ‘high’. Output default dari komparator adalah
‘high’.
Untuk menghindari pantulan sinyal yang amplitudonya lebih dari 0.4 volt maka pada
input positif komparator diberi dioda yang mensinkronkan bilamana sinyal yang diterima dari
output detector harus dibandingkan dengan 0.4 volt.
Komparator dengan Sinkronisasi Pulsa Transmit
Nilai kapasitor pada detector sinyal ultra sonic sangat berpengaruh pada ketepatan
dalam penghitungan terutama pada jarak dekat sehingga jika nilai kapasitor yang terpasang
terlalu besar maka walaupun sinyal yang masuk ke komparator nagus namun dapat
~ 40 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
mengakibatkan kesalahan yang cukup besar dalam saat perhitungan. Hal ini disebabkan
karena nilai kapasitor yang terlalu besar membutuhkan waktu pembuangan yang cukup lama
pada waktu tansmisi tiap siklus nya cukup cepat, yaitu sekitar 1 ms.
Rangkaian Pengukuran Waktu
Rangkaian ini merupakan inti dari alat ini. Ketelitian dari alat ini memang tidak
sepenuhnya ditentukan oleh bagian ini saja namun bagian inilah yang paling penting.
Rangkaian ini merupakan sebuah rangkaian gate untuk mengukur waktu yang diperlukan saat
pantulan sinyal dari benda yang kita ukur dan kembali setalah mengirimkan sinyal super
sonic. Rangkaian ini menggunakan RS flip flop (SR- FF).
Kondisi set terjadi saat transmitter mengirimkan sinyal supersonic atau pada saat sinyal
pulsa transmit adalah ‘high’. Sedangkan kondisi reset terjadi ketika detector sinyal ultra sonic
mendeteksi adanya sinyal pantulan (output komparator ‘low’). Dan setelah SR FF set kembali
maka itulah lama dari waktu tempuh sinyal ultra sonic.
Rangkaian Osilator Pulsa Measurement
Rangkaian ini merupakan rangkaian osilator dimana jumlah pulsa dari osilator inilah
yang dihitung pada saat sinyal ultra sonic ditembakkan dan diterima kembali. Besarnya
frekuensi osilasi adalah :
f = 1/(2.2 x C x R)
Yaitu sebesar 17.2 KHz.
Osilator Untuk Pengukuran Waktu
~ 41 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Untuk menghitung (counter) digunakan IC 4553 dan untuk menampilkan jumlah
perhitungannya digunakan 4511. Baik 4553 maupun 4511 merupakan IC CMOS yang masih
banyak dijumpai dipasaaran.
Kesimpulannya dengan tidak menggunakannya mikrokontroller maka dibutuhkan
semakin banyak komponen (74LS04 pada osilator time measurement, 4553, dan 4511).
Namun demikian biaya yang dibutuhkan tetap relatif lebih murah dan tidak perlu susah-susah
membuat programnya.
~ 42 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
[LINE SENSOR]LINE TRACER SENSOR
~ 43 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
SENSOR LINE TRACER
Sensor garis sering digunakan pada robot line follower (line tracking) yang berfungsi
mendeteksi warna garis hitam dan putih. Sensor ini biasa dibuat dari LED sebagai pemancar
cahaya lalu LDR ataupun photodioda sebagai sensor. Dengan memanfaatkan sifat
pemantulan cahaya yang berbeda dari berbagai macam warna dan diaplikasikan
pada rangkaian pembagi tegangan akan bisa dibedakan warna hitam dan putih. Output dari
sensor garis nantinya dihubungkan ke komparator atau langsung ke mikrokontroler yang
mempunyai fitur adc.
Prinsip Kerja Sensor
LED Pada sensor garis berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dipantulkan
lalu dibaca sensor (photodioda ataupun LDR). Sifat pemantulan cahaya yang berbeda dari
berbagai macam warna digunakan dalam hal ini. Ketika LED memancarkan cahaya ke bidang
berwarna putih, cahaya akan dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih
tersebut. Sebaliknya, ketika LED memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam,
maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang sampai
ke sensor (photodioda atau LDR) sedikit. Karena perbedaan cahaya yang diterima oleh sensor
akan menyebabkan hambatan yang berbeda pula di dalam sensor maka prinsip ini yang
digunakan untuk membedakan pembacaan garis. Gambar dibawah ini adalah ilustrasi
mekanisme pemantulan cahaya sensor garis.
