4-4 TRANSDUSER DAN SENSOR
Gambar 1 Transduser
Transduser
(Transduser) adalah suatu alat yang dapat mengubah suatu bentuk energi ke
bentuk energi lainnya. Bentuk-bentuk energi tersebut diantaranya seperti Energi
Listrik, Energi Mekanikal, Energi Elektromagnetik, Energi Cahaya, Energi Kimia,
Energi Akustik (bunyi) dan Energi Panas.. Transduser
dibagi menjadi dua kelas yaitu : transduser
input dan transduser output(Gambar
2).
Gambar
2 Transduser
input-listrik dan output-listrik
Sensor adalah alat yang
digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude
sesuatu. Sensor adalah jenis transduser yang digunakan untuk mengubah variasi
mekanis.
SENSOR PROXIMITY Sensor Proximity adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan jarak obyek terhadap sensor. Karakteristik dari sensor ini adalah menditeksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1 mm sampai beberapa centi meter saja sesuai type sensor yang digunakan. Sensor proximity dibedakan menjadi dua :
-Proximity Induktif
-Proximity Kapasitif
Proximity
Induktif Berfungsi untuk mendeteksi
obyek besi atau metal. Meskipun terhalang oleh benda non-metal, sensor akan
tetap dapat mendeteksi selama dalam jarak (nilai) normal sensing atau
jangkauannya. Proximity Kapasitif Sensor pembatas yang mendeteksi benda
isolator atau selain logam Missal: kertas atau plastic.
SENSOR
SINAR
Sensor sinar dibagi menjadi tiga :
1.Fotovoltaic
Merupakan Alat sensor sinar yang
mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran
cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan Berfungsi
untuk mengubah sinar matahari menjadi arus listrik DC. Tegangan yang dihasilkan
sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell. Semakin
kuat sinar matahari tegangan dan arus listrik Dc yang dihasilkan semakin besar.
2. Fotokonduktif
Merupakan Alat sensor sinar yang
memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi
intensitas cahaya yang diterima, maka akan semakin kecil pula nilai tahannya.
3. Fotolistrik
Merupakan Alat sensor sinar 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. Contoh : fingerprint
Teknologi kode batang banyak digunakan
di industri, karena penggunaan yang luas dan cepat. Memasukan data jauh lebih
cepat dibandingkan metode manual dan sangat akurat. Tersiri dari tiga elemen
utama : simbol kode batang, scanner, dan decoder. Simbol kode batang berisi 30
karakter yang disandikan dalam bentuk mesin yang dapat dibaca.
SENSOR HALL-EFFECT
Hall effect sensor merupakan sensor yang
digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Hall Effect sensor akan menghasilkan
sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima
oleh sensor tersebut. Sensor ini didesain untuk mendeteksi keberadaan dari
objek magnetik, biasanya magnet permanen. Biasanya digunakan untuk mensinyalir
posisi dari komponen, dan sensor ini memiliki tingkat ketelitian yang tinggi
SENSOR
ULTRASONIK Sensor ultrasonik adalah
sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi
kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor
ini dioperasikan dengan mengirimkan gelombang suara pada taget dan mengukur
waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk memantulkan kembali. Waktu yang
dibutuhkan oleh gema untuk kembali ke sensor adalah proporsional terhadap jarak
dan tinggi dari objek, karena sura
memiliki kecepatan yang tetap.
SENSOR TEKANAN
Sensor
Tekanan adalah sensor untuk mengukur
tekanan suatu zat. Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F)
per satuan luas (A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan
dari suatu cairan atau gas. Sensor tekanan dapat diaplikasikan pada:
Motor bensin
Pesawat
terbang Pengukur tekanan ban ketinggian, pesawat terbang, roket, satelit,
balon udara dll
PEMINDAHAN TRANSDUSER
Pengertian William D.C, (1993),
mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi
di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk
yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”
Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau
thermal (panas). Pemindahan Transduser yang sering digunakan di industri adalah
transvormator diferensial variabel linear ( the Linear Variable Differential
Transformer = LVDT) LVDT (Linear Variable Differential Transformer) merupakan
salah satu contoh sensor posisi, yang bekerja berdasarkan pada ada tidaknya
medan magnet yang terjadi. LVDT terdiri atas 2 bagian yaitu :
Kumparan (Tansformer)
salah satu komponen penyusun LVDT
merupakan kumparan. terdapat 3 kumparan dalam LVDT,yaitu 1 kumparan primer dan
2 kumparan sekunder. kenapa digunakan 2 buah kumparan sekunder adalah agar
perbedaan besar induksi yang diterima kedua kumparan sekunder dapat digunakan
untuk menentukan seberapa besar perubahan posisi batang inti (magnet).
