LAPORAN PRAKTIKUM TEKNOLOGI SENSOR PTS1 PENGENALAN TEKNOLOGI SENSOR TKF3514 1SKS

OLEH : JOHAN DWI WIRAWAN /35322

PROGRAM STUDI FISIKA TEKNIK JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2011

Page 1

DAFTAR ISI BAB I : TEORI PENDUKUNG 1.A 1.B 1.C 1.D 1.E 1.F 1.G 1.H 1.I 1.J 1.K Linearitas Sensitivitas Tanggapan Waktu Infrared thermometer Sensor curah hujan Sensor getaran dengan piezoelektrik Sensor GSR (Galvanic Skin Response) Luxmeter Foxhound Sound Level meter TDS METER 4 4 5 6 7 10 11 12 13 14 14

BAB II : DATA DAN PEMBAHASAN KELOMPOK 2.A 2.B 2.C 2.D 2.E 2.F 2.G 2.H 2.I Infrared thermometer Sensor Curah Hujan Sensor Getaran dengan Piezoelektrik Sensor GSR (Galvanic Skin Response) Luxmeter Foxhound Sound Level Meter TDS METER Sensor Arah Angin 16 16 19 20 20 22 24 24 25

Page 2

2.J

Leak Detector

26

BAB III 3.A 3.B 3.C 3.D 3.E 3.F Infrared thermometer Sensor GSR (Galvanic Skin Response) TDS METER Sound Level Meter Luxmeter Foxhound 27 28 29 30 30 32

BAB IV LAMPIRAN 34

Page 3

BAB I TEORI PENDUKUNG

1. A. Linearitas 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 1.1 memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar 1.1(a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar 1.1(b). adalah tanggapan non-linier.

Temperatur (masukan)

0 Tegangan (keluaran)

Temperatur (masukan) 100

1

1

0

100 Tegangan (keluaran)

(a) Tangapan linier

(b) Tangapan non linier

Gambar 1.1. Keluaran dari transduser panas (D Sharon dkk, 1982),

1. B. Sensitivitas 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

Page 4

tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan paga gambar 1.1(b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah. 1. C. 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, seperti tampak pada gambar 1.2(a). 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 1.2(b) maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.Temperatur

Rata-rata Waktu 1 siklus

50

50

40

40

30

30

(a) Perubahan lambat

(b) Perubahan cepat

Gambar 1.2 Temperatur berubah secara kontinyu (D. Sharon, dkk, 1982)

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.

Page 5

1. D. Infrared thermometer Penggunaan infra merah dewasa ini selain dalam militer, kesehatan dan telekomunikasi juga sudah merambah dalam skala rumah tangga, bahkan privacy seseorang bisa terusik karena infra merah. Hal ini menunjukkan bahwa infra merah memiliki beberapa kelebihan disbanding berkas sinar lainnya untuk dipelajari dan bisa dimanfaatkan. Pada awalnya, inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian untuk mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan dalam mengurangi kecerahan gambar matahari pada teleskop tata surya. Infra merah (IR=infra red) merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih besar dari cahaya tampak, sehingga tidak terlihat oleh mata. Namun demikian, radiasi panas yang ditimbulkan infra merah masih terasa atau masih dapat terdeteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga,yaitu: NIR, MIR dan FIR. Near IR atau NIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombang pendek (=0.75- 1.5m), banyak digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop, bidang farmasetika, diagnostik medis, ilmu pangan dan agrokimia (terutama yang terkait dengan pengujian kualitas), riset mesin bakar, serta spektroskopi dalam astronomi. Mid IR atau MIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombangmenengah (=1.50-10m), banyak digunakan pada berbagai alarm, dan Far IR atau FIR, yaitu infra merah dengan gelombang panjang (=10-100m) digunakan pada alat-alat kesehatan, yang kemudian dikembangkan lagi pada bidang-bidang lainnya, seperti keamanan di bandara berupa pengecekkan senjata biasa, senjata kimia, senjata biologi serta senjata lainnya. Infra merah gelombang panjang (Far IR) memiliki frekuensi seritar 0,1-10x1012Hz. Infra merah seperti ini kemudian sering disebut sebagai gelombang Tera (THz). Pada spectrum elektromagnetik, FIR atau gelombang Tera ini terletak antara infra merah pada umumnya dengan gelombang mikro, seperti dapat dilihat pada bagan 01.

