Tranduser dan sensor“Sensor Mekanik”

Kurniawan teguh martonoSistem Komputer Undip

Tujuan Perkuliahan Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa

diharapkan mampu : Menjelaskan cara kerja sensor mekanik Menjelaskan Karakteristik masing-masing sensor

mekanik Merancangan sistem dengan sensor mekanik

Pendahuluan Pergerakkan mekanis adalah tindakan yang

paling banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti perpindahan suatu benda dari suatu posisi ke

posisi lain, kecepatan mobil di jalan raya, dongrak mobil yang dapat mengangkat mobil

seberat 10 ton, debit air didalam pipa pesat, tinggi permukaan air dalam tanki.

Gerak Mekanis Gerak mekanis disebabkan oleh adanya gaya

aksi yang dapat menimbulkan gaya reaksi. Banyak cara dilakukan untuk mengetahui atau

mengukur gerak mekanis misalnya mengukur jarak atau posisi dengan meter, mengukur kecepatan dengan tachometer, mengukur debit air dengan rotameter

Jenis-jenis sensor mekanis Sensor posisi

Starin Gauge Sensor Induktif dan Elektromagnet Linier Variable Differential Transformer (LVDT) Transduser Kapasitif Transduser perpindahan digital optis Transduser Piezoelectric Potensiometer

Sensor Kecepatan ( Motion Sensor ) Tacho Generator

Sensor Tekanan ( Presure Sensor )

Sensor Posisi Pengukuran posisi dapat dilakukan dengan

cara analog dan digital. Untuk pergeseran yang tidak terlalu jauh

pengukuran dapat dilakukan menggunakan cara-cara analog, sedangkan untuk jarak pergeseran yang lebih panjang lebih baik digunakan cara digital.

Hasil sensor posisi atau perpindahan dapat digunakan untuk mengukur perpindahan linier atau angular.

Teknis perlakuan sensor dapat dilakukan dengan cara terhubung langsung ( kontak ) dan tidak terhubung langsung ( tanpa kontak ).

Strain gauge Strain gauge dalam operasinya

memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile strain).

Elastisitas (ε) Elastisitas (ε) strain gauge adalah

perbandingan perubahan panjang (ΔL) terhadap panjang semula (L)

Dimana : perubahan panjang (ΔL) panjang semula (L)

Persamaan yang lain Elastisitas merupakan perbandingan perubahan

resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan faktor gauge (Gf) dikali elastisitas starin gauge (ε) :

Faktor gauge (Gf) merupakan tingkat elastisitas bahan metal dari Strain Gauge. metal incompressible Gf = 2 piezoresistif Gf =30 piezoresistif sensor digunakan pada IC sensor tekanan

Susunan Strain Gauge Secara konstruksi Strain Gauge terbuat dari

bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas.

Untuk proses pendeteksian Strain Gauge ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu: Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang

mungkin (axial) Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat

sependek mungkin (lateral)

Uji maka rangkaian dan penempatan Strain Gauge Disusun dalam rangkaian jembatan Dua strain gauge digunakan berdekatan, satu

untuk peregangan/perapatan , satu untuk kompensasi temperatur pada posisi yang tidak terpengaruh peregangan/ perapatan

Respons frekuensi ditentukan masa tempat strain gauge ditempatkan

Contoh rangkaiannya

Sensor Induktif dan Elektromagnet Sensor induktif memanfaatkan perubahan

induktansi Sebagai akibat pergerakan inti feromagnetik

dalam koil Akibat bahan feromagnetik yang mendekat

(a) Inti bergeser datar (b) Inti I bergser berputar, (c) Rangkaian variable induktansi

Induksi Elektromagnetik

Ilustrasi

Rangkaian pembaca perubahan induktansi Dua induktor disusun dalam rangkaian

jembatan, satu sebagai dummy Tegangan bias jembatan berupa sinyal ac Perubahan induktasi dikonversikan secara

linier menjadi perubahan tegangan

Linier Variable Differential Transformer (LVDT) Memanfaatkan perubahan induksi magnet

dari kumparan primer ke dua kumparan sekunder

Dalam keadaan seimbang, inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder menerima fluks yang sama

Dalam keadaan tidak seimbang, fluks pada satu kumparan naik dan yang lainnya turun

Model LVDT

Susunan LVDT LVDT terdiri atas :

Inti besi yang bergerak Kumparan primer

terhubung dengan tegangan AC sebagai tegangan acua

Sepasang kumparan sekunder Berjumlah 2 buah, terletak di

samping kiri dan kanan kumparan primer saling terhubung secara seri satu sama lain.

Contoh Penerapan Sensor Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor

mekanik lainnya) Level fluida Automotive Suspension

Transduser Kapasitif memanfaatkan perubahan kapasitansi

akibat perubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua keping

akibat pergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsung

akibat penambahan jarak antara kedua keeping

Kapasitas (Kapasitansi) KapasitorKapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron untuk level tegangan tertentu.

Dengan rumus dapat ditulis :Q = CV

Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt)

Sekian Terima Kasih Dilanjutkan Minggu depan