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 sifat 2 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 bagian 2 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 o o Aktif dan pasif Absolut dan relatif 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 sifat 2 khusus
Fraden, Jacob.2010.Handbook of Modern Sensors Physics, Designs, and Applications 4 th edition. Springer