makalah penerapan sensor dalam kehidupan sehari-hari

BAB I

PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang Masalah

Dijaman yang serba canggih ini dibutuhkan sebuah alat yang bisa membantu pekerjaan manusia. Salah satu alat yang bisa membantu pekerjaan manusia adalah robot, kata robot berasal dari kata “robota” yang berarti bekerja sendiri.

Dikatakan sebuah robot apabila alat tersebut bisa mendeteksi dan tanggap dengan lingkungan lingkungan sekitar dan bekerja secara mandiri. Unutk bisa melakukan hal tersebut maka dibutuhkan beberapa sensor baik yang befungsi sebagai mata ataupun yang lainnya sehingga robot dapat bekerja dengan baik.

Selain sensor dibtuhkan juga alat yang bisa mengkonversi hasil dari pembacaan sensor itu sendiri supaya robot bisa berjalan sesuai program yang telah dimasukkan dan alat tersebut biasa disebut ADC dimana alat ini bekerja sebagai perantara  dari hasil pembacaan sensor dan mikrokontroller pada robot.

B.   Identifikasi Masalah

Berdasarkan apa yang telah dijelaskan maka kita perlu memahami hal-hal beikut:

1)    Mengetahui apa yang dimaksud dengan sensor

2)    Ada berapa jenis sensor.

3)    Bagaiman prinsip kerja dari sensor.

4)    Mengetahui apa itu ADC.

5)    Mengetahui apa itu DAC.

BAB II

PEMBAHASAN

A.  Pengertian Sensor

Sensor adalah alat jenis transduser yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis , magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendalian dan robotik, sensor memberikan kesamaan menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya.

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut :

1.     Linearitas

Konversi harus benar – benar proporsional, jadi karakteristik konversi harus linear.

2.     Tidak tergantung pada temperatur

Kekurangan konverter tidak boleh tegantung pada temperatur di sekelilingnya,   kecuali sensor suhu

3.     Kepekaan

Kepekaan harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan yagn ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.

4.     Waktu tanggapan

Waktu tanggapan adalah waktu yag diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara  mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.

5.     Batas frequensi terendah dan tertinggi

Batas – batas tersebut adalah nilai frequensi masukan periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar.  Pada kebanyakan aplikasi diisyaratkan bahwa frequensi terendah adalah 0Hz.

6.     Stabilitas waktu

Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat memberikan keluaran (output) yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.

7.     Histerisis

Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada sensor. Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat membrikan keluaran yang berlainan.

Empat sifat diatas yakni : linearitas, ketergantungan pada temperautr, stabilitas waktu, dan histerisis menentukan ketelitian sensor.

B. Macam – Macam Sensor

1.    Sensor Cahaya

·         Fotovoltaic

Fotovoltaic atau solar sel adalah alat sensor sianr yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yang transaparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan P akan menyebabkan gerakan elektron anatara P dan N , jadi menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5 volt per sel pada sinar matahari penuh.

·         Fotokonduktif

Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan perubahan nilai tahanan pada sel. Apabil permukaan alat ini gelap maka tahanannya menjadi tinggi, begitu pula sebaliknya.

2.    Sensor Suhu

·         Thermocouple

Thermocouple pada dasarnya terdiri dari sepasang penghantar yang berbeda yang disambung las dilebur bersama satu sisi membentuk “hot” atau sambungan pengukuran yang ada ujung – ujung bebasnya untuk hubungan dengan sambungan referensi. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuran dengan referensi harus muncul untuk alat ini sehingga berfungsi sebagai thermocouple.

·         Detektor suhu tahanan

Konsep utama dari yang mendasari pengukuran suhu dengan detektor suhu tahanan (resistant temperature detector/RTD) adalah tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dan dapat diulang lagi sehingga memungkinkan pengukuran suhu yang konsisten melalui pendeteksian tahanan. Bahan yang sering digunakan untuk RTD adalah platina karena kelinearan, stabilitas, dan reproduksibilitas.

·         Thermistor

Thermistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat, tahanan menurun dan sebaliknya. Thermistor sangat peka (perubahan tahanan sebesar 5% per ^oC) oleh karena itu mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu.

·         Sensor suhu rangkaian terpadu

Sensor suhu dengan IC ini menggunakan chip silikon untuk elemen yang merasakan  (sensor). Memiliki konfigurasi output tegangan dan arus. Meskipun terbatas dalam rentang suhu (dibawah 200^oC), tetapi menghasilkan output yang sangat inear diatas rentang kerja.

3.    Sensor tekanan

                   Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang.

       Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah tahanannya.

C.  ADC (Analog To Digital Converter)

ADC (Analog To Digital Converter) adalah rangkaian yang berfungsi sebagai rangaian yang mengkonversi tegangan analog menjadi output digital.

RANGKAIAN A/D CONVERTER

 

OUTPUT DIGITAL

              INPUT

           ANALOG

Analog to digital converter dibutuhkan apabila akan diproses sinyal-sinyal analog. Misal dari fenomena alam = suara, cahaya, suhu, dll, (dengan batuan sensor/transduser supaya keluaran tegangan).

