Teknik Sensor Dan Aktuator I

Oleh Djoko Sunarto

10 tayangan
Bagikan artikel

Transkrip Teknik Sensor Dan Aktuator I

SENSOR DAN AKTUATOR

Penulis

: Syaiful Karim

Editor Materi

:

Editor Bahasa

:

Ilustrasi Sampul

:

Desain & Ilustrasi Buku

: PPPPTK BOE MALANG

Hak Cipta © 2013, Kementerian Pendidikan & Kebudayaan
MILIK NEGARA
TIDAK DIPERDAGANGKAN

Semua hak cipta dilindungi undang-undang.
Dilarang memperbanyak (mereproduksi), mendistribusikan, atau memindahkan
sebagian atau seluruh isi buku teks dalam bentuk apapun atau dengan cara
apapun, termasuk fotokopi, rekaman, atau melalui metode (media) elektronik
atau mekanis lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit, kecuali dalam kasus lain,
seperti diwujudkan dalam kutipan singkat atau tinjauan penulisan ilmiah dan
penggunaan non-komersial tertentu lainnya diizinkan oleh perundangan hak
cipta. Penggunaan untuk komersial harus mendapat izin tertulis dari Penerbit.
Hak publikasi dan penerbitan dari seluruh isi buku teks dipegang oleh
Kementerian Pendidikan & Kebudayaan.
Untuk permohonan izin dapat ditujukan kepada Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan, melalui alamat berikut ini:
Pusat Pengembangan & Pemberdayaan Pendidik & Tenaga Kependidikan
Bidang Otomotif & Elektronika:
Jl. Teluk Mandar, Arjosari Tromol Pos 5, Malang 65102, Telp. (0341) 491239,
(0341) 495849, Fax. (0341) 491342, Surel: vedcmalang@vedcmalang.or.id
Laman: www.vedcmalang.com

ii

SENSOR DAN AKTUATOR I

DISKLAIMER (DISCLAIMER)
Penerbit tidak menjamin kebenaran dan keakuratan isi/informasi yang tertulis di dalam
buku tek ini. Kebenaran dan keakuratan isi/informasi merupakan tanggung jawab dan
wewenang dari penulis.
Penerbit tidak bertanggung jawab dan tidak melayani terhadap semua komentar apapun
yang ada didalam buku teks ini. Setiap komentar yang tercantum untuk tujuan perbaikan
isi adalah tanggung jawab dari masing-masing penulis.
Setiap kutipan yang ada di dalam buku teks akan dicantumkan sumbernya dan penerbit
tidak bertanggung jawab terhadap isi dari kutipan tersebut. Kebenaran keakuratan isi
kutipan tetap menjadi tanggung jawab dan hak diberikan pada penulis dan pemilik asli.
Penulis bertanggung jawab penuh terhadap setiap perawatan (perbaikan) dalam
menyusun informasi dan bahan dalam buku teks ini.
Penerbit tidak bertanggung jawab atas kerugian, kerusakan atau ketidaknyamanan yang
disebabkan sebagai akibat dari ketidakjelasan, ketidaktepatan atau kesalahan didalam
menyusun makna kalimat didalam buku teks ini.
Kewenangan Penerbit hanya sebatas memindahkan atau menerbitkan mempublikasi,
mencetak, memegang dan memproses data sesuai dengan undang-undang yang
berkaitan dengan perlindungan data.

Katalog Dalam Terbitan (KDT)
Elektronika Industri, Edisi Pertama 2013
Kementerian Pendidikan & Kebudayaan
Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik & Tenaga Kependidikan,Th. 2013:
Jakarta

Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik & Tenaga Kependidikan, th.
2013: Jakarta

iii

SENSOR DAN AKTUATOR

KATA PENGANTAR
Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum abad 21
menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching) menjadi
pembelajaran (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru
(teachers-centered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik
(student-centered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar
peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL.
Pujisyukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas tersusunnya buku
teks ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai buku teks untuk siswa
Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Elektronika Industri
Buku teks “SENSOR DAN AKTUATOR I” ini disusun berdasarkan tuntutan
paradigma

pengajaran

dan

pembelajaran

kurikulum

2013

diselaraskan

berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan
belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis
peningkatanketerampilan proses sains.
Penyajian buku teks untuk Mata Pelajaran “SENSOR DAN AKTUATOR I” ini
disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat melakukan proses
pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui berbagai
aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam
melakukan penyelidikan ilmiah (penerapan saintifik), dengan demikian peserta
didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep,
dan nilai-nilai baru secara mandiriKementerian Pendidikan dan Kebudayaan,
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, dan Direktorat Jenderal
Peningkatan Mutu Pendidik dan Tenaga Kependidikan menyampaikan terima
kasih, sekaligus saran kritik demi kesempurnaan buku teks ini dan penghargaan
kepada

semua

pihak

yang

telah

berperan

serta

dalam

membantu

terselesaikannya buku teks Siswa untuk Mata Pelajaran Sensor dan Aktuator
kelas XI Semester 1 Sekolah Menengah Kejuruan (SMK).
Jakarta, 12 Desember 2013
Menteri Pendidikan dan Kebudayaan
Prof. Dr. Mohammad Nuh, DEA

iv

SENSOR DAN AKTUATOR I

DAFTAR ISI
Halaman
Hak Cipta © 2013, Kementerian Pendidikan & Kebudayaan ....................... ii
DISKLAIMER (DISCLAIMER) ..................................................................... iii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iv
DAFTAR ISI ................................................................................................ v
PETA KONSEP BIDANG KEAHLIAN TEKNOLOGI DAN REKAYASA PROGRAM
KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA PAKET KEAHLIAN TEKNIK
ELEKTRONIKA INDUSTRI ............................................................... xii
MATA PELAJARAN SENSOR DAN AKTUATOR I KELAS XI SEMESTER 1xii
BAB I2
PENDAHULUAN......................................................................................... 2



A. DESKRIPSI MATERI PEMBELAJARAN ............... 2

B. PRASYARAT .................................................................................. 4
C. PETUNJUK PENGGUNAAN........................................................... 4
D. TUJUAN AKHIR .............................................................................. 4
KOMPETENSI INTI (KI-3) ................................................................... 6
KOMPETENSI INTI (KI-4) ................................................................... 6
E. CEK KEMAMPUAN AWAL............................................................ 10
BAB II ....................................................................................................... 11
SENSOR DAN AKTUATOR I .................................................................... 11

1. Kegiatan Pembelajaran 1 .............................................................. 11
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 11
b. Uraian Materi ................................................................................. 11
c. Rangkuman .................................................................................. 16
d. Tugas18
e. Tes Formatif ................................................................................. 18
f. Lembar jawaban Test Formatif ................................................... 18
g. Lembar Kerja Peserta didik ........................................................ 18
2. Kegiatan Pembelajaran 2 .............................................................. 19
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 19

v

SENSOR DAN AKTUATOR

b. Uraian Materi ................................................................................. 19
c. Rangkuman ................................................................................... 22
d.Tugas ............................................................................................. 22
e.Tes Formatif ................................................................................... 23
Lembar jawaban Test Formatif .......................................................... 23
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 23
2. Kegiatan Pembelajaran 3 .............................................................. 24
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 24
b. Uraian Materi ................................................................................. 24
c.Rangkuman .................................................................................... 28
d.Tugas ............................................................................................. 28
e.Tes Formatif ................................................................................... 29
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 29
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 30
2. Kegiatan Pembelajaran 4 .............................................................. 32
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 32
b. Uraian Materi ................................................................................. 32
c. Rangkuman ................................................................................... 35
d.Tugas ............................................................................................. 36
e.Tes Formatif ................................................................................... 36
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 36
g. Lembar Kerja Peserta didik ........................................................... 37
2. Kegiatan Pembelajaran 5 .............................................................. 38
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 38
b. Uraian Materi ................................................................................. 38
c. Rangkuman ................................................................................... 45
d.Tugas ............................................................................................. 45
e.Tes Formatif ................................................................................... 46
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 46
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 47
2. Kegiatan Pembelajaran 6 .............................................................. 48
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 48

vi

SENSOR DAN AKTUATOR I

b. Uraian Materi ................................................................................. 48
c. Rangkuman ................................................................................... 51
d.Tugas ............................................................................................. 51
e.Tes Formatif ................................................................................... 55
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 56
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 57
2. Kegiatan Pembelajaran 7 .............................................................. 58
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 58
b. Uraian Materi ................................................................................. 58
c. Rangkuman ................................................................................... 62
d.Tugas ............................................................................................. 63
e.Tes Formatif .................................................................................. 63
f. Lembar jawaban Test Formatif ................................................... 63
g.Lembar Kerja Peserta didik ......................................................... 64
2. Kegiatan Pembelajaran 8 .............................................................. 65
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 65
b. Uraian Materi ................................................................................. 65
c. Rangkuman ................................................................................... 69
d.Tugas ............................................................................................. 70
e.Tes Formatif ................................................................................... 70
f.Lembar Jawaban Test Formatif ....................................................... 70
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 70
2. Kegiatan Pembelajaran 9 .............................................................. 71
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 71
b. Uraian Materi ................................................................................. 71
c. Rangkuman ................................................................................... 73
d.Tugas ............................................................................................. 74
e.Tes Formatif ................................................................................... 75
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 75
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 76
2. Kegiatan Pembelajaran 10 ............................................................ 77
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 77

vii

SENSOR DAN AKTUATOR

b. Uraian Materi ................................................................................. 77
c. Rangkuman ................................................................................... 79
d.Tugas ............................................................................................. 81
e.Tes Formatif ................................................................................... 81
f. Lembar jawaban Test Formatif ....................................................... 81
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 82
2. Kegiatan Pembelajaran 11 ............................................................ 83
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 83
b. Uraian Materi ................................................................................. 83
c. Rangkuman ................................................................................... 88
d.Tugas ............................................................................................. 90
e.Tes Formatif ................................................................................... 90
f.Lembar jawaban Test Formatif ........................................................ 90
g.Lembar Kerja Peserta didik ............................................................ 91
2. Kegiatan Pembelajaran 12 ............................................................ 92
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................... 92
b. Uraian Materi ................................................................................. 92
c. Rangkuman ................................................................................... 97
d.Tugas ............................................................................................. 99
e.Tes Formatif ................................................................................. 100
f.Lembar jawaban Test Formatif ...................................................... 100
g.Lembar Kerja Peserta didik .......................................................... 102
2. Kegiatan Pembelajaran 13 .......................................................... 103
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 103
b. Uraian Materi ............................................................................... 103
c.Rangkuman .................................................................................. 107
d. Tugas .......................................................................................... 107
e.Tes Formatif ................................................................................. 108
f. Lembar jawaban Test Formatif ..................................................... 108
g.Lembar Kerja Peserta didik .......................................................... 108
2. Kegiatan Pembelajaran 14 .......................................................... 110
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 110

viii

SENSOR DAN AKTUATOR I

b. Uraian Materi ............................................................................... 110
c. Rangkuman ................................................................................. 114
d.Tugas ........................................................................................... 115
e.Tes Formatif ................................................................................. 115
f.Lembar jawaban Test Formatif ...................................................... 115
g.Lembar Kerja Peserta didik .......................................................... 116
2. Kegiatan Pembelajaran 15 .......................................................... 117
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 117
b. Uraian Materi ............................................................................... 117
c.Rangkuman .................................................................................. 121
d.Tugas ........................................................................................... 121
e.Tes Formatif ................................................................................. 122
f. Lembar Jawaban Test Formatif .................................................... 122
g. Lembar Kerja Peserta didik ........................................................ 123
2. Kegiatan Pembelajaran 16 .......................................................... 124
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 124
b. Uraian Materi ............................................................................... 124
c.Rangkuman .................................................................................. 126
d.Tugas ........................................................................................... 127
e.Tes Formatif ................................................................................. 127
f. Lembar Jawaban Test Formatif .................................................... 127
g. Lembar Kerja Peserta didik ......................................................... 127
2. Kegiatan Pembelajaran 17 .......................................................... 128
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 128
b. Uraian Materi ............................................................................... 128
c. Rangkuman ................................................................................. 144
d. Tugas .......................................................................................... 144
e.Tes Formatif ................................................................................. 145
f. Lembar jawaban Test Formatif ..................................................... 145
g.Lembar Kerja Peserta didik ....................................................... 145
2. Kegiatan Pembelajaran 18 .......................................................... 146
a. Tujuan Pembelajaran: ................................................................. 146

ix

SENSOR DAN AKTUATOR

b. Uraian Materi ............................................................................... 146
c. Rangkuman ................................................................................. 156
d. Tugas .......................................................................................... 157
e.Tes Formatif ................................................................................. 157
f. Lembar jawaban Test Formatif ..................................................... 157
g.Lembar Kerja Peserta didik .......................................................... 157
PENERAPAN .................................................................................. 158
6.1 Knowledge Skills ..................................................................... 158
6.2 Psikomotorik Skills .................................................................. 158
6.3 Attitude Skillls ............................................................................ 158
6.4 Produk/Benda Kerja Sesuai Kriteria Standar ............................. 158
DAFTAR PUSTAKA................................................................................ 159

x

SENSOR DAN AKTUATOR I

PETA KEDUDUKAN BAHAN AJAR

xi

SENSOR DAN AKTUATOR

PETA KONSEP BIDANG KEAHLIAN TEKNOLOGI DAN REKAYASA
PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA PAKET KEAHLIAN
TEKNIK ELEKTRONIKA INDUSTRI
MATA PELAJARAN SENSOR DAN AKTUATOR I KELAS XI
SEMESTER 1

xii

SENSOR DAN AKTUATOR

BAB I
PENDAHULUAN

1


A. DESKRIPSI MATERI PEMBELAJARAN

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang
cepat terutama dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di
industri, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia,
kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan electro-mechanic
(semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic)
seperti penggunaan Flexible Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized
Integrated Manufacture (CIM) dan sebagainya
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai
peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan
kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari
sistem pengaturan secara otomatis.
Pada buku siswa ini baru dibahas tentang prinsip kerja sensor sebagaian dan
untuk jenis sensor yang lain dan aktuator akan ada dibuku jilid berikutnya,
dimana pembahasan buku mencakup dari symbol, karakteristik hingga aplikasi
dari jenis jenis sensor. Dengan mempelajari sensor diharapkan siswa dapat
memahami dan menjelaskan jenis jenis sensor sesuai fungsinya sebagai
pendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu

2

SENSOR DAN AKTUATOR I

energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi
mekanik dan sebagainya.

3

SENSOR DAN AKTUATOR

B. PRASYARAT


Materi Sensor dan Aktuator 1 memberikan bekal awal dalam memahami

kompe-tensi Sensor pada jurusan teknik elektronika Industri. Materi ini
disampaikan pada kelas XI semester 1.

C. PETUNJUK PENGGUNAAN


Buku ini disusun dengan memberikan penjelasan tentang konsep dasar

Sensor dengan beberapa symbol, karakteristik dan contoh aplikasi sederhana
yang berkaitan dengan dunia teknik pada umumnya dan elektronika Industri
pada khususnya. Untuk memungkinkan siswa belajar sendiri secara tuntas ,
maka perlu diketahui bahwa isi buku ini pada setiap kegiatan belajar umumnya
terdiri atas, uraian materi, contoh-contoh aplikasi, tugas dan tes formatif serta
lembar kerja, sehingga diharapkan siswa dapat belajar mandiri (individual
learning) dan mastery learning (belajar tuntas) dapat tercapai.

D. TUJUAN AKHIR
Tujuan akhir yang hendak dicapai adalah agar siswa mampu:


Mengenal jenis dan symbol dari macam macam Sensor



Menjelaskan fungsi.macam macam sensor



Memahami konsep cara kerja .macam macam sensor



Mampu membuat rangkaian aplikasi sederhana yang menggunakan sensor

4

SENSOR DAN AKTUATOR I

5

SENSOR DAN AKTUATOR

KOMPETENSI INTI (KI-3)

KOMPETENSI INTI (KI-4)

Kompetensi Dasar (KD):
Kompetensi Dasar (KD):

Mengenal jenis dan symbol dari
macam macam Sensor
Indikator:



Indikator:

Mengambarkan symbol



Mengambarkan

Membedakan NTC dan

Mengambarkan symbol

sensor dan transduser..


Menyebutkan type



Mengambarkan karakteritik











Mengambarkan karakteritik

Menjelaskan Sensor
Cahaya LDR



Menjelaskan Sensor photo
diode



Mengambarkan simbol
Sensor Cahaya LDR

Menjelaskan sensor Solar
Cell

Mengambarkan karakteritik
Solar Cell





Mengambarkan simbol Solar
Cell



cahaya

Mengambarkan karakteritik
LM35

Menjelaskan macam
macam sensor suhu

Mengambarkan karakteritik
RTD

Menjelaskan fungsi
sensor cahaya

termokopel


Menjelaskan prinsip kerja
sensor suhu

termokopel


menjelaskan klasifikasi
sensor

termokopel


Menjelaskan persyaratan
yang harus dimiliki

PTC.


