Karakteristik Statik-Dan Dinamic

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sensor 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.. Contoh; Camera sebagai sensor

penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai

sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor

cahaya, dan lainnya.

Menurut 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). Contoh;

generator adalah transduser yang merubah energi mekanik

menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah

energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya. Sedangkan

pengertian sensor secara umum.

Sensor adalah suatu alat yang dapat mengubah suatu

besaran fisis menjadi sinyal besaran fisis yang lain yang dapat

diukur. Sensor juga bisa digunakan sebagai indera suatu alat

(instrument). Sensor merupakan elemen pertama yang

bersentuhan langsung dengan obyek yang diukur. Sinyal dari

sensor akan diteruskan ke unit proses selanjutnya untuk diolah

sehingga menghasilkan output sesuai keinginan. Contoh Besaran

yang paling banyak diukur : posisi, force, kecepatan, percepatan,

tekanan, level, flow, dan temperature. Dalam dunia industry

sensor digunakan sebagai monitoring, controlling dan proteksi.

Tranduser merupakan gabungan dari sensor dan signal

conditioning. Di dalam tranduserlah sistem, proses atau variabl

mlwati komponen komponen didalamnya misalnya sensor,

5

SalazarTypewriterhuflepuff.multiply.com

SalazarTypewriter

6

transmitter dan amplifier. Keluaran atau outputnya siap untuk

masuk bagian ketiga dari sistem pengukuran yaitu prossesing data

element.

Transmitter adalah bagian dalam sinyal conditioning di

sistem penukuran. Transmitter mempunyai fungsi sebagai

pembangkit sinyal tanpa harus merubah sistem, proses atau

variabl yang akan diukur ke dalam bentuk eneri yang lain.

Adapun sensor dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu sensor optik,

sensor mekanik, dan sensor thermal.

Suatu sensor yang baik mempunyai kriteria sebagai

berikut:

1. Sensitif terhadap besaran yang diukur. 2. Tidak sensitive terhadap besaran lain yang berada

disekitarnya.

3. Tidak mempengaruhi sifat obyek yang diukur.

2.1.1 Tipe sensor :

1. Mekanik. Contoh: panjang, luas, mass low, gaya, Torque, tekanan, kecepatan, percepatan, panjang gelombang

akustik.

2. Suhu. Contoh : temperature, panas, entropy, heat flow. 3. Elektrik. Contoh : tegangan, arus, muatan, resistance,

frekuensi.

4. Magnetik. Contoh : intensitas medan,fluk density 5. Radian. Contoh : intensitas, panjang gelombang,

polarisasi.

6. Kimia. Contoh : komposisi, konsentrasi, PH, kecepatan reaksi.

7. Isyarat input

Gambar 2.1 Diagram Blok Sensor

2.1.2 Karakteristik statis sensor

SalazarTypewriterhuflepuff.multiply.com

SalazarTypewriter

7

Sensor memiliki karakteristik statik yang terbagi dalam

penjelasan sebagai berikut:

2.1.2.1 Accuracy Accuracy akan menunjukkan range/bound kemungkinan

dari nilai sebenarnya. Istilah ini digunakan untuk menentukan

error keseluruhan maksimum yang diharapkan dari suatu alat

dalam pengukuran. Accuracy biasanya diekspresikan dalam

inaccuracy.

Beberapa jenis accuracy terhadap :

1. Variabel yang diukur.

Misal : akurasi dalam pengukuran suhu ialah 2oC, berarti ada

ketidak akuratan (uncertainty) sebesar 2oC pada setiap nilai suhu yang dikur.

2. Prosentase dari pembacaan Full Scale instrumen.

Misal : akurasi sebesar 0.5% FS pada meter dengan 5 V Full

Scale, berarti ketidakakuratan pada sebesar 0.025 volt. 3. Prosentase span (range kemampuan pengukuran

instrumen).

Misal : jika sebuah alat mengukur 3% dari span untuk pengukuran tekanan dengan range 20-50 psi, maka akurasinya

menjadi sebesar ( 0.03) (50 20) = 0.9 psi.