CORE (batang inti magnet)
material core atau batang inti ini biasanya berbentuk silinder atau turbular dengan komponen penyusun berupa nickel-iron alloy permalloy. dalam proses produksinya, setelah bentuk dan ukuran dari batang inti ini di atur proses akan memasuki tahap annealing (atau penguatan dengan proses memanasi). Selama proses annealing ini biasanya dilakukan reduksi aliran gas untuk mencegah terjadinya oksidasi. gas yang biasanya digunakan dalam proses annealing ini biasanya hydrogen ataupun gas yang mengandung hidrogen.
4.5 Penggerak (ACTUATOR)
Penggerak (dalam listrik)
adalah setiap alat yang mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis. Jenis
penggerak :
RELAI
Relai merupakan
bagian penting dalam banyak sistem kontrol sebagai alat yang dioperasikan
dengan listrik secara mekanis mengontrol penghubung rangkaian listrik seperti
kontrol jarak jauh dan untuk pengontrolan alat tegangan dan arus tinggi dengan sinyal
kontrol tegangan dan arus rendah. Ketika arus mengalir melalui electromagnet
pada relai kontrol elektromekanis, medan magnet yang menarik lengan besi dari
jangkar pada inti terbentuk yang mengakibatkan kontak pada jangkar dan kerangka
relai terhubung. Relai memiliki kotak NO/NC/kombinasi dari keduanya.
SOLENOID
Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus
listrik menjadi gerakan mekanis linear yang disusun dari kumparan dengan
inti/jangkar besi yang bergerak. Ketika kumparan diberi tenaga, maka inti akan
tertarik ke dalam kumparan dengan besarnya ditentukan olehjumlah lilitan dan
arus.
Arus kumparan pada selenoide dc hanya dibatasi oleh tahanan kumparan.
Dengan ditempatkan plunger, dorongan akan menjadi lebih besar dari yang
dibutuhkan sehingga sering digunakan suatu kumparan tegangan parsial solenoid
yang lebih kecil. Pada solenoid yang lebih besar , 2 bagian kumparan dapat
digunakan. Saklar cut off akan beroperasi jika plunger berada di sekitar
dudukan dan membuka rangkaian untuk bagian kumparan. Solenoid dc memiliki time
constatnt (konstanta waktu), sebab induktansi kumparan memperlambat pemagnetan
yang lebih lambat dari solenoid ac.
Kerangka dari plunger ac adalah baja silicon tipis berlapis-lapis dan
diberi pernis untuk mengurangi arus eddy. Tahanan kumparan ac sangat rendah
sehingga aliran arus sebagian besar dibatasi oleh reaktansi induktif dari
kumparan(XL)
Arus ditentukan dengan hukum ohm, dengan XL menggantikan R
sebagai berikut :
Plunger harus didudukkan
sepenuhnya pada dudukkan agar celah udara pada lintasan magnet tidak bertambah
dan tidak mengurangi induktansi kumparan yang mengakibatkan panas berlebihan.
Panjang pukulan solenoid
juga merupakan hal yang penting karena semakin pendek pukulan, semakin tinggi
kecepatan kerja, dan gaya yang diperlukan lebih kecil. Pukulan maksimum tidak
boleh melampui separo panjang plunger. Pada solenoid ac terjadi arus kejutan
yang relative tinggi dan menurun saat plunger dekat dengan
posisi dudukkan. Arus kejutan ini tinggi dikarenakan oposisi dasar arus akan
mengalir jika solenoid diberi tenaga tambahan dari kumparan tembaga.
