TUGAS ILMU BAHAN ____JENIS-JENIS SENSOR SUHU

Nama : Yorinda Novlifiani

NIRM : P2. 31. 38. 0. 09. 062

Selasa, 4 Januari 2011

 

1. SENSOR SUARA
   

SENSOR SUARA adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusiuda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Curret).

Sensor suara bekerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil dibalik membran tadi naik dan turun.

Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik turun, ia juga telah membuat gelombang magnet yang mengalir melewatiya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

RANGKAIAN SENSOR SUARA | SKEMA RANGKAIAN SENSOR SUARA

Gambar rangkaian sensor suara

Rangkaian sensor suara diatas sangat mirip dengan rangkaian sensor sentuh yang saya buat dan tampilkan di blog ini. Keduanya saya gunakan rangkaian monostable IC555 sebagai penentu lamanya rangkaian alarm diaktifkan setelah menerima satu kali picu pada bagian input sensor. Anda bisa saja tidak menggunakan rangkaian monostable dan langsung menggantinya dengan lampu atau rangkaian alarm. Tapi ingat bahwa lampu atau rangkaian output lainnya yang anda pasang akan langsung mati pada saat input sensor berubah kembali. Atau anda menggunakan rangkaian penahan aktif yang lain seperti rangkaian JK flip-flop dan flip-flop yang lain. Hal itu tergantung juga pada kondisi yang anda inginkan pada bagian output, apakah rangkaian output akan diaktifkan selama jangka waktu tertentu atau akan diaktfkan selamanya sampai diadakan reset kembali pada rangkaian sensor tersebut.

Rangkaian di atas memanfaatkan mikrofon sebagai alat pengubah suara menjadi gelombang listrik. Gelombang listrik yang dihasilkan oleh mikrofon sangat kecil sekali dan berbentuk bolak balik atau sinus. Gelombang listrik sinus ini kemudian diloloskan melalui kapasitor C3 untuk kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat darlington yang terdiri dari transistor Q1 dan Q2. Kolektor dari transistor Q2 langsung dikopel dengan input pemicu rangkaian monostable. Rangkaian monostable tersebut akan menghasilkan output yang positif jika pada bagian triggernya (pin 2) berubah dari logika 1 ke 0. Jika kita amati pada saat rangkaian sensor tanpa sinyal input maka kolektor-emitor transistor Q2 akan seperti saklar terbuka (kondisi cut-off), dengan kata lain idealnya tegangan pada kolektor akan sebesar tegangan supply. Tapi karena kolektor tersebut paralele dengan input IC 555 maka bisa saya pastikan tegangan pada kolektor akan berkurang pengaruh hubungan parallel keduanya. Tetapi dengan demikian tegangan kolektor akan memberikan kondisi tinggi pada input monostable (pin 2). Pada saat sinyal suara dari input sensor membuat transistor Q2 jenuh maka hubungan antara kolektor dan emitor idealnya bagai seutas kawat, sehingga tegangan pada kolektor akan 0 volt. Dengan begitu rangkaian monostable akan terpicu dan mengaktifkan rangkaian output (pin 3) selama waktu yang ditentukan oleh R1 dan C!. Jika anda ingin mengkondiskan lebih lama, anda cukup memperbesar nilai dari R1 dan atau C1.

DAFTAR KOMPONEN :

1. IC 555

2. Transistor : Q1,Q2 dan Q3 semuanya BC 541

3. Resistor : R1 (100K), R2 (100K), R3 (10K), R4 (1K), R5 (1K) dan potensio VR1 (100K)

4. Kapasitor : C1 (220 µF), C2 (0.01 µF) dan C3 (100 µF)

5. Dioda : D1 (IN 4001)

6. Relay 9 volt

7. Mikrofon

8. Rangkaian alarm (sesuai selera)

Jika rangkaian yang anda buat tidak sensitif atau terlalu sangat sensiti, cobalah anda bereksperimen dengan menganti nilai R2 dan R5 serta VR1 dan R3 jika dibutuhkan.

