TUGAS RESPONSI UMUMSIE

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

1/35

TUGAS RESPONSI UMUM

SISTEM INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA

JENIS-JENIS SENSOR

NAMA : HERVIANA

NIM: D411 07 064

LABORATORIUM SISTEM KENDALI DAN INFORMASI

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2010

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

2/35

A. SENSOR SWITCH

Sebuah sakelar mekanik menghasilkan sinyal hidup/mati sebagai akibat dari tertutup

atau tyerbukanya sakelar oleh suatu input mekanis. Sakelar semacam ini dapat digunakan

untuk mengindikasikan keberadaan suatu benda pada sebuah meja kerja pabrik (machining

pabrik), karena benda tersebut menekan sakelar vhingga tertutup. Ketiadaan benda pada

pada meja kerja diindikasikan sebagai sakelar terbuka., sedangkan keberadaanya oleh

sakelar yang tertutup.

Sensor Reed

Saklar reed adalah saklar listrik yang dioperasikan dengan menggunakan medan

magnet . Itu ditemukan di Bell Laboratories Telepon tahun 1936 oleh WB Ellwood. Ini

terdiri dari sepasang kontakpada buluh logam besi dalam tertutup rapatkaca amplop.

Kontak yang mungkin normal terbuka, menutup ketika medan magnet hadir, atau

biasanya tertutup dan membuka ketika medan magnet diterapkan. Switch ini dapat

ditekan oleh kumparan , membuat relai buluh atau dengan membawa magnet dekat

switch. Setelah magnet ditarik dari saklar, saklar buluh akan kembali ke posisi semula.

Adapun aplikasi saklar buluh adalah dengan mendeteksi pembukaan pintu, bila

digunakan sebagai saklar jarak untuk alarm.

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

3/35

Sakelar reed dibentuk oleh dua strip (lempengan kecil) bahan ferromagnetic lentur

yang ujung-ujungnya diletakkan saling berimpitan namun tidak saling bersentuhan dan

dibungkus rapat dalam sebuah wadah kaca atau plastic. Ketika sebuah magnet atau sebuah

kumparan berarus diletakkan didekat saklar, kedua strip akan termagnetisasi dan saling

menarik satu sama lainnya. Akibatnya kontak akan tertutup. Magnet akan menutup kontak

apabila diletakkan pada jarak tipikal sekitar 1 mm dari saklar. Saklar semacam ini digunakan

secara luas bersama alarm keamanan rumah untuk memperingatkan apabila pintu dibuka

oleh orang yang tak dikenal; magnet diletakkan pada pintu dan saklar reed pada ambang

pintu. Ketika pintu dibuka, saklar akan terbuka.

Spesifikasi dari tipe saklar reed adalah sebagai berikut :

Arus kontak : 100 mA DC max

Tegangan ON/OFF : kurang dari 28 V DC atau 50 V AC

Nilai hambatan : 150 mOhm max

Glass chamber : 16 mm

Saklar buluh berisi sepasang (atau lebih) dari magnetizable, fleksibel, logam akhir

bagian buluh yang dipisahkan oleh celah kecil ketika saklar terbuka. Alang-alang yang

tertutup rapat di ujung-ujung sebuah amplop kaca tabung. Sebuah medan magnet (dari

sebuah elektromagnet atau magnet permanen ) akan menyebabkan buluh membungkuk, dan

KONTAK

STRIP-STRIP

LENTUR

MAGNET

WADAH

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

4/35

kontak untuk bekerja sama, sehingga menyelesaikan sebuah sirkuit listrik. Kekakuan dari

alang-alang menyebabkan mereka terpisah, dan membuka rangkaian, ketika medan magnet

berhenti. Konfigurasi lain berisi kontak normal tertutup non-ferrous yang terbuka ketika

kontak normal terbuka ferrous menutup. Bagus kontak listrik dijamin oleh pelapisan lapisan

tipis logam mulia di seluruh bagian kontak datar dari alang-alang; rendah resistivitas perak

lebih cocok dari korosi -tahan emas dalam amplop tertutup. Ada juga versi switch buluh

dengan merkuri "dibasahi" kontak. Switch tersebut harus dipasang dalam orientasi tertentu

dinyatakan tetes air raksa mungkin jembatan kontak bahkan ketika tidak diaktifkan.

Karena kontak dari saklar buluh yang tertutup jauh dari atmosfer, mereka dilindungi

terhadap korosi atmosfer . Hermetis menyegel sebuah saklar buluh membuat mereka cocok

untuk digunakan dalam ledakan di mana kecil bunga api dari saklar konvensional akan

merupakan bahaya.

Salah satu kualitas penting dari tombol sensitivitas nya, jumlah medan magnet yang

diperlukan untuk menjalankan itu. Sensitivitas diukur dalam satuan Ampere-berubah sesuai

dengan arus dalam kumparan dikalikan dengan jumlah berubah. Khas pull-dalam kepekaan

untuk perangkat komersial berkisar 10-60 AT. Semakin rendah AT, saklar buluh yang lebih

sensitif. Juga, saklar buluh yang lebih kecil, yang memiliki bagian yang lebih kecil, lebih

sensitif terhadap medan magnetik, sehingga amplop saklar buluh yang lebih kecil kaca,

semakin sensitif itu.

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

5/35

Gambar 1. Reed Switch Sensor

Dalam produksi, tongkat logam dimasukkan di setiap akhir sebuah tabung kaca dan

akhir tabung dipanaskan sehingga segel di bagian betis di buluh itu. Inframerah menyerap

kaca yang digunakan, sehingga sumber panas inframerah dapat berkonsentrasi panas di zona

penyegelan kecil dari tabung kaca. Koefisien ekspansi termal dari bahan kaca dan bagian

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

6/35

logam harus sama untuk mencegah melanggarke logam segel kaca . Kaca yang digunakan

harus memiliki tinggi resistensi listrik dan tidak boleh mengandung komponen volatile

seperti oksida memimpin dan fluorida . Lead yang dari switch harus ditangani dengan hati-

hati untuk mencegah memecahkan kaca wadah.

Selain penggunaannya dalam relai buluh ,saklar buluh yang banyak digunakan untuk

mengendalikan rangkaian listrik, khususnya di bidang komunikasi. Reed switch ditekan oleh

magnet yang umum digunakan dalam sistem mekanik sebagai switch kedekatan serta di

pintu dan jendela di sensoralarm sistem dan tamperproofing metode, namun mereka bisa

dinonaktifkan oleh eksternal, medan magnet yang kuat. Saklar Reed yang sebelumnya

digunakan dalam keyboard untuk terminal komputer, di mana setiap tombol memiliki

magnet dan buluh saklar ditekan dengan menekan tombol, switch murah sekarang

digunakan. Sensor kecepatan pada sepeda roda menggunakan saklar buluh untuk

menjalankan sebentar setiap kali sebuah magnet di roda melewati sensor.

Satu atau lebih switch reed di dalam kumparan adalah relay buluh. Reed relay

digunakan ketika arus operasi relatif rendah, dan menawarkan kecepatan operasi tinggi,

kinerja yang baik dengan arus yang sangat kecil yang tidak dapat dipercaya diaktifkan oleh

kontak konvensional, keandalan tinggi dan umur panjang. Jutaan relay buluh digunakan

untuk menyimpan informasi sementara di-20th Century pertengahan pertukaran telepon .

Suasana inert sekitar kontak buluh oksidasi memastikan bahwa tidak akan mempengaruhi

resistansi kontak. relai buluh Mercury-dibasahi kadang-kadang digunakan, terutama dalam

kecepatan tinggi menghitung sirkuit. Keandalan dikompromikan oleh kontak menempel

tertutup baik dari magnet sisa atau mengelas.

Limit switch

Ada berbagai jenis dan model Limit switch yang ada, tergantung dari tipenya,

gambar diatas adalah salah satu diantaranya yang akan diuraikan disini.

Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian actuator

nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan, mempunyai micro switch

dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan atau sebagai pengontak, gambar

batang yang mempunyai roda itu namanya actuator lalu diikat dengan sebuah baud, berfungsi

untuk menerima tekanan dari luar, roda berfungsi agar pada saat limit switch menerima

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

7/35

tekanan , bisa bergerak bebas, kemudian mempunyai tiga lubang pada body nya berfungsi

untuk tempat dudukan baud pada saat pemasangan di mesin.