Solenoid yang dipakai untuk aplikasi tertentu harus
disesuaikan dengan hasil gaya yang diinginkan di seluruh pengoperasian rentang
suhunya. Jika beban terlalu besar, maka plunger tidak akan menempati posisinya
dan sebaliknya.
Siklus tugas yang dinyatakan dalam bentuk persen adalah rasio dari waktu keseluruhan dari siklus operasi. Tugas yang terus-menerus sama dengan 100% siklus tugas. Jika solenoid diberi tenagaselama 100s, dan dihilangkan energinya selama 300s, siklus tugas adalah sebagai berikut :
Untuk kinerja yang paling
baik, solenoid ac dengan koil yang dirancang untuk frekuensi suplai harus
digunakan. Solenoid hendaknya dipasang dan disambungkan pada beban sehingga
plunger bebas bergerak pada garis lurus. Jika solenoid diberi tenaga, plunger
harus kembali ke tengah kumparan agar unit tidak mendengung dan mengalami panas
berlebih. Jika hal ini terjadi, perlindungan harus diberikan seperti sekering
pada rangkaian, pemutus termal atau aplikasi beban melalui pegas.
Kran Selenoid
Kran solenoid adalah
kombinasi dari dua dasar unit fungsional :
ü Solenoid (electromagnet)
dengan inti atau plungenya
ü Badan kran yang berisi
lubang mulut pada tempat pringan atau stop-kontak ditempatkan untuk menghalangi
atau mengizinkan aliran.
Aliran melalui lubang
mulut adalah OFF atau diijinkan dengan gerakan inti dan tergantung jika
solenoid diberi energi atau dihilangkan energinya. Ketika kumparan diberi
energi, inti akan ditarik ke dalam kumparan untuk membuka kran lalu kran
dikembalikan posisinya tertutup jika arus berhenti oleh pegas. Kran ini dapat
mengontrol hidrolis(cairan minyak), pneumatic (udara) atau aliran air.
Badan kran biasanya
kuningan yang ditempa yang dianjurkan menggunakan saringan agar tidak bocor
karena masuknya pasir halus atau kotoran pada lubang mulut. Kran juga harus
dipasang dengan arah aliran sesuai anak panah yang tercetak pada bodi kran atau
tanda “IN” dan “OUT” pada hubungan pipa.
Kran solenoid cocok untuk
menangani aliran pada satu arah saja dengan tekanan yang diberikan pada bagian
atas dari piringan kran. Kran direksional menstart, menghentikan, dan
mengontrol arah lintasan aliran dengan membuka dan menutup lintasan aliran pada
posisi kran tertentu. Kran diklasifikasikan dengan jumlah hubungan dan posisi
kran. Contohnya kran dengan 4 hubungan dan 3 kemungkinan posisi penghubung
dinamakan 3 atau 4 jalan.
simbol grafik untuk kran direksional berisi kotak terpisah
ntuk masing-masing posisi tertentu dan menunjukkan aliran pada posisi tersebut.
Rangkaian kran umumnya diperlihatkan pada status tidak diaktifkan. Jika kran
diaktifkan, kita harus menggeser garis pada posisi lain. Kran 2 jalan
dipertimbangkan menjadi NO/NC.
Dapat dijumpai kran on-off dan kran analogi. Kran on-off
biasanya akan didasarkan pada penyesutan solenoid. Kran analogi dapat
menggunakan motor atau kontrol penghambat untuk meningkatkan atau menurunkan
jumlah aliran secara perlahan-perlahan.
Motor stepper
Motor stepper mengubah
pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan rotor discret (berlainan) yang
disebut step (langkah). Satu derajat per langkah motor memerlukan 360 pulsa
untuk menggerakkan melewati satu putaran. Motor mikro step dengan ribuan
langkah per putaran. Ukuran kerja dari stepper biasanya diberikan dalam jumlah
langkah per putaran per detik. Motor stepper biasanya kecepatan dan torsi
rendah memiliki kontrol gerakan posisi yang cermat.
