DASARTEORI

Transduser adalah komponen penting elektronika yang banyak digunakan serta terus mengalami perkembangan pada sisi material, bentuk, spesifikasi, fungsi dan teknologinya. Transduser mampu merubah suatu besaran fisika menjadi bentuk yang lain. Transduser dalam dunia elektronika dibagi menjadi 2 bagian yaitu sensor dan aktuator. Dalam perkembangan teknologi elektronika, sensor memiliki peran penting dalam memastikan berfungsinya sebuah mesin, gadget, kendaraan dan proses industri. Sensor pun banyak digunakan dalam peralatan medis, teknik penerbangan, dalam proses otomasi industri dan robotika, dan berbagai aplikasi yang lain.
Sensor adalah suatu komponen atau 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 (Sharon,1982).
Dalam sebuah sistem pengukuran atau sistem instrumentasi, sensor adalah elemen sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses di mana suatu variabel sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam bentuk tegangan tergantung pada variabel masukannya, dan dapat digunakan oleh bagian sistem pengukuran yang lain untuk mengenali nilai variabel tersebut (Syam, 2013).

Sifat Sensor

Sensor dibedakan sesuai dengan aktifitas sensor yang didasarkan atas konversi sinyal yang dilakukan dari besaran sinyal bukan listrik (nonelectric signal value) ke besaran sinyal elektrik (electric signal value) yaitu, sensor aktif (active sensor) dan pasif sensor (passive sensor)

Sensor
Aktif

Sensor aktif adalah sensor yang memerlukan bantuan sumber energi untuk mengkonversi suatu besaran bukan listrik ke besaran listrik. Contoh dari sensor aktif adalah LDR, photodiode, Termokopel

Sensor
PASIF

Sensor pasif adalah sensor yang tidak memerlukan bantuan sumber energi untuk mengkonversi sifat-sifat fisik atau kimia ke besaran listrik. Contoh dari sensor pasif adalah microphone.

LINEARITAS SENSOR

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai 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 berupa sebuah grafik. Gambar dibawah memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar (a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar (b). adalah tanggapan non-linier.

SENSITIVITAS SENSOR

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan pada gambar (b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.

TANGGAPAN WAKTU SENSOR

Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar (a) berikut.
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar (b) maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.

Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.

Klasifikasi sensor berdasarkan pemakaian atau penggunaan

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan suhu atau temperature pada suatu benda padat, cair, dan gas. Contoh dari sensor thermal adalah thermocouple, resistance temperature detector (RTD), thermistor dan lain-lain.
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan mekanis seperti perpindahan atau pergeseran, posisi gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level, dan sebagainya (Jaja Kustija, 2012). Contoh dari sensor mekanis adalah strain gauge, linear variable differential transformers (LVDT), load cell, bourdon tube dan lain-lain.
Sensor Optic (Cahaya) Sensor optic adalah sensor yang dapat mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya atau bias cahaya yang mengenai suatu benda atau ruangan. Contoh dari sensor optic adalah light dependent resistor (LDR), fotodioda, dan lain-lain.

Klasifikasi sensor berdasarkan sifat sifat dasar keluaran

Besaran yang diindera menghasilkan perubahan resistansi pada keluarannya. Contohnya ialah: a. Resistance Temperature Detector (RTD) Prinsip kerja dari RTD adalah mengubah besaran temperature menjadi perubahan tahanan listrik (Jaja Kustija, 2012). b. Strain gauge Strain gauge berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat isolasi dan ditempel pada benda yang akan diukur tekanannya. Prinsip kerjanya jika tekanan pada benda berubah, maka kawat akan terdeformasi dan tahanan listrik alat akan berubah (R. Mateiu, M dalam Detiza Glodianto O. H, 2013). c. Thermistor Prinsip kerja dari thermistor adalah mengubah besaran temperature menjadi perubahan tahanan listrik (Jaja Kustika, 2012).
Besaran yang diindera (diterima sensor) menghasilkan perubahan induktansi pada keluarannya. Sensor yang menggunakan prinsip perubahan kapasitansi adalah sensor kapasitif. Sensor kapasitif bekerja berdasarkan metode kapasitif yang berfungsi untuk mendeteksi perubahan komposisi bahan dielektrik, dengan menentukan nilai kapasitansi dan konstanta dielektrik (Bowo Eko Cahyono, 2016).
Besaran-besaran yang diindra (diterima sensor) menghasilkan perubahan besaran tegangan pada keluarannya, yang disebabkan oleh perubahan induktansi pada sensor.
Besaran-besaran yang diindera manghasilkan arus listrik pada keluarannya, contohnya Fotovoltaik. Fotovoltaik adalah proses di mana dua bahan yang berbeda dalam jarak dekat menghasilkan tegangan listrik ketika ditembak oleh cahaya, proses ini juga dapat menghasilkan arus listrik.
Besaran-besaran yang diindera menghasilkan perubahan tegangan pada keluarannya, contohnya: a. Thermocoupel Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan mengubah temperature menjadi tegangan listrik. b. Tacho Generator Prinsip kerja dari transduser ini adalah dengan mengubah kecepatan putaran menjadi tegangan listrik.

