Sensor dan Transduser

Sensor merupakan peralatan yang digunakan untuk mengubah besaran fisis tertentu menjadi besaran listrik equivalent yang siap untuk dikondisikan ke elemen berikutnya.

Sensor dapat kita analogikan sebagai sepasang mata manusia yang bertugas membaca atau mendeteksi data/ informasi yang ada di sekitar.

Macam-macam sensor :

·         SENSOR CAHAYA

-           Light dependent Resistant (LDR)

-          Photodioda

-          Phototransistor

·         SENSOR THERMAL

-          Thermocoupel,

-          IC LM-35,

-          Thermistor,

-          Resistant Temperatur Detector (RTD)

·          SENSOR MEKANIK,/PERPINDAHAN/DISPLACEMENT

-          Potensiometer,

-          piezoelectric

·         SENSOR SUARA

-          Microphone

·         Dan masih banyak lagi.

Yang digunakan dalam robot “Line Tracer” ini adalah hanya sensor cahaya saja. Demikian akan kita bahas bagaimana kinerja sensor cahaya tersebut:

Light Dependent Resistant ( LDR )

Resistor yang LDR tersusun atas bahan semikonduktor dan memiliki karakteristik nilai tahanan tergantung dengan intensitas cahaya yang diterimanya.

Semakin tinggi intensitas cahaya yang mengenai LDR, resitansinya semakin mengecil, begitu pula sebaliknya.

Gambar Rangkaian SENSOR dengan menngunakan LDR.

Photodioda merupakan komponen yang mengubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra red memjadi sinyal listrik ( dalam hal ini arus listrik ). Merupakan sambungan dioda PN yang memiliki kepekaan terhadap radiasi gelombang Elektromagnetik (EM) ketika jatuh pada sambungan.Dikarenakan sambungan PN sangatlah kecil, dibutuhkan lensa untuk memfokuskan radiasi yang datang agar mendapatkan respon yang baik.

Keunggulan device ini adalah nilai waktu responnya sangatlah cepat. Kebanyakan memiliki waktu respon mendekati 1 Mikrodetik, bahkan ada yang mendekati 1 nano detik. Semakin tinggi intensitas cahaya, maka arus bocor pada sambungan PN semakin besar sehingga arus yang lewat sambungan semakin kecil

Gambar rangkaian SENSOR dengan menggunakan PHOTODIODA

Transduser berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga transduserdapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke 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). Bagian masukan dari transduser disebut “sensor”, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain.



Gambar 11. Gambaran Umum Masukan–Keluaran Transduser

            Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
a. Tranduser pasif, yaitu tranduser yang dapat kerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
b. Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.

            Untuk jenis transduser pertama, contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga berubah. Adapun contoh untuk transduser jenis yang kedua adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar.

Pemilihan Transduser
           

Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini:

1. Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih.
2. Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier.
3. Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor-faktor lingkungan.
4. Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang sama.
5. Repeatability : yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.
6. Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata seringkali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga dipertimbangkan. Diantara beberapa karakteristik transduser di atas, akan dibahas lebih mendalamtentang linieritas.

Linieritas Transduser

Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser. Bila suatu transduser adalah linier, maka bila masukan menjadi dua kali lipat, maka keluaran misalnya menjadi dua kali lipat juga. Hal ini tentu akan mempermudah dalam memahami dan memanfaatkan transdusertersebut.
            Ketidaklinieran setidaknya dapat dibagi menjadi dua, yaitu ketidaklinieran yang diketahui dan yang tidak diketahui. Ketidaklinieran yang tidak diketahui tentu sangat me-nyulitkan, karena hubungan masukan keluaran tidak diketahui. Seandainya transduser semacam ini dipakai sebagai alat ukur, ketika masukan menjadi dua kali lipat, maka keluarannya menjadi dua kali lipat atau tiga kali lipat, atau yang lain,tidak diketahui.

