makalah sensor posisi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Era modern seperti saat ini muncul berbagai masalah yang sangat beragam. Salah satu masalah yang terjadi adalah masalah perkembangan teknologi yang perkembangannya sangat pesat. Berbagai inovasi dan kreativitas dituangkan menjadi suatu alat ataupun piranti lunak untuk membantu memudahkan aktivitas keseharian manusia. Dengan disusunnya makalah ini difokuskan membahas mengenai sensor posisi yang penggunaannya sudah sangatlah banyak dalam kehidupan sehari-hari.

Sensor sendiri ada banyak jenis dan modelnya, begitupun dengan tranduser. Salah satu contoh adalah strain gauge (SG), sensor induktif , sensor magnetik dan sensor LVDT (Linear Variable Dipperensial Transfeormer yang kerjanya dipengaruhi oleh benda. Tanpa adanya pengaplikasian sensor dan tranduser mungkin pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari tidaklah akan mudah seperti saat ini.

Untuk lebih jelasnya berkaitan dengan sensor Posisi akan dibahas didalam makalah

1.2  Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam makalah ini adalah:

1.      Apa itu Sensor Posisi?

2.      Macam-macam Sensor Posisi?

3.      Bagaimana cara kerja macam- macam Sensor Posisi?

4.      Bagaimana Rangkaian macam- macam Sensor Posisi?

5.      Apa saja Aplikasi yang dapat digunakan di Industri ?

BAB II

PEMBAHASAN

SENSOR POSISI

sensor posisi adalah sensor yang mengubah posisi sensor menjadi tegangan dan atau arus. Sensor ini melaporkan posisi suatu benda dgn mengacu pada rujukan tertentu. 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 ).

Macam – Macam Sensor Posisi

Ø    Strain gauge (SG)

Strain gage adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau strain) pada alat ini.Strain gage mengukur gaya luar(tekanan) yang terhubung dengan kawat. Strain gauge dapat dijadikan sebagai sensor posisi. SG dalam operasinya memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan  (tensile strain). Definisi elastisitas (ε) strain gauge adalah perbandingan perubahan panjang (ΔL) terhadap panjang semula (L) yaitu:

atau perbandingan perubahan resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan faktor gage (G_f) dikali elastisitas starin gage (ε) :

Secara konstruksi SG terbuat dari bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas. Untuk proses pendeteksian SG ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu:

 1.  Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang mungkin (axial)

 2.  Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat sependek mungkin (lateral)

Gambar 3.1. Bentuk phisik strain gauge

Faktor gauge (G_f) merupakan tingkat elastisitas bahan metal dari SG.

   • metal incompressible Gf = 2

   • piezoresistif Gf =30

   • piezoresistif sensor digunakan pada IC sensor tekanan

Untuk melakukan sensor pada benda uji maka rangkaian dan penempatan SG adalah

   • 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

Gambar 3.2. Pemasangan strain gauge: (a) rangkaian jembatan

(b) gage1 dan gage 2 posisi 90  (c) gage 1 dan gage 2 posisi sejajar

Ø    Sensor Induktif dan Elektromagnet

        Sensor induktif memanfaatkan perubahan induktansi

       • sebagai akibat pergerakan inti feromagnetik dalam koil

       • akibat bahan feromagnetik yang mendekat

Gambar 3.3. Sensor posisi: (a) Inti bergeser datar  (b) Inti I bergser berputar,

(c) Rangkaian variable induktansi

      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

               K_L = sensistivitas induktansi terhadap posisi

      • output tegangan ac diubah menjadi dc atau dibaca menggunakan detektor fasa

Gambar 3.4.  Rangkaian uji sensor posisi induktif

      Sensor elektromagnetik memanfatkan terbangkitkannya gaya emf oleh pada koil  yang mengalami perubahan medan magnit

     • output tegangan sebanding dengan kecepatan perubahan posisi koil terhadap sumber magnit

                    

     • perubahan medan magnit diperoleh dengan pergerakan sumber medan magnit atau pergerakan koilnya (seperti pada mikrofon dan loudspeaker)

                    

Gambar 3.5.  Pemakaian sensor posisi: (a) pada microphone, (b) pada loudspeaker

Ø    Linier Variable Differential Transformer (LVDT)

 

Sensor Linear Variable Differential Transformers (LVDT) adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variable antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an. Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas diunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.Untuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder, dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan yang sama.

Cara Kerja

– memanfaatkan perubahan induksi magnit dari kumparan primer ke dua kumparan    sekunder

   – dalam keadaan setimbang, inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder menerima fluks yang sama

   – dalam keadaan tidak setimbang, fluks pada satu kumparan naik dan yang lainnya   turun

– tegangan yang dihasilkan pada sekunder sebading dengan perubahan posisi inti    magnetic

– hubungan linier bila inti masih disekitar posisi kesetimbangan

Skema LVDT

Gambar 3.6. LVDT sebagai sensor posisi: (a) konstruksi LVDT, (b) Rangakaian       listrik, (c) rangkaia  uji LVDT, (d) Karakteristik LVDT

   – rangkaian detektor sensitif fasa pembaca perpindahan dengan LVDT

Aplikasi

MK30 draw-wire displacement sensor mengukur posisi tempat tidur rumah sakit. Sensor miniature ini menawarkan pengukuran yang presisi meskipun dalam aplikasi dimana ruang instalasi sangat terbatas/sempit sekalipun.

APLIKASI-APLIKASI LAIN

BAB III

PENUTUP

III.1. Kesimpulan

1. LVDT adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder.

2. LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak dan sensor mekanik lainnya.

3. Sebelum menggunakan LVDT kita harus mengetahui daerah linier LVDT tersebut pada tegangan eksitasi tertentu dan frekuensi tertentu.

4. Perubahan tegangan eksitasi akan menghasilkan tegangan yang berbeda untuk tiap pergeseran jarak, tetapi tegangan eksitasi yang lebih besar akan menghasilkan sensitivitas yang tinggi.

5. Perubahan frekuensi akan merubah koefisien dari daerah linieritas sensor, tetapi daerah kerjanya tetap sama.

Gambar 3.7. Rangkain uji elektronik LVDT