Gambar: Mekanisme pemantulan cahaya sensor garis
~ 44 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Rangkaian Pembagi Tegangan
Berdasarkan Gambar dan rumus diatas maka diketahui bahwa
Saat Rbottom sangat besar maka keluaran Vout=Vin
Saat Rbottom sangat kecil maka keluaran Vout=0
Vout Berbanding lurus dengan Rbottom
Pada penggunaanya di sensor garis, Rbottom diganti menggunakan sensor
(photodioda ataupun LDR). Dengan berubahnya resistansi saat sensor mendeteksi warna
berbeda maka Vout pun akan ikut berubah seiring perubahan pendeteksian warna. Perubahan
tegangan Vout inilah yang akan digunakan sebagai pembeda warna.
Cara Kerja Sensor Garis
Berikut ilustrasi kerja dari sensor garis:
~ 45 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
Saat sensor pada garis putih, maka sensor akan terkena banyak cahaya sehingga nilai
resistansinya akan sangat kecil atau dapat diabaikan. Karena Rsens sangat kecil maka
Vout=0.
Saat sensor pada garis hitam, maka sensor akan tidak terkena cahaya sehingga nilai
resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Karena Rsens sangat besar maka
Vout= Vin
Dengan arti kata dengan rangkaian diatas perubahan Vout berbanding lurus dengan
cahaya. Untuk membuat rangkaian dengan Vout berbanding terbalik dengan perubahan
cahaya hanya dengan mengganti letak sensor berada dekat dengan Vin.
Seperti dibahas diatas Saat Sensor mendeteksi warna berbeda maka Vout pun akan
ikut berubah. Perubahan Vout inilah yang akan digunakan sebagai pembeda warna hitam dan
putih baik dengan menggunakan komparator ataupun dengan menggunakan ADC internal
mikrokontroler.
~ 46 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
[LIGHT SENSOR]
LDR
~ 47 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
LDR adalah sebuah sensor cahaya dimana jika cahaya yang masuk kedalam sensor
tersebut semakin sedikit, maka resistansinya akan semakin besar demikian juga sebaliknya
jika intensitas cahaya yang masuk semakin banyak maka resistansinya (hambatan) akan
semakin sedikit, LDR dihitung dalam satuan ohm.
Gambar : Contoh LDR
Gambar : Bagian – bagian LDR
Aplikasi LDR
Berikut ini salah satu contoh penggunaan sensor cahaya LDR yang bisa kita buat
dengan mudah.
Alat ini diberi nama dengan magic lentera, fungsinya hampir sama dengan emergency
lamp, tapi dengan sedikit modifikasi alat ini jadi memiliki fungsi yang lebih baik dan efisien.
Magic lentera adalah sebuah modifikasi dari mangkok lampu (tempat menyimpan bola
lampu) ditambah dengan fungsi emergency lamp yang dapat otomatis menyala pada saat
lampu utama mati, namun pada emergency lamp ini dilengkapi juga dengan sensor sehingga
~ 48 ~
TUTORIAL SENSOR & TRANSDUCER (4)
Passa Luthfi Y. (211 341 071)
jika ruangan atau area disekitar lampu dalam keadaan terang, maka lampu ini tidak akan
menyala, dan sebaliknya jika listrik AC(PLN) mati dan area sekitar dalam keadaan gelap,
maka lampu akan otomatis menyala. Magic lamp ini menggunakan beberapa buah LED ultra
bright yang dapat menyala sangat terang dengan daya yang kecil dan baterai 9 volt yang
dapat bertahan cukup lama dan bisa di isi ulang jika telah habis. Magic lentera juga
dilengkapi dengan saklar on/off untuk menghemat energi jika memang tidak digunakan.
Magic lentera terbuat dari bahan dan komponen yang mudah di dapat dan sebagian bahanya
adalah barang bekas, seperti case atau tempat lampu terbuat dari bahan tempat CD yang tidak
terpakai. Dan berikut komponen untuk membuat rangkaian magic lamp, untuk nilai dari tiap
komponennya silakan lihat gambar schematics :
Relay
Sensor LDR
IC comparator
LED ultra bright
Mangkok lampu ( tempat bola lampu )
~ 49 ~
Top Related