petunjuk penulisan ilmiah - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

BAB 2 Dasar Teori
BAB II
DASAR TEORI
A. Direct Digital Control (DDC)
Prinsip utama dari sistem DDC adalah pada pengontrol utama dan unit
terminal kontrol yang semuanya dapat diprogram. Artinya, kode program dari
sistem DDC dapat disesuaikan berdasarkan kebutuhan. Fitur program terdiri dari
jadwal waktu, set point, logika, pewaktu, aliran logaritma alarm.
Gambar 2.1 Blok diagram sistem DDC
Sistem DDC secara umum terdiri dari 3 komponen utama yaitu sensor,
controller, dan peralatan yang dikontrol (controller device). Ketiga komponen ini
digunakan untuk mengontrol suatu media.
1. Sensor
Sensor mengukur media yang dikontrol atau masukan kontrol secara
akurat dan berulang-ulang. Sensor banyak digunakan untuk mengukur suhu,
tekanan, kelembaban relatif maupun kandungan karbondioksida yang terdapat di
udara. Sensor merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu sistem kontrol.
Universitas Mercu Buana Jakarta
6
BAB 2 Dasar Teori
7
2. Controller
Controller akan memproses data yang masuk dari sensor selanjutnya
mengubah dalam bentuk logika kontrol dan memberikan keluaran berupa sebuah
aksi. Sinyal ini dapat dikirim secara langsung pada alat yang dikontrol dan
digunakan untuk mengontrol peralatan. Controller akan membandingkan masukan
dengan menyertakan set instruksi sebagai yaitu : contoh set point, batasan range,
dan aksi yng kemudian akan menghasilkan sinyal keluaran yang sesuai.
3. Controller Device
Controller Device atau peralatan yang dikontrol merupakan suatu alat
yang akan merespon sinyal atau logika dari controller dan mengubah kondisi
menjadi keluaran yang sesuai. Peralatan ini dapat berupa valve operator, relay
elektrik, kipas, pompa, kompresor, dan variabel pengatur kecepatan pada aplikasi
pompa dan kipas.
Unit pengontrol biasanya memiliki masukan analog dan digital yang
memungkinkan,
pengukuran
variabel-variabel
(suhu,
kelembaban
relatif,
tekanan). Keluaran digital serta analog digunakan untuk mengontrol media (air
panas / dingin dan juga uap). Masukan digital merupakan rangkaian terpisah dari
alat kontrol. Masukan analog diperuntukkan pada pengukuran dari variabelvariabel (suhu, kelembaban relatif, kecepatan, serta tekanan). Keluaran digital
biasanya berupa kontak-kontak relay yang digunakan untuk keperluan start dan
stop peralatan kontrol sedangkan keluaran analog berupa tegangan atau arus listrik
untuk mengontrol perubahan media seperti udara, air, uap.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
8
Ketika DDC kontrol dihubungkan dengan suatu sistem maka harus
menggunakan suatu protokol. Contoh protokol yang sering digunakan antara lain
BACnet, Modbus, S-Bus, Profit-Bus, Lon-Works.
Sistem juga dapat digabungkan dengan paket perangkat lunak (software)
grafis sehingga operator dapat memonitor, mengontrol, mengingatkan, dan
mendiagnosa peralatan. Perangkat lunak (software) yang biasa digunakan antara
lain Citect, Visiplus, serta perangkat lunak (software) untuk SCADA yang
lainnya.
B. Serial Port
Serial port merupakan sebuah interface yang sudah terdapat pada setiap
motherboard PC untuk menghubungkan PC dengan sebuah peralatan. Serial port
lebih sulit ditangani daripada paralel port karena peralatan yang dihubungkan ke
serial port harus berkomunikasi dengan menggunakan transmisi serial, sedangkan
data di komputer diolah secara paralel sehingga data dari (dan ke) serial port
harus dikonversikan ke (dan dari) bentuk paralel untuk bisa digunakan.
Dari segi kecepatan, transmisi data serial juga tidak mungkin bisa
mengalahkan kecepatan transmisi paralel. Namun demikian ada hal yang menjadi
keunggulan serial port, misalnya :
a. Kabel serial port bisa lebih panjang dibanding kabel paralel port. Ini
karena serial port mengirimkan logika “1” sebagai -3 volt hingga -25 volt
dan logika “0” sebagai +3 volt hingga +25 volt, sedang paralel port
menggunakan TTL, yakni hanya 0 volt untuk logika 0 dan +5 volt untuk
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
9
logika 1. Berarti serial port memiliki rentang kerja 50 volt sehingga
kehilangan daya karena panjang kabel bukan masalah serius dibanding
pada paralel port.
b. Tidak diperlukan lebih banyak “wire” (kabel) untuk transmisi dibanding
dengan paralel port.
c. Memungkinkan digunakannya sinar infra merah. Karena sinyal infra
merah ditransmisikan secara serial, 1 bit per satu kali transmisi data, maka
akan lebih murah, hanya diperlukan sebuah sumber infra merah
(pemancar) dan sebuah penerima.
d. Banyak mikrokontroller menggunakan SCI (Serial Communication
Interface) untuk berkomunikasi dengan “dunia luar”. Alasan untuk ini
adalah lebih hemat dibanding jika menggunakan paralel port yang hanya
menggunakan 8 jalur data (minimal, bisa lebih banyak karena harus juga
ada sinyal kontrol).
1. RS 232
Istilah RS 232 sudah begitu populer sehingga sering dianggap bahwa RS
232 dapat mengatur semua hal tentang komunikasi data serial, meskipun
sesungguhnya RS 232 tidak mengatur sampai sejauh itu. Pemahaman spesifikasi
RS 232 bisa sangat membantu menghubungkan alat berbasis mikrokontroller
ataupun mikroprocessor.
Standard RS 232 ditetapkan oleh Electronic Industry Association dan
Telecommunication Industry Association pada tahun 1962. Nama lengkapnya
adalah EIA / TIA – 232 Interface Between Data Terminal Equipment and Data
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
10
Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange.
Standard ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer (Data Terminal
Equipment-DTE) dengan alat-alat pelengkap komputer (Data Circuit EquipmentDCE).
Dalam
banyak
literatur,
DCE
sering
diartikan
sebagai
Data
Communication Equipment. Padahal yang dimaksud dengan Data Circuit
Terminating Equipment bisa meliputi macam-macam alat pelengkap komputer
dengan standard RS 232, misalnya printer, optical mark reader, cash register,
PABX, bahkan jembatan timbang.
Ada 3 hal pokok yang diatur standard RS 232, antara lain adalah :
a. Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai.
b. Penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai, serta susunan sinyal
pada kaki-kaki di konektor.
c. Penentuan tata cara pertukaran informasi antara komputer dan alat-alat
pelengkapnya.
Karakteristik sinyal yang diatur meliputi level tegangan sinyal, kecuraman
perubahan tegangan (slew rate) dari level tegangan ‘0’ menjadi ‘1’ dan
sebaliknya, serta impedansi dari saluran yang dipakai.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
11
Gambar 2.2 Level tegangan RS232
RS 232 dibuat jauh sebelum IC TTL populer, maka level tegangan yang
ditentukan untuk RS 232 tidak ada hubungannya dengan level tegangan TTL,
bahkan jauh berbeda.
Dalam standard RS 232, tegangan antara +3 sampai +25 volt pada
masukan line receiver dianggap sebagai level tegangan low ‘0’, dan tegangan
antara -3 sampai -25 volt dianggap sebagai level tegangan high ‘1’.
Agar keluaran line driver bisa dihubungkan dengan baik, tegangan
keluaran line driver berkisar antara +5 sampai +25 volt untuk menyatakan level
tegangan low ‘0’, dan berkisar antara -5 sampai -25 volt untuk menyatakan level
tegangan high ‘1’. Beda tegangan sebesar 2 volt ini disebut sebagai noise margin
dari RS 232.
Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya gangguan “crosstalk” antara
kabel saluran sinyal RS 232, kecuraman perubahan tegangan sinyal dibatasi tidak
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
12
boleh lebih dari 30 volt / µs. Sehingga semakin besar kecuraman sinyal, semakin
besar pula kemungkinan terjadinya crosstalk. Disamping itu ditentukan pula
kecepatan transmisi data serial tidak boleh lebih besar dari 20 Kbps.
Impedansi saluran dibatasi antara 3 kOhm sampai 7 kOhm, dalam standard
RS 232 yang pertama ditentukan panjang kabel tidak boleh lebih dari 50 feet
(15,24 meter) tetapi ketentuan ini sudah direvisi pada standard RS 232 versi D.
Dalam ketentuan baru tidak lagi ditentukan panjang kabel maksimum, tetapi
ditentukan nilai kapasitansi dari kabel tidak boleh lebih besar dari 2500 pF,
sehingga dengan menggunakan kabel kualitas baik bisa dicapai jarak yang lebih
dari 50 feet (1 feet = 0.3048 m).
Selain mendeskripsikan level tegangan, standard RS 232 menentukan pula
jenis-jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara DTE dan
DCE, semuanya terdapat 24 jenis sinyal tapi yang umum dipakai hanyalah 9 jenis
sinyal. Konektor yang dipakai ditentukan dalam standard RS 232, untuk sinyal
yang lengkap dipakai konektor DB25, sedangkan konektor DB9 hanya dipakai
untuk 9 sinyal yang umum dipakai.
Sinyal-sinyal tersebut ada yang menuju DCE ada pula yang berasal dari
DCE. Bagi sinyal yang menuju DCE artinya DTE berfungsi sebagai keluaran dan
DCE berfungsi sebagai masukan. Kebalikan sinyal TD adalah RD, sinyal ini
berasal dari DCE dan dihubungkan ke kaki RD pada DTE yang berfungsi sebagai
keluaran.
Susunan sinyal RS 232 pada konektor DB9 dan konektor DB25 berlainan,
susunan kaki ini dan bahasan diatas semuanya diringkas dalam tabel 2.1
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
13
Tabel 2.1 Jenis sinyal RS232 yang umum dipakai
Nomor kaki konektor
DB 9
DB 25
5
7
3
2
2
3
7
4
Nama Sinyal
Arah Sinyal
Signal Common
Transmitted Data (TD)
Received Data (RD)
Request to Send (RTS)
ke DCE
dari DCE
ke DCE
Clear to Send (CTS)
DCE Ready (DSR)
DTE Ready (DTR)
Ring Indicator (RI)
dari DCE
dari DCE
ke DCE
dari DCE
8
6
4
9
5
6
20
22
Data Carrier Detect (DCD)
dari DCE
1
8
2. RS 485
Saluran RS 232 hanya dipakai untuk menghubungkan DTE dengan DCE
dalam jarak pendek, untuk jarak yang lebih jauh bisa dipakai saluran arus (current
loop) tapi tidak umtuk kecepatan transmisi tinggi. RS 485 bisa dipakai untuk
saluran sampai sejauh 4000 feet dan kecepatan lebih dari 1 Megabit / detik.
Standard RS 485 ditetapkan oleh Electronic Industry Association dan
Telecommunication Industry Association pada tahun 1983. Nama lengkapnya
adalah EIA / TIA – 485 Standard for Electrical Characteristics of Generators and
Receivers for use in a Balanced Digital Multipoint System.
Standard RS 485 hanya membicarakan karakteristik sinyal dalam transmisi
data secara balanced digital point multipoint system, jadi jauh lebih sederhana
dengan standard RS 232 yang mencakup ketentuan tentang karakteristik sinyal,
macam-macam sinyal dan konektor dan juga penentuan tata cara pertukaran
informasi antara komputer dan alat-alat pelengkapnya.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
14
Ditinjau dari standard elektronik, dewasa ini dikenal dua macam saluran
data yang pertama adalah transmisi saluran tunggal (single-ended / unbalanced
data transmission) yang dipakai RS 232, saluran data yang kedua adalah saluran
ganda (differential-balanced data transmission) yang dipakai RS 485.
Dalam saluran jenis pertama, satu sinyal dikirim dengan seutas kabel
ditambah kabel ground, atau 4 sinyal dikirim dengan 4 utas kabel ditambah kabel
ground. Sedangkan dalam jenis saluran kedua, setiap sinyal dikirim dengan dua
utas kabel atau 4 sinyal dikirim dengan 8 utas kabel, belum termasuk kabel
ground. Meskipun balanced data transmission lebih rumit, tapi mempunyai sifat
yang sangat kebal terhadap gangguan listrik, sehingga bisa dipakai untuk
menyalurkan data lebih jauh dengan kecepatan lebih tinggi.
a. Transmisi Saluran Tunggal
Transmisi saluran tunggal atau single-ended / unbalanced transmission
merupakan transmisi yang memakai seutas kabel untuk mengirim satu sinyal,
informasi logika ditafsirkan dari beda tegangan terhadap ground. Dengan cara ini,
untuk pengiriman banyak sinyal cukup dipakai kabel sebanyak jumlah sinyal yang
dikirim ditambah seutas kabel untuk ground yang dipakai bersama.
Keuntungan pemakaian saluran tunggal adalah sistem menjadi sederhana
dan murah, sehingga banyak dipakai untuk transmisi data dengan banyak sinyal,
misalnya untuk menghubungkan komputer dengan printer, menghubungkan
komputer dengan modem.
Kerugian utama transmisi saluran tunggal adalah saluran ini sangat rentan
(sangat tidak kebal) terhadap gangguan. Hal ini disebabkan karena saluran ground
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
15
merupakan bagian dari sistem, sehingga pergeseran tegangan pada ground sangat
berpengaruh pada kualitas sinyal yang diterima, sering bisa mengakibatkan
rangkaian penerima sinyal salah dalam menerima sinyal. Dalam pengiriman
banyak sinyal, sering informasi dari seutas kabel merembes (crosstalk) ke kabel
lainnya, ini merupakan jenis gangguan lain yang sering ditemui dalam transmisi
saluran tunggal.
Kelemahan-kelemahan diatas mengakibatkan transmisi saluran tunggal
tidak cocok dipakai untuk pengiriman jarak jauh, kecepatan pengiriman data tidak
bisa terlalu tinggi.
b. Transmisi Saluran Ganda
Transmisi saluran ganda (differential / unbalanced transmission) memakai
satu pasang kabel untuk mengirim satu sinyal, informasi logika ditafsirkan dari
beda tegangan antara dua utas kabel saluran. Tegangan pada kedua utas kabel
saluran selalu berlawanan, saat satu kabel bertegangan tinggi maka kabel yang
lain bertegangan rendah, demikian pula sebaliknya. Rangkaian penerima sinyal
membandingkan tegangan kedua kabel saluran, level logika pada bagian keluaran
ditentukan oleh kabel mana yang lebih positif.
Jika terdapat gangguan listrik yang menimpa saluran transmisi, maka
induksi tegangan yang diterima kedua utas kebel saluran dari gangguan akan sama
besarnya, karena line receiver membandingkan selisih tegangan antara dua utas
kabel, maka induksi tegangan yang sama besarnya tersebut tidak pernah dirasakan
oleh masukan line receiver, sehingga tidak akan berpengaruh pada keluarannya.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
16
Untuk meningkatkan kekebalan terhadap gangguan, dalam saluran ganda sering
dipakai dua utas kabel yang dililit menjadi satu (twist-pair cable).
Berbekal kemampuan menangkal gangguan yang sangat baik ini, saluran
ganda bisa dipakai untuk membangun saluran transmisi sampai sejauh 4000 feet
dengan kecepatan maksimum lebih dari 1 Megabit / detik, sangat jauh melampaui
kemampuan RS 232.
Meskipun demikian, saluran ganda tidak dipakai untuk transmisi yang
memerlukan banyak saluran, mengingat RS 485 memakai kabel jauh lebih banyak
sehingga mahal. Untuk penghematan kabel, bahkan saluran ganda sering dipakai
untuk saluran half-duplex, yakni saluran dua arah secara bergantian yang hanya
menggunakan satu pasang kabel.
C. Twisted Pair
Pada bagian ini akan dibahas mengenai beberapa media kabel yang
digunakan untuk membangun sebuah jaringan. Biasanya kabel yang digunakan
adalah twisted pair. Sebuah twisted pair terdiri dari dua buah kawat tembaga yang
didisolasi, biasanya dengan ketebalan 1 mm. Kabel tersebut dililitkan bersama
membentuk heliks, tujuan pelilitan ini adalah untuk mengurangi interferensi listrik
yang berasal dari pasangan lain yang berdekatan.
Twisted pair dapat digunakan dalam jarak beberapa kilometer tanpa
memerlukan penguatan. Tetapi untuk jarak yang lebih jauh, diperlukan pengulang
(repeater). Bila beberapa twisted pair dipasang secara paralel untuk jarak yang
cukup jauh, semua kabel dibungkus dan dibundel dalam sarung pelindung.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
17
Terdapat dua macam kabel twisted pair, yaitu UTP (Unshielded Twisted
Pair) dan STP (Shielded Twisted Pair). UTP dalam LAN harus digunakan dalam
topologi star, karena UTP harus menggunakan HUB ditengah-tengah. Konektor
yang digunakan adalah konektor jenis RJ-45.
Adapun karakteristik dari kabel UTP adalah sebagai berikut :
a. Kecepatan transmisi berkisar antara 10 Mbps sampai 100 Mbps.
b. Maksimum panjang kabel adalah 100 meter.
c. Lebih mudah dipengaruhi oleh interferensi listrik atau cross talk.
d. Lebih murah dibandingkan kabel koaksial ataupun kabel fiber optic.
e. Lebih fleksibel dan mudah untuk digunakan.
f. Menggunakan konektor RJ-45.
g. Tipe kabel yaitu 22-26 AWG (American Wire Gauge).
h. Jaringan yang dibangun adalah 10 Base T.
Kabel STP mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan kabel
UTP. Keunggulan kabel STP antara lain lebih tahan terhadap interferensi daripada
kabel UTP karena adanya pembungkus diluarnya, dan juga panjang kabel yang
digunakan dapat lebih jauh daripada kabel UTP. Tetapi kabel STP sulit
didapatkan di pasaran, dan kalaupun ada harganya cukup tinggi.
Kabel twisted pair terdiri dari beberapa kategori, yaitu :
a. Type CAT 1
Kabel UTP jenis ini biasanya digunakan di perangkat telepon pada
umumnya dan pada jalur ISDN (Integrated Service Digital Network). Juga
untuk menghubungkan modem dengan jalur telepon.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
18
b. Type CAT 2
Kabel UTP jenis ini mempunyai kecepatan transfer data sampai 1 Mbits
dan sering digunakan pada topologi token ring.
c. Type CAT 3
Kabel CAT 3 terdiri dari kabel jenis UTP dan STP yang mempunyai
kecepatan transfer data sampai 16 Mbits (sering digunakan pada topologi
token ring atau 10 Base T).
d. Type CAT 4
Kabel STP dan UTP jenis ini mempunyai kecepatan transfer data sampai
20 Mbits yang biasanya digunakan pada topologi token ring.
e. Type CAT 5
Kabel STP dan UTP jenis ini mempunyai kecepatan transfer data sampai
100 Mbits.
f. Type CAT 5 enhanced
Kedua jenis CAT 5 sering digunakan pada topologi token ring 16 Mbps,
ethernet 10 Mbps atau pada fast ethernet.
Perlu diperhatikan spesifikasi antara CAT 5 dan CAT 5 enhanced
mempunyai standard industri yang sama, namun pada CAT 5 enhanced sudah
dilengkapi dengan insulator untuk mengurangi efek induksi atau elektromagnetic
interference. Kabel CAT 5 enhanced bisa digunakan untuk menghubungkan
jaringan dengan kecepatan sampai 1 Gbps.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
19
D. Relay
Relay merupakan komponen elektronika yang dioperasikan dengan listrik
yang secara mekanis mengendalikan penghubung rangkaian listrik. Relay adalah
bagian yang penting dari banyak sistem pengendali dan dapat digunakan untuk
kendali jarak jauh dan untuk pengendalian alat yang bersumber pada tegangan
maupun arus tinggi dengan sinyal arus kendali tegangan dan arus rendah.
Ketika arus mengalir melalui lilitan relay, akan menghasilkan medan
magnet yang akan menarik lengan besi ke intinya sehingga kontak akan
terhubung. Gerakan dapat membuat atau memutuskan hubungan dengan pemutus
tetap, relay mempunyai kontak NO dan juga kontak NC atau kombinasi
keduanya.
a. Penghubung NO (Normally Open) menghubungkan untai ketika relay
diaktifkan dan untai tidak terhubung ketika relay tidak aktif. Dikenal
dengan form A atau “make” kontak. Ideal untuk aplikasi yang
membutuhkan penghubung dengan sumber daya berarus tinggi.
b. Penghubung NC (Normally Closed) tidak menghubungkan untai ketika
relay diaktifkan dan untai terhubung ketika relay tidak aktif. Dikenal
dengan form B atau “break” kontak. Ideal untuk aplikasi yang
membutuhkan untai tetap terhubung sampai relay diaktifkan.
c. Penghubung change over atau dikenal dengan form C yaitu
menghubungkan dua untai yang terdiri dari satu penghubung normally
open dan lainnya normally closed dengan terminal bersama.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
20
Relay pada dasarnya merupakan suatu saklar oleh karena itu istilah dalam
saklar juga digunakan dalam relay berikut ini adalah macam-macam jenis relay :
1. SPST (Single Pole Single Throw)
Terdapat dua buah terminal yang dapat dihubung dan diputus atau bekerja
sebagai saklar on / off. Secara keseluruhan terdapat empat buah terminal termasuk
terminal untuk coil.
2. SPDT (Single Pole Double Throw)
Terdapat tiga buah terminal yang terdiri atas common terminal yang
terhubung dengan dua terminal yang berbeda. Secara keseluruhan terdapat lima
buah terminal termasuk terminal untuk coil.
3. DPST (Double Pole Single Throw)
Mempunyai dua pasang terminal yang setara dengan dua buah relay jenis
SPST yang digerakkan dengan coil tunggal. Secara keseluruhan terdapat enam
buah terminal termasuk dua buah terminal untuk coil. Konfigurasi ini disebut juga
DPNO (Double Pole Normally Open).
4. DPDT (Double Pole Double Throw)
Mempunyai dua terminal change over yang setara dengan dua buah relay
jenis SPDT yang digerakkan dengan relay tunggal. Secara keseluruhan relay ini
mempunyai 8 buah terminal termasuk terminal coil.
5. QPDT (Quadruple Pole Double Throw)
Mempunyai empat buah terminal change over yang setara dengan empat
buah relay jenis SPDT yang digerakkan dengan relay tunggal atau dua buah relay
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
21
DPDT. Secara keseluruhan relay ini mempunyai 14 buah terminal termasuk
terminal coil.
Gambar 2.3 Jenis-jenis relay
Relay dapat diaplikasikan untuk :
a. Mengendalikan untai tegangan-tinggi dengan sinyal tegangan-rendah.
b. Mengendalikan untai arus-tinggi dengan sinyal arus-rendah.
c. Mendeteksi dan mengisolasi kesalahan pada jalur transmisi dan
distribusi dengan membuka dan menutup circuit breakers.
d. Mengisolasi untai pengendali dari untai terkendali ketika keduanya
berbeda potensial, misalnya mengendalikan piranti catu daya utama
dari saklar tegangan rendah, mengendalikan penerangan kantor.
e. Menjalankan fungsi logika. Misalnya untuk fungsi Boolean AND
menggunakan relay NO seri, fungsi OR dengan menghubungkan relay
NO paralel, change over atau form C menjalankan XOR.