Mendefinisikan suatu
sensor

karakteristik PTC dan NTC


Menjebutkan fungsi
sensor fisika

menyebutkan macam
macam sensor suhu



sensor


thermistor PTC dan NTC



Menjelaskan fungsi.macam macam

Menjelaskan pengertian
Sensor LVDT



Menjelaskan fungsi sensor
potensiometer

6

SENSOR DAN AKTUATOR I

Sensor Cahaya LDR






Mengambarkan simbol

macam sensor

Sensor photo diode

potensiometer

Mengambarkan simbol



Mengambarkan karakteritik



Mengambarkan karakteritik



Mengambarkan simbol



Menggambarkan symbol



Menggambarkan symbol
Limit switch



Mengambarkan simbol
Sensor proximity induktif



mengambarkan simbol
Sensor proximity kapasitif

7

Menjelaskan tentang
Sensor proximity induktif

potensiometer



Menjelaskan tentang
Sensor proximity induktif

Sensor Strain Gauge



Menjelaskan tentang
Sensor proximity

Sensor Photo transistor



Menjelaskan macam
macam sensor Limit switch

Sensor photo diode



Menjelaskan fungsi sensor
Limit switch

Sensor Photo transistor



Menjelaskan macam



SENSOR DAN AKTUATOR

KOMPETENSI INTI (KI-3)

Kompetensi Dasar (KD):
Memahami konsep cara kerja
macam macam sensor.

KOMPETENSI INTI (KI-4)

Kompetensi Dasar (KD):
Mampu membuat rangkaian
aplikasi sederhana yang
menggunakan sensor

Indikator:





termokopel

suhu LM35

Menjelaskan sensor suhu



Menjelaskan kelebihan

RTD.

dan kurangan sensor

Menjelaskan sensor suhu

suhu RTD


Menjelaskan Sensor Photo


Menjelaskan aplikasi
Sensor Cahaya LDR



Menjelaskan kelebihan dan
kekurangan Sensor LVDT

menjelaskan aplikasi
sensor suhu Bimetal

Menjelaskan tentang Sensor
Strain Gauge



Menjelaskan kelebihan
dan kurangan sensor

transistor





Menjelaskan sensor suhu

LM35



Indikator:

Menjelaskan aplikasi
Sensor photo diode



Menjelaskan aplikasi
Sensor Photo transistor



Menjelaskan aplikasi

8

SENSOR DAN AKTUATOR I

Sensor Strain Gauge



Menjelaskan aplikasi
Sensor LVDT



Menjelaskan aplikasi
potensiometer



Menjelaskan aplikasi Limit
switch



Menjelaskan aplikasi
Sensor proximity induktif



Menjelaskan aplikasi
Sensor proximity kapasitif

9

SENSOR DAN AKTUATOR

E. CEK KEMAMPUAN AWAL
1. Sebutkan klasifikasi sensor?
2. Sebutkan macam-macam sensor ?
2. Apa yang dimaksud sensor RTD?
3. Apa yang anda ketahui tentang proximity sensor
4. Menggunakan apa untuk medeteksi temperature yang diatas 100 derajat?
5. Jelaskan apa yang dimaksud sensor PT 100?

10

SENSOR DAN AKTUATOR I

BAB II

SENSOR DAN AKTUATOR I

1. Kegiatan Pembelajaran 1
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan fungsi sebuah sensor



Peserta didik dapat mendefinisikan suatu sensor



Peserta didik dapat menjelaskan persyaratan yang harus dimiliki sensor
dan transduser.

b. Uraian Materi
GAMBARAN UMUM.
Sensor, transduser dan Aktuator merupakan elemen sistem otomasi pada level
1, yaitu level paling bawah dari sistem otomasi.
Sama seperti sistem tubuh manusia, dimana manusia mempnyai panca indra
atau lima sistem indra, yaitu indra perasa, indra penglihatan, indra pendengaran,
indra peraba, indra penciuman, maka fungsi dari sensor & transduser pada
sistem otomasi meng indra besaran fisis yang penting untuk suatu proses atau
sering disebut sebagai parameter proses. Parameter proses itu bisa berupa,
tekanan, aliran, level, temperatur, berat, berat jenis, sebutkan semua besaran /
parameter fisika adalah potensial merupakan parameter yang penting dalam
proses manufakturing atau proses produksi. Besaran fisis ini di indra dan diolah
oleh level ke 2 dari hirarki sistem otomasi, yaitu sistem Sensor Dan Aktuator /
sistem pengendali.
Besaran masukan pada kebanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik,
seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan sebagainya. Untuk memakaikan
besaran listrik pada sistem pengukuran, sistem pengontrolan, maka biasanya
besaran yang bukan listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik
melalui sebuah alat yang disebut transducer .

11

SENSOR DAN AKTUATOR

Sistem kendali / sistem Sensor Dan Aktuator (level 2 hirarki sistem otomasi)
setelah memproses masukan (input) dari sensor transduser, memberikan
keluaran (output) biasanya berupa sinyal penggerak pada Actuator (penggerak).

Pengertian pokok dan Definisi
Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur suatu besaran fisis berupa
variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah 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.
Sensor merupakan transducer yang digunakan untuk mendeteksi kondisi suatu
proses. Yang dimaksud transducer yaitu perangkat keras untuk mengubah
informasi suatu bentuk energi ke informasi bentuk energi yang lain secara
proporsional. Contoh sensor untuk mengukur level BBM dalam tangki mobil,
besaran level/ posisi di konversikan ke sinyal transducer yang ada pada
dashboard mobil menjadi besaran tahanan kemudian diubah ke besaran listrik
untuk ditampilkan
D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang
berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari
perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi
biologi, energi mekanik dan sebagainya
Contoh; Mata adalah sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran,
kulit sebagai sensor peraba pada tubuh manusia, sedangkan thermistor adalah
sensor panas, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, pada
sistem otomasi.
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.
William D.C, (1993), mengatakan

transduser

adalah sebuah alat yang bila

digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan

12

SENSOR DAN AKTUATOR I

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).
Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi
energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi
mekanik, dan sebagainya.
Peryaratan Umum Sensor dan Transduser
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan
sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor
berikut ini : (D Sharon, dkk, 1982)
Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara
kontinyu sebagai tanggapan (response)

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.

Gambar. Keluaran dari sensor dan tranduser panas (D Sharon dkk, 1982)
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
menghasilkan

13

perubahan

satu derajat pada masukan akan

satu volt ada keluarannya. Sensor panas lainnya

SENSOR DAN AKTUATOR

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 kese luruhan.
Sensor dengan tanggapan paga gambar 1.1(b) akan lebih peka pada temperatur
yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.
Tanggapan Waktu (time response)
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).
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan
hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per
detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara
lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi
apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar 1.2(b) maka tidak
diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia
bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata

Gambar Temperatur berubah secara kontinyu (D. Sharon, dkk, 1982)
Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor.
Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula
dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran
pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.
Jenis Sensor dan Transduser
Perkembangan sensor dan transduser sangat cepat sesuai kemajuan teknologi
otomasi, semakin komplek suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak
jenis sensor yang digunakan.

14

SENSOR DAN AKTUATOR I

Robotik adalah sebagai contoh penerapan sistem otomasi yang kompleks, disini
sensor yang digunakan dapat dikatagorikan menjadi dua jenis sensor yaitu: (D
Sharon, dkk, 1982)
a. Internal sensor, yaitu sensor yang dipasang di dalam bodi robot.
Sensor internal diperlukan untuk mengamati posisi, kecepatan, dan
akselerasi berbagai sambungan mekanik pada robot, dan merupakan
bagian dari mekanisme servo.
b. External sensor, yaitu sensor yang dipasang diluar bodi robot.
Sensor eksternal diperlukan karena dua macam alasan yaitu:
1) Untuk keamanan dan
2) Untuk penuntun.
Yang dimaksud untuk keamanan” adalah termasuk keamanan robot, yaitu
perlindungan terhadap robot dari kerusakan yang ditimbulkannya sendiri, serta
keamanan untuk peralatan, komponen, dan orang-orang dilingkungan dimana
robot tersebut digunakan. Berikut ini adalah dua contoh sederhana untuk
mengilustrasikan kasus diatas.
Contoh pertama: andaikan sebuah robot bergerak keposisinya yang baru dan ia
menemui suatu halangan, yang dapat berupa mesin lain misalnya. Apabila robot
tidak memiliki sensor yang mampu mendeteksi halangan tersebut, baik sebelum
atau setelah terjadi kontak, maka akibatnya akan terjadi kerusakan.
Contoh kedua: sensor untuk keamanan diilustrasikan dengan problem robot
dalam mengambil sebuah telur. Apabila pada robot dipasang pencengkram
mekanik (gripper), maka sensor harus dapat mengukur seberapa besar tenaga
yang tepat untuk mengambil telor tersebut. Tenaga yang terlalu besar akan
menyebabkan pecahnya telur, sedangkan apabila terlalu kecil telur akan jatuh
terlepas.
Kini bagaimana dengan sensor untuk penuntun atau pemandu?. Katogori ini
sangatlah luas, tetapi contoh berikut akan memberikan pertimbangan.
esuai dengan fungsi sensor sebagai pendeteksi sinyal dan meng-informasikan
sinyal tersebut ke sistem berikutnya, maka peranan dan fungsi sensor akan
dilanjutkan oleh transduser. Karena keterkaitan antara sensor dan transduser
begitu erat maka pemilihan transduser yang tepat dan sesuai
diperhatikan.
Klasifikasi Transduser (William D.C, 1993)

15

juga perlu

SENSOR DAN AKTUATOR

a. Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)Self generating
transduser

adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber

energi.
Contoh: piezo electric, termocouple, photovoltatic, termistor, dsb.
Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik

dari

transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai
sumber tegangan.
b. External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah
energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran.
Contoh: RTD (resistance thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier
variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
Tabel berikut menyajikan prinsip kerja serta pemakaian transduser
berdasarkan sifat kelistrikannya.

c. Rangkuman
Sama seperti sistem tubuh manusia, dimana manusia mempnyai panca indra
atau lima sistem indra, yaitu indra perasa, indra penglihatan, indra
pendengaran, indra peraba, indra penciuman, maka fungsi dari sensor &
transduser pada sistem otomasi meng indra besaran fisis yang penting untuk
suatu proses atau sering disebut sebagai parameter proses.
Sensor merupakan transducer yang digunakan untuk mendeteksi kondisi
suatu proses. Yang dimaksud transducer yaitu perangkat keras untuk
mengubah informasi suatu bentuk energi ke informasi bentuk energi yang lain
secara proporsional. Contoh sensor untuk mengukur level BBM dalam tangki
mobil, besaran level/ posisi di konversikan ke sinyal transducer yang ada pada
dashboard mobil menjadi besaran tahanan kemudian diubah ke besaran listrik
untuk ditampilkan.
D Sharon, dkk (1982), sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk
mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu
energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi
mekanik
Peryaratan Umum Sensor dan Transduser adalah


Tanggapannya liner atau non linier.

16

SENSOR DAN AKTUATOR I

17



Sensitivitas



Tanggapan Waktu (time response)

SENSOR DAN AKTUATOR

d. Tugas
1. Dari gambar dibawah ini dimana letak sensornya

e. Tes Formatif
1. Pada Tubuh manusia,yang mana mempunyai fungsi sebagai sensor?
2. Dalam pemilihan sensor apa yang perlu diperhatikan?

f. Lembar jawaban Test Formatif
1. Lima pancaindra (indra perasa, indra penglihatan, indra pendengaran,
indra peraba, indra penciuman)
2. Tanggapan Waktu (time response), Sensitivitas, Linearitas

g. Lembar Kerja Peserta didik

18

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 2
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan klasifikasi sensor



Peserta didik dapat menjebutkan fungsi sensor fisika

b. Uraian Materi
SENSOR
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan
lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi
besaran listrik disebut Transduser.
Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan
orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian
dan menghemat energi.
Klasifikasi dari Sensor adalah:


Sensor kimia



Sensor Fisika



Sensor Biologi

Sensor kimia
Sensor kimia mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran
kimia menjadi besaran listrik. Biasanya melibatkan beberapa reaksi kimia.
Contoh sensor kimia adalah sensor pH, sensor Oksigen, sensor ledakan, dan
sensor gas.

Sensor Fisika
Secara

umum

berdasarkan

dikelompokan
menjadi 3 bagian yaitu:
a. sensor thermal (panas)
b. sensor mekanis
c. sensor optik (cahaya)

19

fungsi

dan

penggunaannya

sensor

dapat

SENSOR DAN AKTUATOR

Sensor thermal

adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala

perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi
ruang tertentu.Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor,
photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis,
seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar,
tekanan, aliran, level dsb.Contoh;

strain gage,

linear variable deferential

transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.
Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya
dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai
benda atau ruangan.
Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier,
pyrometer optic, dsb.
Sensor fisika mendeteksi besaran suatu besaran berdasarkan hukum-hukum
fisika. Contoh sensos fisika adalah sensor cahaya, sensor suara, sensor gaya,
sensor

tekanan,

sensor

getaran/vibrasi,

sensor

gerakan,

sensor

kecepatan,sensor percepatan, sensor gravitasi, sensor suhu, sensor kelembaban
udara, sensor medan listrik/magnit, dl
Sensor Biologi


sensor pengukuran molekul dan biomolekul: toxin, nutrient, pheromone



sensor pengukuran tingkat glukosa, oxigen, dan osmolitas



sensor pengukuran protein dan hormon

jadi besaran listrik dimana di dalamnya dilibatkan beberapa reaksi kimia,
seperti misal- nya pada sensor pH, sensor oksigen, sensor ledakan, serta
sensor gas.
Sebelum memahami dan menerapkan penggunaan sensor secara rinci
maka perlu mempelajari sifat-sifat dan klasifikasi dari sensor secara umum.
Sensor adalah komponen listrik atau elektronik, dimana sifat atau karakter
kelistrikannya diperoleh atau diambil melalui besaran listrik (contoh : arus listrik,
tegangan listrik atau juga bisa diperoleh dari besaran bukan listrik, contoh : gaya,
tekanan yang mempunyai besaran bersifat mekanis, atau suhu bersifat besaran
thermis, dan bisa juga besaran bersifat kimia, bahkan mungkin bersifat besaran
optis).

20

SENSOR DAN AKTUATOR I

Sensor dibedakan sesuai dengan aktifitas sensor yang didasarkan atas
konversi sinyal yang dilakukan dari besaran sinyal bukan listrik (non electric
signal value) ke besaran sinyal listrik (electric signal value) yaitu : sensor aktif
(active sensor) dan sensor pasif (passive sensor). Berikut gambar 3.1 Sifat dari
sensor berdasarkan klasifikasi sesuai fungsinya.

Gambar 3.1. Sifat dari sensor berdasarkan klasifikasi

Sensor Aktif (active sensor)

Sensor aktif adalah suatu sensor yang dapat mengubah langsung dari
energi yang mempunyai besaran bukan listrik (seperti : energi mekanis, energi
thermis, energi cahaya atau energi kimia) menjadi energi besaran listrik. Sensor
ini biasanya dikemas dalam satu kemasan yang terdiri dari elemen sensor
sebagai detektor, dan piranti pengubah sebagai transducer dari energi dengan
besaran bukan listrik menjadi energi besaran listrik.

21

SENSOR DAN AKTUATOR

Sensor-sensor yang tergolong sensor aktif ini banyak macam dan tipe
yang dijual di pasaran komponen elektronik (sebagai contoh : thermocouple, foto
cell atau yang sering ada di pasaran LDR “Light Dependent Resistor”, foto diode,
piezo electric, foto transistor, elemen solar cell , tacho generator, dan lainlainnya). Prinsip kerja dari jenis sensor aktif adalah menghasilkan perubahan
resistansi/tahanan listrik, perubahan tegangan atau juga arus listrik langsung
bila diberikan suatu respon penghalang atau respon penambah pada sensor
tersebut (contoh sinar/cahaya yang menuju sensor dihalangi atau ditambah
cahayanya, panas pada sensor dikurangi atau ditambah dan lain-lainnya).

c. Rangkuman
Klasifikasi dari Sensor adalah:


Sensor kimia



Sensor Fisika



Sensor Biologi

Sensor Kimia adalah sensor pH



sensor Oksigen



sensor ledakan,



sensor gas.

Sensor Fisika:



sensor thermal (panas)



sensor mekanis



sensor optik (cahaya)

Sensor Biologi:


sensor pengukuran molekul dan biomolekul: toxin, nutrient, pheromone



sensor pengukuran tingkat glukosa, oxigen, dan osmolitas



sensor pengukuran protein dan hormon

d.Tugas


Peserta didik mengelompokan jenis sensor sesuai dengan fungsinya.



Peserta didik mengklasifikasi dari masing masing sensor yang disediakan
oleh pendidik

22

SENSOR DAN AKTUATOR I

e.Tes Formatif
1. Klasifikasikan Sensor yang dipakai dalam lingkungan otomasi ?
2. Jelaskan Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor
fisika?

Lembar jawaban Test Formatif
1. Klasifikasi sensor
 Sensor kimia
 Sensor Fisika
 Sensor Biologi

2. Penggunaan sensor fisika ada :
 sensor thermal (panas)
 sensor mekanis
 sensor optik (cahaya)
g.Lembar Kerja Peserta didik
 Peserta didik bertugas mencari gambar dan membuat flowchart
dinding A0 menempelkan gambar sensor dan diklasifikasikan menurut
Sensor Kimia, Fisika dan Biologi

23

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 3
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menyebutkan macam macam sensor suhu



Peserta didik dapat mengambarkan symbol thermistor PTC dan NTC



Peserta didik dapat mengambarkan karakteristik PTC dan NTC



Peserta didik dapat membedakan NTC dan PTC

b. Uraian Materi
SENSOR DENGAN PERUBAHAN SUHU
Sensor ini bekerjanya karena adanya perubahan suhu disekitar sensor, hasil
pendeteksian berupa sinyal bukan listrik diubah menjadi sinyal listrik, biasanya
berupa tegangan listrik. Dan umumnya setiap perubahan dalam 10oC
menghasilkan tegangan listrik sebesar 1mV dc.
Sensor suhu mempunyai beberapa model dan jenis contoh sensor suhu
yang ada di pasaran, diantaranya PTC, NTC, PT100, LM35, thermocouple dan
lain-lain. Berikut ini karakteristik beberapa jenis sensor suhu.