 

Fotokonduktif foto dioda dari OSI Optoelektronik
The fotokonduktif Detektor Seri cocok untuk kecepatan tinggi dan aplikasi sensitivitas yang tinggi. Kisaran spektral meluas 350-1100 nm, membuat ini ideal untuk aplikasi IR dioda terlihat dan dekat, termasuk aplikasi AC seperti deteksi sumber LASER berdenyut, LED, atau cahaya cincang.
Untuk mencapai kecepatan tinggi, detektor harus reverse bias. waktu respon khas dari 10 ns dapat dicapai dengan bias reverse 10V, misalnya. Ketika reverse bias diterapkan, kapasitansi menurun (seperti terlihat pada gambar di bawah) sesuai langsung ke peningkatan kecepatan.
Sebagaimana ditunjukkan dalam tabel spesifikasi, bias reverse tidak boleh melebihi 30 volt. tegangan bias yang lebih tinggi akan mengakibatkan kerusakan permanen pada detektor. Karena bias reverse menghasilkan saat gelap tambahan, kebisingan di devoce juga akan meningkat dengan bias diterapkan. Untuk detektor kebisingan yang lebih rendah, Seri Photovoltaic harus dipertimbangkan.

SENSOR CAHAYA
 

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling populer adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai 1 buah foton saja.

Di bawah ini adalah jenis-jenis sensor cahaya, di antaranya:

Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, dimana mmolekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen. Pengembang fotografis menyebabkan terbaginya molekul yang berdekatkan secara sama.

Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya

Sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkan tegangan dan memberikan arus listrik ketika dikenai cahaya

Fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaik maupun fotokonduktif

Tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, kemudian elektron-elektron tersebut akan dikuatkan dengan rantai dynode.

Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, dan umumnya bersifat sebagai fotoresistor.

Fototransistor menggabungkan salahsatu dari metode penyensoran di atas

Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tapi kedua yang terakhir kurang sensitif.

Detektor cryogenic cuku tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah (Enss 2005).

LDR (Light Dependent Resistor)

Adalah jenis Resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil.

Agar keluaran dari LDR bisa langsung diolah oleh mikroprosessor, kita memerlukan inverter. Dengan adanya inverter keluaran dari LDR bisa diubah menjadi masukan ke mikro antara 1/0. Rangkaian nya adalah sebagai berikut:

Keterangan:
IC2A = LM324 atau LM339

R5 = 100K

VR = Variabel Resistor

 

1. SENSOR SUHU
   

Sensor suhu adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suhu menjadi besaran listrik dan dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya. Komponen yang termasuk dalam sensor suhu yaitu?

NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik.

PTC adalah komponen elektronika dimana jika terkena panas maka tahannany akan semakin turun

Macam-macam sensor suhu

seperti yang kita ketahui, sensor adalah suatu piranti yang dapat mengubah besaran fisik menjadi besaran mekanik. Jadi sensor suhu adalah suatu pirantiyang dapat mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan, gerakan atau resistansi. Sensor suhu terdapat banyak macamnya, antara lain:

Bimetallic temperature sensor

Thermocouple

Resistance temperature detector (RTD)

Thermistors

Integrated circuit temperature sensor (ex : lm35)

penjelasannya sebagai berikut:

1. Bimetallic temperature sensor

Sensor ini mengubah mampu besaran suhu menjadi gerakan. sensor ini terbuat dari dua buah logam yang disatukan atau direkatkan menjadi satu. Cara kerja dari sensor ini adalah setiap logam kan mempunyai koefisien muai yang berbeda-beda maka jika dua buah logam yang memiliki koefisien muai yang bebeda disatukan maka gabungan kedua logam itu akan melengkung jika dipanasi. Karena sifatnya yang bisa melengkung jika terkena panas maka bimetal ini sering dipakai sebagai saklar suhu otomatis atau sebagai alat ukur suhu yang analog.

 

Salah satu aplikasi dari Bimetallic temperature sensor ini adalah pada setrikaan listrik pada setrika jika suhu melebihi batas yang telah ditentukan maka setrika akan mati sendiri dan akan ada bunyi "tik", itu sebenarnya adalah Bimetallic temperature sensor yang sedang melengkung. Disini bimetal berfungsi sebagai saklar suhu otomatis yang akan memutus kontak listrik jika suhu setrika melebihi batas yang ditentukan.