Gambar Limit Switch

Ada berbagai jenis dan model Limit switch yang ada, tergantung dari tipenya,

gambar diatas adalah salah satu diantaranya yang akan diuraikan disini.

Prinsip kerja dari limit switch :

Ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu benda baik dari samping kiri

ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat ( tergantung dari jenis dan type limit

switch ) maka, actuator akan bergerak dan diteruskan ke bagian dalam dari limit switch,

sehingga mengenai micro switch dan menghubungkan kontak-kontaknya, pada micro switch

terdapat kontak jenis NO dan NC seperti juga sensor lainnya, kemudian kontaknya

mempunyai beban kerja sekitar 5 A, untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan

begitulah seterusnya, selain itu limit switch juga mempunyai head atau kepala tempat

dudukan actuator pada bagian atas dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai

dengan kebutuhan.

Limit switch biasanya digunakan untuk sensor door open/close, sensor cylinder

up/down, sensor Safety cover (emergency stop), sensor mesin home posisi.

Mercury

Sebuah switch merkuri (juga dikenal sebagai switch tilt merkuri) adalah saklar yang

tujuannya adalah untuk membolehkan atau mengganggu aliran arus listrik dalam rangkaian

listrik dengan cara yang sangat tergantung pada posisi fisik switch atau keselarasan relatif

terhadap arah "tarik" gravitasi bumi, atau inersia lainnya.

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

8/35

Switch merkuri terdiri dari satu set atau lebih kontak listrik dalam wadah tertutup

kaca yang berisi manik-manik merkuri. Amplop itu juga berisi udara, gas inert, atau ruang

hampa. Gravitasi selalu menarik setetes merkuri ke titik terendah dalam amplop. Ketika

saklar dimiringkan ke arah yang tepat, menyentuh air raksa satu set kontak, sehingga

menyelesaikan rangkaian listrik melalui kontak-kontak.Memiringkan beralih ke arah yang

berlawanan menyebabkan merkuri untuk menjauh dari set kontak, sehingga memutuskan

sirkuit . switch mungkin berisi beberapa set kontak, menutup set yang berbeda pada sudut

yang berbeda kemungkinan, misalnya, Single-Pole, operasi Double-Throw (SPDT) .

Karena merkuri merupakan logam berat beracun, perangkat switch yang

mengandung merkuri harus diperlakukan sebagai limbah berbahaya untuk

pembuangan. Karena sekarang RoHS dibatasi, itu telah dieliminasi dalam aplikasi paling

modern. Sebuah bola logam dan kabel kontak langsung bisa menggantikannya. Termostat

presisi rendah hanya menggunakan strip bimetal dan kontak saklar; termostat presisi

menggunakan termistor atau sensor suhu silikon.

B. VIBRATION SENSOR

Ultarasonik Sensor

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi

gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik

terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan

dipancarkan dari transmitterultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka

sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh

rangkaian receiverdikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk

menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat ditunjukkan dalam gambar dibawah ini :

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

9/35

Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik

o Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz,

biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di

bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.

o Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal /

gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut

kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima

Ultrasonik.

o Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan

diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus :

o S = 340.t/2

o

dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalahselisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh

bagian penerima ultrasonik.

a. Pemancar Ultrasonik (Transmitter)

Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal sinusoidal

berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitterultrasonik

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

10/35

Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut

adlah sebagai berikut :

o Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.

o Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman

ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.

o Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan

kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.o Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda

D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang

akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

o Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2

(D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang

akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

o Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga

pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak balik dengan Vpeak-peak

adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).

b. Penerima Ultrasonik (Receiver)

Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh

pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima

8/9/2019 TUGAS RESPONSI UMUMSIE

11/35

tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan rangkaian band

pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah

ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian

komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan

keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding

pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran

komparator pada kondisi ini adalah high (logika 1) sedangkan jarak yang lebih jauh

adalah low (logika0). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian

pengendali (mikrokontroler).

Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah

sebagai berikut :

o Pertama tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian

transistor penguat Q2.

o Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi

> 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.

o Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan

disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.

o Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi