Tugas 2 Sinyal dan Sensor

8 Jenis Sensor Beserta Cara Kerja dan Kegunaannya

1. Sensor Proximity

Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.

Prinsip Kerja Sensor Proximity

Sensor ini bekerja berdasarkan jarak object terhadap sensor, ketika ada object logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5 mm misalkan, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay dll. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan kita dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace.
Contoh Aplikasi Sensor Proximity
Robot cerdas, proximity switch dll.

2. Sensor LDR ( light dependent resistor )
  
Sensor LDR adalah sebuah sensor cahaya jenis photoconductive dimana jika cahaya yang masuk kedalam sensor tersebut semakin sedikit, maka resistansinya akan semakin besar demikian juga sebaliknya jika intensitas cahaya yang masuk semakin banyak maka resistansinya (hambatan) akan semakin sedikit, LDR dihitung dalam satuan ohm.
Berikut ini bagian – bagian dari LDR 

Prinsip Kerja Sensor LDR

Prinsip kerja LDR itu sendiri adalah nilai resistansinya akan bertambah besar apabila tidak terkena cahaya (malam hari) dan akan berkurang resistansinya apabila terkena cahaya (siang hari), LDR ini umumnya digabungkan dengan beberapa transistor untuk membentuk rangkaian lampu otomatis atau rangkaian lainnya. Kelebihannya tak ada kode spesial untuk membaca nilai resistasi pada LDR ini.
Contoh Aplikasi Sensor LDR
Contoh Aplikasi LDR sebagai sensor cahaya diantaranya: Rangkaian alarm, indikator, counter (penghitung), fungsi potensiometer.

3. Sensor Tekanan MPX4100

Sensor tekanan MPX4100 merupakan seri Manifold Absolute Pressure (MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu manifold. Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film metalization dan proses bipolar semiconductor. Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada gambar berikut.

Prinsip Kerja Sensor Tekanan MPX4100

Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. kurang ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang.
Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah tahanannya, seperti terlihat pada gambar 7. Aplikasi umum pengukuran tekanan balok
Contoh Aplikasi Sensor Tekanan
Pemantau cuaca, pesawat terbang, dan pengukur tekanan ban.

4. Sensor Suara (MIC KONDENCER)

Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.

Prinsip Kerja Sensor Suara (MIC KONDENSER)

Prinsip kerja ECM adalah getaran suara yang diterima oleh dielectric berupa membran tipis di dalam ECM akan menyebabkan perubahan nilai kapasitasnya.
Contoh Aplikasi Sensor Suara (MIC KONDENSER)
Contoh pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Aplikasi mikrofon adalah pada system audio, sebagai sensor suara dan pada system telekomunikasi telepon seluler.

5. Sensor Warna TCS230

Sensor warna TCS230 adalah sensor warna yang sering digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk pendeteksian suatu object benda atau warna dari objet yang di monitor. Sensor warna TCS230 juga dapat digunakan sebagi sensor gerak, dimana sensor mendeteksi gerakan suatu object berdasarkan perubahan warna yang diterima oleh sensor. Pada dasarnya sensor warna TCS230 adalah rangkaian photo dioda yang disusun secara matrik array 8×8 dengan 16 buah konfigurasi photodioda yang berfungsi sebagai filter warna merah, 16 photodiode sebagai filter warna biru dan 16 photo dioda lagi tanpa filter warna. Sensor warna TCS230 merupakan sensor yang dikemas dalam chip DIP 8 pin dengan bagian muka transparan sebagai tempat menerima intensitas cahaya yang berwarna.

Prinsip Kerja Sensor warna TCS230
Cara kerja piranti ini adalah dengan membedakan warna
Contoh Aplikasi Sensor warna TCS230
contoh aplikasinya adalah alat pendeteksi warna yang diantaranya dapat
digunakan untuk mendeteksi warna cat pada mobil.

6. Sensor Kecepatan (RPM)

Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.

Prinsip Kerja Sensor Kecepatan (RPM)
suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.
Contoh Aplikasi Sensor Kecepatan (RPM)
Digunakan untuk program pengukuran kecepatan putaran motor.

7. Sensor Rotary Encoder

Rotary encoder merupakan sensor digital yang digunakan untuk mendeteksi perpindahan atau pergerakan robot.
Seiring dengan perkembangan robot, perkembangan FPGA menunjukkan respon yang positif, sehingga para ilmuwan mulai mencoba mengaplikasikannya ke dalam dunia robot.

Prinsip Kerja Sensor Rotary encoder

Prinsip kerja dari sensor ini adalah sebagai berikut saat rangkaian sumber cahaya diberikan VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan sekitar 5 V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan sekitar 0 V. Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.
Contoh Aplikasi Sensor Rotary encoder
Salah satu contoh aplikasinya yaitu untuk menentukan posisi robot.

8. Sensor Limit Switch

Limit  switch merupakan salah satu jenis saklar yang berfungsi sebagai penyambung dan pemutus arus listrik. Limit switch umumnya digunakan sebagai saklar untuk membatasi gerakan suatu benda. Misalnya pada palang pintu kereta api, pagar, crane, pengangkat barang dan sejenisnya.

Prinsip Kerja Limit Switch

Cara kerja limit switch adalah bekerja berdasarkan tekanan atau sentuhan benda kerja. Misalnya pada saat pintu pagar bergeser, pada saat pagar sudah mencapai titik tertentu atau menyentuh batas yang diinginkan akan menekan pelat pemicu yang menyebabkan kontak limit switch membuka.
Contoh Aplikasi Limit Switch
Pengendali Lampu Pijar menggunakan Limit Switch

Tugas 1 Sinyal dan Sensor

Realibilitas Sensor

Soal

Misal gambar di atas adalah sensor LDR dengan nlai resistan berubah dari 5 ohm sd 100 ohm . Toleransi resistor adalah 5%. Toleransi Vcc adalah 2%. Pertanyaan
a. Hitung nilai tegangan minimum dan maksimum output Vo
b. Tuliskan fungsi Vo dalam R2. Dimana Vo sebagai sumbu Y sebagai fungsi R2 sebagai sumbu X. Ingat Y=a+bX
c. Lukiskan kurva fungsi Y=a+bx
d. Hitung nilai sensitivitas dan nilai saturasi sensor dengan perhitung toleransi Vo

Diket:  Vcc = 40V
      R1 = 100 Ohm
      LDR R2 = (5-100) Ohm
Jawaban:
A).
V = IxRT(MINIMUM)
40 V = I x (100+5) Ohm
I = 40 / 105 Ohm
I = 0,38 A
I = 380 mA
Vo = I x R2
Vo = 0,38 x 5
Vo = 1,9 Volt
Vo = R2/(R1+R2) x Vcc
      = 5/105 x40
      = 1,9 volt
V      = IxRT(max)
40 V = I x (100+100) Ohm
I = 40 / 200 Ohm
I = 0,2 A

 I    = 200 mA=0,2A Vo = I x R = 0,2 x 100 = 20 Volt
Vo = R2/(R1+R2) x Vcc
      = 100/200 x 40
      = 20 Volt

B). jika Vo=Sumbu Y dan fungsi R2= Sumbu X Y=a+bX
maka (x1,y1)= (20,100)–(x2,y2)= (2,5)(y-y1)/(x-x1)=(y2-y1)/(x2-x1(y-100)/(x-20)=(5-100)/(2-20)y-100 = 5,28(x-20)y = -5,6 + 5,28x

C).

D). nilai Toleransi Vo
Vo = R2/(R1+R2) x Vcc
Vo = 5%+5%-2%
toleransi Vo = 8 %
jika tegangan min
Vo = 2 Volt toleransi 8%
nilai toleransi 8% = 0,16 Volt
minimum 2 – 0,16 = 2,16 Volt
maximum 2 + 0,16 = 1,84 Volt
jika tegangan max
Vo = 20 volt toleransi 8%
nilai toleransi 8% = 1,6 volt
minimum 20 – 1,6= 19,4 Volt / 19 Volt
maximum 20 + 1,6= 21,6 Volt / 22 Volt

JAWABAN PERTANYAAN ECP 2 KELOMPOK ARIK CS

1. Berikan alasan pembuatan proyek ini. Apa masalah di lapangan sehingga perlu dibuat proyek ini.(04115005)

Proyek ini dibuat bertujuan untuk memanfaatkan teknologi mikrokotroler dan sensor PIR untuk membuat alat agar masyarakat dapat lebih praktis dalam menghidupkan dan mematikan lampu, sekaligus mmendukung program GO green/hemat energi. Karena seringkali masyarakat lupa / malas dalam hal mematikan lampu dan ini merupakan prilaku tidak hemat energi. Maka dari sebab itulah kami membuat project ini.

2.  Tunjukan flow  dan program C yang digunakan  pada Arduino  serta penjelasan program(04115029)

SKEMA SOFTWARE

Untuk Diagram Alur / Flowchart program adalah sebagai berikut :

 

Untuk source code program Arduino adalah sebagai berikut :

#define RELAY_ON 0

#define RELAY_OFF 1

#define RELAY_1  3   // pin yang digunakan bisa diganti ganti nomornya

int indikator = 13; // untuk indikator LED

int inputVout = 2; // Vout PIR

int statusPIR = 0; // status logical

int data = 0; // variabel temporary untuk menampung data PIR

void setup() {

pinMode(indikator, OUTPUT); //set pin 13 sebagai output

pinMode(inputVout, INPUT); // set pin 2 sebagai input

Serial.begin(9600); //serial monitor

  // Set pin as output.

  pinMode(RELAY_1, OUTPUT);

  // Initialize relay one as off so that on reset it would be off by default

  digitalWrite(RELAY_1, RELAY_OFF);

}

void loop(){

data = digitalRead(inputVout); // baca input dr Vout

if ((data == HIGH) && (statusPIR == LOW)) { // cek jika ada pergerakan

       digitalWrite(indikator, HIGH); // untuk menyalakan led indikator di board Arduino

        Serial.println("Motion detected!"); //membuat tampilan status monitor ke laptop

         statusPIR = HIGH; //diset high supaya tidak mendeteksi terus

        

         digitalWrite(RELAY_1, RELAY_ON);

         delay(5000);

         digitalWrite(RELAY_1, RELAY_OFF);

         delay(500);

        

} else {

  if ((data == LOW) && (statusPIR == HIGH)){

   digitalWrite(indikator, LOW); // untuk mematikan led indikator

   Serial.println("Motion ended!"); //untuk membuat tampilan status monitor ke laptop

   statusPIR = LOW;

   }

 }

}

3. Sensor PIR bekerja dengan sinyal apa? Sinyal suara, cahaya, gelombang atau yang laiannya. Lalu jelaskan apabila ada benda bergerak, besaran sinyal apa yang berubah dari sinyal2 itu (04115005)

Sensor PIR bekerja dengan sensor suhu. Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan.

Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.

 4. Berdasarkan data sheet book,Tunjukan skema Briver atau Buffer  sensor sehinga maching  dengan mikrokontroller dan jelaskan cara kerjanya(04115004)

sistem kerja ini adalah menangkap gerakan manusia yang ditangkap oleh sensor PIR. Kemudian Sensor PIR meneruskannya ke mikrokontroler inputan dari sensor PIR diolah menjadi perintah untuk relay modul menyalakan lampu selama beberapa waktu tergantung waktu yang telah di setting dalam source code mikrokontoler

5. Berdasarkan data sheet book, berapakah nilai tegangan dan kuat arus yang dihasilkan sensor PIR dan bagaimana bentuk kominikasi antara sensor PIR dan Arduino(04115011)

Penggunaan catu daya 3.3 hingga 5 VDC; >3 mA

-Komunikasi: menggunakan keluaran bit tunggal high/low

6.Bagaimana anda mengatur sensitifitas atau tingkat akurasi sensor sampai Aduino meresponnya! (04115011)

Untuk mengatur sensitivitasnya, dengan kita memutar trimpot yang ada di belakang sensor PIR. Dan juga mengtur Delay atau jeda respone pada mikrokontorler atau ardiuno.

Anggota Kelompok :

- Arik S (04115004)

- Satria IP (04115005)

- Rohma Septi (04115011)

- Hizkhia YA (04115029)