2.1.2.2 Sensitivity Sensitivity merupakan perubahan pada output insrtumen

untuk setiap perubahan input terkecil. Sensitivitas yang tinggi

sangat diinginkan karena jika perubahan output yang besar terjadi

saat dikenai input yang kecil, maka pengukuran akan semakin

mudah dilakukan. Misalnya, jika sensitivitas sensor temperatur

sebesar 5mV/oC berarti setiap perubahan input 1

oC akan muncul

output sebesar 5 mV.

2.1.2.3 Repeatibility

8

Repeatibility adalah pengukuran terhadap seberapa baik

output yang dihasilkan ketika diberikan input yang sama beberapa

kali. Repeatibility dapat dicari dengan menggunakan persamaan

repeatibility = %100minmax

xfullscale

pers 1

2.1.2.4 Hysteresis Hysteresis adalah perbedaan output yang terjadi antara

pemberian input menaik dan pemberian input menurun dengan

besar nilai input sama.

2.1.2.5 Linearity Linearity adalah hubungan antara output dan input dapat

diwujudkan dalam persamaan garis lurus. Linearitas sangat

diinginkan karena segala perhitungan dapat dilakukan dengan

mudah jika sensor dapat diwujudkan dalam persamaan garis

lurus.

2.1.2.6 Tanggapan Waktu

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,

2.1.3 Karakteristik Dinamis Menunjukkan seberapa baik respon sensor terhadap

perubahan pada inputnya secara kontinyu dan teratur. Dilakukan

dengan memberikan input step dan sinusoidal. Jika sensor

berorde satu, parameter yang diamati : rise time, time constant,

dan dead time.

o Rise Time : waktu yang diperlukan agar output

9

mencapai 10 90% dari respon penuh saat diberikan input step.

o Time Constant : waktu yang diperlukan output untuk mencapai 63.2% dari nilai maksimal yang

mungkin.

o Dead time : waktu yang diperlukan output untuk mulai berubah.

Jika sensor berorde dua, parameter yang diamati : damping

coefficient, resonant frequency, settling time, dan percent

overshoot.

o Damping coeffecient dan resonant frequency menentukan bentuk dan waktu respon sensor.

o Settling time adalah waktu yang diperlukan sampai terbentuk output yang diinginkan.

o Percent Overshoot adalah besarnya lonjakan respons output dibanding kondisi stabil.

2.1.4 Beberapa jenis sensor berdasarkan besaran yang diukur 1. Sensor optik atau cahaya

Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi

perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun

bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Prinsip kerja

dari sensor ini adalah mengubah energy dari foton menjadi

electron. Contoh :

LDR ( Light Dependent Resistor )

Gambar 2.2 LDR

LDR adalah salah satu sensor cahaya yang terbuat dari

10

semikonduktor dengan resistansi tinggi. LDR memiliki

karakteristik nilai tahanan bergantung dengan jumlah cahaya yang

diterima. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima maka

resistansinya akan berkurang. Sebaliknya jika LDR menerima

intensitas cahaya yang sedikit maka resistansinya akan

bertambah.

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram

tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif

kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut

muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi

konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki

resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang

lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada

lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya

pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau

bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat

cahaya terang.

Jadi LDR memiliki karakteristik nilai tahanan bergantung

dengan intensitas cahaya yang di terimanya.

LED

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-

emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan

cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan

maju.

Ada beberapa karakteristik LED yang perlu diketahui

antara lain:

Merubah arus menjadi cahaya

Prinsip kerja kebalikan dari photodiode

Warna (panjang gelombang) ditentukan oleh band-gap

Intensitas cahaya hasil berbanding lurus dengan arus

Non linieritas tampak pada arus rendah dan tinggi

11

Pemanasan sendiri (self heating) menurunkan efisiensi pada arus tinggi

Gambar 2.3 Polaritas dan simbol LED

Photodioda

Gambar 2.4 Photodioda

Seperti halnya L