pengertian sensor, aktuator, disturbance, controller

Pengertian Sensor, Aktuator, Disturbance, Controller 

SENSOR

Pengertian Sensor

Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya.

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.

Sensor adalah alat untuk mendeteki/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yanag menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya (Petruzella, 2001).

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah tegangan fisika (misalnya: temperatur, cahaya, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang proposional. Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan ini harus memnuhi persyaratan-persyaratan kualitas yakni :

a.     Linieritas

Konversi harus benar-benar  proposional, jadi karakteristik konversi harus linier.

b.     Tidak tergantung temperatur

Keluaran inverter tidak boleh tergantung pada temperatur disekelilingnya, kecuali sensor suhu.

c.       Kepekaan

Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.

d.     Waktu tanggapan

Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai  nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:

      a)      sensor thermal (panas)

      b)      sensor mekanis

      c)      sensor optik (cahaya)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb. Contoh;  strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.

Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh;  photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb.

Macam-macam Sensor   

Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan.

Jenis sensor secara garis besar bisa dibagi menjadi 2 jenis yaitu :

1.    Sensor Fisika

2.    Sensor Kimia

Sensor fisika adalah sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hokum-hukum fisika. Yang termasuk kedalam jenis sensor fisika yaitu:

-          Sensor cahaya

-          Sensor suara

-          Sensor suhu

-          Sensor gaya

-          Sensor percepatan

Sensor kimia adalah sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimi menjadi besaran listrik. Biasanya ini melibatkan beberapa reaksi kimia. Yang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu :

- Sensor PH
- Sensor Gas
- Sensor oksigen
- Sensor Ledakan
- dll

untuk selanjutnya pembahsan kita akan lebih difokuskan pada jenis Sensor Fisika dan implementasinya dalam rangkaian elektronika sederhana.

AKTUATOR

            Setiap  alat yang mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis biasa di katakan sebagai aktuator. Biasa digunakan sebagai proses lanjutan dari keluaran suatu proses olah data yang dihasilkan oleh suatu sensor atau kontroler.

Aktuator terdiri dari :

• Aktuator Tenaga Elektrik
• Aktuator Tenaga Hidrolik
• Aktuator Tenaga Pneumatik

Aktuator tenaga elektrik

Jenis-jenis Aktuator tenaga elektrik

Selenoid
            Peralatan yang dipakai untuk mengkonversi signal elektrik atau arus listrik menjadi gerak linier mekanik. Terbuat dari kumparan dan inti besi yang dapat digerakan. Kekuatan menarik dan mendorong ditentukan oleh jumlah lilitan pada kumparan.

 

Solenoid Door Lock

Motor Steper

Terdiri dari 3 tipe :

• Pemanen Magnet Motor

Kontruksi ini akan menghasilkan sudut langka yang besar. Tipe ini cocok diterapkan dalam peralatan komputer

 

Permanent Magnet Motor

• Variabel Reluctans Motor

Tipe ini tidak memiliki magnet permanen, sehingga diperlukan proses pengendalian tersendiri. Tipe ini biasanya dipergunakan dalam aplikasi berskala kecil, misalnya meja mikroposisi.

 

Variabel Reluctant Motor

• Hibrid Motor

Merupakan tipe penggabungan dari 2 tipe sebelumnya. Sering digunakan di industri.

 

Hybrid Motor

Motor DC

• Sederhana dan murah
• Mudah pengontrollannya
• Daya mulai dari 1W-1kW
• Kecepatan tinggi

Prinsip kerja Motor DC

Stator merupakan bagian yang tetap yang menghasilkan medan magnet.
Rotor merupakan bagian  yang bergerak dimana terdapat arus yang mengalir.

 

Motor DC /Direct Current

Keunggulan Aktuator Elektrik

• Mudah dalam pengontrolan
• Mulai dari mW-MW
• Berkecepatan tinggi mulai dari 1000 rpm-10000rpm
• Banyak macamnya
• Evisiensi tinggi
• Akurasi tinggi

Aktuator Hidrolitik

Aktuator yang menggunakan fluida dalam bentuk cairan sebagai pemacu geraknya. Torsi yang besar konstruksinya sukar. Respon agak lambat.

Prinsip hidrolitik

Hidrolitik menggunakan perbedaan volume cairan yang ditekan atau dimampatkan untuk membangkitkan tekanan pada piston.

  Aktuator Hidrolik
 

DISTURBANCE

Disturbance adalah sebuah signal yang mempunyai kecenderungan mempengaruhi nilai keluran system. Jika disturbance ini dibangkitkan di dalam system disebut internal disturbance, tapi jika dibangkitkan di luar system disebut external disturbance,misalnya terjadi pada input.

CONTROLLER

     controller adalah suatu komponen, alat, atau peralatan (berupa mekanis, pneumatik, hidrolik, elektronik atau gabungan darinya) yang mampu mengolah data masukan dari membandingkan respon plant (hasil pembacaan dari keluaran plant) dan referensi yang dikehendaki untuk dikeluarkan menjadi suatu data perintah atau disebut sinyal kontrol.

Controller memperoleh informasi dari measuring device yaitu sinyal Process Variable (PV), membandingkan dengan Set Point (SP), menghitung banyaknya koreksi yang diperlukan sesuai dengan algoritmanya (P, PI, dan PID), dan kemudian memutuskan atau mengeluarkan sinyal koreksi (Manipulated Variable / MV) untuk ditransmisikan ke Control Valve.

Controller dapat berupa controller mekanik (pneumatic), controller elektronik atau controller digital yang terkomputerisasi dengan kemampuan dapat melaksanakan tugas-tugas kontrol yang cukup rumit.