Apa itu Transduser ?
Transduser adalah alat yang mengubah suatu energi dari satu bentuk ke bentuk lain, yang merupakan elemen penting dalam sistem pengendali. Secara umum transduser dibedakan atas dua prinsip kerja yaitu: pertama, Transduser Input dapat dikatakan bahwa transduser ini akan mengubah energi non-listrik menjadi energi listrik. Kedua, Transduser Output adalah kebalikannya, mengubah energi listrik ke bentuk energi non-listrik.
Bagaimana dengan Sensor ?
Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur sesuatu yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu sistem pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroller sebagai otaknya.
1.2. Peryaratan Umum Sensor dan Transduser
- 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.
- 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 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.
- 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).
- 1. Transducer Pasif
Transducer ini tidak dapat menghasilkan tegangan sendiri tetapi dapat menghasilkan perubahan nilai resistansi, kapasitansi, atau induktansi apabila mengalami perubahan kondisi sekeliling. Jika transducer ini mengalami perubahan kondisi pada lingkungan sekelilingnya maka nilai resistansinya akan berubah. Perubahan ini selanjutnya menyebabkan perubahan besar tegangan atau kuat arus yang dihasilkan transducer. Ada tiga jenis transducer pasif yang dapat kita peroleh di pasaran, yaitu transducer kapasitif, transducer induktif, dan transducer photo:
- a. Transducer Resistif
Prinsip kerja dan penerapan transducer berdasarkan jenisnya ditampilkan pada tabel berikut ini.
| Jenis Transducer | Prinsip Kerja | Jenis Penerapan |
| Potensio meter Resistif | Perubahan positif (karena gerakan ekstemal) menjadi perubahan resistansi potensiometer atau rangkaianjembatan | sensor tekanan, posisi |
| Strain Gage | Tekanan eksternal mengubah resistansi penghantaran atau semikonduktor | sensor berat, tekanan, posisi |
| RTD (Resistance Temperatur Detector) | Perubahan suhu mempengaruhi resistansi logam mumi yang mempunyai koefisien suhu positif. | sensor suhu |
| Thermistor | Perubahan suhu mempengaruhi resistansi logam teroksidasi yang mempunyai koefisien suhu negatif | sensor suhu |
| Hygrometer Resistif | Resistansi elektrode turun bila kelembapan udara di sekelilingnya naik atau bertambah | Sensor kelembapan |
| Psychrometer | Perbedaan suhu pada elektrode kering dan elektrode basah menghasilkan perubahan tegangan | sensor kelembapan |
- b. Transducer Kapasitif dan Transducer Induktif
Prinsip kerja transducer ini adalah mengubah perubahan besaran nonlistrik menjadi perubahan nilai kapasitansi atau nilai induktif. Berikut ini disajikan prinsip kerja dan penerapan transducer induktif berdasarkan jenisnya.
| Jenis Transducer | Prinsip Kerja | Jenis Penerapan |
| Transducer Kapasitif | Kapasitas antara dua dialektrik, berubah disebabkan oleh kondisi fisis seperti tinggi cairan, komposisi larutan, tekanan ketebalan kepadatan, aliran, dan panjang | sensor tinggi cairan sensor tekanan kepa datan ketebalan |
| Transducer Induktif LVDT (Linear Variable diferensial Transformer) | Perubahan posisi inti menyebabkan timbulnya tegangan pada kumparan sekunder | Sensor tekanan, posisi |
| Transducer tekanan | Perubahan tekanan fisis seperti tekanan gas atau cairan menye babkan perubahan induktansi magnetik. | Sensor tekanan |
- c. Transducer Photo
Transducer photo dapat mengubah besar arus listrik jika dikenai cahaya/ sinar. Arus listrik inilah yang dimanfaatkan untuk mengetahui keadaan yang ingin diukur, misalnya gelap terangnya suatu ruangan. Kondisi lain yang dapat diukur adalah kondisi yang memanfaatkan sinar sebagai bagian utamanya.
Ada beberapa jenis transducer photo dan masing-masing mempunyai prinsip kerja yang berbeda-beda. Berikut ini disajikan tabel jenis-jenis transducer photo berikut prinsip kerja dan penerapannya dalam kehidupan seharihari.
| Jenis Transducer | Prinsip Kerja | Jenis Penerapan |
| Photoconductiv | Konduktivitas pada suatu bahan berubah bila terkena cahaya | sakelar cahaya, sensor |
| Photodiode | Arus reverse berubah sesuai inten sitas cahaya pada diode tersebut | sakelar cahaya, sensor cahaya. |
| Phototransistor | Intensitas cahaya yangjatuh pada transistor photo menyebabkan transsistor dalam kondisi cut off atau saturasi | sakelar cahaya. |
| Optocopler | Mengubah pulsa menjadi sinar cahaya infra merah, sinar infra merah mentriger detector photo. | Relay, sakelar cahaya |
2. TransducerAktif
Transducer ini tidak memerlukan catu daya eksternal. Transducer ini malah dapat menghasilkan energi listrik.
Berikut ini disajikan prinsip ketja dan penerapan transducer aktif berdasarkan jenis-jenisnya.
| Jenis Transducer | Prinsip Kerja | Jenis Penerapan |
| Thermokopel dan Thermopile | Energi listrik muncul bila sam bungan duajenis semikonduktor logam yang berbeda dikenai panas. | sensor suhu, pancaran panas |
| Cell Photovoltaic | Energi listrik atau tegangan muncul bila sebuah hubungan semikonduktor mendapat pancaran sinar.
|
sensor cahaya, pembangkit tegangan energi sinar (solar cell). |
Sensor Ultrasonik – bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
Sensor Sinar – terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggin intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.
1. Sensor proximity
Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya targetjenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.
2. Sensor Magnet
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan,asap ataupun uap.
3. Sensor Sinar
Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.
4. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara.
Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
5. Sensor Tekanan
Sensor tekanan – sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat,dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik.
6. Sensor Kecepatan (RPM)
Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.
7. Sensor Penyandi (Encoder)
Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat.
8. Sensor Suhu
Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu thermocouple (T/C), resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor.
9. Sensor Efek Hall
Sensor Efek-Hall dirancang untuk merasakan adanya objek magnetis dengan perubahan posisinya. Perubahan medan magnet yang terus menerus menyebabkan timbulnya pulsa yang kemudian dapat ditentukan frekuensinya, sensor jenis ini biasa digunakan sebagai pengukur kecepatan.
10. Reflective-Opto Switch
Alat ini terdiri dari pasangan emitter/detektor pada tempat yang sama. Emitter meradiasikan cahaya UV dan jika tidak ada halangan yang akan memantulkan cahaya tersebut, maka tidak akan ada cahaya yang diterima oleh detektor.
11. Proximity Switch Induktif
Alat ini terdiri dari suatu osilator, demodulator, trigger, dan switching amplifier.Alat ini beroperasi dengan prinsip transistor osilator yang operasinya dumped ketika objek metal mendekati elemen yang beresonansi. Efisiensi dumping effect ini tergantung dari tipe metal dan jarak. Jika objek metal memasuki medan magnet kumparan osilator, arus pusar akan diinduksi pada kumparan yang mengubah amplitudo osilasi. Demodulator akan mengkonversi
perubahan amplitudo menjadi sinyal DC yang akan mengaktifkan trigger.
12. Transduser Pergeseran
Pengubahan sebuah gaya terpasang menjadi pergeseran merupakan dasar bagi berbagai jenis tranducer. Elemen mekanis yang digunakan untuk mengubah gaya terpasang menjadi pergeseran disebut alat-alat penjumlah gaya (force summing devices) yang bagian-bagiannya berupa :
a. Diagfragma, rata atau bergelombang
b. Tiupan (bellows)
c. Tabung Boundon, melingkar atau berbelit
d. Tabung/ pipa lurus
e. Kantilever massa (mass cantilever), suspensi tunggal atau dobel
f. Torsi ujung berputer (pivot torque)
13. Potensiometer
Transduser potensiometrik adalah sebuah alat elektromekanik yang mengandung elemen tahanan yang dihubungkan oleh sebuah kontak geser yang dapat bergerak. Gerakan kontak geser menghasilkan suatu perubahan tahanan yang biasa linier, logaritmis, eksponensial, dan sebagainya, bergantung pada cara dalam mana kawat tahanan tersebut digulungkan.
14. Alat ukur fluksi dan alat ukur Gauss
Alat ukur fluksi (fluxmeter) menggunakan mekanisme kumparan putar khusus yang tidak mempunyai magnet dan potongan kutub. Alat ini ditemapatkan di dalam medan magnetyang tidak diketahui dan arus lewat melalui alat ukur.
15. Galvanometer balistik
Defleksi sebuah galvanometer balistik berbanding langsung dengan muatan listrik yang mengalir melalui kumparannya. Karena muatan dan fluksi dihubungkan oleh sebuahkonstanta kesebandingan, defleksi galvanomewter merupakan ukuran fluksi, sehingga untuk memeriksa sifat-sifat bahan magnetic, biasanya satu pengukuran fluksi tunggal tidak cukup.
maulana