Sensor - I Nyoman Kusuma Wardana

Materi 2: Sensor, Signal & Systems
I Nyoman Kusuma Wardana
Sistem Komputer STMIK STIKOM Bali
Sensor
a “device that receives and responds to a
signal or stimulus.”
(alat yg menerima & merespon suatu sinyal
atau ransangan)
Definisi ini  sangat luas : mulai dr mata
sampai pistol yg ditembakkan
Amati gb berikut:
Operator hrs mengatur
ketinggian level air. Informasi
dibangkitkan oleh 2 bagian:
sight tube dan mata operator,
yg menghasilkan stimulus pd
otak.
Sensor di dunia segala sesuatu terbagi 2:
sensor alami & sensor buatan
Sensor alami sinyal yg melibatkan sifat2
electrochemical
Sensor buatan  diproses&ditransmisi dlm
bentuk sinyal listrik
Sensor hrs berkomunikasi dgn „bahasa yg
tepat/dpt dimengerti’  sinyal listrik
Kita definisikan sensor lebih mengerucut:
A sensor is a device that receives a stimulus
and responds with an electrical signal
(sensor adlh alat yang menerima ransangan
dan meresponnya menggunakan sinyal listrik)
Stimulus  kuantitas, sifat2, atau keadaan yg
menerima & mengubah fenomena yg
didapat menjadi sinyal listrik
Bbrp sumber menyebut stimulus sbg:
measurand
Jadi, tujuan sensor: merespon input
fenomena fisik (suhu, kelembaban, dll) dan
mengubahnya mnjd sinyal elektrik yg sesuai
dgn alat tsb
Sinyal listrik: dikenal sbg signals
Signals  disalurkan, dikuatkan, dan
dimodifikasi oleh komponen elektronik
Output sinyal: tegangan, arus atau muatan
Output ini selanjutnya dpt didefinisikan sbg:
amplitude, frekuensi, fase, atau kode digital
Transduser:
a converter of any one type of energy into
another.
Jadi, transduser  alat mengubah satu
bentuk energi ke energi lain
Terkadang, transduser tidak ada kaitannya
dengan proses sensing fenomena alam
Amati gambar berikut
Aktuator  kebalikan dari sensor
Aktuator memberikan aksi, bukan
merasakan fenomena fisik
Contoh:
loud-speaker, motor servo, pompa, electric
door, dsb
Ada kalanya transduser bertidak sebagai
aktuator: contoh loud-speaker
Terkadang transduser bisa bertindak sebagai
bagian2 dr sistem sensor yg lebih kompleks.
Direct sensor  mengubah stimulus mnjd sinyal
elektrik yg sesuai dgn input sistem
Complex sensor  memerlukan bantuan
transduser sebelum dimasukkan ke sistem
Sensor tidak bekerja sendiri  umumnya
merupakan bagian dr sistem yg lebih besar
Objek dr sensor  mobil, pesawat,
manusia, hewan, liquid, atau gas
Sensor dpt berupa:
• Noncontact sensor
• Internal sensor
• Passive sensor
• Active sensor
Positions of sensors in a data acquisition system
Sensor 1 is noncontact, sensors 2 and 3
are passive, sensor 4 is active, and sensor
5 is internal to a data acquisition system
Amati sistem keamanan pada sebuah
mobil
Tergantung dr tujuan klasifikasi, sensor dpt
dikelompokkan dlm bbrp kriteria
Skema klasifikasi sensor dpt mulai dr yg
sederhana, sampai kompleks
Bbrp klasifikasi sensor secara praktis, sbb:
o Aktif dan pasif
o Absolut dan relatif
o Berdasar sifat2 khusus dr sensor
1. Aktif dan Pasif
Pasif  tidak memerlukan energi
tambahan dlm merespon stimulus dr luar
Energi dr stimulus luar dpt digunakan utk
menghasilkan sinyal output
Contoh: termokopel, piezoelektrik, & foto
dioda
Aktif  memerlukan energi luar dlm
operasinya, dan dikenal sbg excitation
signal
Sensor aktif terkadang dikenal sbg
parametrik  sebab sifat2 sensor ini
berubah dalam merespon efek eksternal,
yg selanjutnya menghasilkan sinyal output
Dgn kata lain, parameter internal sensor
memodulasi sinyal eksitasi, & sinyal
termodulasi ini membawa informasi yg
menjadi objek ukur
Contoh sensor aktif: termistor (resistor yg
sensitif thd perubahan temperatur)
Termistor tdk menghasilkan sinyal elektrik,
namun sinyal eksitasi yg melalui resistansi ini
akan menyebabkan variasi berupa
tegangan atau arus
Contoh lain: strain gauge  yaitu sensor yg
dpt berubah resistansinya tergantung pd
besarnya strain
Amati Voltage Divider berikut:
?
Dasar strain gauge (jembatan Wheatstone):
Aplikasi strain gauge:
2. Absolut dan Relatif
Absolut  mendeteksi stimulus dr luar
terhadap referensi skala fisik absolut
skala fisik absolut ini  independen thd
kondisi pengukuran
Contoh: termistor
Resistansi listrik pd alat ini terkait dgn skala
temperatur absolut yaitu Kelvin
Contoh lain: sensor tekanan udara absolut
 referensinya adalah ruang vakum
Relatif  menghasilkan sinyal output
berdasarkan kondisi tertentu
Contoh: termokopel
Termokopel menghasilkan tegangan
output yg merupakan fungsi dr gradien
temperatur diantara kawat termokopel
Oleh karena itu, ouput termokopel tdk
terkait dgn temperatur tertentu tanpa
melalui referensi yg telah diketahui
Contoh lain: Sensor tekanan udara relatif
 tekanan atmosfer
3. Berdasarkan sifat2 khusus
Fraden, Jacob.2010.Handbook of Modern
Sensors – Physics, Designs, and Applications
4th edition. Springer