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
22
E. Sensor
Masalah utama dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik
adalah mengubah besaran fisik misalnya temperatur, gaya, kecepatan putaran
menjadi besaran listrik yang proporsional. Pengubah yang melaksanakan hal ini
secara umum disebut sensor.
Defenisi dari sensor sendiri adalah peralatan yang digunakan untuk
mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa
dengan suatu rangkaian listrik tertentu. Hampir seluruh peralatan elektronik yang
ada mempunyai sensor didalamnya. Pada dunia industri sensor berguna untuk
proses monitoring, control, dan proteksi.
Sensor bisa mengindikasi secara langsung (misalnya thermometer mercury
atau electrical meter) atau digabungkan dengan indikator (secara tidak langsung
melalui analog to digital converter, komputer, dan penampil) sehingga nilai yang
di indera dapat dibaca oleh manusia.
Sensor dapat mengkonversi dari suatu isyarat masukan ke suatu isyarat
keluaran dan bisa menggunakan satu atau lebih pengkonversian untuk
menghasilkan suatu isyarat keluaran.
Primary
Transduction
measurand
Secondary
Transduction
Isyarat Output
Isyarat Input
Is
Gambar 2.4 Blok diagram sensor
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
23
Sensor dapat diklasifikasikan berdasar sumber energi yang digunakan
dibagi menjadi berikut :
a. Passive Sensor
Sensor yang mengkonversi sifat – sifat / isyarat fisik atau kimia ke
dalam isyarat yang lain tanpa bantuan sumber energi dari dalam sensor.
Contoh : termokopel menghasilkan tegangan keluaran sebanding dengan
suhu pada sambungan termokopel tersebut.
b. Active Sensor
Sensor yang mengkonversi sifat – sifat / isyarat fisik atau kimia ke
dalam isyarat yang lain tanpa bantuan sumber energi dari dalam sensor.
Contoh : sensor – sensor untuk isyarat yang lemah / kecil.
Primary
Transduction
measurand
Secondary
Transduction
Isyarat Output
Isyarat Input
Is
Auxiliary Energy Source
Gambar 2.5 Blok diagram active sensor
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
24
1. Persyaratan Umum Sensor
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai
dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum
sensor berikut ini :
a. Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang
berubah secara kontinu sebagai tanggapan terhadap masukan berubah
secara kontinu. 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.
b. Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukkan sebarapa jauh kepekaan sensor
terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan
bilangan yang menunujukkan “perubahan keluaran dibandingkan unit
perubahan masukan”. Beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan
yang dinyatakan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu
derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada
keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan dua kali
dari sensor yang pertama. Linearitas sensor juga mempengaruhi
sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya
juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan.
c. Tanggapan waktu
Universitas Mercu Buana Jakarta
BAB 2 Dasar Teori
25
Tanggapan waktu pada sensor menunjukkan seberapa cepat
tanggapannya terhadap perubahan masukan.
2. Klarifikasi Sensor
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat
dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu :
a. Sensor thermal (panas)
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi
gejala perubahan panas / temperatur / suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi
ruang tertentu. Contohnya : bimetal, termistor, RTD, fototransistor, fotodiode,
fotomultiplier, fotovoltaic, infrared pyrometer, hygrometer, termokopel, dsb.
b. Sensor mekanis
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak
mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan
melingkar, tekanan, aliran, level, dsb. Contohnya : strain gauge, linear variable
deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon
tube, dsb.
c. Sensor optik
Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan
cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai
suatu benda atau ruangan. Contohnya : fotocell, fototransistor, fotodiode,
fotovoltaic, dsb.
Universitas Mercu Buana Jakarta