2.Termokople

Termokople adalah suatu sensor suhu yang mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Dasar pembuatan termokople terinspirasi oleh sifat logam yang jika kedua ujungnya diberi perbedaan suhu dan menghasilkan tegangan.

termokopel dibagi menjadi beberapa jenis, pembagian ini didasarkan oleh logam logam penyusun termokopel. Jenis jenis termokopel yaitu:

1. Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy)
   

Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu −200 °C hingga +1200 °C.

1. Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy)
   

Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.

1. Tipe J (Iron / Constantan)
   

Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer dibanding tipe K Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C

1. Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy)
   

Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe KTermokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).

1. Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh)Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C.
   

Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50 °C.

1. Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium)
   

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

1. Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium)
   

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).]

1. Type T (Copper / Constantan)
   

Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Karena termokopel ini mampu mendeteksi rentang suhu yang tinggi maka termokopel ini biasa dipakai di dunia industri atau para peneliti.

3. Resistance temperature detector (RTD)

Resistance Temperatur Detectors (RTD), seperti namanya, adalah sensor yang mengubah mengubah data pembacaan suhu menjadi hambatan atau resistansi. Sebagian besar terdiri dari unsur RTD panjang kawat halus melingkar melilit sebuah keramik atau gelas inti. Unsur ini biasanya cukup rapuh, sehingga sering ditempatkan di dalam probe berselubung untuk melindunginya. Unsur RTD terbuat dari bahan murni yang hambatan pada berbagai suhu telah didokumentasikan. Materi yang memiliki perubahan diprediksi dalam perlawanan karena perubahan suhu; inilah perubahan yang diprediksi

Bahan Bahan yang digunakan dalam RTD:

• platinum (paling banyak digunakan dan paling akurat)
  
• nikel
  
• tembaga
  
• balco (jarang digunakan)
  
• tungsten (jarang digunakan)
  

RTD adalah salah satu sensor suhu yang paling akurat. Tidak hanya memberikan akurasi yang baik, tapi juga memberikan stabilitas yang sangat baik . RTDs juga relatif kebal terhadap gangguan listrik sehingga cocok untuk pengukuran suhu di lingkungan industri, terutama di sekitar motor, generator dan peralatan tegangan tinggi lainnya.

Jenis-jenis RTD:

 

RTD elemen

RTD elemen adalah bentuk sederhana dari RTD. Ini terdiri dari sepotong kawat dibungkus di sekitar inti keramik atau kaca. Karena ukuran kompak, elemen RTD biasanya digunakan bila ruang sangat terbatas

.

RTD surface elemen

RTD surface elemen adalah tipe khusus dari elemen RTD. Hal ini dirancang untuk menjadi setipis mungkin sehingga memberikan kontak yang baik untuk mengukur suhu permukaan datar.

RTD Probe RTD probe adalah bentuk paling kasar dari RTD. probe terdiri dari unsur RTD terpasang di dalam tabung logam, juga dikenal sebagai selubung. sarung melindungi elemen dari lingkungan.

link: http://www.omega.com/prodinfo/rtd.html

termistor
Termistor memiliki sifat yang mirip dengan rtd yaitu mampu mendeteksi perubahan suhu menjadi perubahan hambatan (resistansi). Termistor ditemukan oleh samuel ruben pada tahun 1930. Ada dua macam termistor secara umum:

Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient),

NTC (Negative Temperature Coefficient). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika perubahan suhunya naik, sementara sifat NTC justru kebalikannya.

Integrated circuit temperature sensor (ex : lm35)

Ic sensor suhu salah satunya adalah lm 35. Lm35 memiliki dimensi seperti transistor ( memiliki 3 kaki). Lm35 ini memiliki 3 macam pin out yang memiliki konfigurasi sebagai berikut:

Lm 35 memiliki keluaran berupa tegangan listrik. Biasanya tegangan ini dibaca dengan adc mikrokontroler kemudian ditampilkan besaran suhunya melalui LCD. Sensor ini memiliki fitur sebagai berikut:

1. terkalibrasi dalam celcius

2. faktor skala linear 10mv/derajad celcius

3. mampu mengukur suhu dengan rentang -55 sampai +150 drajad celcius

4. cocok untuk aplikasi jarak jauh

5. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30V

6. Self-heating rendah, 0.08 drajad celcius untuk lebih jelasnya lihat didatasheet====>datasheet lm35