Aktuator

Aktuator adalah suatu alat atau peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu mekanisme di dalam sebuah sistem. Aktuator ini diaktifkan oleh lengan mekanik yang umumnya digerakkan oleh jenis motor listrik yang dapat dikendalikan oleh pengontrol dengan cara otomatis yang telah diprogram di antara berbgai mikrokontroler. Aktuator merupakan komponen elemen yang dapat mengubah kuantitas listrik secara analog untuk menjadi kuantitas lain seperti pada kecepatan, dan juga perangkat elektromagnetik yang mampu menghasilkan energi secara kinetik sehingga mampu menghasilkan gerakan di dalam robot.

Pada sebuah sistem pengendalian dari aktuator memiliki fungsi untuk dapat menguatkan sebuah sinyal kontrol yang dapat berasal dari sebuah kontroler yang kemudian menjadi sinyal yang baru dengan berbagai daya yang besar dan juga sesuai dengan daya yang telah dibutuhkan.

Peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu sistem. Aktuator ini diaktifkan oleh lengan para mekanik yang umumnya digerakkan oleh jenis motor listrik yang akan dikendalikan oleh para pengontrol otomatis yang diprogram di antara alat mikrokontroler. Aktuator ini elemen yang mengubah berbagai kuantitas listrik secara analog untuk menjadi kuantitas lain, seperti contoh kecepatan, dan juga perangkat elektromagnetik yang mampu menghasilkan energi kinetik sehingga dapat untuk menghasilkan gerakan di dalam robot.

Jenis jenis Aktuator

Aktuator Diafragma dan Pegas

Pegas dan diafragma Aktuator adalah salah satu jenis yang berfungsi untuk mendorong batang Aktuator ke bawah dengan udara dari wadah diafragma. Proses ini disebut sebagai direct-acting. Hasil dari sistem ini berupa kompresi udara. Sebab hal ini terjadi saat pasokan tekanan berkurang, akibatnya mendorong kembali batang penggerak.

Keuntungan dari proses direct-acting adalah biaya yang rendah dibanding jenis Aktuator lain. Sebab alat ini tanpa adanya positioner tetap dapat melakukan proses perlambatan. Sedangkan kelemahan Aktuator ini terletak pada ukurannya yang besar dan bobot yang berat, serta kemampuan output terbatas.

Aktuator Diafragma dan Pegas Bertekanan Tinggi

Berbeda dengan Aktuator sebelumnya, penggunaan pegas pada Aktuator adalah untuk dilepaskan dan katup digerakkan, setelah memeriksa katup atau setelah daya dilepaskan. Sayangnya Aktuator diafragma dan pegas bertekanan tinggi memiliki kekurangan yakni membutuhkan pasokan tekanan tinggi senilai 2,8 bar atau lebih dan masih memerlukan positioner untuk proses perlambatan. Sementara untuk keuntungannya, yaitu beratnya ringan dan ringkas, tidak memerlukan penyesuaian pegas, dan komponen tidak harus mahal. Selain itu, Aktuator diafragma dan pegas bertekanan tinggi ini memiliki sistem keamanan, dan tidak memerlukan segel poros dinamis atau blok konektor batang konvensional, jika ada komponen yang rusak.

Aktuator Piston Pneumatik
Piston Pneumatik Aktuator adalah jenis Aktuator yang dapat bekerja dengan mengubah energi yang diciptakan oleh kompresi udara menjadi gerakan mekanis. Sederhananya Aktuator Pneumatik dapat dilihat pada drive yang digerakkan oleh pesawat. Ketika udara dilepaskan, gerakan beradaptasi dengan jenisnya, baik linier atau berputar.

Jenis Aktuator ini berisi piston yang dapat membantu menghasilkan tenaga motif dari udara. Hal ini untuk menjaga udara agar tetap tinggi sehingga dapat memaksa diafragma untuk memutar atau memindahkan batang katup.

Keuntungan yang didapat menggunakan Aktuator jenis ini adalah dapat dioperasikan pada suhu tinggi, tingkat kekakuan tinggi dan beat yang sangat cepat. Selain itu, konstruksi Aktuator ini sederhana, kapasitas tinggi dan torsi rendah.

Sayangnya Aktuator ini memiliki kelemahan yaitu harus diberi pegas, aksesoris tambahan, dan aksesori untuk sistem ketika komponen rusak selama operasi mesin. Positioner juga mengakibatkan biaya yang lebih tinggi karena proses perlambatan diperlukan.

Aktuator Motor Listrik

Dari namanya mudah dikenali bahwa Aktuator ini menggunakan motor listrik menjadi torsi mekanis. Jadi jelas dibutuhkan listrik untuk memindahkannya. Kekurangannya terletak pada biaya yang mahal, tidak memiliki sistem keamanan saat ada komponen yang rusak dan kecepatan stroking yang rendah serta terbatas.

Keuntungan pemakaian motor listrik pada Aktuator adalah adanya desain yang rapat dan kekakuan yang sangat tinggi. Oleh karenanya, tidak ada pipa untuk mensuplai tekanan yang perlu dipasang. Selain yang memiliki kapasitas tinggi untuk masalah masalah.

Aktuator Elektro-hidrolik

Elektro-Hidrolik Aktuator adalah salah satu jenis yang dapat dipahami melalui hukum Pascal sebagai prinsip bekerjanya. Jika kenaikan tekanan pada bagian tertentu dari pembatasan fluida menyebabkan peningkatan tekanan yang sama dalam suatu wadah.

Keuntungannya Aktuator ini memiliki kekakuan yang tinggi dan daya output. Perlambatan bagus dan belaian cepat. Kerugiannya adalah perawatan yang cukup rumit dan diperlukan aksesoris tambahan untuk sistem keselamatan jika ada komponen yang rusak.