Operasi motor stater
sangat bergantung pada suplai daya yang menggerakkannya karena membangkitkan
pulsa yang biasanya dimulai oleh komputermikro dengan memulai sederetan pulsa untuk menggerakkan
alat yang dikendalikan pada posisi yang cermat. ;Karena penghitungan pulsa
terus diberikan, komputer mengetahui secara tepat posisi motor (tidak
memerlukan sinyal umpan balik). System pengendali motor stepper terdiri dari
motor stepper dan penggerak yang berisi pengendali elektronis dan suplai daya .
penggerak adalah “interface” antara komputer dan motor stepper penggerak berisi
logika untuk mengubah atau menerjemahkan informasi digital menjadi putaran
poros rotor. Motor akan bergerak satu langkah untuk tiap pulsa yang diterima
oleh penggerak. Komputer mempunyai jumlah pulsa yang diperlukan diperlukan pada
kecepatan tertentu atau diprogramkan, yang diterjemahkan menjadi jarak dan
kecepatan.
Gigi ditopang pada
ujung-ujung utara dan selatan. Stator terdiri dari “shell” yang mempunyai empat
gigi yang berjalan penuh melewati sepanjang rotor. Kumparan digulung pada gigi
stator dan dihubungkan bersama berpasangan. Bertambahnya kecenderungan ke arah
kontrol mesin dan fungsi proses digital membuat motor stepper dibutuhkan.
Penggunaan industri termasuk pada berbagai aplikasi kontrol dan penempatan.
Motor stepper dapat menggantikan alat seperti rem, perangkaian, dan roda gigi
dengan seluruh penyempurnaan pada umur pemakaian dan kecermatan.
Motor Dc Tanpa Sikat
Motor dc tanpa sikat tidak
mempunyai sikat atau mekanis komutasi tapi menggunakan alat elektronis semi
konduktor untuk saklar arus jangka. Motor dc komutator dan sikat mengubah arah
arus pada kumparan jangkar sehingga arah tenaga putaran selalu sama. Operasi
motor dc tanpa sikat magnet permanen dilakukan dengan memasang magnet permanen
di bagian yang berputar dan kumparan dipasang pada stator. Motor dc tanpa sikat
tidak dapat dijalankan dengan menghubungkannya dengan sumber dc seperti motor
dc dengan sikat. Arus pada rangkaian stator harus ditarik pada posisi rotor yang
ditentukan sehingga pada kenyataannya motor dijalankan dengan arus bolak balik.
Kumparan medan stator diberi tenaga dengan berurutan untuk menghasilkan medan
magnet berputar. Arus disuplai dengan encoder(penyandi) komutasi dalam merespon
sinyal dari optik atau sensor efek hall.
Motor dc tanpa sikat
digunakan pada sistem servo dan robot. Motor ini miliki
putaran yang terus-menerus yang halus seperti motor dc magnet permanen
konvensional, dan tidak ada penahan “fixed steps” dan tidak sama dengan motor
stepper. Motor ini stepper mempunyai efisiensi tinggi, umur pemakaian lama,
tingkat kebisingan suara listrik rendah, dan pemakaian daya rendah
Fungsi aktuator adalah
sebagai berikut.
·
Penghasil gerakan
·
Gerakan rotasi dan translasi
·
Mayoritas aktuator > motor based
·
Aktuator dalam simulasi cenderung dibuat linier
·
Aktuator riil cenderung non-linier
Jenis tenaga penggerak
pada aktuator
·
Aktuator tenaga elektris, biasanya digunakan solenoid, motor
arus searah (Mesin DC). Sifat
mudah diatur dengan torsi kecil
sampai sedang
·
Aktuator tenaga hidrolik, torsi yang besar konstruksinya sukar.
· Aktuator tenaga pneumatik, sukar dikendalikan.
·
Aktuator lainnya: piezoelectric, magnetic, ultra sound.
Tipe aktuator elektrik
adalah sebagai berikut:
1. Solenoid.
2. Motor stepper.
3. Motor DC.
4. Brushless DC-motors.
5. Motor Induksi.
6. Motor Sinkron.
Keunggulan aktuator
elektrik adalah sebagai berikut:
1. Mudah dalam pengontrolan
2. Mulai dari mW sampai MW.
3. Berkecepatan tinggi, 1000 – 10.000 rpm.
4. Banyak macamnya.
5. Akurasi tinggi
6. Torsi ideal untuk pergerakan.
7. Efisiensi tinggi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar