BAB 2
Transduser
I. Topik : Klasifikasi, keuntungan, kekurangan dan karakteristik transduser
II. Tujuan : Setelah
melakukan kegiatan pembelajaran
diharapkan mahasiswa dapat :
2.1. Menjelaskan pengertian transduser
2.2. Menyebutkan klasifikasi transduser listrik
2.3. Menyebutkan keuntungan-keuntungan dan kekurangan-kekurangan
transduser listrik.
2.4. Menjelaskan karakteristik transduser listrik
III. Pendahuluan
Kegiatan pembelajaran
untuk topik transduser membahas tentang: pengertian tranduser, klafikasi
transduser listrik, keuntungan-keuntungan dan kekurangan-kekurangan menggunakan
transduser listrik dan karakterteristik dasar transduser listrik.
IV. Materi
4.1.
Pengertian transduser
Transduser adalah suatu peralatan / alat yang dapat mengubah suatu
besaran ke besaran lain, seperti besaran listrik, mekanik, kimia,
optic (radiasi) atau thermal (panas).
4.2.
Klasifikasi transduser listrik
Transduser
listrik dapat dibagi dalam dua katagori yaitu transduser pasif dan transduser
aktif. Transduser pasif bekerja
berdasarkan prinsip pengontrolan energi, transduser ini bekerjanya atas dasar
perubahan parameter listrik (resistansi, induktansi atau kapasitansi), oleh
karena itu supaya dapat bekerja diperlukan penggerak atau sumber dari luar yang
berbentuk energi listrik sekunder. Contoh: pemakaian strain
gauge digerakkan sumber listrik arus searah, LVDT (transformator diferensial) digerakkan oleh sinyal gelombang
pembawa, Contoh
lain: RTD (resistance thermal detector), Potensiometer dan NTC.
Transduser aktif adalah devais yang dapat membangkitkan
sendiri, bekerja menurut hukum kekekalan energi. Tranduser aktif dapat
membangkitkan sinyal output listrik yang ekuivalen tanpa adanya sumber
energi dari luar. Contoh: piezo
electric, termocouple, photovoltatic dan
termistor.
Tabel 2.1. menampilkan prinsip kerja,
sifat dan pemakaian alat dari kelas tranduser berdasarkan klasifikasi
dan kelas transduser.
Tabel 2.1. Klasifikasi transduser listrik
Parameter
listrik dan kelas transduser
|
Prinsip kerja
dan sifat alat
|
Pemakaian alat
|
Transduser Pasif
|
||
Potensiometer
|
Perubahan
nilai tahanan karena posisi kontak bergeser
|
Tekanan,
pergeseran/posisi
|
Strain gage
|
Perubahan
nilai tahanan akibat perubahan panjang kawat oleh tekanan dari luar
|
Gaya, torsi
dan posisi
|
Transformator
selisih (LVDT)
|
Tegangan
selisih dua kumparan primer akibat pergeseran inti trafo
|
Tekanan, gaya,
dan pergeseran
|
Gage arus
pusar
|
Perubahan
induktansi kumparan akibat perubahan jarak plat
|
Pergeseran dan
ketebalan
|
Transduser Aktif
|
||
Gage kerutan
magnetik
(magnetostriction gage)
|
Sifat‐sifat magnetik diubah oleh
tekanan geser (stress)
|
Gaya, tekanan,
bunyi (suara)
|
Pengukuran efek Hall
|
Beda potensial
dibangkitkan pada sebuah plat semikonduktor
(germanium)
bila fluksi magnet
berinteraksi
dengan arus yang
dimasukkan.
|
Fluksi magnet, arus
|
Sel fotoemisif
|
Emisi elektron
akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif
|
Cahaya dan
radiasi
|
Kamar ionisasi
(ionisasion
chamber)
|
Aliran
elektron diindusir oleh ionisasi gas akibat radioaktif.
|
Aliran
elektron diindusir oleh ionisasi gas akibat radioaktif.
|
Photomultiplier
|
Emisi elektron
sekunder akibat radiasi yang masuk ke katoda sensitif cahaya
|
Cahaya,
radiasi dan relay sensitif cahaya
|
Termokopel
|
Pembangkitan
ggl pada titik sambung dua logam yang berbeda akibat dipanasi
|
Temperatur,
aliran panas dan radiasi
|
Generator
kumparan putar (tachogenerator)
|
Perputaran
sebuah kumparan di dalam medan magnit yang membangkitkan tegangan
|
Kecepatan dan getaran
|
Piezoelektrik
|
Pembangkitan
ggl bahan kristal piezo akibat gaya dari luar
|
Suara,
getaran, percepatan, tekanan
|
Sel foto tegangan
|
Terbangkitnya
tegangan pada sel foto akibat rangsangan energi dari luar
|
Cahaya
matahari
|
Termometer tahanan (RTD)
|
Perubahan
nilai tahanan kawat akibat perubahan temperatur
|
Temperatur,
panas
|
Hygrometer tahanan
|
Tahanan sebuah
strip konduktif berubah terhadap kandungan uap air
|
Kelembaban
relatif
|
Termistor (NTC)
|
Penurunan
nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur
|
Temperatur
|
Mikropon kapasitor
|
Tekanan suara
mengubah nnilai kapasitansi dua buah plat
|
Suara,
musik,derau
|
Gage‐tekanan, kapasitansi
Berubah
|
Jarak antara
dua plat paralel
diubah oleh
sebuah gaya yang
diberikan dari luar.
|
Pergeseran,
tekanan
Suara, musik, derau
|
Ukuran
dielektrik
|
Variasi
kapasitansi melalui
perubahan
dielektrik.
|
ketebalan
|
Transducer
rangkaian
Magnetik
|
Induktansi
diri atau induktansi bersama dari kumparan yang dieksitasi oleh AC diubah dng
perubahan‐perubahan di dalam rangkaian
magnetik.
|
Tekanan,
pergeseran
|
Pengukuran reluktansi
|
Reluktansi rangkaian magnetik diubah
dengan mengubah posisi inti besi sebuah kumparan
|
Tekanan, pergeseran, getaran, posisi
|
4.3.
Keuntungan-keuntungan dan kekurangan-kekurangan transduser listrik
Transduser listrik berfungsi untuk mengubah
besaran fisika, mekanik atau optik untuk ditransformasikan langsung dan diubah menjadi
besaran listrik yang berupa tegangan atau arus yang sebanding dengan besaran
yang diukur. Parameter penting untuk
menilai kemampuan transduser yaitu: linieritas, sifat pengulangan, resolusi (ketajaman)
dan kehandalan.
(1) Keuntungan transduser listrik meliputi:
a. Output listrik dapat diperkuat menurut
keperluan.
b. Output dapat dilihat dan direkam secara jarak jauh, selain dapat dibaca atau dilihat untuk beberapa
transduser dapat diproses bersama-sama.
c. Output dapat diubah tergantung keperluan
pemeragaan atau mengontrol alat
lain. Besarnya sinyal dapat dinyatakan dengan tegangan atau arus.
Informasi frekuensi atau pulsa. Output yang sama dapat diubah menjadi format
digital, pemeragaan digital, pencetakan (print out) atau penghitungan dalam
proses (on-line computation). Karena output dapat dimodifiksi atau diperkuat maka
sinyal output tersebut dapat direkam pada osilograp perekam multi channel
misalnya, pada transduser listrik yang
digunakan secara bersamaan.
d. Sinyal dapat dikondisikan atau dicampur untuk
mendapatkan kombinasi output dan transduser sejenis, seperti contohnya pada
komputer on line, atau pada sistem
kontrol adaptif.
e. Ukuran dan bentuk transduser dapat disesuaikan
dengan rancangan alat untuk mendapatkan berat serta volume optimum.
f. Dimensi
dan bentuk desain dapat dipilih agar tidak mengganggu sifat yang diukur seperti
misalnya pada pengukuran turbulensi arus, ukuran transduser dapat dibuat kecil
sekali, ini akan menaikkan frekuensi natural dan menjadi lebih baik. Contohnya
pada transduser piezo elektrik miniatur yang digunakan untuk mengukur getaran.
(2) Kekurangan transduser
listrik ialah :
Kekurangan-kekurangan transduser listrik, yaitu:
a.
Kurang baik pada pengukuran presisi.
b. Alat kurang andal dibanding dengan jenis mekanik
karena umur dan drift komponen aktif yang digunakan dapat mempengaruhi besaran
listrik.
c. Elemen sensor dan pengkondisi sinyal-sinyal
relative mahal
d. Ketelitian dan resolusi tidak setinggi alat
mekanik yang dapat mempunyai ketelitian hingga 0,01%.
Tetapi sekarang dengan peningkatan teknologi
rangkaian terintegrasi, ketelitian dan stabilitasnya dapat ditingkatkan. Teknik
spesial, seperti dengan feedback pada sistem dimana indikasi nol diterapkan dalam
pemrosesan, maka terdapat perbaikan ketelitian tetapi menambah kekomplekan sistem
sehingga ukurannya lebih besar dan menurunkan frekuensi naturalnya dan harganya lebih mahal.
2.4. Karakteristik dasar transduser
Transduser dirancang untuk meraba besaran ukur
yang spesifik atau hanya tanggap terhadap besaran ukur tertentu saja. Pemilihan
karakteristik transduser listrik dan mekanik sangat penting, untuk pemakain
tertentu dalam instrumen suatu
penelitian perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut:
a. Kokoh (ruggedness)
kemampuan untuk bertahan pada beban lebih, dengan pengaman proteksi beban lebih
yang dapat mencegah pemakaian beban
lebih.
b. Linieritas,
Kemampuan menghasilkan karakteristik input-output yang simetris dan linier.
c. Kemampuan ulang, kemampuan menghasilkan sinyal
output yang tepat sama bila mengukur besaran ukur sama secara berulang dalam
kondisi lingkungan sama pula.
d. Instrumentasi memuaskan, memberikan sinyal output
analog yang tinggi dengan perbandingan sinyal terhadap noise yang besar; dalam
banyak hal lebih disukai besaran digital.
e. Stabilitas dan keandalan tinggi, kesalahan pengukuran minimum, tidak terpengaruh
temperatur, getaran dan variasi keadaan lingkungan.
f. Tanggapan
dinamis (dynamic response) baik:
Output dapat dipercaya terhadap input bila diambil sebagai fungsi waktu. Efek
ini dianalisa sebagai tanggapan frekuensi.
g. Karakteristik mekanik yang baik dapat
mempengaruhi unjuk kerja statis kuasistatis dan keadaan dinamis. Efek utamanya
adalah :
(1)
Histerisis mekanik, mengakibatkan tanggapan elemen sensor yang tidak sempurna, yang
terjadi pada dimensi transduser strain. Sifat ini bergantung pada bahan yang
dipakai.
(2) Kental
atau merayap (creep): disebabkan
karena adanya aliran kental bahan elemen sensor. Besarnya semakin naik bila
beban naik dan temperatur naik. Bahan yang mempunyai titik leleh rendah
memperlihatkan harga sifat merayap/mengalir yang besar.
(3) Sifat
elastis yang tertinggal (after effect):
Perubahan bentuk yang masih berlanjut bila beban diberikan dengan konstan dan
kalau beban dilepas maka bentuk secara perlahan-lahan akan kembali keasalnya,
dan hilang sisa perubahan bentuknya.
h. Minimumkan noise yang bersatu dengan devais
integrated, minimumkan asimitri dan kerusakan lain.
V. Pendalaman materi
1. 1. Jelaskan dan beri contoh apa yang dimaksud dengan tranduser:
a. Pasif
b. Aktif
2. 2. Sebutkan keuntungan apa saja yang
diperoleh jika menggunakan tranduser listrik
3. 3. Sebutkan kerugian apa saja yang terjadi
jika menggunakan tranduser listrik
4. Sebutkan karakteristik apa saja yang yang
harus dimiliki oleh tranduser listrik agar dapat dipakai sebagai instrumen
pedeteksi.
0 comments:
Post a Comment