SENSORSensor atau transduser adalah komponen elektronika yang
dapat memberikan perubahan output besaran listrik dari perubahan
fisik yang diterimanya. Stimulus sensor merupakan besaran fisik
yang dapat mempengaruhi output sensor. Sensor bekerja dengan cara
mengubah entitas menjadi besaran listrik. Suatu sensor akan
memberikan perubahan output apabila sensor tersebut menerima
perubahan besaran fifik (stimulus) yang sesuai dengan jenis sensor
tersebut. 1. Sensor CahayaSensor cahaya adalah komponen elektronika
yang berfungsi mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi
besaran elektrik. Sensor cahaya berdasarkan perubahan elektrik yang
dihasilkan dibagi menjadi 2 jenis yaitu : i. Photovoltaic : Yaitu
sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya)
menjadi perubahan tegangan. ii. Photoconductive : Yaitu sensor
cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi
perubahan nilai konduktansi (dalam hal ini nilai resistansi).
Beberapa contoh sensor cahaya, antara lain:a. LDR (Light Dependent
Resistor)Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah
satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya
apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai
hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu
sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa
resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari
cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang
resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang
mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya
mencapai sekitar 10 M, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi
yang turun menjadi sekitar 150 . Seperti halnya resistor
konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis
seperti pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti
pada gambar berikut.
Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor):
Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan
berubah seiring den-gan perubahan intensitas cahaya yang
mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap
resistansi LDR seki-tar 10M dan dalam keadaan terang sebe-sar 1K
atau kurang. LDR terbuat dari ba-han semikonduktor seperti kadmium
sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan
lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.b. Solar
CellSolar cell merupakan jenis sensor cahaya photovoltaic, solar
cell dapat mengubah cahaya yang diterima menjadi tegangan. Apabiola
solar cell menerima pancaran cahaya maka pada kedua kaki solar cell
akan muncul tegangan DC sebesar 0,5 Vdc sampai 0,6 Vdc untuk tiap
cell. Aplikasi solar cell yang paling sering kita jumpai adalah
pada calculator.
c. Photo DiodePhoto diode adalah sensor cahaya yang mengadopsi
prinsip dioda, yaitu hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah
saja. Sama seperti LDR, photo diode juaga akan mengubah besaran
cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada kedua
kakinya, semakin besar cahaya yang diterima semakin tinggi juga
nilai konduktansinya dan sebaliknya. Pada photo diode walaupun
nilai konduktansi tinggi (resistansi rendah) tetapi arus listrik
hanya dapat dialirkan satu arah saja dari kaki Anoda ke kaki
Katoda.
d. Photo TransitorPhoto transistor adalah sensor cahaya yang
dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran konduktansi. Photo
transistor prinsip kerjanya sama halnya dengan transistor pada
umum, fungsi bias tegangan basis pada transistor biasa digantikan
dengan besaran cahaya yang diterima photo transistor. Pada saat
photo transistor menerima cahaya maka nilai konduktansi kaki
kolektor dan emitor akan naik (resistansi kaki kolektor-emitor
turun).
2. Sensor SuhuSensor Suhu adalah komponen yang biasanya
digunakan untuk merubah panas menjadi listrik untuk mempermudah
dalam menganalisa besarannya. Untuk membuatnya ada dua cara yaitu
dengan menggunakan bahan logam dan bahan semikonduktor. Cara ini
digunakan karena logam dan bahan semikonduktor bisa berubah
hambatannya terhadap arus listrik tergantung pada suhunya. Pada
logam semakin besar suhu maka nilai hambatan akan semakin naik,
berbeda pada bahan semikonduktor, semakin besar suhu maka nilai
hambatan akan semakin turun.a. Sensor Suhu IC LM 35Sensor suhu IC
LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang
berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan
dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan
sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran
elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature
menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC
LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC
sebesar 60 A dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35
merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya
kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada
gambar dibawah.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35
pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply
tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam
bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.
b. Sensor Suhu RTD (Resistance Thermal Detector)RTD (Resistance
Thermal Detector) adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu
yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi,
kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan kawat
untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan
tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat
digunakan menyensor suhu sampai 1500o C. Tembaga dapat digunakan
untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga
mudah terserang korosi. Bentuk konstruksi RTD secara umum dapat
dilihat pada gambar berikut :
c. Sensor Suhu TermistorTermistor atau tahanan thermal adalah
komponen semikonduktor yang memiliki karakter sebagai tahanan
dengan koefisien tahanan temperatur yang tinggi, yang biasanya
negatif. Ada 2 jenis termistor yang sering dijumpai dalam perangkat
elektronika yaitu NTC (Negative Thermal Coeffisien) dan PTC
(Positive Thermal Coeffisien). Umumnya tahanan termistor pada
temperatur ruang dapat berkurang 6% untuk setiap kenaikan
temperatur sebesar 1oC. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan
temperatur ini membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran,
pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisi. Termistor
terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan seperti:
mangan (Mn), nikel (Ni), cobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe) dan
uranium (U). Rangkuman tahanannya adalah dari 0,5 W sampai 75 W dan
tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Ukuran paling kecil
berbentuk mani-manik (beads) dengan diameter 0,15 mm sampai 1,25
mm, bentuk piringan (disk) atau cincin (washer) dengan ukuran 2,5
mm sampai 25 mm. Cincin-cincin dapat ditumpukan dan di tempatkan
secara seri atau paralel guna memperbesar disipasi daya.
d. Sensor Suhu BimetalBimetal adalah sensor suhu atau sensor
temperatur yang sangat populer digunakan karena kesederhanaan yang
dimilikinya. Bimetal biasa dijumpai pada peralatan listrik seperti
setrika listrik dan lampu dimer atau lampu penerangan daya besar.
Bimetal adalah sensor suhu yang terbuat dari dua buah lempengan
logam yang berbeda koefisien muainya () yang direkatkan menjadi
satu. Bila suatu logam dipanaskan maka akan terjadi pemuaian,
besarnya pemuaian tergantung dari jenis logam dan tingginya
temperatur kerja logam tersebut. Bila dua lempeng logam saling
direkatkan dan dipanaskan, maka logam yang memiliki koefisien muai
lebih tinggi akan memuai lebih panjang sedangkan yang memiliki
koefisien muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena
perbedaan reaksi muai tersebut maka bimetal akan melengkung kearah
logam yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya bimetal dapat
dibentuk menjadi saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open
(NO).
e. Sensor Suhu SHT 11SHT11 adalah sebuahsingle chipsensor suhu
dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya
telah dikalibrasi secara digital.Dibagian dalamnya terdapat
kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif
dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur.
Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan
sebuah interface serial pada satu chip yang sama. Sensor ini
mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang
cepat.SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan denagn kelembaban yang
teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya.Koefisien
kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory. Koefisien
tersebut akan digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor
selama proses pengukuran. Bentuk data yang dikeluarkan SHT11 ini
adalah output digital yang telah terkalibrasi.
3. Sensor KelembabanSensor kelembaban merupakan alat yang
digunakan untuk mendeteksi kelembaban uap air yang terkandung di
udara.a. Electrical Conductivity SensorSensor
kelembabankonduktivitas adalah disebut dengan Pope element, yang
terdiri dari polystyrene yangdilakukan/diperlakukan dengan
asamsulfuruntuk memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang
diinginkan. Prinsip kerjanya yaitu terdiri dari film tipis polimer
/ oksida logam antara dua elektroda konduktif.Permukaan
penginderaan / sensor dilapisi dengan logam berpori elektroda untuk
melindunginya kontaminasi.Bahan kaca, keramik, atau
silikon.Perubahan dalam konstanta dielektrik sensor kelembaban
kapasitif hampir berbanding lurus dengan kelembaban relatif
lingkungan sekitarnya.
b. Thermal Conductivity SensorPenggunaan konduktivitas thermal
darigasuntuk mengukur kelembapan dapat di ukur oleh sebuah
sensorthermistor. Prinsip kerjanya yaitu terdiri dari dua ruang
masing-masing dengan sebuah sensor identik konduktivitas termal.
Satu ruang yang ditutup dan diisi dengangasreferensi, dan yang
lainnya menerimagassampel. Perbedaan konduktivitas termal dari
sampelgasreferensi dan diterjemahkan ke dalam angka konsentrasi
oleh sirkuit mikroprosesor dalam unit elektronik.
c. Capacitive SensorSebuah kapasitor air-filled/terisi-udara
dibuat sebagai suatusensor kelembabanrelativekarena uap
dalamatmosfermerubah permitivitas elektrik udara.Prinsip kerjanya
yaitu perubahan kapasitif, perubahan posisi bahan dielektrik
diantara kedua keping, pergeseran posisi salah satu keping dan luas
keping yang berhadapan langsung, dan perubahan jarak antara kedua
keping.
4. Sensor Gasa. Sensor Gas LPG TDS 2610Sensor gas LPG TGS 2610
adalah sebuah sensor gas yang dapat mendeteksi adanya konsentrasi
gas LPG disekitar sensor tersebut. Sensor gas LPG TGS 2610 akan
memberikan perubahan resistansi pada saat terdeteksi adanya gas LPG
disekitar sensor, dimana semakin kuat konsenstrasi gas LPG yang
terdeteksi maka semakin rendah resistansi output sensor gas LPG TGS
2610 dan sebaliknya (resistansi membesar) apabila tidak terdeteksi
adanya gas LPG disekitar sensor. Sensor gas LPG TGS 2610 adalah
suatu jenis semikonduktor oksida logam film tebal yang dapat
mendeteksi adanya kebocoran gas LPG, beroperasi dengan konsumsi
arus yang rendah dan memiliki daya tahan yang lama dalam
penggunaannya. Sensitifitas dari sensor gas LPG TGS 2610 sangat
bagus sehingga sesuai untuk keperluan pendeteksian kebocoran gas
LPG.
b. Sensor Gas TDS 2611Sensor gas TGS 2611 adalah sensor gas yang
memiliki sensitifitas tinggi terhadap adanya konsentrasi gas
methane disekitar sensor tersebut. Sensor gas TGS 2611 ini akan
memberikan perubahan resistansi apabila mendeteksi adanya gas
methane disekitar sensor. Sensor gas TGS2611 memiliki konsumsi arus
yang rendah sehinga dapat digunakan dalam waktu yang lama. Konsumsi
arus utama dari sensor gas TGS 2611 adalah pada bagian heater
sensor yaitu 56 mA. Sensor gas TGS 2611 ini memiliki bentuk fisik
yang kecil sehingga dapat digunakan dalam perlatan detektor gas
yang praktis. Sensor gas TGS 2611 ini membutuhkan sumber tegangan
DC +5 volt yang digunakan untuk mengoperasikan heater pada sensor
gas dan memberikan output perubahan tegangan dari perubahan
resistansi pada sensor gas TGS2611 tersebut.
c. HS133HS 133 yang sangat peka terhadap LPG dibandingkan dengan
gas-gas lainya seperti CO, alkohol, methana, dan asap rokok. Jika
molekul gas menyentuh permukaan sensor maka satuan resistanssinya
akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas. Sebaliknya, jika
konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya
resistansi maka tegangan keluarannya akan menurun. Dengan demikian
perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor
dan juga akan mempengaruhi tegangan keluarannya juga, perbedaan
inilah yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas berebahaya ini.
d. HS134HS 134 yang sangat peka terhadap gas CO dibandingkan
dengan gas lainnya.
e. TGS2442
Prinsip kerja sensor ini yaitu jika molekul gas karbon monoksida
mengenai permukaan sensor yang terbuat dari SnO2 maka satuan
resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas sehingga
besar tegangan keluarannya akan naik Selanjutnya besar tegangan
keluaran akan dikonversi menjadi satuan ppm (part per million).
5. Sensor JarakSensor jarak merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur dan mengetahui suatu objek yang memiliki perbedaaan
jarak.a. PINGSensor jarak ultrasonic PING ialah sensor yang
mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik
(40 khz) selama tburst (200 us) kemudian mendeteksi pantulannya.