Page 6

Ide dasar dalam mempelajari infra merah ini adalah untuk mensejahterakan manusia, sehingga bidang kesehatan, keamanan serta bidang lainnya mengarah pada kedamaian umat manusia. Namun demikian, setelah informasi ilmu tersebut diperoleh, terkadang banyak disalah digunakan bahkan menyimpang dari maksud sebelumnya. Seperti FIR, yang sebelumnya digunakan sinar x untuk memantau calon penumpang serta barang bawaannya di bandara, sehingga tidak mengakibatkan serangan teror atau bahaya lainnya, seperti dapat dilihat pada gambar 01. Namun demikian, sifat sinar x ini dapat merusak jaringan sel, sehingga bila sering bepergian dengan pesawat terbang maka berdampak kurang baik pada kesehatan, karena selalau dipindai dengan sinar x sewaktu di bandara. Oleh karena itu kemudian diadakan berbagai penelitian untuk mengurangi atau meniadakan bahaya sinar x ini, yang akhirnya mengarah pada gelombang Tera, yang pada awalnya ditujukan untuk menggantikan fungsi sinar x tersebut.

1. E. Sensor curah hujan Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat

mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70an, relay merupakan otak dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relay. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana sebagai berikut : relay elektromekanis ini didefinisikan

Page 7

Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Di bawah ini contoh relay yang beredar di pasaran

Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi fungsi berikut : Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan Contoh : starting relay pada mesin mobil Pengatur logika kontrol suatu sistem Prinsip Kerja dan Simbol Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar 2.2, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energy listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.

Page 8

Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relay juga mempunyai fungsi sebagai pengendali sistem. Sehingga relay mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada : Rangkaian listrik (hardware) Program (software) Intesitas Curah Hujan Pada iklim tropis memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan. Musim hujan terjadi sekitar bulan November sampai maret. Pada musim hujan banyak sekali keuntungan dan kerugian dari masayarakat. Misalnya keuntungan pada musim hujan yaitu banyak para petani yang menanam padi. Dan kerugian pada musim hujan yaitu sering terjadinya banjir dimanamana, selain itu juga masyarakat dibawah gunung merapi di Yogyakarta juga selalu waspada karena selalu dihantui dengan banjir lahar dingin. Hujan dapat dibagi menjadi hujan dengan intensitas rendah, menengah, dan tinggi. Untuk mengukur apakah hujan dengan kondisi intensitas rendah, menengah, dan tinggi, masyarakat masih kesulitan sehingga membutuhkan suatu alat ukur yang mampu menkuantisasi hujan yang turun. Sehingga terdapat alat ukur yang bisa mengukur tingkat intensitas curah hujan yaitu dengan menggunakan sensor curah hujan. Yang mana alat tersebut berbentuk corong yang mampu menampung curah hujan yang masuk pada alat tersebut, kemudian relay ketika air masuk akan aktif dan apabila air tidak masuk akan off.

Page 9

1. F. Sensor getaran dengan piezoelektrik Piezoelektrik accelerometer Sebuah piezoelektrik accelerometer yang memanfaatkan efek piezoelektrik bahan

tertentu untuk mengukur perubahan dinamis dalam variabel mekanik. (Misalnya percepatan, getaran, dan mekanik syok) Sama seperti transduser lainnya , accelerometers piezoelektrik mengubah satu bentuk energi ke energi lainnya dan memberikan sinyal listrik dalam menanggapi sebuah properti, kuantitas, atau kondisi yang sedang diukur. Menggunakan metode penginderaan umum berdasarkan akselerometer, percepatan berpengaruh pada massa seismik yang ditahan oleh pegas atau ditangguhkan pada balok kantilever, dan mengubah kekuatan mekanik menjadi sinyal listrik. Sebelum percepatan dapat dikonversi menjadi suatu kuantitas listrik terlebih dahulu harus dikonversi ke dalam salah satu kekuatan atau perpindahan .

Piezoelektrik merupakan suatu sensor yang mengubah getaran mekanik menjadi sinyal listrik dan sebaliknya. Peregangan dan pemampatan akan membangkitkan tegangan dengan polaritas yang berlawanan. Munculnya tegangan akibat pemampatan dan peregangan ini

Page 10

dinamakan efek piezoelektrik. Sebaliknya, jika salah satu kutub tegangan diberi medan listrik, material tersebut akan memanjang atau memendek menurut polaritas medan listrik. Efek ini kemudian dinamakan kebalikan efek piezoelektrik. Efek piezoelektrik pertama kali diamati oleh Jacquess dan Pierre curie pada tahun 1880. Tegangan yang dihasilkan pada efek piezoelektrik disebabkan karena adanya ion agak bebas ( semi mobile ion) yang memiliki beberapa posisi keadaan kuantum satabil di dalam sel. Gaya eksternal yang diberikan pada Kristal piezoelektrik akan mengakibatkan ion-ion agak bebas dalam pezoelektrik bergerak sehingga terjadi perubahan tegangan pada piezoelektrik.