Sehingga untuk transduser semacam ini, perlu dilakukan penelitian tersendiri untuk mendapatkan hubungan masukan keluaran, sebelum memanfaatkannya. Adapun untuk ketidaklinieran yang diketahui, maka transduser yang memiliki watak semacam ini masih dapat dimanfaatkan dengan menghindari ketidaklinierannya atau dengan melakukan beberapa transformasi pada rumus-rumus yang menghubungkan masukan dengan keluaran. Contoh ketidaklinieran yang diketahui misalnya: daerah mati (dead zone), saturasi (saturation), logaritmis, kuadratis dan sebagainya.

Perinciannya adalah sebagai berikut:

1. Daerah mati (dead zone) artinya adalah ketika telah diberikan masukan, keluaran belum ada. Baru setelah melewati nilai ambang tertentu, ada keluaran yang proporsional terhadapmasukan.

2. Saturasi maksudnya adalah, ketika masukan dibesarkan sampai nilai tertentu, keluaran tidak bertambah besar, tetapi hanya menunjukkan nilai yang tetap.

3. Logaritmis, maksudnya adalah sesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secaralinier, keluarannya bertambah besar secara logaritmis.

4. Kudratis, maksudnya adalah sesuai dengan namanya bila masukan bertambah besar secaralinier, keluarannya bertambah besar secara kuadratis

Apa itu mikrokontroller?

Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung didalam sebuah chip yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara yang khusus. Manfaat sistem mikrokontroler sangatlah banyak, apabila hanya mendengar penjelasan dari teori, maka “ batasnya hanya sampai kepada imajinasi kita ”.

Oleh karena itu kita harus mempraktekannya. Dengan praktek perlahan kita dapat menguasainya, dan menerapkannya ke dalam kehidupan sehari-hari seperti mengendalikan suatu perangkat elektronik dengan berbagai sensor dan kondisi seperti cahaya, dingin, panas, getaran, lembab dan lain-lain.

Sekedar contoh sederhana penggunaan mikrokontroler, dapat kita lihat di sekitar lingkungan ada toaster, mesin cuci, microwave, magic com, lampu lalulintas, kemudian di dunia pertanian kita dapat membuat kontrol kelembaban untuk budidaya jamur, di dunia perikanan kita dapat mengendalikan suhu air kolam. Bahkan kita dapat membuat PABX mini, SMS Gateway, atau ke arah militer kita mampu menciptakan radio militer frekuensihopping (radio komunikasi anti sadap dengan lompatan frekuensi 100 kali dalam 1 detik), sistem pemantau cuaca menggunakan balon udara, Automatic Vehicel Locator(menggunakan GPS) dan sebagainya.

Belajar Elektronika

Komponen elektronika adalah elemen terkecil dalam suatu rangkaian elektronika. Dalam rangkaian elektronika pada umumnya terdiri dari komponen aktif dan komponen pasif. Setiapkomponen elektronika dibuat dengan nilai dan fungsi yang berbeda berdasarkan produsen pembuat komponen elektronika tersebut. Setiap komponen elektronika memiliki tipe, nilai dan simbol yang berbeda-beda. Tipe dan nilai yang melekat pada suatu komponen elektronikamemberikan arti fungsi dan pabrikan pembuatnya. Sedangkan simbol komponen elektronikaditentukan berdasarkan jenis dan fungsinya tanpa membedakan pabrik pembuat komponen elektronika tersebut.

Komponen elektronika dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan cara pemasangannya dan dibedakan berdasarkan fungsi dan cara kerjanya.

Jenis –Jenis Komponen Elektronika :

Berdasarkan bentuk dan cara pemasangannya komponen elektronika dibedakan dalam 2 jenis yaitu jenis SMD (Surface Mount Device) dan jenis umum atau reguler.

1. Komponen Elektronika Jenis Umum (Reguler)

Komponen jenis umum adalah komponen elektronika yang secara fisik memiliki pin atau kaki dengan tujuan cara pemasangannya menggunakan PCB yang berlubang. Yaitu posisi komponen diletakan pada PCB kemudian pin atau kaki komponen pada sisi PCB yang lain untuk disolder pada jalur PCB tersebut. Beberapa komponen elektronika jenis umum dapat dilihat dalam gambar dibawah.

Komponen elektronika jenis ini pada umumnya digunakan untuk membuat sistem sederhana yang tidak menuntut fisik perangkat yang kecil atau digunakan pada perangkat atau sistem elektronik dengan daya besar.

2. Komponen Elektronika Jenis SMD (Surface Mount Device)

Komponen elektronika jenis SMD (Surface Mount Device) ini adalah komponen elektronika yang cara pemasangannya langsung ditempel dan disolder dengan PCB pada sisi jalur PCB. Komponen elektronika jenis SMD ini juga dilengkapi pin atau kaki, akan tetapi fisik kaki atau pin komponen jenis SMD ini di desain kecil dengan tujuan untuk dipasang pada permukaan jalur PCB. Pada umumnya komponen elektronika jenis SMD adalah komponen elektronika jenis terbaru seperti pada gambar berikut.

Komponen elektronika jenis SMD didesain untuk memenuhi tuntutan bentuk fisik perangkat elektronik dengan bentuk fisik yang kecil. Salah satu penerapan komponen elektronika jenis SMD ini dapat dilihat pada perangkat komputer seperti RAM, VGA dan motheboard komputer.

Kemudian berdasarkan fungsi dan cara kerjanya komponen elektronika dibedakan menjadikomponen pasif dan komponen aktif.

1. Komponen Elektronika Pasif

Komponen pasif adalah komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya tidak membutuhkan suber tegangan atau sumber arus tersendiri. Komponen pasif pada umumnya digunakan sebagai pembatas arus, pembagi tegangan, tank circuit dan filter pasif. Komponen elektronika yang digolongkan sebagai komponen pasif diantarnya adalah resistor, kapsitor, induktor,saklar dan diode. Berikut adalah definisi dan fungsi secara umum dari komponen pasif tersebut :

A. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghambat/pembatas arus listrik. Berikut adalah simbol dan salah satu bentuk fisik resistor.

Dalam aplikasinya resistor dapat dirangkai secara seri dan paralel, pada rangkaian seri maka resistor dapat difungsikan sebagai pembagi tegangan dengan karakteristik nilai resistor akan bertambahsesuai dengan nilai resistor yang dihubung seri tersebut. Kemudian resistor pada konfigurasi paralel resistor berfungsi sebagai pembagi arus dan memiliki karkateristik nilai resistansi menjadi lebih rendah berbanding terbalik dengan jumlah dan nilai resistansi resistor yang diparalel.

B. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik sementara. Bentuk fisik salah satu kapasitor dan simbol kapasitor dapat dilihat seperti pada gambar berikut.

Besar kecilnya muatan listrik yang dapat disimpan olehkapasitor sebanding dengan nilai kapasitas kapasitor tersebut. Selain sebagai penyimpan muatan listrik kapasitor juga dapat digunakan sebagai penghubung atau coupling sinyal atau isyarat AC dalam suatu rangkaian pemroses sinyal.

C. Induktor

Induktor atau kumparan adalah komponen elektronika yang dibuat dari kawat email yang dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki nilai reaktansi. Induktor dapat digunakan untuk menahan arus AC dan melewatkan arus DC. Bentuk dan simbol induktor secara umum dapat dilihat pada gambar berikut.

Induktor bersama resistor dan kapasitor dapat digunakan sebagaisuatu filter atau tapis dalam rangkaian pemroses sinyal. Induktor dapat banyak di jumpai dalam perangkat elektronika yang bekerja sebagai pemroses sinyal radio.

D. Saklar

Saklar adalah komponen elektronika yang bekerja sebagai pemutus atau pemilih sinyal secara mekanik. Saklar memiliki dua bagian utama yaitu kontaktor dan tuas saklar.Salah satu bentuk dan simbol saklar dapat dilihat pada gambar berikut.

Dalam menjalankan tugasnya saklar membutuhkan operator sebagai penggerak tuas. Operator tuas saklar dapat berupa suatu sistem elektro mekanis maupun operator manusia secara manual.

E. Diode

Diode adalah komponen pasif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Dioda berfungsi untukmengalirkan arus listri DC dalam satu arah saja. Dioda dibangun menggunakan dua lempeng bahan semikonduktor tipe P dan tipe N. Simbol dan salah satu bentuk fisik dioda dapat dilihat pada gambar berikut.

Dioda memiliki 2 kaki yaitu kaki Anoda dan Kaki Katoda, pada prinsipnya dioda akan mengalirkan arus DC dari Anoda ke Katoda. Pada aplikasi lain dioda dapat berfungsi sebagai penyearah gelombang AC.

2. Komponen Elektronika Aktif

Komponen aktif adalah komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya membutuhkan sumber tegangan atau sumber arus dari luar. Ada banyak tipe komponen aktif yang digunakan dalam rangkaian atau sitem elektronika. Secara umum komponen aktif dibangun mengunakan bahan semikonduktor yang didesain sedemikian rupa sehingga memiliki fungsi, nilai dan kapasitas sesuai kebutuhan yang diinginkan. Beberapa contoh komponen aktif adalah.

A. Transistor

Transistor merupakan komponen aktif yang dibangun dari tiga lempeng semikonduktor tipe P dan tipe N. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat sinyal dan dapat jugaberfungsi sebagai saklar elektronik. Berikut adalah salah satu contoh dan simbol transistor.

Transistor Bipolar

Transistor Unipolar

Transistor terdiri dari dua tipe yaitu transisor NPN dan PNP. Kemudian dari dua tipe tersbut transistor dibagi lagi mejadi dua jenis menjadi transistor bipolar dan transistor unipolar. Transistor bipolar memiliki 3 kaki yaitu basis, colektor dan emitor, sedangkan transistor unipolar memiliki tiga kaki yaiut gate , source dan drain.

B. Thyristor

Thyristor disebut juga dengan SCR ( Silicon Controlled Rectifier) dan banyak digunakan sebagai saklar elektronik. Thyristor sering digunakansebagai saklar elektronik pada rangkaian listrik yang bekerja dengan sumber tegangan AC. Thyristor merupakan pengembangan dari diode dan memiliki 3 kaki yaitu gate, anoda dan kathoda. Berikut adalah salah satu bentuk dan simbol thyristor.

Thyristor ini akan bekerja atau menghantar arus listrik dari anoda ke katoda jika pada kaki gate diberi arus kearah katoda, karenanya kaki gate harus diberi tegangan positif terhadap katoda.

C. Transducer

Transducer adalah komponen elektronika yang dapat mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik atau sebaliknya mengubah besaran listrik menjadi besaran fisik. Transducer yang berfungsi untuk mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik sering disebut sebagai sensor. Kemudian transducer yang berfungsi untuk mengubah besaran listrik menjadi besaran fisik sering digunakan sebagai indikator atau aktuator. Contoh umum transducer sebagai sensor antara lain NTC, PTC, LDR, Phototransistor dan Solarcell. Kemudian contoh transducer yang mengubah besaran listrik menjadi besaran fisik adalah LED, Loud Speaker, Motor Listrik dan Relay.

Penjelasan dan contoh komponen aktif diatas adalah merupakan sebagian contoh komponen aktif yang ada dan menjadi dasar dari komponen aktif yang lain. Secara lebih detil definisi, fungsi dan prinsip kerja komponen elektronika jenis pasif maupun jenis aktif akan dibahas satu persatu pada artikel lain agar lebih jelas dan luas dalam memahami jenis dan fungsi komponen elektronika.