Sensor ping memancarkan gelombang ultrasonic sesuai dengan kontrol
dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tout min 2
us).
b. SRF 05SRF05merupakansensor pengukur jarakyang menggunakan
ultrasonik. Dimana prinsip kerja sensor ultrasonik ini adalah
Pemancar(transmitter) mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik,
lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari
obyek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor
dengan obyek.
c. HC SR-04Ultrasonic modul ini bekerja dengan cara menghasilkan
gelombang suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan
oleh bagian transmitter. Pantulan gelombang suara yang mengenai
benda di depannya akan ditangkap oleh bagian receiver. Dengan
mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang suara
sampai ditangkap kembali, dapat menghitung jarakbenda yang ada di
depan modul tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah
340m/detik
d. SRF08Dalam pendeteksian jaraknya sensor ini menggunakan
gelombang ultrasonic yang dihasilkan oleh sensor ini. Gelombang
ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi
gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Sinyal yang dipancarkan
tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi
dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s.Cara kerja dari sensor
ini adalah sensor ini menggunakan prinsip time of flight, artinya
sensor tersebut akan mengukur waktu semenjak suara dipancarkan
hingga terdengar suara pantulnya.
e. Sensor GP2D15Sensor ini termasuk pada sensor jarak kategori
optik.Sensor Sharp GP2D12 dapat mengukur jarak halangan pada daerah
10 80 cm dengan memanfaatkan pemancaran dan penerimaan gelombang
infra merah sebagai media untuk mengestimasi jarak.Penggunaan
sperktrum infra merah menyebabkan sensor ini tidak mudah terganggu
dengan keberadaan cahaya tampak dari lingkungan karena memiliki
daerah spektrum yang berbeda.Prinsip kerja pada sensor ini adalah
bagian transmitter akan memancarkan sinyal IR yang telah
dimodulasi, sedangkan pantulan dari IR (apabila mengenai sebuah
objek) akan ditangkap oleh bagian detektor yang terdiri dari lensa
pemfokus dan sebuah position-sensitive detector.
6. Sensor Percepatan dan NavigasiSensor percepatan adalah alat
yang digunakan untuk mengukur percepatan, dan mengukur percepatan
akibat gravitasi.Sedangkan sensor navigasi adalah sebuah navigasi
yang menggunakan sensor komputer, gerak dan sensor rotasi untuk
terus menghitung melalui perhitungan mati posisi, orientasi, dan
kecepatan yang bergerak pada objek tanpa perlu referensi eksternal.
a. CMPS03
CMPS03 adalah sensor kompas yang dapat mengetahui posisi sudut.
Sensor produksi Devantech ini menggunakan dua buah sensor medan
magnet KMZ51 buatan Philips yang cukup peka untuk mendeteksi medan
magnet bumi, dimana pemasangan dua buah sensor ini saling
bersilanganb. ADXL330
ADXL330 adalah accelerometer yang kecil tipis, berdaya rendah,
3-axis, lengkap dengan sinyal output tegangan AC, semua pada IC
monolithic. Produk ini mengukur percepatan dengan skala penuh
minimal 3 g. Ia dapat mengukur percepatan gravitasi statis dalam
aplikasi tilt-sensing, serta akselerasi dinamis yang dihasilkan
dari gerak, shock, atau getaran.
c. ADXRS300
ADXRS300 adalah sensor percepatan angular (giroskop) yang
menggunakan proses Analog Devicess surface-micromachining untuk
membuat sensor percepatan angular yang lengkap, dengan biaya
rendah, dan fungsional yang lengkap terintegrasi dengan semua
elektronik dibutuhkan pada satu chip. Teknik manufaktur untuk
perangkat ini adalah volume yang sama proses BIMOS tinggi yang
digunakan untuk accelerometers airbag otomotif berkeandalan tinggi.
Sinyal keluaran, RATEOUT (1B, 2A), adalah tegangan proporsional
untuk menilai sudut tentang sumbu normal terhadap permukaan atas
dari paket.1