Pada gambar diatas tampak perubahan yang terjadi pada piezoelektrik jika diberi tekanan atau tegangan. Pada gambar 3.b, piezoelektrik akan membangkitkan tegangan dengan polaritas yang searah dengan tegangan piezoelektrik jika dimampatkan. Jika diregangkan, piezoelektrik akan membangkitkan tegangan dengan polaritas yang berlawanan dengan tegangan

piezoelektrik deperti tampak pada gambar 3.c. Pada gambar 3.d tampak piezoelektrik yang diberi tegangan searah dengan tegangan piezoelektrik akan menyebabkan piezoelektrik menjadi lebih tebal. Pada gambar 3.e tampak piezoelektrik yang diberi tegangan berlawanan dengan tegangan piezoelektrik akan menyebabkan piezoelektrik menjadi lebih tipis. 1. G. Sensor GSR (Galvanic Skin Response) Prinsip kerja Stress meter adalah mengukur tingkat stess (psikologi) berdasarkan resistansi kulit.Tingkat stress manusia dipicu oleh hormon cortisol, GH dan norepinephrine yang mempengaruhi kelenjar keringat pada kulit untuk berkeringat.Sensor ini mengukur resistansi kulit akibat keringat dan menginterpretasikan menjadi tingkat psikologi stress. Bagian tubuh manusia yang sensitive mengeluarkan keringat adalah tangan dan jari sehingga, peletakkan

Page 11

sensor ini ideal pada jari menggunakan tembaga yang dilingkar pada 2 jari yang akan dikur resistansinya. Alat ini mampu mengukur fluktuasi tingkat stress manusia dan ditampilkan dalam display LCD grafik. Pada Dasarnya Resistansi pada manusia dimasukkan kedalam rangkaian bridge untuk dikur perubahan tegangan output rangkaian tersebut.

1. H. Luxmeter PENCAHAYAAN (LIGHTING) Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman dan nyaman dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat. Menurut sumbernya, pencahayaan dapat dibagi menjadi : 1. Pencahayaan alami Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai. 2. Pencahayaan buatan Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi. Lux meter atau light meter adalah alat untuk mengukur kuat penerangan dari suatu sumber cahaya. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, Lux meter berguna untuk mengukur Iluminansi atau kuat penerangan dari suatu sumber pada bidang tertentu.

Page 12

1. I. Foxhound Fox Hound adalah sensor yang digunakan untuk mengukur suhu keadaan sekitar serta kadar CO di lingkungan. Untuk mengukur suhu, fox hound sendiri menggunakan LM35. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 A hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 C pada suhu 25 C . Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 C akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 C karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara

Page 13

disekitarnya .Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang diground kan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk digroundkan. Sedangkan untuk mengetahui kadar CO,

digunakan TGS 5042. 1. J. Sound Level meter Suara adalah salah satu bentuk gelombang mekanik yang merambatkan energi melalui medium, baik medium padat, cair, maupun gas. Medium tersebut harus bersifat elastis dan memiliki inersia agar dapat merambatkan energi tersebut dari sumber ke penerima. Gelombang suara merambat secara longitudinal, artinya arah perambatan dan arah getarnya saling sejajar. Intensitas suara adalah daya suara per satuan luas (watt/m2 atau watt/cm2). Pengukuran besaran ini biasanya dilakukan pada sisi pendengar, dimana hasil pengukurannya dibuat relative terhadap intensitas ambang dari suara yang dapat terdengar (threshold of hearing).