Gambar Karakteristik beberapa jenis sensor suhu
Pada gambar diatas IC sensor dan thermocouple memiliki linearitas paling baik,
namun karena dalam tugas ini suhu yang diukur lebih dari 100oC, maka
thermocouple yang paling sesuai karena mampu hingga mencapai suhu 1200oC.
Sedangkan IC sensor linear mampu hingga 135oC.

24

SENSOR DAN AKTUATOR I

PTC dan NTC
Termistor atau tahanan thermal adalah komponen semikonduktor yang memiliki
karakter sebagai tahanan dengan koefisien tahanan temperatur yang tinggi, yang
biasanya negatif. Ada 2 jenis termistor yang sering kita jumpai dalam perangkat
elektronika yaitu NTC (Negative Thermal Coeffisien) dan PTC (Positive Thermal
Coeffisien). Umumnya tahanan termistor pada temperatur ruang dapat berkurang
6% untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 1oC. Kepekaan yang tinggi
terhadap perubahan temperatur ini membuat termistor sangat sesuai untuk
pengukuran, pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisi.

Termistor terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan seperti:
mangan (Mn), nikel (Ni), cobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe) dan uranium (U).
Rangkuman tahanannya adalah dari 0,5 W sampai 75 W dan tersedia dalam
berbagai bentuk dan ukuran. Ukuran paling kecil berbentuk mani-manik (beads)
dengan diameter 0,15 mm sampai 1,25 mm, bentuk piringan (disk) atau cincin
(washer) dengan ukuran 2,5 mm sampai 25 mm. Cincin-cincin dapat ditumpukan
dan di tempatkan secara seri atau paralel guna memperbesar disipasi daya.

25

SENSOR DAN AKTUATOR

Dalam operasinya termistor memanfaatkan perubahan resistivitas terhadap
temperatur, dan umumnya nilai tahanannya turun terhadap temperatur secara
eksponensial untuk jenis NTC ( Negative Thermal Coeffisien)
Koefisien temperatur α didefinisikan pada temperature tertentu misalnya 25oC
sebagai berikut :

Teknik Kompensasi Termistor:
Karkateristik termistor berikut memperlihatkan hubungan antara temperatur dan
resistansi seperti tampak pada gambar berikut.

Untuk pengontrolan perlu mengubah tahanan menjadi tegangan, berikut
rangkaian dasar untuk mengubah resistansi menjadi tegangan.

26

SENSOR DAN AKTUATOR I

Thermistor dengan koefisien positif (PTC, Positive Thermal Coeffisien) Grafik
karakteristik termistor jenis PTC :

Dalam operasinya termistor jenis PTC memanfaatkan perubahan resistivitas
terhadap temperatur, dan umumnya nilai tahanannya naik terhadap temperatur
secara eksponensial

Daerah resistansi mendekati linier

27

SENSOR DAN AKTUATOR

Untuk teknik kompensasi temperatur menggunakan rangkaian penguat jembatan
lebih baik digunakan untuk jenis sensor resistansi karena rangkaian jembatan
dapat diatur titik kesetimbangannya

Nilai tegangan outputnya adalah :

Atau rumus lain yang dapat digunakan untuk menentukan tegangan output :

Sehingga:

c.Rangkuman
Sensor suhu mempunyai beberapa model dan jenis contoh sensor suhu yang
ada di pasaran, diantaranya PTC, NTC, PT100, LM35, thermocouple dan
lain-lain. Berikut ini karakteristik beberapa jenis sensor suhu.
Termistor atau tahanan thermal adalah komponen semikonduktor yang
memiliki karakter sebagai tahanan dengan koefisien tahanan temperatur
yang tinggi, yang biasanya negatif. Ada 2 jenis termistor yang sering kita
jumpai dalam perangkat elektronika yaitu NTC (Negative Thermal Coeffisien)
dan PTC (Positive Thermal Coeffisien)

d.Tugas


Peserta didik dapat mencoba membuat karateristik PTC dan NTC
hubungan antara suhu dengan resistansi.

28

SENSOR DAN AKTUATOR I

e.Tes Formatif
1. Sebutkan macam macam sensor suhu?
2. Gambarkan symbol thermistor PTC dan NTC?
3. Gambarkan karakteristik dari PTC dan NTC?
4. Jalaskan perbedaaan PTC dan NTC?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. PTC, NTC, PT100, LM35, thermocouple
2.

3.

4. PTC jika kena temperatur semakin panas maka nilai resistansinya akan
naik
NTC jika kena temperatur semakin panas maka nilai resistansinya akan
turun

29

SENSOR DAN AKTUATOR

g.Lembar Kerja Peserta didik
1.Buatlah simulasi dari rangkaian dibawah ini

2.Rangkailah gambar dibawah ini di papan percobaan dan buat
kesimpulan dari kerja rangkaian tersebut

Komponen:
R1 =470R, R2= 470R, R3 = 33K, R5 = 560R, R4 = 470R, R6 = 47K,
R7 = 2.2K
R8 = 470R, C1 = 10uF-16V, C2 = 0.04uF-63V, C3 = 0.01uF-63V, Q1 =
BC548,
Q2 = BC558, Q3 = SL100B, D1 = Red Led, D2 = 1N4001, IC1 =
NE555 ,
SPKR = 1W-8, RTH1 = Thermistor-10K. Power suplay = 6 – 1 Volt

30

SENSOR DAN AKTUATOR I

31

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 4
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan sensor suhu termokopel



Peserta didik dapat mengambarkan symbol termokopel



Peserta didik dapat menyebutkan type termokopel



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik termokopel

b. Uraian Materi
THERMOCOUPLE
Sensor termokopel adalah sensor yang mampu mengukur suhu sangat tinggi
sehingga sensor suhu thermocouple ini sering digunakan untuk industri
pengolahan minyak atau baja. Sensor suhu termokopel memiliki nilai output yang
kecil pada kondisi level noise yang tinggi, sehingga memerlukan pengkondisi
sinyal agar nilai output tersebut dapat dibaca.

Sejarah Thermocouple
Berasal dari kata “Thermo” yang berarti energi panas dan “Couple”yang berarti
pertemuan dari dua buah benda. Thermocouple adalah transduser aktif suhu
yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada
pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai outputnya. Thermocouple
merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur

32

SENSOR DAN AKTUATOR I

suhu karena relatif murah namun akurat yang dapat beroperasi pada suhu panas
maupun dingin.
Konstruksi Sensor Suhu Thermocouple
Berasal dari kata “Thermo” yang berarti energi panas dan “Couple”yang berarti
pertemuan dari dua buah benda. Thermocouple adalah transduser aktif suhu
yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada
pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai outputnya. Thermocouple
merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur
suhu karena relatif murah namun akurat yang dapat beroperasi pada suhu panas
maupun dingin.
Symbol dari Thermocouple

Konstruksi Thermocouple

Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan
Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam
sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas.
Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak.
Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam
menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum
kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck

33

SENSOR DAN AKTUATOR

Output sensor suhu thermocouple berupa tegangan dalam satuan mili Volt.
Berikut ini beberapa perilaku jenis thermocouple dan karakteristik

Gambar.. Perilaku beberapa jenis thermocouple
Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk
melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah
logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan,
terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan
panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini
saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934
ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Sir William Thomson, menemukan arah
arus mengalir dari titik panas ke titik dingin dan sebaliknya. Efek Seebeck,
Peltier, dan Thomson inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan
teknologi termoelektrik.

34

SENSOR DAN AKTUATOR I

Tipe ini termasuk jenis yang paling tua, yang konstruksinya terdiri dari satu
tabung gelas yang mempunyai pipa kapiler kecil berisi vacuum dan cairan ini
biasa berupa air raksa. Perubahan panas menyebabkan perubahan ekspansi
dari cairan atau dikenal dengan temperature to volumatic change kemudian
volumetric change to level secara simultan. Perubahan level ini menyatakan
perubahan panas atau temperatur, ketelitian jenis ini tergantung dari rancangan
atau ketelitian tabung, juga penyekalannya. Cara lain dari jenis ini adalah
mengunakan gas tabung yang diisi gas yang dihubungkan dengan pipa kapiler
yang dilindungi oleh spiral menuju ke spiral bourdon yang dipakai untuk
menggerakkan pivot, selanjutnya menggerakkan pointer. Data spesifikasi dari
tipe thermocouple
Thermocouple
type

Overall range
0

C

0

0

0.1 C resolution

0.025 C resolution

B

20 to 1820

150 to 1820

600 to 1820

E

-270 to 910

-270 to 910

-260 to 910

J

-210 to 1200

-210 to 1200

-210 to 1200

K

-270 to 1370

-270 to 1370

-250 to 1370

N

-270 to 1300

-260 to 1300

-230 to 1300

R

-50 to 1760

-50 to 1760

20 to 1760

S

-50 to 1760

-50 to 1760

20 to 1760

T

-270 to 400

-270 to 400

-250 to 400

c. Rangkuman
Sensor termokopel adalah sensor yang mampu mengukur suhu sangat tinggi
sehingga sensor suhu thermocouple ini sering digunakan untuk industri
pengolahan minyak atau baja.

35

SENSOR DAN AKTUATOR

Symbol dari Thermocouple

Berikut ini beberapa perilaku jenis thermocouple dan karakteristik

d.Tugas
Peserta didik mencari data type thermocouple, karakteristik dan symbol ditempel
pada kertas A1

e.Tes Formatif
1. Jelaskan apa yang dimaksud sensor suhu termokopel?
2. Gambarkan symbol dari sensor termokopel
3. Sebutkan type termokopel?
4. Gambarkan karakteritik termokopel?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1.

Sensor termokopel adalah sensor yang mampu mengukur suhu sangat

tinggi sehingga sensor suhu thermocouple ini sering digunakan untuk industri
pengolahan minyak atau baja.

36

SENSOR DAN AKTUATOR I

2.

3. B, E, J, K, N, R, S, T
4. Karakteristik

g. Lembar Kerja Peserta didik
Siapkan sebuah thermocouple jenis apa saja, dipanasi setiap interval 10 derajat
Celsius diukur tegangan thermocouple, sampai suhu 100 derajad Celsius.
Buatlah grafiknya.

37

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 5
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan sensor suhu LM35



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik LM35



Peserta didik dapat menjelaskan kelebihan dan kurangan sensor suhu
LM35

b. Uraian Materi
LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi
untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen
elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35
memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan
dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang
rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan
dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan
catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus
sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas
(self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang
rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Struktur Sensor LM35

Gambar Sensor Suhu LM35

38

SENSOR DAN AKTUATOR I

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan
tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya,
pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah
digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0
Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat
digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10
mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = 10 mV/oC

Gambar diatas kanan adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor
suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah
tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10
milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53
derajad Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad
Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke
rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan
rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan
rangkaian Analog-to-Digital Converter.
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk
aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi
tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah
saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang
relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan),
maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi
untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat

39

SENSOR DAN AKTUATOR

kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur
seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubahubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang
demikian ini tidak dapat digunakan.
Karakteristik Sensor LM35.



Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.



Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
seperti terlihat pada gambar 2.2.



Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150
ºC.



Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.



Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.



Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari
0,1 ºC pada udara diam.



Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.



Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Grafik karakteristik LM35 terhadap suhu

40

SENSOR DAN AKTUATOR I

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran
tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan
100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating)
kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply
tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang
sangat mudah.
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar
karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada
temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC
LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator
tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di
dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat
dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic
temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

41



Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.



Lineritas +10 mV/ º C.



Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.



Range +2 º C – 150 º C.



Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.



Arus yang mengalir kurang dari 60 μA

SENSOR DAN AKTUATOR

LM35DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu
hingga 100 derajad Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear
dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka komponen ini
sangat cocok untuk digunakan sebagai teman eksperimen kita, atau bahkan
untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau
termometer badan digital.
LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus
pengurasan 60 mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah
(0,08 derajad Celcius).
Self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya
arus yang bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter ini
harus dipertimbangkan dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal ini
dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD
PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus
melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating
yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu
yang sebenarnya.
Untuk lebih detil mengenai karakteristik sensor suhu LM35, maka Anda bisa
download datasheet menggunakan link berikut ini.
Gambar disamping kanan adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu
LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan
keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per
1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad
Celcius.dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius.
Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke
rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan
rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan
rangkaian Analog-to-Digital Converter.

42

SENSOR DAN AKTUATOR I

Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk
aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi
tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah
saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu
yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau
turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya
benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan
dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena
alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya
berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur
yang demikian ini tidak dapat digunakan.
3. Prinsip Kerja Sensor LM35
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat
perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV.
Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula
disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar
0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini
diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh
sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh
lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada
pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh
interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang
ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan
simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang

43

SENSOR DAN AKTUATOR

mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass
kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.
Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:


Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap
suhu



Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di
dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan
tegangan output.



Pada seri LM35
Vout=10 mV/oC

Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output s

ebesar

10mV

4. Kelebihan dan Kelemahan Sensors LM35


Kelebihan:
a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC
b. Low self-heating, sebesar 0.08 oC
c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
d. Rangkaian tidak rumit
e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal



Kekurangan:
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi
LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor

(TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu
hingga 100 derajad Celcius, tetapi tidak cocok untuk pengukur suhu yang
sensornya dimasukan dalam cairan. Dengan tegangan keluaran yang terskala
linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka
komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai eksperimen kita, atau
bahkan

untuk

aplikasi-aplikasi

seperti

termometer

ruang

digital,

mesin

pasteurisasi, atau termometer badan digital.
LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus
pengurasan 60 mikroampere.

44

SENSOR DAN AKTUATOR I

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk
Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap
perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu
ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti
bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV

c. Rangkuman
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor
Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika
elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.
Kelebihan dan Kelemahan Sensors LM35


Kelebihan:
a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC
b. Low self-heating, sebesar 0.08 oC
c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
d. Rangkaian tidak rumit
e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal



Kekurangan:
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi

LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92).
Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga
100 derajad Celcius, tetapi tidak cocok untuk pengukur suhu yang sensornya
dimasukan dalam cairan.

d.Tugas
1. Peserta didik merangkai seperti pada gambar dibawah ini dan
disimulasikan dengan software yang library ada komponen LM35

45

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Peserta didik mencoba di papan percobaan dengan memberi temperature
dari 0oC sampai 90oC, berapa tegangannya dan buat grafiknya

e.Tes Formatif
1. Jalaskan prinsip kerja dari sensor suhu LM35?
2. Gambarkan karakteritik LM35
3. Jelaskan kelebihan dan kurangan sensor suhu LM35?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen
elektronika
2. Gambar karakteristik

Kelebihan dan Kelemahan Sensors LM35

3.

Kelebihan:


Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC



Low self-heating, sebesar 0.08 oC

46

SENSOR DAN AKTUATOR I



Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V



Rangkaian tidak rumit



Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Kekurangan:
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi

g.Lembar Kerja Peserta didik
Tugas diatas buatlah grafik LM35 dari suhu 0o s.d 100o C

47

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 6
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan sensor suhu RTD



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik RTD



Peserta didik dapat menjelaskan kelebihan dan kurangan sensor
suhu RTD

b. Uraian Materi
RTD (RESISTANCE THERMAL DETECTOR)
RTD adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan.
RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan
keramik isolator. Bahan kawat untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas,
perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat
digunakan menyensor suhu sampai 1500o C. Tembaga dapat digunakan untuk
sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah
terserang korosi.

48

SENSOR DAN AKTUATOR I

Bentuk konstruksi RTD secara umum dapat dilihat pada gambar berikut :

A. Cryogenic RTD
B. Hollow Annulus High Pressure LH2 RTD
C. Hollow Annulus LH2 RTD
D. 1/8" Diameter LN2 RTD
Dalam penggunaannya, RTD (PT100) juga memiliki kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan dari RTD (PT100) :


Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel.



Tahan terhadap temperatur yang tinggi.



Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil
dari pada jenis logam yang lainnya.



Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.

Kekurangan dari RTD (PT100) :


Lebih mahal dari pada termokopel.



Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.



Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi
penggu naannya).



Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100)
mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700 0C.

Resistance Thermal Detector (RTD) perubahan tahanannya lebih linear terhadap
temperatur uji tetapi koefisien lebih rendah dari thermistor dan model matematis
linier adalah:
Ro = tahanan konduktor pada temperature awal ( biasanya 0oC)
RT = tahanan konduktor pada temperatur toC
α = koefisien temperatur tahanan

49

SENSOR DAN AKTUATOR

Δt = selisih antara temperatur kerja dengan temperatur awal
Sedangkan model matematis nonliner kuadratik untuk RTD adalah:

Grafik perbandingan resistansi dengan temperatur untuk variasi RTD metal

PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di
industri.Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena
sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada
tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang
dipasang dalam sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan
mekanis. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran
suhu -200 0C sampai dengan 650 0C.
Berikut adalah gambar dari sensor PT100.

Gambar Sensor PT100 dan karakteristik

50

SENSOR DAN AKTUATOR I

c. Rangkuman
RTD (Resistance Thermal Detector) adalah salah satu dari beberapa jenis
sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi,
kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan kawat untuk RTD
tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik
adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu sampai 1500o C.
Grafik perbandingan resistansi dengan temperatur untuk variasi RTD metal.

Kelebihan dari RTD (PT100) :


Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel.



Tahan terhadap temperatur yang tinggi.



Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil
dari pada jenis logam yang lainnya.



Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.

Kekurangan dari RTD (PT100) :


Lebih mahal dari pada termokopel.



Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.



Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi
penggu naannya).



Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100)
mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700 0C

d.Tugas
Suhu cairan ke PT100 Sensor suhu dicatat. sinyal keluaran diukur elektronik
menjadi 0-5 V Tegangan sinyal akan dikonversi bila akan diumpankan ke
Mikrokontroller, jika tidak ada ADC maka dirubah dulu dengan cara konversi
8-bit analog-digital yaitu dari 0 sampai 255.

51

SENSOR DAN AKTUATOR

Nilai resistansi dengan mengubah menjadi tegangan Keluaran:
Untuk perubahan temperatur terhadap sensor akan berpengaruh terhadap
tegangan keluaran. Besarnya tegangan ini sebanding dengan nilai resistansi.
Untuk Pengukuran yang dipilih saat ini tidak boleh melebihi 5 mA.

Perangkat LM317 memiliki internal Tegangan referensi 1,25 V. Kaki kiri dari
rangkaian yang ditunjukkan mengontrol LM317 arus melalui R1 sehingga
1,25 V jatuh pada dirinya. Jika arus yang mengalir dibatasi sebesar 1 mA,
hambatan R1 memiliki nilai 1,25 KOhm. Dalam praktik, itu di sini
menggunakan trimpot. Rangkaian ini memiliki Perubahan resistansi di PT100
Pemanasan tidak mempengaruhi Pengukuran arus. Dengan peningkatan
suhu di sensor, meningkatkan resistensi, dan arus konstan serta Tegangan
drop akan naik.
Contoh:
Bila sensor yang dipanasi dengan kisaran suhu 0-255 ° C. Sensor perubahan
yang ada pada PT100 nilai hambatannya 100 ohm sampai 195.906 ohm.
Sinyal yang diukur berubah pada pengukuran arus konstan (1 mA) dari 100
mV untuk 195.906 mV
Pengaturan Impedansi
Untuk rangkaian berikut tidak menguatkan sinyal input artinya penguatan
hanya 1, tetapi akan menaikkan impedansi pada tegangan masukan.

52

SENSOR DAN AKTUATOR I

Penyesuaian offset:
Sinyal yang diukur memiliki mulai batas (0oC) tegangan yang dihasilkan
sebesar 100 mV. Dengan rangkaian offset ini harus dihilangkan 100 mV
menjadi 0 mV.
Cara kerjanya:
Melalui pembagi tegangan 49K / 1K dari tegangan stabil dari 5 V tegangan
sumber untuk mendaptakan drop tegangan sebesar 100 mV. Sinyal tegangan
ini juga ditingkatkan impedansinya dengan menggunakan rangkaian OpAmp1
dengan penguatan satu kali seperti diatas.

Sedangkan rangkaian untuk OpAmp2 merupakan rangkaian pengurang. Jika
semua empat resistor dengan ukuran yang sama 10 k, maka:

Pada jarak antara 0° C sampai 255° C, sinyal input antara 100 mV sampai
195.906 mV dan dihitung dengan mengurangi dari 100 mV, maka pada sinyal
output berubah dari 0 V s.d 95.906 mV

53

SENSOR DAN AKTUATOR

Penguatan:
Untul meningkatkan sinyal keluaran sampai 5 V, maka digunakan Non
inverting Amplifier. Disini, juga, dalam praktiknya resistor R3 untuk dirancang
dengan trimpot.

Penindas dari AD konverter:
AD konverter dengan rentang tegangan masukan 0-5 V DC. Pada tegangan
lebih dari 5,7 V atau di bawah - 0.7 V, Maka diperlukan Dioda 1 untuk
mengurangi tegangan positif 5,7 V menjadi 5 V. Sedangan Dioda 2 bertugas
untuk mengurangi tegangan negative -0,7 V. Sehingga tegangan keluran
yang rentangnya 0 V sampai 5 V siap diumpankan ke Mikrokontroller.

54

SENSOR DAN AKTUATOR I

Rangkaian Lengkap

Contoh perhitungan:
Kita asumsikan sebuah sensor pada suhu 100 ° C., menurut sebuah tabel
nilai 138,506 ohms. Pada pengukuran arus 1 mA drop tegangan 138,506 mV.
Rangkaian offset mengurangi dari sinyal 100 mV. Oleh karena itu masih ada
sisa 38,506 V.
Dirangkaian penguat berikut memiliki faktor penguatan dari:
V = Ua / Ue = 52,134
Dengan demikian, sinyal yang diukur meningkat sebagai berikut:
38,506 * 52,134 = 2,007 mV
Mengharapkan akan hasil sebagai berikut:
100 ° C / 255 ° C * 5 V = 1,961 V
Kesalahan ini sekitar 2% timbul akibat dari PT100 non-linear

Gambar LM 317

Gambar LM741

e.Tes Formatif
1. Jelaskan yang dimaksud sensor suhu RTD ?
2. Gambarkan karakteritik RTD
3. Jelaskan kelebihan dan kurangan sensor suhu RTD

55

Gambar LM7805

SENSOR DAN AKTUATOR

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. RTD (Resistance Thermal Detector) adalah salah satu dari beberapa jenis
sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan
korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan kawat
untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan
yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu
sampai 1500o C.
2. Grafik perbandingan resistansi dengan temperatur untuk variasi RTD metal.

3.

Kelebihan dari RTD (PT100) :


Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel.



Tahan terhadap temperatur yang tinggi.



Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih
stabil dari pada jenis logam yang lainnya.



Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.

Kekurangan dari RTD (PT100) :


Lebih mahal dari pada termokopel.



Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.



Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung
kondisi penggu naannya).



Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100)
mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700
0

C

56

SENSOR DAN AKTUATOR I

g.Lembar Kerja Peserta didik
Melakukan eksprimen dengan RTD (PT100) dimasukan dalam air dan dipanasi
sampai suhu 0oC s.d 100oC, diukur nilai resistansinya dan dibuat grafik seperti
gambar di atas.

57

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 7
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan prinsip kerja sensor suhu



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi sensor suhu Bimetal

b. Uraian Materi
BIMETAL
Bimetal adalah sensor suhu atau sensor temperatur yang sangat populer
digunakan karena kesederhanaan yang dimilikinya. Bimetal biasa dijumpai pada
peralatan listrik seperti setrika listrik dan lampu dimer atau lampu penerangan
daya besar. Bimetal adalah sensor suhu yang terbuat dari dua buah lempengan
logam yang berbeda koefisien muainya (α) yang direkatkan menjadi satu. Bila
suatu logam dipanaskan maka akan terjadi pemuaian, besarnya pemuaian
tergantung dari jenis logam dan tingginya temperatur kerja logam tersebut. Bila
dua lempeng logam saling direkatkan dan dipanaskan, maka logam yang
memiliki koefisien muai lebih tinggi akan memuai lebih panjang sedangkan yang
memiliki koefisien muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena
perbedaan reaksi muai tersebut maka bimetal akan melengkung kearah logam
yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya bimetal dapat dibentuk menjadi
saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO).

Dari penggabungan dua logam yang bebeda koefisien muai tersebut berlaku
rumusan berikut :

Dimana dalam praktikny tB/tA = 1 dan (n+1).n =2, sehingga :

58

SENSOR DAN AKTUATOR I

dimana :
ρ = radius kelengkungan
t = tebal jalur total
n = perbandingan modulus elastis, EB/EA
m = perbandingan tebal, tB/tA
T2-T1 = kenaikan temperature
αA, αB = koefisien muai panas logamA dan logam B
Konsep dasar pembuatan sensor suhu bimetal adalah memanfaatkan koefisien
muai dari dua logam yang berbeda dan diaplikasikan sebagai sebuah saklar
Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO) yang akan berubah posisi pada
saat temperatur/suhu dingin dan panas.
Seperti namanya maka temperatur switch adalah switch yang bekerjany
memutuskan atau menyambung listrik karena pengaruh dari suhu. Jadi pada
suhu tertentu titik kontak pada temperatu switch tersebut akan terhubung atau
terputus,Temperatur switch banyak digunakan untuk peralatan pendingin udara,
pelindung peralatan terhadap suhu berlebih dan lain-lain. Temperatur switch
sering juga disebut thermal switch atau thermostat switch.
Prinsip Kerja Thermo Switch
Thermal swtch biasanya memiliki tuas titik kontak yang terbuat dari sekeping
pelat bimetal. Bimetal adalah dua buah logam yang memiliki koofisien pemuaian
panjang berbeda yang direkatkan dengan di las menjadi satu. Pada suhu
nominal pelat bimetal berbentuk lurus. Jika Pelat bimetal dipanaskan maka
logam yang memiliki koefisien muai panjang lebih besar akan memuai lebih
panjang daripada logam yang memiliki nilai koefisien muai panjang lebih kecil.
Logam yang memuai lebih panjang akan mendorong logam yang memuai lebih
pendek sehingga pelat bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki
nilai koofisien muai lebih kecil. Hal sebaliknya akan terjadi jika pelat bimetal
didinginkan.

59

SENSOR DAN AKTUATOR

Thermal switch biasanya memiliki permukaan yang dihubungkan dengan pelat
bimetal dan permukaan tersebut merupakan titik kontak yang akan dihubungkan
dengan sumber panas atau dingin. Pelat bimetal merupakan tuas yang
dihubungkan dengan titik kontak dan titik kontak tersebut dihubungkan ke
terminal atau pin untuk disambung ke sumber arus listrik .
Keping bimetal adalah dua buah keping logam (biasanya kuningan dan besi )
yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu.
Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal
dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai
panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah
logam yang koefisien muai panjangnya besar. Pada suhu normal panjang keping
bimetal akan sama dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua
keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda.
Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai
koefisien muai panjang yang kecil. Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan
untuk berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer
bimetal. Jika keping bimetal dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam
yang koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan
melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya besar.

60

SENSOR DAN AKTUATOR I

Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada
termometer bimetal, termostat bimetal pada seterika listrik, saklar alarm bimetal,
sekring listrik bimetal.
Aplikasi Bimetal atau Thermal switch
Pengaman temperatur berlebih
Pada aplikasi ini permukaan sensor thermal switch diletakan pada perangkat di
bagian yang mengasilkan atau tempat menjalarnya panas. Thermal switch
bekerja pada temperatur nominal tertentu. Pada kondisi normal titik kontak
thermal switch terhubung (NC = Normaly Close). Apabila temperatur maksimum
terlampaui maka pelat bimetal akan melengkung dan titik kontak menjadi
terbuka. Biasanya di pasaran tersedia bebrapa pilihan untuk nilai temperatur
maksimum dari thermal switch.
Contoh aplikasi ini adalah thermal switch pada motor listrik, kipas angin listrik dan
lain-lain. Dimana thermal switch di tempal pada bodi dari motor dan pada saat
temperatur ambang terlewati maka motor akan mati.
Beberapa jenis thermal switch untuk aplikasi ini dilengkapi pengaturan tekanan
pegas terhadap plat bimetal sehingga temperatur maksimumnya bisa diatur.
Contohnya pada setrika listrik

Perangkat pendingin
Pada aplikasi ini thermal switch diletakan pada bagian yang menghasilkan atau
dirambati dingin. Thermal switch bekerja pada temperatur nominal tertentu. Pada
kondisi normal titik kontak thermal switch terhubung (NC = Normaly Close).

61

SENSOR DAN AKTUATOR

Apabila temperatur minimum terlampaui maka pelat bimetal akan melengkung
dan titik kontak menjadi terbuka.
Contoh aplikasi ini adalah pada kulkas dan AC.
Untuk aplikasi ini biasanya thermal switch memiliki sistim kerja yang berbeda.
Biasanya thermal switch terbuat dari pipa tembaga yang ujungnya di las
sedangkan ujung lainnya dihubungkan dengan semacam tabung yang bentuknya
berlipat-lipat. Ujung yang di las ditempelkan ke sumber dingin. Perubahan suhu
akan menyebabkan perubahan volume dari tabung tembaga. Perubahan tabung
tembaga akan mendorong tuas titik kontak sehingga saklar menjadi terbuka atau
tertutup. Beberapa jenis thermal switch untuk aplikasi ini dilengkapi pengaturan
tekanan pegas terhadap plat bimetal sehingga temperatur minimumnya bisa
diatur.
Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien muainya dapat berguna
bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar
otomatis atau pada lampu reting kendaraan. Selain itu keping bimetal digunakan
pada setrika listrik, bel listrik, alarm kebakaran, lampu sen mobil atau motor, rice
cooker, oven, pemanas air listrik, kompor listrik, dan termometer bimetal.

c. Rangkuman
Bimetal adalah sensor suhu atau sensor temperatur yang sangat populer
digunakan karena kesederhanaan yang dimilikinya. Bimetal biasa dijumpai pada
peralatan listrik seperti setrika listrik dan lampu dimer atau lampu penerangan
daya besar. Bimetal adalah sensor suhu yang terbuat dari dua buah lempengan
logam yang berbeda koefisien muainya (α) yang direkatkan menjadi satu. Bila
suatu logam dipanaskan maka akan terjadi pemuaian, besarnya pemuaian
tergantung dari jenis logam dan tingginya temperatur kerja logam tersebut. Bila
dua lempeng logam saling direkatkan dan dipanaskan, maka logam yang
memiliki koefisien muai lebih tinggi akan memuai lebih panjang sedangkan yang
memiliki koefisien muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena
perbedaan reaksi muai tersebut maka bimetal akan melengkung kearah logam
yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya bimetal dapat dibentuk menjadi
saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO).

62

SENSOR DAN AKTUATOR I

Contoh aplikasi ini adalah thermal switch pada motor listrik, kipas angin listrik dan
lain-lain. Dimana thermal switch di tempal pada bodi dari motor dan pada saat
temperatur ambang terlewati maka motor akan mati.
Beberapa jenis thermal switch untuk aplikasi ini dilengkapi pengaturan tekanan
pegas terhadap plat bimetal sehingga temperatur maksimumnya bisa diatur.
Contohnya pada setrika listrik

d.Tugas
1. Peserta didik membongkar strika yang ada pengaturan suhu dan
mengamati serta menganbar bentuk bimetalnya dan rangkaian listriknya.
2. Peserta didik mengukur temperatur elemen pemanas sampai bimetal
bekerja sehingga memutus aliran listrik

e.Tes Formatif
1. Jelaskan prinsip kerja sensor bimetal?
2. Jelaskan aplikasi sensor suhu bimetal

f. Lembar jawaban Test Formatif
2.

Bimetal adalah sensor suhu atau sensor temperatur yang sangat
populer digunakan karena kesederhanaan yang dimilikinya. Bimetal
biasa dijumpai pada peralatan listrik seperti setrika listrik dan lampu

63

SENSOR DAN AKTUATOR

dimer atau lampu penerangan daya besar. Bimetal adalah sensor
suhu yang terbuat dari dua buah lempengan logam yang berbeda
koefisien muainya (α) yang direkatkan menjadi satu. Bila suatu
logam

dipanaskan

maka

akan

terjadi

pemuaian,

besarnya

pemuaian tergantung dari jenis logam dan tingginya temperatur
kerja logam tersebut. Bila dua lempeng logam saling direkatkan dan
dipanaskan, maka logam yang memiliki koefisien muai lebih tinggi
akan memuai lebih panjang sedangkan yang memiliki koefisien
muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena perbedaan
reaksi muai tersebut maka bimetal akan melengkung kearah logam
yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya bimetal dapat
dibentuk menjadi saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open
(NO).
3.

Contoh aplikasi ini adalah thermal switch pada motor listrik, kipas
angin listrik dan lain-lain. Dimana thermal switch di tempal pada
bodi dari motor dan pada saat temperatur ambang terlewati maka
motor akan mati. Beberapa jenis thermal switch untuk aplikasi ini
dilengkapi pengaturan tekanan pegas terhadap plat bimetal
sehingga temperatur maksimumnya bisa diatur. Contohnya pada
setrika listrik

g.Lembar Kerja Peserta didik
Peserta didik mengambar rangkaian listrik strika yang ada pengaturan panasnya.

64

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 8
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan fungsi sensor cahaya



Peserta didik dapat menjelaskan macam macam sensor suhu
cahaya

b. Uraian Materi
SENSOR CAHAYA
Komponen-komponen sensor cahaya merupakan alat terandalkan untuk
mendeteksi energi cahaya. Alat ini melebihi sensitivitas mata manusia terhadap
semua spectrum warna dan juga bekerja dalam daerah-daerah ultraviolet dan
infra merah. Energi cahaya bila diolah dengan cara yang tepat akan dapat
dimanfaatkan secara maksimal untuk teknik pengukuran, teknik pengontrolan
dan teknik kompensasi. Penggunaan praktis alat sensitif cahaya (sensor cahaya)
ditemukan dalam berbagai pemakaian teknik seperti halnya : Tabung cahaya
(vaccum type phototubes), paling menguntungkan digunakan dalam pemakaian
yang memerlukan pengamatan pulsa cahaya yang waktunya singkat, atau
cahaya yang dimodulasi pada frekuensi yang relative tinggi. Tabung cahaya gas
(gas type phototubes), digunakan dalam industri gambar hidup sebagai
pengindra suara pada film. Tabung cahaya pengali atau pemfotodarap (multiplier
phottubes), dengan kemampuan penguatan yang sangat tinggi, sangat banyak
digunakan pada pengukuran fotoelektrik dan alat-alat kontrol dan juga sebagai
alat cacah kelipan (scientillation counter). Sel-sel fotokonduktif (photoconductive
cell), juga disebut tahanan cahaya (photo resistor) atau tahanan yang
bergantung cahaya (LDR-light dependent resistor), dipakai luas dalam industri
dan penerapan pengontrloan di laboratorium. Sel-sel foto tegangan (photovoltatic
cells), adalah alat semikonduktor untuk mengubah energi radiasi daya listrik.
Contoh yang sangat baik adalah sel matahari (solar cell) yang digunakan dalam
teknik ruang angkasa. Komponen Sensor Cahaya (Electrooptic Device) Cahaya
merupakan gelombang elektromagnetis (EM) yang memiliki spectrum warna
yang berbeda satu sama lain. Setiap warna dalam spectrum mempunyai energi,
frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda. Hubungan spektrum optis dan

65

SENSOR DAN AKTUATOR

energi dapat dilihat pada formula dan gambar berikut. Energi photon (Ep) setiap
warna dalam spektrum cahaya nilainya adalah:
p=h.f=

hc

Dimana :
Wp = energi photon (eV)
h = konstanta Planck’s (6,63 x 10-34 J-s)
c = kecepatan cahaya, Electro Magnetic (2,998 x 108 m/s)
= panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)

Frekuensi foton bergantung pada energi yang dilepas atau diterima saat elektron
berpindah tingkat energinya. Spektrum gelombang optis diperlihatkan pada
gambar berikut, spektrum warna cahaya terdiri dari ultra violet dengan panjang
gelombang 200 sampai 400 nanometer (nm), visible adalah spektrum warna
cahaya yang dapat dilihat oleh mata dengan panjang gelombang 400 sampai
800 nm yaitu warna violet, hijau dan merah, sedangkan spektrum warna infrared
mulai dari 800 sampai 1600 nm adalah warna cahaya dengan frekuensi
terpendek.
Gambar Spektrum Cahaya Gelombang Elektromagnetis (EM)

Sumber-Sumber Energi Photon
Bahan-bahan yang dapat dijadikan sumber energi selain mata hari adalah antara
lain: Incandescent Lamp yaitu lampu yang menghasilkan energi cahaya dari
pijaran filament bertekanan tinggi, misalnya lampu mobil, lampu spot light, lampu
flashlight. Energi Atom, yaitu memanfaatkan loncatan atom dari valensi energi 1
ke level energi berikutnya. Fluorescense, yaitu sumber cahaya yang berasal dari

66

SENSOR DAN AKTUATOR I

perpendaran bahan fluorescence yang terkena cahaya tajam. Seperti Layar
Osciloskop Sinar LASER adalah sumber energi mutakhir yang dimanfaatkan
untuk sebagai cahaya dengan kelebihannya antara lain : monochromatic (cahaya
tunggal atau membentuk garis lurus), coherent (cahaya seragam dari sumber
sampai ke beban sama), dan divergence (simpangan sangat kecil yaitu 0,001
radians).

Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat/berfungsi mengubah
suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik. Sensor cahaya
berdasarkan perubahan elektrik yang dihasilkan dibagi menjadi 2 jenis yaitu :



Photovoltaic : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah
perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan tegangan.
Salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic adalah solar cell.



Photoconductive : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah
perubahan

besaran

optik

(cahay)

menjadi

perubahan

nilai

konduktansi (dalam hal ini nilai resistansi). Contoh sensor cahaya
jenis photoconductive adalah LDR, Photo Diode,Photo Transistor.
SOLAR CELL
Solar cell merupakan jenis sensor cahaya photovoltaic, solar cell dapat
mengubah cahaya yang diterima menjadi tegangan. Gambar symbol dan bentuk
asli solar cell

Apabiola solar cell menerima pancaran cahaya maka pada kedua kaki solar cell
akan muncul tegangan DC sebesar 0,5 Vdc sampai 0,6 Vdc untuk tiap cell.
Aplikasi solar cell yang paling sering kita jumpai adalah pada calculator.

67

SENSOR DAN AKTUATOR

LDR (Light Dependent Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor) adalah sensor cahaya yang dapat mengubah
besaran cahaya yang diterima menjadi besaran konduktansi. Gambar symbol
dan bentuk asli

Apabila LDR (Light Dependent Resistor) menerima cahaya maka nilai
konduktansi antara kedua kakinya akan meningkat (resistansi turun). Semakin
besar cahaya yang diterima maka semakin tinggi nilai konduktansinya (nilai
resistansinya semakin rendah). Aplikasi LDR salah satunya pada lampu
penerangan jalan yang akan menyala otomatis pada saat cahaya matahari mulai
redup.
Photo Diode
Photo diode adalah sensor cahaya yang mengadopsi prinsip dioda, yaotu hanya
akan mengalirkan arus listrik satu arah saja.

Sama seperti LDR, photo diode juaga akan mengubah besaran cahaya yang
diterima menjadi perubahan konduktansi pada kedua kakinya, semakin besar
cahaya yang diterima semakin tinggi juga nilai konduktansinya dan sebaliknya.
Pada photo diode walaupun nilai konduktansi tinggi (resistansi rendah) tetapi
arus listrik hanya dapat dialirkan satu arah saja dari kaki Anoda ke kaki Katoda.

68

SENSOR DAN AKTUATOR I

Photo Transistor
Photo transistor adalah sensor cahaya yang dapat mengubah besaran cahaya
menjadi besaran konduktansi.

Photo transistor prinsip kerjanya sama halnya dengan transistor pada umum,
fungsi bias tegangan basis pada transistor biasa digantikan dengan besaran
cahaya yang diterima photo transistor. Pada saat photo transistor menerima
cahaya maka nilai konduktansi kaki kolektor dan emitor akan naik (resistansi kaki
kolektor-emitor turun).

c. Rangkuman
Komponen-komponen sensor cahaya merupakan alat terandalkan untuk
mendeteksi energi cahaya. Alat ini melebihi sensitivitas mata manusia terhadap
semua spectrum warna dan juga bekerja dalam daerah-daerah ultraviolet dan
infra merah
Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat/berfungsi mengubah
suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik. Sensor cahaya
berdasarkan perubahan elektrik yang dihasilkan dibagi menjadi 2 jenis yaitu :



Photovoltaic : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah
perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan tegangan.
Salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic adalah solar cell.



Photoconductive : Yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah
perubahan

besaran

optik

(cahay)

menjadi

perubahan

nilai

konduktansi (dalam hal ini nilai resistansi). Contoh sensor cahaya
jenis photoconductive adalah LDR, Photo Diode,Photo Transistor.

69

SENSOR DAN AKTUATOR

d.Tugas
Peserta didik mencari gambar sensor cahaya yang ada dan ditempelkan di atas
kertas A1.

e.Tes Formatif
1. Jelaskan fungsi sensor cahaya?
2. Jelaskan macam macam sensor cahaya?

f.Lembar Jawaban Test Formatif
1. Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat/berfungsi mengubah

suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik.
2. Solar cell, LDR, Photo Diode, Photo Transistor.

g.Lembar Kerja Peserta didik

70

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 9
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan sensor Solar Cell



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Solar Cell



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik Solar Cell

b. Uraian Materi
SOLAR CELL
Solar Cell adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu sensor yang
dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada
outputnya. Apabila “solar cell” menerima pancaran cahaya maka pada kedua
terminal outputnya akan keluar tegangan DC sebesar 0,1 volt hingga 0,6 volt.
Dalam aplikasinya solar cell lebih sering digunakan sebagai pembangkit listrik
DC tenaga surya (matahari). Dalam skala kecil solar cell sering kita jumpai
sebagai sumber tegangan DC pada peralatan elektronika seperti kalkulator atau
jam.

Prinsip Kerja Solar
Cell Efek sel photovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan
adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1
pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium
sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks,
elektron valensilogamlogam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang
mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium
adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya, sehingga lazim
digunakan sebagai foto detector

71

SENSOR DAN AKTUATOR

Proses Pembangkitan Tegangan Pada Solar Cell

Tegangan yang dihasilan oleh sensor foto voltaik adalah sebanding dengan
frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah
warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas
listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka
arus listrik dapat dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang
mengenai permukaan semikonduktor.
Berikut karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas
cahaya dengan arus dan tegangan yang dihasilkan

72

SENSOR DAN AKTUATOR I

Aplikasi colar cell
Banyak aplikasi colar cell digunakan untuk menunjang kebutuhan manusia untuk
penerangan, kendaraan, model mainan dan kebutuhuan rumah tangga.

c. Rangkuman
Solar Cell adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu sensor
yang dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada
outputnya. Apabila “solar cell” menerima pancaran cahaya maka pada kedua
terminal outputnya akan keluar tegangan DC sebesar 0,1 volt hingga 0,6 volt.

73

SENSOR DAN AKTUATOR

Simbol solar cell

Karaktristik solar cell

d.Tugas

74

SENSOR DAN AKTUATOR I

Peserta didik mengukur tegangan /arus keluaran dari solar cell pada table
dibawah
Kondisi

Temperatur

matahari

Tegangan

Arus

Gelap
Sedang
Terang

e.Tes Formatif
1. Jelaskan difinisi sensor Solar Cell?
2. Gambarkan simbol dari Solar Cell?
3. Gambarkan karakteritik dari Solar Cell?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. Solar Cell adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu

sensor yang dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan
tegangan pada outputnya
2. Simbol Solar Cell

3. Karakteristik Solar Cell

75

SENSOR DAN AKTUATOR

g.Lembar Kerja Peserta didik
Dari tugas diatas dikembangkan dengan menambah satu lagi lempeng solar cell
dihubungkan seri lihat gambar dibawah dan diukur seperti semula

76

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 10
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan Sensor Cahaya LDR



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor Cahaya LDR



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik Sensor Cahaya LDR



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor Cahaya LDR

b. Uraian Materi
LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor
yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan
penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light
Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh
LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor
yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu
merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut
banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang
gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai
resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor
konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti
pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar
berikut.

Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Aplikasi

Sensor

Cahaya

LDR

(Light

Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR

77

SENSOR DAN AKTUATOR

(Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :


Sensor pada rangkaian saklar cahaya



Sensor pada lampu otomatis



Sensor pada alarm brankas



Sensor pada tracker cahaya matahari



Sensor pada kontrol arah solar cell



Sensor pada robot line follower

Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR
(Light Dependent Resistor) sebagai sensor cahaya.
Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen
yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya.
Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon
Spektral sebagai berikut :
Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu
ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang
gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera
berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR
tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami
selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu
ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik,
untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit
pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi
pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang

78

SENSOR DAN AKTUATOR I

memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai
den-gan level cahaya 400 lux.

Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas
yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu
warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu
tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga
merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya
hantaryang baik.

Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring
den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada
disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han
semikonduktor seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya
yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik
meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

c. Rangkuman
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor
yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan
penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light
Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh
LDR itu sendiri
Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

79

SENSOR DAN AKTUATOR

Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor)

Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR
(Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :


Sensor pada rangkaian saklar cahaya



Sensor pada lampu otomatis



Sensor pada alarm brankas



Sensor pada tracker cahaya matahari



Sensor pada kontrol arah solar cell



Sensor pada robot line follower

80

SENSOR DAN AKTUATOR I

d.Tugas
Peserta didik membuat rangkaian simulasi seperti gambar rangkaian aplikasi
dengan LDR dibawah
Peserta didik merangkai di papan percobaan dan membuat prinsip kerjanya

e.Tes Formatif
1. Jelaskan difinisi dari Sensor Cahaya LDR?
2. Gambarkan simbol dari Sensor Cahaya LDR?
3. Gambarkan karakteritik dari Sensor Cahaya LDR?
4. Jelaskan aplikasi Sensor Cahaya LDR?

f. Lembar jawaban Test Formatif
4.

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis
resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila
mengalami perubahan penerimaan cahaya

5. Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
6. Karateristik LDR (Light Dependent Resistor)

81

SENSOR DAN AKTUATOR

7.

Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya
LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :


Sensor pada rangkaian saklar cahaya



Sensor pada lampu otomatis



Sensor pada alarm brankas



Sensor pada tracker cahaya matahari



Sensor pada kontrol arah solar cell



Sensor pada robot line follower

g.Lembar Kerja Peserta didik
Buatlah rangkaian Sensor pada tracker cahaya matahari dengan LDR

82

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 11
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan Sensor photo dioda



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor photo dioda



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik Sensor photo dioda



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor photo dioda

b. Uraian Materi
PHOTO SEMIKONDUKTOR
Device photo semikonduktor memanfaatkan efek kuantum pada junction, energi
yang diterima oleh elektron yang memungkinkan elektron pindah dari ban valensi
ke ban konduksi pada kondisi bias mundur. Bahan semikonduktor seperti
Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masingmasing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap
menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas
listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom atom yang berada
disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut
disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi
lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur
kristalnya. Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang tidak
terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan
semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari cahaya, maka akan
terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada
bahan silikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt.
Beberapa karakteristik dioda foto yang perlu diketahui antara lain:
Arus bergantung linier pada intensitas cahaya
Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge
2000nm)
Digunakan sebagai sumber arus Junction capacitance turun menurut tegangan
bias mundurnya Junction capacitance menentukan respons frekuensi arus yang
diperoleh

83

SENSOR DAN AKTUATOR

PHOTO DIODA
Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor
photodioda akan mengalami perubahan resistansi pada saat menerima intensitas
cahaya dan akan mengalirkan arus listrik secara forward sebagaimana dioda
pada umumnya. Sensor photodioda adalah salah satu jenis sensor peka cahaya
(photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering digunakan adalah
phototransistor. Photodioda akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi
linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur
terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power
density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus
bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur.
Gambar symbol dan bentuk aslinya

Tanggapan frekuensi sensor photodioda tidak luas. Dari rentang tanggapan itu,
sensor photodioda memiliki tanggapan paling baik terhadap cahaya infra merah,
tepatnya pada cahaya dengan panjang gelombang sekitar 0,9 µm. Kurva
tanggapan sensor photodioda ditunjukkan pada gambar berikut.

84

SENSOR DAN AKTUATOR I

Kurva Tanggapan Frekuensi Photodioda

Hubungan antara keluaran sensor fotodioda dengan intensitas cahaya yang
diterimanya ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier.
Hubungan antara keluaran sensor photodioda dengan intensitas cahaya
ditunjukkan pada gambarberikut
Hubungan Keluaran Photodioda Dengan Intensitas Cahaya

Sebagai contoh aplikasi photo dioda dapat digunakan sebagai sensor api.
Penggunaan sensor photodioda sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan
pada fakta bahwa pada nyala api juga terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak
dapat dibuktikan dengan mata telanjang karena cahaya infra merah merupakan
cahaya tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah dapat dirasakan

85

SENSOR DAN AKTUATOR

yaitu ketika ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh
kita.
Aplikasi Photodioda
Photo dioda adalah sensor cahaya yang termasuk kategori sensor cahaya photo
conductive yaitu sensor cahaya yang akan mengubah perubahan intensitas
cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada terminal sensor
tersebut. Dioda photo merupakan sensor cahaya yang akan mengalirkan arus
listrik satu arah saja dimana akan menglirkan arus listrik dari kaki anoda ke kaki
katoda pada saat menerima intensitas cahaya.

Photo dioda sering digunakan pada aplikasi penerima cahaya infra merah
ataupun pada aplikasi sensor pembaca garis pada robot line follower atau line
tracert. Photo dioda ini dapat dikonfigurasikan untuk memberikan logika HIGH
atau LOW tergantung dari konfigurasi rangkaian yang digunakan. Berikut contoh
aplikasi rangkaian sensor cahaya menggunakan dioda photo

86

SENSOR DAN AKTUATOR I

Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika LOW Pada Saat Menerima
Cahaya

Dengan konfigurasi rangkaian dioda photo seperti diatas maka rangkaian akan
memberikan logika LOW pada saat dioda photo menerima pancaran cahaya.
Proses tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo
menjadi konduk (ON) sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan
transistor ON dimana terminal output diambil pada terminal kolektor transistor
TR1 sehingga terminal output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor
dan emitornya. Begitu sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya
maka basis transistor tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan
terminal output mendapat sumber tegangan dari VCC melalui RL sehingga
berlogika HIGH.
Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika HIGH Pada Saat Menerima
Cahaya

87

SENSOR DAN AKTUATOR

Rangkaian diatas akan memberikan logika HIG pada saat dioda photo mendapat
atau menerima intensitas cahaya. Kondisi tersebut disebabkan oleh dioda photo
dipasang menghubungkan basis transistor TR1 ke VCC dan output diambil pada
titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda photo menerima intensitas cahaya
maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1 mendapat bias basis
sehingga titik output yang terhubung ke VCC melalui kolektor dan emitor
transistor TR1 sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya saat dioda photo tidak
menerima cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias sehingga terminal output
tidak mendapat sumber tegangan dari VCC dan terhubung keground melalui RL
sehingga berlogika LOW

c. Rangkuman
Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor
photodioda akan mengalami perubahan resistansi pada saat menerima intensitas
cahaya dan akan mengalirkan arus listrik secara forward sebagaimana dioda
pada umumnya. Sensor photodioda adalah salah satu jenis sensor peka cahaya

88

SENSOR DAN AKTUATOR I

Simbol photo dioda

Karakteritik Sensor photo dioda

Aplikasi Sensor photo diode dapat digunakan sebagai :

89



Sensor pada rangkaian saklar cahaya



Sensor pada lampu otomatis



Sensor pada robot line follower



Sensor counter jika di proses otomasi Industri

SENSOR DAN AKTUATOR

d.Tugas
1. Peserta didik membuat program simulasi rangkaian dibawah ini

2. Peserta didik merangkai di papan percobaan gambar diatas dan membuat
prinsip kerjanya

e.Tes Formatif
1. Jelaskan difinisi dari Sensor photo diode?
2. Gambarkan simbol dari Sensor photo diode?
3. Gambarkan karakteritik dari Sensor photo diode?
4. Jelaskan aplikasi Sensor photo diode?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1.

Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor
photodioda akan mengalami perubahan resistansi pada saat menerima
intensitas cahaya dan akan mengalirkan arus listrik secara forward
sebagaimana dioda pada umumnya

90

SENSOR DAN AKTUATOR I

2.

Simbol photo dioda

3.

Karakteritik Sensor photo dioda

4.

Aplikasi Sensor photo diode dapat digunakan sebagai


Sensor pada rangkaian saklar cahaya



Sensor pada lampu otomatis



Sensor pada robot line follower



Sensor counter jika di proses otomasi Industri

g.Lembar Kerja Peserta didik
Buatlah rangkaian salah satu aplikasi dari Sensor photo diode

91

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 12
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan Sensor Photo transistor



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor Photo transistor



Peserta didik dapat mengambarkan karakteritik Sensor Photo transistor



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor Photo transistor

b. Uraian Materi
PHOTO TRANSISTOR
Photo transistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya
infra merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan emitor
sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima photo transistor tersebut.
Simbol dari photo transistor ditunjukan pada gambar berikut.
Bentuk Dan Simbol Photo Transistor

Photo transistor sering digunakan sebagai saklar terkendali cahaya infra merah,
yaitu memanfaatkan keadaan jenuh (saturasi) dan mati (cut off) dari photo
transistor tersebut. Prisip kerja photo transistor untuk menjadi saklar yaitu saat
pada basis menerima cahaya infra merah maka photo transistor akan berada
pada keadaan jenuh (saturasi dan saat tidak menerima cahaya infra merah photo
transistor berada dalam kondisi mati (cut off) Stuktur phototransistor mirip
dengan transistor bipolar (bipolar junctoin transistor). Pada daerah basis dapat
dimasuki sinar dari luar melalui suatu celah transparan dari luar kamasan
taransistor. Celah ini biasanya dilindungi oleh suatu lensa kecil yang
memusatkan sinar di tepi sambungangan basis emitor.

92

SENSOR DAN AKTUATOR I

Karakteristik dari phototransistor

Prinsip Kerja Sensor Photo Transistor Sambungan antara basis dan kolektor,
dioperasikan dalam catu balik dan berfungsi sebagai fotodioda yang merespon
masuknya sinar dari luar. Bila tak ada sinar yang masuk, arus yang melalui
sambungan catu balik sama dengan nol. Jika sinar dari energi photon cukup dan
mengenai sambungan catu balik, penambahan pasangan hole dan elektron akan
terjadi dalam depletion region, menyebabkan sambungan menghantar. Jumlah
pasangan hole dan elektron yang dibangkitkan dalam sambungan akan
sebanding dengan intensitas sinar yang mengenainya. Sambungan antara basis
emitor dapat dicatu maju, menyebabkan piranti ini dapat difungsikan sebagai
transistor bipolar konvensional. Arus kolektor dari phototransistor diberikan oleh :
Terminal basis dari photo transistor tidak membutuhkan sambungan (no connect)
untuk bekerja. Jika basis tidak disambung dan VCE adalah positif, sambungan
basis kolektor akan berlaku sebagai fotodioda yang dicatu balik. Arus kolektor
dapat mengalir sebagai tanggapan dari salah satu masukan, dengan arus basis
atau masukan intensitas sinar L1. Contoh Rangkaian Dasar Sensor Photo
Transistor
Contoh Rangkaian Dasar Sensor Photo Transistor

93

SENSOR DAN AKTUATOR

Komponen ini memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan
kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya adalah, bilamana pada transistor
kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke emitor
dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka
pada phototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang
diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima.
Kondisi cut off adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan OFF
sehingga arus dari collector tidak mengalir ke emitor. Pada rangkaian gambar
diatas, arus akan mengalir dan membias basis transistor Q2 C9014. Kondisi
saturasi adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan ON sehingga
arus dari collector mengalir ke emitor dan menyebabkan transistor Q2 tidak
mendapat bias atau OFF. Phototransistor ST8-LR2 memiliki sudut area 15
derajat dan lapisan pelindung biru yang melindungi sensor dari cahaya-cahaya
liar. Pada phototransistor yang tidak dilengkapi dengan lapisan pelindung ini,
cahaya-cahaya liar dapat menimbulkan indikasi-indikasi palsu yang terkirim ke
CPU dan mengacaukan proses yang ada di sana.
Aplikasi komponen ini sebagai sensor peraba adalah digunakan bersama
dengan LED Infrared yang dipancarkan ke permukaan tanah. Apabila permukaan
tanah atau lantai berwarna terang, maka sinyal infrared akan dikembalikan ke
sensor dan diterima oleh ST8-LR2. Namun bila permukaan tanah atau lantai
berwarna gelap, maka sinyal infrared akan diserap dan hanya sedikit atau
bahkan tidak ada yang kembali. Cara merangkai Photo transistor dapat dilihat
pada gambar dibawah ini

Photo transistor merupakan sensor cahaya yang dapat digunakan untuk aplikasi
dengan cahaya infra merah dan cahaya matahari. Photo transistor dapat
dioperasikan secara langsung untuk mendapatkan logika output dari perubahan
cahaya yang diterima oleh photo transistor tersebut atau dengan menambahkan
penguat transistor untuk meningkatkan performa dan kecepatan respon photo

94

SENSOR DAN AKTUATOR I

transistor. Rangkaian dasar yang dapat digunakan untuk menggunakan photo
transistor sebagai sensor cahaya dapat menggunakan rangkaian sederhana
berikut.
1. Rangkaian Dasar Dengan Logika HIGH Pada Saat Mendeteksi
Cahaya

Dengan konfigurasi pada gambar pertama diatas photo transistor sudah dapat
memberikan logika HIGH pada saat menerima pancaran cahaya. Pada saat
menerima cahaya maka nilai konduktifitas kaki kolektor – emitor akan naik
sehingga Vout mendapat sumber tegangan dari Vcc melalui kaki emitor photo
transistor sehingga Vout berlogika HIGH dan sebaliknya pada saat tidak
menerima cahaya maka photo transistor OFF dan Vout dihubungkan ke ground
melalui RL sehingga berlogika LOW.
Kemudian untuk konfigurasi kedua dari gambar 1 diatas
Pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo transistor konduk
sehingga TR1 tidak mendapat bias basis sehingga TR1 OFF dan Vout berlogika
HIGH. Kemudian pada saat photo transistor tidak menerima cahaya makan photo
transistor OFF dan basis transistor TR1 mendapat bias maju sehingga TR1 ON
dan Vout dihubungkan ke ground melalui TR1 sehingga Vout berlogika LOW.
2. Rangkaian Dasar Dengan Logika LOW Pada Saat Mendeteksi Cahaya

95

SENSOR DAN AKTUATOR

Dari gambar rangkaian pertama diatas pada saat photo transistor menerima
cahaya maka photo transistor ON sehingga Vout dihubungkan ke ground melalui
photo transistor sehingga Vout berlogika LOW dan sebaliknya pada saat tidak
menerima cahaya maka photo transistor OFF dan Vout dihubungkan ke Vcc
melalui RL sehingga berlogika HIGH. Kemudian untuk konfigurasi kedua dari
gambar 2 diatas pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo
transistor konduk sehingga TR1 mendapat bias basis sehingga TR1 ON dan
Vout dihubungkan ke ground oleh TR1 sehingga Vout berlogika LOW. Kemudian
pada saat photo transistor tidak menerima cahaya makan photo transistor OFF
dan basis transistor TR1 tidak mendapat bias maju sehingga TR1 OFF dan Vout
dihubungkan ke Vcc melalui RL sehingga Vout berlogika HIGH.
Jika ada waktu dan komponen bisa dicoba Light Switch With
Photo Transistor.Light switch dapat dibuat dari beberpa macam sensor cahaya.
Rangkaian light switch berikut dibuat menggunakan sensor cahaya berupa photo
transistor. Rangkaian light switch atau saklar terkendali cahaya ini sangat
sederhana, karena dibuat dengan 1 buah transistor, 1 buah photo transistor, 1
buah relay, 1 bauh variabel resistor dan dioda. Rangkaian light switch ini dapat
bekerja pada tegangan 6 – 12 VDC atau tegangan DC yang laian sesuai dengan
relay yang digunakan. Untuk mengatur sensitifitas penerimaan cahaya diatur
dengan VR1. Rangkaian Light Switch With Photo Transistor ini dapat digunakan
untuk mengendalikan beberapa lampu secara paralel dengan daya tergantung
dari kemampuan relay yang digunakan

96

SENSOR DAN AKTUATOR I

Rangkaian Light Switch With Photo Transistor diatas dapat digunakan untuk
mengendalikan lampu taman, lampu jalan, atau lampu yang ingin dinyalakan di
malam hari saja secara otomatis.

c. Rangkuman
Photo transistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya
infra merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan emitor
sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima photo transistor tersebut.
Simbol dari photo transistor ditunjukan pada gambar

Karakteristik dari phototransistor

97

SENSOR DAN AKTUATOR

Aplikasi ada dua macam yang bisa dilakukan yaitu:
1. Rangkaian Dasar Dengan Logika HIGH Pada Saat Mendeteksi Cahaya

a. Tanpa penguat

b. Dengan penguat

Pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo transistor
konduk sehingga TR1 tidak mendapat bias basis sehingga TR1 OFF
dan Vout berlogika HIGH. Kemudian pada saat photo transistor tidak
menerima cahaya makan photo transistor OFF dan basis transistor
TR1 mendapat bias maju sehingga TR1 ON dan Vout dihubungkan ke
ground melalui TR1 sehingga Vout berlogika LOW.

2. Rangkaian Dasar Dengan Logika LOW Pada Saat Mendeteksi Cahaya

98

SENSOR DAN AKTUATOR I

c. Tanpa penguat

d. Dengan penguat

pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo transistor ON
sehingga Vout dihubungkan ke ground melalui photo transistor sehingga
Vout berlogika LOW dan sebaliknya pada saat tidak menerima cahaya
maka photo transistor OFF dan Vout dihubungkan ke Vcc melalui RL
sehingga berlogika HIGH. Kemudian untuk konfigurasi kedua dari gambar
2 diatas pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo
transistor konduk sehingga TR1 mendapat bias basis sehingga TR1 ON
dan Vout dihubungkan ke ground oleh TR1 sehingga Vout berlogika
LOW. Kemudian pada saat photo transistor tidak menerima cahaya
makan photo transistor OFF dan basis transistor TR1 tidak mendapat bias
maju sehingga TR1 OFF dan Vout dihubungkan ke Vcc melalui RL
sehingga Vout berlogika HIGH.

d.Tugas
Peserta didik membuat aplikasi Phototransistor dengan simulasi rangkaiannya
seperti dibawah ini

99

SENSOR DAN AKTUATOR

Peserta didik merangkai di papan percobaan Rangkaian Light Switch With Photo
Transistor

e.Tes Formatif
1. Jelaskan difinisi dari Sensor Photo Transistor?
2. Gambarkan simbol dari Sensor Photo Transistor?
3. Gambarkan karakteritik dari Sensor Photo Transistor?
4. Jelaskan aplikasi Sensor Photo Transistor?

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. Photo transistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa
cahaya infra merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan
emitor sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima photo transistor
tersebut.
2. Simbol dari photo transistor ditunjukan pada gambar

3. Karakteristik dari phototransistor

100

SENSOR DAN AKTUATOR I

4. Aplikasi ada dua macam yang bisa dilakukan yaitu:
Rangkaian Dasar Dengan Logika HIGH Pada Saat Mendeteksi Cahaya

a. Tanpa penguat

b. Dengan penguat

Pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo transistor
konduk sehingga TR1 tidak mendapat bias basis sehingga TR1 OFF
dan Vout berlogika HIGH. Kemudian pada saat photo transistor tidak
menerima cahaya makan photo transistor OFF dan basis transistor
TR1 mendapat bias maju sehingga TR1 ON dan Vout dihubungkan ke
ground melalui TR1 sehingga Vout berlogika LOW.

Rangkaian Dasar Dengan Logika LOW Pada Saat Mendeteksi Cahaya

101

SENSOR DAN AKTUATOR

a. Tanpa penguat

b.. Dengan penguat

pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo transistor ON
sehingga Vout dihubungkan ke ground melalui photo transistor sehingga
Vout berlogika LOW dan sebaliknya pada saat tidak menerima cahaya
maka photo transistor OFF dan Vout dihubungkan ke Vcc melalui RL
sehingga berlogika HIGH. Kemudian untuk konfigurasi kedua dari gambar
2 diatas pada saat photo transistor menerima cahaya maka photo
transistor konduk sehingga TR1 mendapat bias basis sehingga TR1 ON
dan Vout dihubungkan ke ground oleh TR1 sehingga Vout berlogika
LOW. Kemudian pada saat photo transistor tidak menerima cahaya
makan photo transistor OFF dan basis transistor TR1 tidak mendapat bias
maju sehingga TR1 OFF dan Vout dihubungkan ke Vcc melalui RL
sehingga Vout berlogika HIGH.

g.Lembar Kerja Peserta didik
Gambar dibawah silahkan dicoba untuk dipraktikan sehingga dapat membuat
laporan hasil percobaan

102

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 13
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan tentang Sensor Strain Gauge



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor Strain Gauge



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor Strain Gauge

b. Uraian Materi
STRAIN GAUGE
Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur
tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat logam
yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur
tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan. Prinsipnya adalah jika
tekanan pada benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan
tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan
dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Whetstone yang kemudian akan
diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge .

Tegangan keluaran dari jembatan Wheatstone merupakan sebuah ukuran
regangan yang terjadi akibat tekanan dari setiap elemen pengindera Strain
Gauge .
Simbol dari Strain Gauge

103

SENSOR DAN AKTUATOR

Tekanan itu kemudian dihubungkan dengan regangan sesuai dengan hukum
Hook yang berbunyi : Modulus elastis adalah rasio tekanan dan regangan.
Dengan demikian jika modulus elastis adalah sebuah permukaan benda dan
regangan telah diketahui, maka tekanan bisa ditentukan..Hukum Hook dituliskan
sebagai :

dimana

σ = regangan, Δl/l (tanpa satuan)
s = tegangan geser , kg/cm2
E = modulus Young , kg/cm2

Bila dua Gauge
setiap Gauge

atau lebih digunakan, maka tekanan pada pelacakan arah
bisa ditentukan dengan menggunakan perhitungan. Namun

demikian persamaannya memiliki tingkat kompleksitas yang berbeda tergantung
pada kombinasi dan orientasi Gauge tersebut.
Kepekaan sebuah Strain Gauge

disebut dengan faktor Gauge

dan

perbandingan antara unit resistansi dengan perubahan unit panjang adalah :
Faktor Gauge =

Dimana :

K

R
l

R
l

K = Faktor Gauge

ΔR = Perubahan tahanan Gauge
Δl = Perubahan panjang bahan
R = Tahanan Gauge nominal
l = Panjang normal bahan
Jadi regangan diartikan sebagai perbandingan tanpa dimensi, perkalian unit yang
sama, misalnya mikroinci / inci atau secara umum dalam persen (untuk
deformasi yang besar) atau yang paling umum lagi dalam mikrostrain.

104

SENSOR DAN AKTUATOR I

Perubahan tahanan ΔR pada sebuah konduktor yang panjangnya l dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan bagi tahanan dari sebuah konduktor
yang penampangnya serba sama, yaitu :
R= ρ
dimana :

ρ

…………….(3)

ρ = tahanan spesifik dari bahan konduktor

l = panjang konduktor
d = diameter konduktor
Karakteristik dari filamen adalah sebagai berikut :
1) Faktor Gauge tertinggi
2) Koefisien suhu resistansi rendah
3) Resitivitas tinggi
4) Kekuatan mekanis tinggi
5) Potensial termo listrik minimum disekitar lead
Bahan- bahan yang bisa dijadikan Strain Gauge
Berbagai jenis bahan tahanan telah dikembangkan untuk pemakaian dalam
Gauge -Gauge kawat dan foil, seperti:

a. Constantan adalah paduan (alloy) tembaga-nikel dengan koefisien temperatur
rendah. Biasanya Constantan ditemukan dalam Gauge yang digunakan untuk
strain dinamik, dimana perubahan level strain tidak melebihi ± 1500 μcm/cm.
Batas temperatur kerja adalah dari 10 oC sampai 200oC.

105

SENSOR DAN AKTUATOR

b. Nichrome V adalah paduan nikel-chrome yang digunakan untuk pengukuran
strain statik sampai 375 oC. dengan kompensasi temperatur, paduan ini dapat
digunakan untuk pengukuran static sampai 650 oC dan pengukuran dinamik
sampai 1000 oC.
c. Dynaloy adalah paduan nikel-besi dengan Faktor Gauge yang rendah dan
ketahanan yang tinggi terhadap kelelahan. Bahan ini digunakan untuk
pengukuran strain dinamik bila sensitivitas temperatur yang tinggi dapat di tolerir.
d. Stabiloy adalah paduan nikel-chrome yang dimodifikasi dengan rangkuman
kompensasi temperatur yang lebar. Gauge ini memikiki stabilitas yang sangat
baik dan temperatur cryogenic sampai sekitar 350 oC dan ketahanan yang baik
tehadap kelelahan.
e. Paduan-paduan platina tungsten memberikan stabillitas yang sangat baik dan
ketahanan yang tinggi terhadap kelelahan pada temperatur tinggi. Gauge s ini
disarankan untuk pengukuran uji static sampai 700 oC dan pengukuran dinamik
850 oC. .
Beberapa Jenis Strain Gauge

106

SENSOR DAN AKTUATOR I

c.Rangkuman
Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur
tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat logam
yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur
tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan. Prinsipnya adalah jika
tekanan pada benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan
tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan
dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Whetstone yang kemudian akan
diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge .
Simbol Strain Gauge

Aplikasi Strain Gauge banyak digunakan untuk timbangan yang paling ringan
sampai berat. Contoh: Timbangan maksimum 2 Kg sampai 10 Ton

d. Tugas
Percobaan untuk mencari nilai hambatan kami lakukan pertama karena untuk
mencari nilai regangan sangat sulit. Nilai regangan berkisar dibawah satu mili.
Oleh karena itu kami mencari nilai hambatan terlebih dahulu baru menghitung
nilai regangannya.
Gambar percobaan untuk mengukur beban:

107

SENSOR DAN AKTUATOR

Beban (gram)

Resistansi (Hambatan) Ohm

0
250
500
1000
1500
2000

e.Tes Formatif
1. Jelaskan tentang sensor Strain Gauge ?
2. Gambarkan sensor Strain Gauge ?
3. Aplikasinya untuk apa Strain Gauge ?

f. Lembar jawaban Test Formatif
1. Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur
tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat
logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan
diukur tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan
2. Gambar sensor Strain Gauge

1.
3. Aplikasi Strain Gauge banyak digunakan untuk timbangan yang paling
ringan sampai berat.

g.Lembar Kerja Peserta didik
Buatlah rangkaian timbangan yang beratnya maksimum 2kg yang outputnya
setara dengan 5 Volt dengan menggunakan sensor Strain Gauge, jembatan
Whetstone dan Op amp.

108

SENSOR DAN AKTUATOR I

109

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 14
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan pengertian Sensor LVDT



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor LVDT



Peserta didik dapat menjelaskan kelebihan dan kekurangan Sensor LVDT

b. Uraian Materi
TRANSFORMATOR SELISIH YANG BERUBAH-UBAH/ LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERNTIAL TRANSFORMER)
pengertian :
sesuai dengan namanya linear berarti gerak lurus linear, sensor ini berfungsi
membaca pergerakan garis lurus, secara linear.
LVDT terdiri dari :


Inti besi yang bergerak



Kumparan primer



Sepasang kumparan sekunder

Kumparan Primer
Terhubung dengan tegangan AC sebagai tegangan acuan

Kumparan Sekunder
Berjumlah 2 buah, terletak di samping kiri dan kanan kumparan primer saling
terhubung secara seri satu sama lain.
Inti berada di tengah-tengah maka :

110

SENSOR DAN AKTUATOR I

Flux S1 = S2
Tegangan induksi E1 = E2
Enetto = 0
Inti bergerak ke arah S1 maka :
Flux S1 > S2
tegangan induksi E1 > E2,
Enetto = E1 - E2
Inti bergerak ke arah S2 maka :
Flux S1 < S2
Tegangan induksi E1 < E2
Enetto = E2 – E1

vo = ve K x

111

SENSOR DAN AKTUATOR

Hubungan linier bila inti masih disekitar posisi kesetimbangan
Skema dan gambar lvdt

LVDT penerapan interface IC

112

SENSOR DAN AKTUATOR I

Contoh Penerapan Sensor LVDT
Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)


Level fluida



Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)



Automotive Suspension



Mesin ATM

Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan


Tanpa gesekan antara inti besi dengan transformer



Resolusi yang tak terbatas



Handal dan tahan lama



Dapat diaplikasikan pada lingkungan yang bervariasi



Output yang absolut (mutlak)

kekurangan


113

harga relatif mahal

SENSOR DAN AKTUATOR

c. Rangkuman
LVDT sesuai dengan namanya linear berarti gerak lurus linear, sensor ini
berfungsi membaca pergerakan garis lurus, secara linear.
Contoh Penerapan Sensor LVDT


Level fluida



Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)



Automotive Suspension



Mesin ATM

Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan


Tanpa gesekan antara inti besi dengan transformer



Resolusi yang tak terbatas



Handal dan tahan lama



Dapat diaplikasikan pada lingkungan yang bervariasi



Output yang absolut (mutlak)

kekurangan


harga relatif mahal

114

SENSOR DAN AKTUATOR I

d.Tugas
Peserta didik merangkai LVDT dengan IC AD598 dengan digerakkan as nya
diukur tegangan keluarannya.

e.Tes Formatif
1. Jelaskan pengertian Sensor LVDT?
2. Jelaskan aplikasi Sensor LVDT
3. Jelaskan kelebihan dan kekurangan Sensor LVDT

f.Lembar jawaban Test Formatif
1. LVDT sesuai dengan namanya linear berarti gerak lurus linear, sensor ini

berfungsi membaca pergerakan garis lurus, secara linear
2. Contoh Penerapan Sensor LVDT


Level fluida



Sensor-sensor (perpindahan, jarak, dan sensor mekanik lainnya)



Automotive Suspension



Mesin ATM

3. Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan

115

SENSOR DAN AKTUATOR



Tanpa gesekan antara inti besi dengan transformer



Resolusi yang tak terbatas



Handal dan tahan lama



Dapat diaplikasikan pada lingkungan yang bervariasi



Output yang absolut (mutlak)

kekurangan


harga relatif mahal

g.Lembar Kerja Peserta didik

116

SENSOR DAN AKTUATOR I

2. Kegiatan Pembelajaran 15
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan fungsi sensor potensiometer



Peserta didik dapat menggambarkan symbol potensiometer



Peserta didik dapat menjelaskan macam macam sensor potensiometer



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi potensiometer

b. Uraian Materi
POTENSIOMETER
Transduser/sensor potensiometrik adalah sebuah alat elektromekanik yang
mengandung elemen tahanan yang dihubungkan oleh sebuah kontak geser
yang

dapat

perubahan

bergerak.
tahanan

Gerakan kontak

yang

biasa

linier,

geser

menghasilkan

suatu

logaritmis, eksponensial, dan

sebagainya, bergantung pada cara dalam mana kawat tahanan tersebut
digulungkan.
Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu
potensiometer karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film.
Potensiometer karbon adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon
harganya cukup murah akan tetapi kepressian potensiometer ini sangat rendah
biasanya harga resistansi akan sangat mudah berubah akibat pergeseran
kontak. Potensiometer gulungan kawat (wire wound) adalah potensiometer yang
menggunakan

gulungan

kawat

nikelin

yang

sangat

kecil

ukuran

penampangnya.Ketelitian dari potensiometer jenis ini tergantung dari ukuran
kawat yang digunakanserta kerapihan penggulungannya. Potensiometer metal
film adalah potensiometer yang menggunakan bahan metal yang dilapiskan
kebahan isolator
Simbol Potensiometer

117

SENSOR DAN AKTUATOR

Gambar Jenis/macam Potensiometer

Potensiometer karbon dan metal film jarang digunakan untuk kontrol industri
karena cepat aus. Potensiometer wire wound adalah potensiometer yang
menggunakan

kawat

halus

yang

dililit

pada

batang

metal.

Ketelitian

potensiometer tergantung dari ukuran kawat. Kawat yang digunakan biasanya
adalah kawat nikelin. Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi
cukup praktis karena hanya membutuhkan satu tegangan eksitasi dan biasanya
tidak membutuhkan pengolah sinyal yang rumit. Kelemahan penggunaan
potensiometer terutama adalah:


Cepat aus akibat gesekan



Sering timbul noise terutama saat pergantian posisi dan saaat terjadi
lepas kontak



Mudah terserang korosi



Peka terhadap pengotor

Potensiometer linier adalah potensiometer yang perubahan tahanannya sangat
halus dengan jumlah putaran sampai sepuluh kali putaran (multi turn). Untuk
keperluan

sensor

posisi

potensiometer

linier

memanfaatkan

perubahan

resistansi, diperlukan proteksi apabila jangkauan ukurnya melebihi rating,
linearitas yang tinggi hasilnya mudah dibaca tetapi hati-hati dengan friksi dan
backlash yang ditimbulkan, resolusinya terbatas yaitu 0,2 – 0,5%
Pada Rotary Potentiometer, Saat wiper berputar maka besar tahanan total akan
ikut berubah. Poros dari wiper biasanya ditempelkan pada poros benda berputar
Contoh 1.
Misalkan saat wiper berada di atas output (gambar 2.4) yang dihasilkan 10V yaitu
pada sudut 350°, sedangkan saat wiper ditengah menghasilkan output 5 V yaitu

118

SENSOR DAN AKTUATOR I

pada sudut 175°. Maka berapakah tegangan yang dihasilkan pada saat wiper
menunjukkan sudut 82°
Jawab:
Tegangan yang dihasilkan pada sudut 82°=82°x (10 V/350°) = 2,34 Vdc

Gambar Potensiometer sebagai alat ukur posisi
Potensiometer yang sedang dibicarakan sebenarnya adalah pembagi tegangan
(voltage divider) dan akan bekerja baik jika arus listrik yang sama mengalir di
seluruh tahanan potensiometer. Kesalahan pembebanan(loading error) terjadi
saat wiper dari potensiometer dihubungkan dengan rangkaian yang memiliki
tahanan input tidak terlalu besar dari tahanan potensiometer. Sehingga arus
yang melewati wiper berkurang dan menyebabkan pembacaan tegangan
menjadi berkurang. Hal ini dapat diatasi dengan rangkaian buffer impedansi
tinggi misalnya menggunakan voltage follower yang dipasang diantara
potensiometer dengan rangkaian yang diukur.

Contoh 2
Lengan robot pada gambar dibawah. berputar 120°stop to stop dan
potensiometer digunakan sebagai sensor posisi. Pengontrol adalah sistem digital
8 bit dan perlu mengetahui posisi saat itu dengan resolusi 0,5°
Jawaban:

119

SENSOR DAN AKTUATOR

Untuk memperoleh resolusi 0,5°berarti seluruh 120°harus dibagi menjadi 240
kenaikan dan setiap kenaikan bernilai 0,5°. Bilangan 8 bit memiliki 255 tingkat
(dari 0000 0000 sampai 1111 1111) jadi cukup untuk pekerjaan ini.
Potensiometer disuplai dengantegangan 5V sehingga output dari potensiometer
adalah 5V untuk sudut maksimum 350°(jika diasumsikan potensiometer dapat
berotasi penuh). Tegangan acuan dari ADC (analog to digital converter) juga 5V
sehingga jika tegangan keluaran potensiometer 5V berarti output digitalnya
adalah
255 (1111 1111bin). Potensiometer berputar 350°tetapi lengan robot hanya
berputar 120°sehingga perbandingan roda gigi 2:1. Dengan pengaturan ini
potensiometer berputar 240°saat lengan robot berputar 120°

Gambar Potensiometer sebagai sensor putaran pada lengan robot
Misal saat lengan robot berputar 10°maka potensiometer akan berputar 20°. Dan
tegangan potensiometer adalah : 20°x (5 V/350°) = 0,29 V. Tegangan ini akan
diubah oleh ADC menjadi besaran digital : 0,29 V x (255/5V) = 14,8 ≈15 = 0000
1111bin
Kembali ke masalah resolusi dari pengukuran ini adalah :

Ternyata resolusinya 0,686°sedangkan yang diminta adalah 0,5°untuk mengatasi
hal ini. Untuk meningkatkan resolusi ini kita lihat kembali. Persamaan ini kita
hitung dengan asumsi potensiometer mengeluarkan 5V pada 350°tetapi
potensiometer sebenarnya hanya menggunakan 240°saja. Oleh karena itu untuk

120

SENSOR DAN AKTUATOR I

meningkatkan resolusi dapat diatur dengan meningkatkan tegangan 7,3 V (5 V x
350°/240°). Sehingga resolusinya sekarang:

Resolusi ini masih dalam jangkauan 0,5°sesuai spesifikasi

c.Rangkuman
Transduser/sensor potensiometrik adalah sebuah alat elektromekanik yang
mengandung elemen tahanan yang dihubungkan oleh sebuah kontak geser
yang

dapat

perubahan

bergerak.
tahanan

Gerakan kontak

yang

biasa

linier,

geser

menghasilkan

suatu

logaritmis, eksponensial, dan

sebagainya, bergantung
Simbol Potensiometer

Gambar Jenis/macam Potensiometer

Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi cukup praktis karena
hanya membutuhkan satu tegangan eksitasi dan biasanya tidak membutuhkan
pengolah sinyal yang rumit

d.Tugas
Peserta didik mengukur potensiometer algoritmis dan linier serta hasilnya dibuat
grafik hubungan nilai resistansinya dengan derajat putaran.

121

SENSOR DAN AKTUATOR

Potensiometer

Potensiometer Algoritmis

Nilai Resistansi (ohm)

Algoritmis
0

0

20

20

30

30

45

45

60

60

90

90

120

120

150

150

170

170

200

200

220

220

240

240

e.Tes Formatif
1. Jelaskan fungsi sensor potensiometer?
2. Gambarkan symbol potensiometer?
3. Peserta didik dapat menjelaskan macam macam sensor potensiometer?
4. Jelaskan aplikasi potensiometer

f. Lembar Jawaban Test Formatif
1. Transduser/sensor potensiometrik adalah sebuah alat elektromekanik yang
mengandung elemen tahanan yang dihubungkan oleh sebuah kontak

122

SENSOR DAN AKTUATOR I

geser yang dapat bergerak. Gerakan kontak geser menghasilkan suatu
perubahan

tahanan

yang

biasa

linier,

logaritmis, eksponensial, dan

sebagainya,
2. Simbol Potensiometer

3.Wire Wound, Potensio geser dan Karbon (linier dan Algoritmis)
4. Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi

g. Lembar Kerja Peserta didik
Kerjakan tugas LKS sesuai gambar dibawah dan ukur jika R1=10 k dan R2
=100k (potensiometer) dengan diskala 10 titik, ukurlah setiap titik.

123

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 16
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan fungsi sensor Limit switch



Peserta didik dapat menggambarkan symbol Limit switch



Peserta didik dapat menjelaskan macam macam sensor Limit switch



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Limit switch

b. Uraian Materi
LIMIT SWITCHES
Suatu sensor proximity memberitahukan kepada kontroller jika suatu bagian yang
bergerak berada pada posisi yang tepat. Limit switch adalah salah satu contoh
dari sensor proximity. Limit switch adalah suatu tombol atau katup atau
indicatormekanik yang diletakkan pada suatu tempat yang digerakkan ketika
suatu bagian mekanik berada di ujung sesuai dengan pergerakan yang
diinginkan.
Simbol dari Limit switch

Sebagai contoh, dalam pembuka pintu otomatis garasi semua kontroller harus
mengetahui apakah pintu terbuka atau tertutup sepenuhnya. Limit switch dapat
mendeteksi kedua kondisi ini.

124

SENSOR DAN AKTUATOR I

Gambar

dibawah

menunjukkan beberapa contoh limit switch. Limit switch

sangat berperan untuk banyak aplikasi, tetapi mereka memiliki dua kekurangan
yaitu digunakan secara terus menerus sebagai peralatan mekanik akhirnya akan
rusak, dan limit switch membutuhkan sejumlah tekanan fisik untuk digerakkan.

Gambar kerja limit (a) Tombol tekan (b) Tombol fleksibel (c) Roller
Sensor pembatas, dalam artian mendeteksi gerakan dari suatu mesin sehingga
bisa mengontrolnya atau memberhentikan gerakan dari mesin tersebut sehingga
dapat

membatasi

gerakan

mesin

dan

tidak

pemakaiannyapun sangat umum dan banyak.
Contoh-contoh penggunaan limit switch :


Sensor door open/close.



Sensor cylinder up/down.



Sensor Safety equipment (emergency stop).



Sensor position.



Dll.

Gambar Limit Switch :

125

sampai

kebablasan,

SENSOR DAN AKTUATOR

c.Rangkuman
Limit switch adalah salah satu contoh dari sensor proximity. Limit switch
adalah suatu tombol atau katup atau indicatormekanik yang diletakkan
pada suatu tempat yang digerakkan ketika suatu bagian mekanik berada
di ujung sesuai dengan pergerakan yang diinginkan.
Jenis Limit switch (a) Tombol tekan (b) Tombol fleksibel (c) Roller

Contoh-contoh penggunaan limit switch :


Sensor door open/close.



Sensor cylinder up/down.



Sensor Safety equipment (emergency stop).



Sensor position.



Dll.
Simbol dari Limit switch

126

SENSOR DAN AKTUATOR I

d.Tugas
Buatlah Rangkaian control yang menggunakan sensor limit switch, misal model
lift

e.Tes Formatif
1. Jelaskan fungsi sensor Limit switch?
2. Gambarkan symbol Limit switch?
3. Jelaskan macam macam sensor Limit switch?
4. Jelaskan aplikasi dari Limit switch?

f. Lembar Jawaban Test Formatif
1. Limit switch adalah suatu tombol atau katup atau indicatormekanik yang

diletakkan pada suatu tempat yang digerakkan ketika suatu bagian mekanik
berada di ujung sesuai dengan pergerakan yang diinginkan.
2. Simbol dari Limit switch




3. Jenis Limit switch (a) Tombol tekan (b) Tombol fleksibel (c) Roller
4. Aplikasi dari limit switch untuk :


Sensor door open/close.



Sensor cylinder up/down.



Sensor Safety equipment (emergency stop).



Sensor position.

g. Lembar Kerja Peserta didik

127

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 17
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan tentang Sensor proximity



Peserta didik dapat menjelaskan tentang Sensor proximity induktif



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor proximity induktif



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor proximity induktif

b. Uraian Materi
SENSOR PROXIMITY
yaitu sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target (jenis logam)
dengan tanpa adanya kontak fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari alat
elektonis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindunginya dari pengaruh
getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor ini dapat
diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu
kecil/lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Prinsip kerjanya adalah
dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan medan frekuensi
tinggi.

Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu
obyek. Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk
mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau lebiah
dikenal dengan istilah "Line Follower Robot " atau " Line Tracer Robot", juga
biasa digunakan untuk mendeteksi penghalang berupa dinding atau penghalang
lain pada Robot Avoider..
Mengapa digunakan sensor proximity, ada beberapa hal atau kondisi
digunakannya sensor ini antara lain :
a). Object yg di deteksi terlalu kecil

128

SENSOR DAN AKTUATOR I

b). Respons cepat dan kecepatan switching di perlukan
Contoh : Dalam menghitung atau eject control applications.
c).Objeck yg di deteksi harus di indra / check dengan adanya pembatasan non
metalik (non logam) seperti kaca, plastik dan karton kertas.
d).Lingkungan yg berbahaya, dimana lingkungan tersebut tidak diijinkan adanya
kontak mekanik.
Jenis sensor proximity :
a)

Sensor kedekatan induktif,jika obyeknya adalah logam .Terdiri dari
kumparan,

osilator,

rangkaian

detektor

dan

output

elektronis.

Kelemahannya sensor ini tidak sensitif terhadap kelembaban, debu
dsb.Induktif proximity sensor terdiri dari empat elemen yaitu Sensor coil
(ferrite core), oscillator circuit, detection circuit dan solid state output
circuit.
b). Sensor kedekatan kapasitif. Obyeknya dapat konduktif atau non
konduktif.Sensor ini dapat diaktifkan dengan bahan non konduktif seperti
kayu, tepung, gula, dsb
c). Sensor

Photoelectri

sensor

photoelectric

adalah

peralatan

yang

mengkonversikan sinyal yang dibangkitkan oleh emisi cahaya menjadi
sinyal listrik
d). Sensor Ultrasonic Gelombang ultrasonik adalah gelombang yang
dipancarkan dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara
Jarak Diteksi
Jarak diteksi adalah jarak dari posisi yang terbaca dan tidak terbaca sensor
untuk operasi kerjanya, ketika obyek benda digerakkan oleh metode tertentu.

Pengaturan jarak, Mengatur jarak dari permukaan sensor memungkinkan
penggunaan sensor lebih stabil dalam operasi kerjanya, termasuk pengaruh

129

SENSOR DAN AKTUATOR

suhu dan tegangan. Posisi objek (standar) sensing transit ini adalah sekitar
70% sampai 80% dari jarak (nilai) normal sensing.

Nilai output dari Proximity Switch ini ada 3 macam, dan bisa diklasifikasikan
juga sebagai nilai NO (Normally Open) dan NC (Normally Close). Persis
seperti fungsi pada tombol, atau secara spesifik menyerupai fungsi limit
switch dalam suatu sistem kerja rangkaian yang membutuhkan suatu
perangkat pembaca dalam sistem kerja kontinue mesin. Tiga macam ouput
Proximity Switch ini bisa dilihat pada gambar dibawah.

Output 2 kabel VDC

Output 3 dan 4 kabel VDC

Output 2 kabel VAC

130

SENSOR DAN AKTUATOR I

Dengan melihat gambar diatas kita dapat mengenali type sensor Proximity
Switch ini, yaitu type NPN dan type PNP. Type inilah yang nanti bisa
dikoneksikan dengan berbagai macam peralatan kontrol semi digital yang
membutuhkan nilai nilai logika sebagai input untuk proses kerjanya.
Menghubungan sumber tegangan sudah standart warna kabel maupun
simbolnya dari segala pabrikan.
Tabel 10-1 . Simbol Terminal
Fungsi

Warna

Simbol

Positive supply voltage (+)

brown

BN

Negative supply voltage (-)

blue

BL

Switch Output

black

BK

Antivalent switch Output

white

WH

Beberapa jenis Proximity Switch ini hanya bisa dikoneksikan dengan
perangkat PLC tergantung type dan jenisnya. Sensor ini juga bisa
dikoneksikan langsung dengan berbagai macam peralatan kontrol semi
digital, dan counter relay digital adalah salah satunya.
Pada prinsipnya fungsi Proximity Switch ini dalam suatu rangkaian
pengendali adalah sebagai kontrol untuk memati hidupkan suatu sistem
interlock dengan bantuan peralatan semi digital untuk sistem kerja berurutan
dalam rangkaian kontrol.
Proximity Inductive
Tapi kali ini saya fokus untuk membahas inductive proximity. Sensor ini bekerja
sama dengan koil elektromagnetik akan mendeteksi kehadiran suatu objek
logam. Sensor ini mempunyai empat elemen utama yaitu Koil, Osilator,
Rangkaian Trigger, dan sebuah output. Osilatro berfungsi untuk menghasilkan
frekuensi radio. Medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh osilator akan
dipancarkan oleh koil melalui permukaan sensor, rangkaian ini akan mendapat
umpan balik dari medan yang dideteksi untuk menjaga osilatro tetap bekerja.
Dimana inductive proximity atau yang kita kenal di ranah indusri dengan istilah
speed monitor (speedmon), karna biasanya sensor ini dipakai pada belt conveyor
yang dipasang di bagian tail pulley untuk safety device. Kalau dipabrik semen
selain di belt conveyor inductive proximity juga digunakan pada Screw Conveyor,
Drag Chain, atau untuk hal-hal yang berkaitan dengan posisi ataupun switch.

131

SENSOR DAN AKTUATOR

Simbol

Gambar Jenis dan Berbagai type Inductive Proximity
Sensor ini memanfaatkan medan electromagnetic

untuk mendeteksi benda

logam yang ada didekatnya. Secara sederhana Inductive proximity hanya sensor
switch yang memberikan logika true jika mendeteksi logam di dekatnya tapi ada
juga jenis yang membutuhkan pulsa artinya sensor ini harus mendeteksi object
(logam) berulang-ulang kali agar dapat menghasilkan pulsa dengan nilai
frekuensi yang sama atau lebih besar dari setting frekuensi thresholdnya baru
kemudian dia akan memberikan logika 1, Sensor jenis inilah yang biasanya
dipakai pada belt conveyor. Inductive Proximity ada yang 2 kabel ada juga yang
tiga kabel ada yang 24 VDC ada juga yang 220 VAC, jadi kembali lagi,

132

SENSOR DAN AKTUATOR I

tergantung kebutuhan kita dalam pemakaiannya. Gambar Prinsip Kerja Inductive
Proximity Sensor

Gambar Prinsip Kerja Inductive Proximity Sensor
Proximity Switch atau 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. Proximity
Switch ini mempunyai tegangan kerja antara 10-30 Vdc dan ada juga yang
menggunakan tegangan 100-200VAC.

133

SENSOR DAN AKTUATOR

Aplikasi Proximity Induktif
berfungsi untuk mendeteksi obyek besi/metal. Meskipun terhalang oleh benda
non-metal, sensor akan tetap dapat mendeteksi selama dalam jarak (nilai)
normal sensing atau jangkauannya. Jika sensor mendeteksi adanya besi di area
sensingnya, maka kondisi output sensor akan berubah nilainya.
Dari gambar dibawah ini merupakan aplikasi mendeteksi ketinggian benda di
conveyor

134

SENSOR DAN AKTUATOR I

Dan dapat dilihat juga gambar realita Sensor Induktif dipasang.

135

SENSOR DAN AKTUATOR

Spesifikasi Proximity Induktif
Produk dari Wenglor

136

SENSOR DAN AKTUATOR I

137

SENSOR DAN AKTUATOR

Produk Autonic

138

SENSOR DAN AKTUATOR I

139

SENSOR DAN AKTUATOR

140

SENSOR DAN AKTUATOR I

Produk Omron

141

SENSOR DAN AKTUATOR

142

SENSOR DAN AKTUATOR I

Produk IFM

143

SENSOR DAN AKTUATOR

c. Rangkuman
Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu obyek
Sensor proximity induktif ini bekerja sama dengan koil elektromagnetik akan
mendeteksi kehadiran suatu objek logam.
Simbol

Aplikasi Proximity Induktif
berfungsi untuk mendeteksi obyek besi/metal. Meskipun terhalang oleh benda
non-metal, sensor akan tetap dapat mendeteksi selama dalam jarak (nilai)
normal sensing atau jangkauannya. Jika sensor mendeteksi adanya besi di area
sensingnya, maka kondisi output sensor akan berubah nilainya

d. Tugas
Lakukan pengukuran Proximity Induktif dari salah satu pabrikan, dipasang
sumber tegangan sesuai dengan spesifikasinya dan ukurlah seperti ada pada
table
Bahan

Jarak (mm) antara objek dg
sensor

Tegangan Output

Logam
Plastik
Kertas/karton
Kaca

144

SENSOR DAN AKTUATOR I

Kayu

e.Tes Formatif
1. Jelaskan tentang Sensor proximity
2. Jelaskan tentang Sensor proximity induktif
3. Gambarkan simbol Sensor proximity induktif
4. Jelaskan aplikasi Sensor proximity induktif

f. Lembar jawaban Test Formatif
1. Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu
obyek
2. Sensor proximity induktif ini bekerja sama dengan koil elektromagnetik akan
mendeteksi kehadiran suatu objek logam.
3. Simbol

4. Aplikasi Proximity Induktif
berfungsi untuk mendeteksi obyek besi/metal. Meskipun terhalang oleh benda
non-metal, sensor akan tetap dapat mendeteksi selama dalam jarak (nilai)
normal sensing atau jangkauannya. Jika sensor mendeteksi adanya besi di
area sensingnya, maka kondisi output sensor akan berubah nilainya

g.Lembar Kerja Peserta didik

145

SENSOR DAN AKTUATOR

2. Kegiatan Pembelajaran 18
a. Tujuan Pembelajaran:


Peserta didik dapat menjelaskan tentang Sensor proximity kapasitif



Peserta didik dapat mengambarkan simbol Sensor proximity kapasitif



Peserta didik dapat menjelaskan aplikasi Sensor proximity kapasitif

b. Uraian Materi
PROXIMITY CAPACITIVE
Proximity Capacitive akan mendeteksi semua obyek yang ada dalam jarak
sensingnya baik metal maupun non-metal.
Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan
konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik
yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubhan
luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut.
Konsep kapasitor yang digunakan dalam sensor kapasitif adalah proses
menyimpan dan melepas energi listrik dalam bentuk muatan-muatan listrik pada
kapasitor yang dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum.

Sensor kapasitif sama dengan sensor kapasitif

yang sudah dibahas

sebelumnya. Perbedaan antara sensor kapasitif dengan sensor kapasitif adalah

146

SENSOR DAN AKTUATOR I

Sensor kapasitif menghasilkan medan elektrostatis tidak medan elektromagnetik
seperti pada sensor kapasitif .
Sensor kapasitif bisa mendeteksi material yang terbuat dari logam maupun non
logam seperti gelas, cairan, atau baju.

Gambar Sensor kapasitive
Cara kerja proximity kapasitif :
Proximity kapasitif mengukur perubahan kapasitansi medan listrik sebuah
kapasitor yang disebabkan oleh objek yang mendekatinya. Proximity kapasitif
bisa mendeteksi baik benda logam maupun non logam. Konsep sensor kapasitif

147

SENSOR DAN AKTUATOR

Simbol Proximity kapasitif:

148

SENSOR DAN AKTUATOR I

149

SENSOR DAN AKTUATOR

150

SENSOR DAN AKTUATOR I

151

SENSOR DAN AKTUATOR

152

SENSOR DAN AKTUATOR I

153

SENSOR DAN AKTUATOR

154

SENSOR DAN AKTUATOR I

155

SENSOR DAN AKTUATOR

c. Rangkuman
Proximity Capacitive akan mendeteksi semua obyek yang ada dalam jarak
sensingnya baik metal maupun non-metal.
Simbol Proximity kapasitif:

Aplikasi Proximity kapasitif
Berfungsi untuk mendeteksi obyek baik metal maupun non-metal. Biasanya
dipakai untuk deteksi barang pada ban berjalan (conveyer)

156

SENSOR DAN AKTUATOR I

d. Tugas
Lakukan pengukuran Proximity kapasitif dari salah satu pabrikan, dipasang
sumber tegangan sesuai dengan spesifikasinya dan ukurlah seperti ada pada
table
Bahan

Jarak (mm) antara objek dg
sensor

Tegangan Output

Logam
Plastik
Kertas/karton
Kaca
Kayu

e.Tes Formatif
1. Jelaskan tentang Sensor proximity kapasitif
2. Gambarkan simbol Sensor proximity kapasitif
3. Jelaskan aplikasi Sensor proximity kapasitif

f. Lembar jawaban Test Formatif
1. Sensor proximity kapasitif ini bekerja sama dengan koil elektromagnetik akan
mendeteksi kehadiran suatu objek logam.
2. Simbol

3. Aplikasi Proximity Kapasitif
Berfungsi untuk mendeteksi obyek baik metal maupun non-metal. Biasanya
dipakai untuk deteksi barang pada ban berjalan (conveyer)

g.Lembar Kerja Peserta didik

157

SENSOR DAN AKTUATOR

PENERAPAN

6.1 Knowledge Skills


Pengetahuan yang didapat digabungkan dengan mata pelajaran yang
lain, sehingga menjadi suatu system control



Pengetahuan tentang pemilihan sensor yang tepat suatu control.

6.2 Psikomotorik Skills
Ketrampilan yang didapat adalah :


Dapat merangkai aplikasi sensor



Dapat mengetetahui dan mengukur fungsi atau tidak sebuah sensor

6.3 Attitude Skillls


Sikap yang didapat adalah lebih hati-hati dalam memeperlakukan.



Kerjasama dengan teman dalam membuat proyek yang ada komponen
sensornya

6.4 Produk/Benda Kerja Sesuai Kriteria Standar


Membuat penetas telur sederhana dengan sensor temperature



Memperbaiki strika yang ada di rumah

158

SENSOR DAN AKTUATOR I

DAFTAR PUSTAKA


Hans-Rolf Tränkler, Ernst Obermeier, Sensortechnik: Handbuch für Praxis
und Wissenschaft



http://hznplc.blogspot.com/2013/02/sekilas-sensor-sekilas-sensorsensor.html



http://www.autonics.com/products/products_2.php?big=01&mid=01/01



http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/teori-sensor-dantransduser-elektronika/



http://www.rdfcorp.com/products/aerospace/sp-002_pf.html



http://desnantara.blogspot.com/2013/04/temperatur-switch.html



http://buatberbagisaja.wordpress.com/2011/07/05/light-switch-with-phototransistor/



robby.c.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/.../sensortranduser.doc



http://shareeverythings.wordpress.com/tag/cara-kerja-sensor-lvdt/



elib.unikom.ac.id/download.php id=53150



http://www.ia.omron.com/products/category/sensors/proximity-sensors/



https://my.ifm.com/web/ifmde/download/sensoren-fuer-motion-control



http://www.wenglor.de/index.php?id=567&L=0



http://elektronikatea.blogspot.com/2010/10/sensor-proximity.html



repository.usu.ac.id/bitstream/123456 89/18



http://www.meriwardanaku.com/2013/01/sensor-inductive-proximity-

2/3/Chapter 20II.pdf

speed.html


http://hznplc.blogspot.com/2013/02/sekilas-sensor-sekilas-sensorsensor.html



http://electric-mechanic.blogspot.com/2012/09/proximity-switch-sensorjarak.html

159

Judul: Teknik Sensor Dan Aktuator I

Oleh: Djoko Sunarto


Ikuti kami