Rangkaian dasar Analog To Digital Konverter (ADC) ada 2 jenis:

1.  ADC jenis Counter Ramp.

2.  ADC jenis SAR (Succesive Aproximation Register)

1.  ADC jenis Counter Ramp.

ADC jenis Counter Ramp yaitu comparator yang membandingkan antara tegangan masukan analog dengan tegangan D/A Converter. Apabila tegangan masukan yang akan dikonversi belum sama dengan tegangan keluaran dari D/A Converter maka keluaran komparator = “1” (A>B) sehingga clock dapat memb erikan masukan counter dan hitungan counter naik. Bila diperoleh masukan A = B maka output comparator 0, dan clock  berhenti.

2.  ADC jenis SAR (Succesive Aproximation Register)

       Metode SAR ini lebih cepat, yakni dengan memakai konfigurasi mengeluarkan kombinasi bit MSB = 1 =>>1000 0000, apabila belum sama (kurang dari tegangan analog input) maka bit MSB berikutnya = 1 =>>1100 0000 apabila tegangan analog input ternyatalebih kecil dari tegangan yang dihasilkan oleh DAC maka langkah berikutnya menurunkan kombinasi bit =>>1010 0000 (dan seterusnya).

Misal: diberi tegangan analog input sebesar 6,84 volt dan tegangan Ref  ADC sebesar 10 volt sehingga :

Jika D7 = 1 Vout = 5 Volt

       D6 = 1 Vout = 2,5 Volt

       D5 = 1 Vout = 1,25 Volt

       D4 = 1 Vout = 0,625 Volt

       D3 = 1 Vout = 0,3125 Volt

       D2 = 1 Vout = 0,15625 Volt

       D1 = 1 Vout = 0,0390625 Volt

Setelah diberi sinyal start maka konversi dimulai dengan memberikan kombinasi 1000 0000, ternyata menghasilkan tegangan 5 Volt, berarti masih kurang dari tegangan input 6,84 Volt. Kombinasi menjadi 1100 0000 sehingga tegangan  V out = 7,5 Volt dan ternyata lebih besar dari 6,84 Volt sehingga kombinasi menjadi 1010 0000 =>> tegangan =6,25 Volt, masih kurang sehingga kominasi naik lagi 1011 0000 demikian seterusnya higga mencapai tegangan mencapai tegangan 6,8359 Volt.

Analog To Digital Converter dalam bentuk IC yang banyak digunakan adalah ADC 0808  dan 0809 dengan teknologi CMOS.

IC DAC Converter MC 1408 merupakan IC DAC 8 Bit yang populer dan tidak begitu mahal dan ekivalensi dengan DAC 0808.

D. DAC (Digital To Analog Converter)

Rangkaian Digital To Analog Coonverter dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan Op-Amp yang diberi masukan dengan mengatur switch-switc yang mewakili besaran digital. Nilai berlgic “1” jika switch dihubungkan dengan supply 5 Volt dan berlogic “0” apabila dihibungkan dengan ground/dilepas.

Rangkaian Digital To Analog Converter ada 2 yaitu :

1.  DAC jenis binary weight resistor

2.  DAC jenis R-2R LADDER

    

1.  DAC jenis binary weight resistor

Pada DAC jenis Binary Weight Resistor, pemasangan resistor dilakukan dengan cara, jika nilai R0 = 1 maka nilai R1 =   dari nilai R1 dan nilai dari R2 =  dari nilai R1 dan nilai dari R3 =  dari nilai R2 hal ini terus terjadi sampai mencapai resistansi terakhir.Pemasangan resistor seperti itu adalah untuk mendapatkan V out yang linear.

2.  DAC jenis R-2R LADDER

Pada DAC jenis R-2R , pemasangan resistor dilakukan dengan cara pada inputnya adalah R-2R, jadi kalau nilai R = 10 k, maka 2R nya dipasang 20k.pemasangan seperti ini untuk mendapatkan kenaikan V out yang linear.

E.  Aplikasi Teknik Kontrol Dengan Pemanfaatan SENSOR, ADC, dan DAC

Aplikasi teknik kontrol yang menggunakan SENSOR, ADC, dan DAC untuk saat ini banyak digunakan pada bidang robotika, SENSOR digunakan pada robot sebagai alat interaksi robot dengan keadan lingkungan sekitarnya. Robot sendiri awalnya diciptakan sebagai alat yang membantu pekerjaan manusia namun seiring berkembangnya teknologi robot dibuat sebagai alat yang mampu menggantikan pekerjaan manusia tentunya dengan menggunakan sensor sebagai mata, telinga dan lain sebagainya tergantung dari jenis sensor apa yang digunakan. Sedangkan ADC digunakan pada robot sebagai pengkonversi besaran analog menjadi besaran digital atau sinyal tentunya sinyal analog ini didapat dari bantuan sensor yang ada pada robot tersebut.  DAC sendiri digunakan sebagai sebagai pengkonversi dari besaran digital menjadi besaran analog contohnya DAC digunakan sebagai pengatur tampilan pada display program apa yang sedang aktif atau berlangsung.

BAB III

KESIMPULAN

1.  Sensor adalah alat jenis transduser yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis , magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.

2.  Sensor harus memiliki persyaratan sebagai berikut :

1)  Linearitas.