1. K. TDS METER TDS (Total Dissolve Solid) Meter ELECTRICAL CONDUCTIVITY ELECTRICAL CONDUCTIVITY EC (Electrical Conductivity) atau konduktansi adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktansi (G) merupakan kebalikan (invers) dari resistansi (R). Sehingga persamaan matematisny aadalah : G=1/R Note :Pada literature lainnya, symbol untuk konduktansi adalah , atau . Sehingga dengan menggunakan Hukum Ohm, maka didapatkan definisilainnya : V=IxR I=GxE Secara definisi diatas : jika dua plat yang diletakkan dalam suatu larutan diberi beda potensialPage 14

listrik (normalnya berbentuk sinusioda), maka pada plat tersebut akan mengalir arus listrik. Konduktansi suatu larutan akan sebanding dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut. Namun pada beberapa situasi hal ini tidak berlaku, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar Hubungan Konduktansi dan Konsetrasi Ion

Terlihat pada grafik diatas bahwapada Sodium Chlorida, konduktansi sebanding dengan konsentrasi ion-ion (semakin besar konsentrasi ion-ion pada Sodium Chlorida semakin besar pula nilai konduktansinya). Namun pada Sulfuric Acid, konduktansi akan linear terhadap perubahan konsentrasi ion hanya pada batas tertentu. Untuk konsentrasi ion yang lebih tinggi lagi, maka konduktansi menjadi tidak linear. Satuan dasar untuk konduktansi adalah Siemens (S), dan formalnya menggunakan satuan Mho (kebalikan dari Ohm). Karena luas penampang plat dan jarak antar plat juga mempengaruhi konduktansi, maka secara matematis ditulis dengan : C=Gx(L/ A)

Page 15

BAB II DATA DAN PEMBAHASAN TUGAS KELOMPOK

2. A. Infrared thermometer Suatu sensor yang digunakan untuk mengukur sebuah temperature permukaan. Yang mana mempunyai sebuah lensa optic yang digunakan untuk mengumpulkan radiasi energy inframerah dari objek dan focusnya pada detector. Detektor mengubah energy kedalam sebuah signal listrik yang kemudian dikuatkan dan ditampilkan sebagai sebuah pembacaan temperature. Sebuah thermometer inframerah mengukur temperature dengan menangkap perubahan radiasi energy pada frekuensi gelombang inframerah. Beberapa contoh penggunaan termometer inframerah yaitu dapat digunakan sebagai : Memeriksa titik api pada pemadam kebakaran Untuk Mengetahui suhu di boiler Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material , untuk penelitian dan pengembangan atau quality control pada manufactur. Mempunyai rentang pengukuran suhu -50C sampai 280C (-58F sampai 536F)

2. B. Sensor curah hujan Sensor curah hujan yang digunakan pada laboratorium jurusan teknik fisika UGM yaitu reed switch yang berupa saklar magnet. Jika magnet menyentuh saklar tersebut maka saklar akan bekerja. Tegangan keluaran dari saklar magnet akan masuk ke kapasitor. Kapasitor ini berfungsi menghilangkan bouncing. Kemudian sinyal akan diteruskan ke dalam mikrokontroler.

Page 16

Keterangan 1 = corong 2 = Rumah 3 = Timbangan 4 = Penghalang optocouple 5 = Poros 6 = Optocouple

Page 17

Sensor curah hujan yang dipakai berupa penampung berjungkit ( tipping bucket rain gauge). Curah hujan diukur dalam satuan millimeter, dimana harga tersebut menunjukkan kedalaman air hujan yang ditampung oleh suatu luas penampang terbuka(kolektor) yang sisisisinya tegak lurus, luas kolektor hujan antara 200 s.d. 500 cm2. Pengukuran curah hujan meliputi suatu daerah tangkapan hujan dalam ukuran kilometer persegi. Sensor curah hujan ini mempunyai resolusi (1 mm), ketelitian 3% untuk rate hujan dari 0 sampai denga n 150 mm/jam. Keluaran sensor ini berupa kontak sesaat dari reed-switch. Air hujan yang tertangkap bagian kolektor disalurkan kedalam salah satu bagian penampung berjungkit. Apabila jumlah air yang mengisi penampung mencapai volume tertentu (melampaui keadaan kesetimbangan), maka penampung tersebut akan berjungkit dan penampung yang kedua siap menampung air hujan dari kolektor. Pada saat penampung berjungkit maka reed-switch akan dihubungkan dengan tegangan DC 5 Volt akan bekerja on-off memberikan keluaran berupa satu pulsa listrik tegangan DC (kaki common reed-switch dihubungkan dengan sumber DC 5 Volt). Dengan menghitung banyaknya pulsa listrik maka jumlah mm curah hujan dapat diketahui.

Page 18

2.C. Sensor getaran dengan piezoelektrik Piezoelektrisitas adalah sebuah fenomena saat sebuah gaya yang diterapkan pada suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan segmen bahan tersebut yang disebabkan oleh adanya distribusi muatan listrik pada sel sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 100 pico coloumb/Newton. Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan piezo yang bermakna didorong. Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880an oleh Jacques dan Pierre Curie. Kata piezo berarti tekanan, sehingga efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material dikenai tekanan mekanik. Efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material dikenai tekanan mekanik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena tersebut dikenal dengan electrostriction. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Bahan piezoelektrik alam diantaranya: Kuarsa (Quartz, SiO2), berlinite, turmalin dan garam rossel. Bahan piezoelektrik buatan diantaranya: Barium titanate (BaTiO3), Lead zirconium titanate (PZT), Lead titanate (PbTiO3) dsb. Bahan Piezoelektrik terbentuk oleh keramik yang terpolarisasi sehingga beberapa bagian molekul bermuatan positif dan sebagian yang lain bermuatan negative membentuk elektrodaelektroda yang menempel pada dua sisi yang berlawanan dan menghasilkan medan listrik material yang dapat berubah akibat gaya mekanik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur Kristal

materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena ini disebut electrostriction (efek piezoelektrik). Sensor piezoelektrik yaitu sebuah sensor yang memanfaatkan efek piezoelektrik yang mana efek piezoelektrik membangkitkan muatan listrik dari sebuah material kristline penyusun dari sensor tersebut. Materi penyusunnya yaitu Si .yaitu terdiri dari 1 silicon Si dan dua oksigen .Prinsip kerja dari sensor piezoelektrik

seperti accelerometer yaitu perubahan gerakan.

Page 19

2.D. Sensor GSR (Galvanic Skin Response) GSR adalah salah satu dari beberapa respon elektrodermal. Respon elektrodermal adalah perubahan sifat-sifat listrik dari kulit manusia yang disebabkan oleh interaksi diantara lingkungan dengan kondisi pysikologi dari individu. Kulit manusia adalah sebuah konduktor listrik yang baik, ketika sebuah arus listrik yang dilewatkan pada kulit sangat lemah. Perubahan sinyal konduktansi pada kulit yang bisa diukur. Variabel yang bisa diukur yaitu hambatan dari kulit atau kebalikannya, konduktansi kulit. Sesuai dengan hokum ohm, hambatan kulit (R) sama dengan tegangan (V) diterapkan diantara dua electrode pada kulit dibagi dengan arus yang melewati kulit (I). Kemudian bisa dirumuskan menjadi R = V/I. Sebuah penguat GSR salah satu yang digunakan dalam eksperimen, tegangan yang diberikan pada kulit yang melewati electrode adalah konstan. Tegangan sangat kecil sehingga tidak bisa dirasakan. Arus yang melewati kulit bisa dideteksi dan ditampilkan. Karena tegangan yang diterapkan pada kulit konstandan arus bisa diukur. Konduktansi kulit bisa ditentukan oleh penguat GSR. Keluaran dari penguat GSR adalah konduktansinya kulit yang bisa diukur dalam satuan micriSiemens. Ada dua jenis konduktansi yang dikarakteristik yaitu tonic dan phasic. Konduktansi kulit tonic adalah tingkatan dasar dari konduktansi kulit. Didalam ketidak hadiran peristiwa pada lingkungan yang terpisah umumnya mengacu pada Skin Conductance Level (SCL). Setiap orang mempunyai sebuah perbedaan SCL. Dengan jenis rentang tingkatan tonic dari 10 sampai 50 mikroSiemens. Tingkatan konduktansi kulit tonic bermacam pada berbagai waktu tergantung dari keadaan phsykologi mereka dan aturan autonomic. Konduktansi kulit phasic adalah jenis yang berubah ketika peristiwa berlangsung. Respon lingkungan yang terpisah (penglihatan, penciuman, pendengaran,dll) mempengaruhi waktu yang berhubungan dengan perubahan konduktansi kulit. Hal ini umumnya mengacu pada Skin Conductance Responses (SCRs). SCRs meningkat didalam konduktansi dari kulit yang mana kurang lebih 10 -20 detik diikuti oleh kembalinya tonic tingkat dasar konduktansi kulit (SCL). Perubahan phasic sering disederhanakan kemudian disebut sebagai GSRs.

2.E. Luxmeter Luxmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur kuat penerangan (tingkat penerangan) pada suatu area atau daerah tertentu. Alat ini didalam memperlihatkan hasil pengukurannya menggunakan format digital. Alat ini terdiri dari rangka, sebuah sensor

Page 20

dengan sel foto dan layar panel. Sensor tersebut diletakan pada sumber cahaya yang akan diukur intenstasnya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan pun semakin besar.Sensor yang digunakan pada alat ini adalah photo diode. Sensor ini termasuk kedalam jenis sensor cahaya atau optic. Sensor cahaya atau optic adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya atau pun bias cahaya yang mengenai suatu daerah tertentu. Kemudian dari hasil dari pengukuran yang dilakukan akan ditampilkan pada layar panel.Berbagai jenis cahaya yang masuk pada luxmeter baik itu cahaya alami atapun buatan akan mendapatkan respon yang berbeda dari sensor. Berbagai warna yang diukur akan menghasilkan suhu warna yang berbeda,dan panjang gelombang yang berbeda pula. Oleh karena itu pembacaan yang ditampilkan hasil yang ditampilkan oleh layar panel adalah kombinasi dari efek panjanggelombang yang ditangkap oleh sensor photo diode. Pembacaan hasil pada Luxmeter dibaca pada layar panel LCD (liquid Crystal digital) yangformat pembacaannya pun memakai format digital. Format digital sendiri

didalam penampilannya menyerupai angka 8 yang terputus-putus. LCD pun mempunyai karakteristik yaitu Menggunakan molekul asimetrik dalam cairan organic transparan dan orientasi molekuldiatur dengan medan listrik eksternal.

Layar panel : Menampilkan hasil pengukuran

Page 21

Tombol Off/On : Sebagai tombol untuk menyalakan atau mematikan alat Tombol Range : Tombol kisaran ukuran Zero Adjust VR : Sebagai pengkalibrasi alat (bila terjadi error) Sensor cahaya : Alat untuk mengkoreksi/mengukur cahaya 2.F. Foxhound Sensor Foxhound terdiri dari dua sensor, yaitu sensor suhu dan sensor pendeteksi CO2. Pada sensor suhu menggunakan jenis LM35, sedangkan untuk sensor gas CO2 mengunakan TGS. Kedua sensor kemudian rangkai dalam satu mikrokontroler dan hasil pengukuran ditampilkan lewat lcd. Prinsip kerja dari masing-masing sensor yaitu untuk sensor gas CO2 menggunakan TGS yang mana terdiri dari elemen sensor, dasar sensor dan tudung sensor. Elemen sensor terdiri dari bahan sensor dan bahan pemanas untuk memanaskan elemen. Elemen sensor menggunakan bahan-bahan seperti timah (IV) oksida SnO 2, wolfram (VI) oksida WO3, dan lain-lain, tergantung pada gas yang hendak dideteksi. Gambar berikut menunjukkan susunan (struktur) dasar sensor gas.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sensor suhu lm35, yang dapat dikalibrasikan secara langsung. Lm35 ini ini difungsikan sebagai basic temperature sensorseperti pada gambar dibawah ini.

Page 22

Sensor suhu adalah suatu alat untuk mendeteksi atau mengukur suhu pada suatu ruangan atau sistem tertentu yang kemudian dirubah keluarannya menjadi besaran listrik. Sensor suhu lm35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektrik tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150C.

Page 23

2.G. Sound Level meter Sensor sound level meter adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengukur intensitas suara yang berada disekitarnya. Alat ini banyak digunakan untuk mengukur tingkat kebisingan dari suatu ruangan. Tingkat kebisingan maksimal dari suatu ruangan tergantung kegunaan ruangan tersebut digunakan untuk kegiatan apa. Cara kerja dari sensor ini ialah pengukuran intensitas dengan sound level meter diarahkan ke sumber suara , setelah beberapa saat sound level meter akan menampilkan nilai intensitas suara yang diukur dalam satuan decibel (dB). Waktu pembacaan dari sound level meter tergantung dari mode dari time weighting yang kita pilih, apakah dalam mode slow atau fast. Untuk Lutron s 4001 waktu pembacaan mode fast t = 200 ms, untuk slow t = 500 ms. Sensor pada bagian ujung alat merupakan mic condenser, yang cara kerjanya seperti berikut: Dalam mic condenser terdapat kapasitor yang terdiri dari dua keping plat atau piringan yang keduanya mempunyai voltage atau tegangan. Salah satu dari plat tersebut terbuat dari materi yang sangat ringan yang bertindak sebagai diafragma dan sensitif dengan gelombang suara. Diafragma tersebut akan bergetar jika ada gelombag suara yang datang. Fungsinya adalah dengan merubah jarak antara dua plat tersebut maka akan merubah kapasitinya, jadi disaat plat bergetar maka hal yang terjadi adalah mulamula plat akan berdekatan yang mengakibatkan kapasitas akan meningkat dan merubah voltasi muatan arus, kemudian sebaliknya plat akan menjauh yang mengakibatkan kapasitasnya menurun yang mengakibatkan voltasi juga berubah. Perubahan tegangan kemudian diolah rangkaian selanjutnya untuk dikalibrasi dan outputnya ditampilkan secara digital melalui layar LCD.

2.H. TDS METER Sensor TDS meter adalah sensor yang digunakan untuk mengukur kadar suatu zat cair yang mempunyai kandungan mineral, garam, atau logam yang terlarut dalam pada sejumla volume dari zat cair tersebut. Penerapan dari sensor TDS meter sendiri yaitu untuk mengukur kualitas cairan, biasanya untuk pengairan, pemeliharaan akuarium, kolam renang, proses kimia, pembuatan air mineral,dll. Setidaknya kita bisa mengukur kandungan air yang kita minum setiap hari, apakah memenuhi standar sebagai air yang layak diminum. Cara kerja dari sensor ini yaitu Prinsip kerja TDS meter berbasis pada konduktivitas elektrik air. H2O murni mempunyai konduktivitas nol. Nilai konduktivitas biasanya 100 kali dari total kation atau anion. TDS

Page 24

dikalkulasi dengan mengkonversi EC (electrival conductivity) dengan faktor 0,5 sampai 1,0 kali dari nilai EC. Dengan level EC yang lebih tinggi maka lebih tinggi pula faktor konversi yang digunakan untuk menentukan TDS.

Teknologi yang dimiliki sensor TDS yaitu Ideal for commercial use. Includes a carrying case with belt clip. Highly efficient and accurate due to its advanced microprocessor technology. Hold Function: saves measurements for convenient reading and recording. Auto-off function: the meter shuts off automatically after 10 minutes of non-use to conserve batteries. Measurement Range: 0-9990 S. From 0-999 S, the resolution is in increments of 1 S. From 1000 to 9990 S, the resolution is in increments of 10 S, indicated by a blinking 'x10' image. Built-in digital thermometer Display: large and easy-to-read LCD screen. Factory Calibrated: our meters are calibrated with a 700 S NaCl solution. Meters can be recalibrated with a mini-screwdriver. 2.I. Sensor Arah Angin Sensor ini bekerja hampir sama dengan peralatan pengarah pada kincir angin. Alat ini berbentuk seperti anak panah dengan sirip yang ada pada dua sisi di bagian belakang, bagian ini berfungsi untuk menangkap energy angina dan mengarahkan batang sensor agar bisa menunjuk ke arah dimana angin berhembus. Sedangkan dibagian depan dipasang semacam bandul yang berguna sebagai tambahan inersi dari batang, penambahan inersia ini akan membuat batang sensor menjadi semakin stabil.

Page 25

2.J. Leak Detector Alat ini secara umum berfungsi untuk mendetaksi kebocoran pada pipa dan juga lapisan logam lainya. Alat ini terdiri dari sebuah pengirim dan penerima gelombang ultrasonic. Alat ini bekerja dengan cara mengirimkan gelombang ultrasonic yang dikeluarkan oleh pengirim (transmitter) dan gelombang ultrasonic tersebut akan diterima oleh penerima (receiver) yang akan menampilkan tigkat kekuatan gelombang yang diterimanya. Intensitas penerimaan yang diterima oleh receiver ini ditampilkan oleh serangkaian LED . dan apabila hanya satu LED yang menyala maka hal ini berarti bahwa tidak ada gelombang ulrasonik yang diterima oleh receiver. Dengan prinsip inilah alat ini bisa digunakan untuk mendeteksi kebocoran pada lapisan logam.

Page 26

BAB III DATA DAN PEMBAHASAN TUGAS PRIBADI

3.A. Infrared thermometer TES1 : infrared thermometer jarak suhu 1 m 32 3 m 31 5 m 31 Jenis thermometer ini dapat mengukur nilai temperature antara -50 sampai 280 C. Perbandingan jarak (D) dengan target yang diukur (S) yaitu D : S = 8 : 1.

-

Karakteristik Thermometer infrared dengan jenis krisbow Kwoo-280 bekerja pada rentang suhu -50C sampai 280C (-58F sampai 536F). Mempunyai respon time kurang lebih 1 sekon, sehingga apabila ada perubahan suhu responnya cukup cepat dan lebih real time. Mempunyai tingkat akurasi 2% dari hasil pembacaan atau 2C/4F sehingga sensor

Page 27

ini cukup handal untuk digunakan mengukur suhu suatu target. Kemudian mempunyai Optical Resolution 8:1 perbandingan antara jarak dengan target yang dituju. Selain itu juga mempunyai nilai emisifitas tetap 0,95. Dimensi dari sensornya sendiri yaitu 160 x 82 x 41,5. Dengan berat 177 gr. Infrared thermometer sangat baik digunakan untuk mengukur suhu suatu target yang mana pengukurannya bisa dilakukan secara jarak jauh, tidak perlu dengan mendekati objeknya.

3. B. Sensor GSR (Galvanic Skin Response) TES2 : stress meter -Yusri 58%-75% -Dintan 40% - 70% -Johan 20% - 28% Pada percobaan dengan menggunakan alat ukur stress meter yang mana mengukur tingkat stress dari seseorang dengan indicator nilai resistansi pada kulit. Pada alat ukur ini terdapat sebuah sensor GSR (Galvanic Skin Respon) dimana mengukur resistansi pada kulit manusia, karena orang yang stress cenderung mengeluarkan keringat pada kulitnya terutama pada jari-jari tangannya. Semakin orang stress maka nilai konduktasi kulit akan meningkat. Sehingga terdapat hubungan antara reistansi kulit dengan nilai konduktansi. Yang mana hubungannya linear. Pada display dari alat ukur stress meter pada sumbu y yaitu tingkat stress, mulai dari 0 sampai 25% itu normal, 25% sampai 50% itu medium, 50% sampai 75% itu tens, 75% sampai 100% stress. Spesifikasi dari sensor GSR yaitu : Current draw grafics * : 60A Rentang Pengukuran: 10k-4.7M (.2 uS - 100us) + / - 10%. 22k-680k (1,5-45uS) + / - 3% Frekuensi Rentang * : DC-15.9Hz Input analog : 1 Saluran GSR Perlindungan input : RF / EMI penyaringan, membatasi Koneksi : input1, Input2. Semua koneksi melalui Hospital Grade Touchproof 1.5mm

Page 28

3. C. TDS METER TES3 : TDS Meter air putih lab --> 25 C 188 partikel logam Prinsip kerja TDS meter berbasis pada konduktivitas elektrik air. H2O murni mempunyai konduktivitas nol. Nilai konduktivitas biasanya 100 kali dari total kation atau anion. TDS dikalkulasi dengan mengkonversi EC (electrival conductivity) dengan faktor 0,5 sampai 1,0 kali dari nilai EC. Dengan level EC yang lebih tinggi maka lebih tinggi pula faktor konversi yang digunakan untuk menentukan TDS. Linearitas Konduktansi suatu larutan akan sebanding dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut. Namun pada beberapa situasi hal ini tidak berlaku, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Terlihat pada grafik diatas bahwa pada Sodium Chlorida, konduktansi sebanding dengan konsentrasi ion-ion (semakin besar konsentrasi ion-ion pada Sodium Chlorida semakin besar pula nilai konduktansinya). Namun pada Sulfuric Acid, konduktansi akan linear terhadap perubahan konsentrasi ion hanya pada batas tertentu. Untuk konsentrasi ion yang lebih tinggi lagi, maka konduktansi menjadi tidak linear. TDS meter secara otomatis mengkompensasi variasi suhu setelah pembacaan distabilkan (30sampai 45 detik), dan pembacaan kadar terlarut +/- 0.8 detik. Keakuratan TDS yang digunakan ini sebesar: +/-2%. Adapun factor yang mempengaruhi kekauratan pembacaan kadar logam dengan TDS meter adalah gelembung atau padatan yang terdapat diantara elektroda. misalnya, Anda tidak bisa mendapatkan bacaan yang baik dengan memegangnya dialiranair kerankarena terdapat udara antara elektroda. TDS meter ini bekerja pada dual range: 1 - 999 ppm untuk resolusi 1ppm, dan1000 - 9990 ppm untuk resolusi 10 ppm (parts pre million). Untuk kadar air layak minum standar WHO adalah