BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa
ini transducer merupakan komponen penting yang umum
dijumpai dalam
berbagai peralatan embedded modern yang nampaknya semakin mengepung
kehidupan manusia. Disadari atau tidak
kita sebenarnya hampir setiap hari pasti berhubungan dengan komponen ini.
Telah banyak perkembangan yang telah
dicapai pada bidang ini, baik dari segi teknologi maupun dari segi fungsi.
Transducer
adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah sitem
transmisi, menyalusrkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang
berlainan ke sistem transmisi kedua. Tranducer ini terbagi atass dua kelompok
yaitu transducer aktif dan transducer pasif.
Pemilihan
transducer tergantung dengan pemakainya. Semua itu akan dibvahas dalam makalah
ini sedetail mungkin.
1.2 Tujuan
Tujuan
makalah ini dibuat agar mahasiswa dapat mengenal dan mengetahui secara mendalam
tentang transducer.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Transducer
Transduser (Inggris: transducer)
adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya
untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi (misalnya,sensor tekanan). Transducer bisa berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik, atau fotovoltaik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser
kadang-kadang juga didefinisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu
bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya.Contoh yang umum adalah pengeras
suara (audio speaker), yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa
musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi, atau energi akustik
menjadi sinyal atau energi listrik.
William D.C, (1993), mengatakan transducer adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu
energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam
bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi
berikutnya”. Transmisi energi ini bisa
berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas).
Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi
listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi
mekanik, dan sebagainya.
Suatu
definisai mengatakan “ transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh
energi di dalam sebuah sitem transmisi, menyalusrkan energi dalam bentuk yang
sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi kedua”. Transmisi
kedua ini bisa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas). Sebagai
contoh, definisi transducer yang luas ini mencakup alat-alat yang mengubah gaya
atau perpindahan mekanis menjadi sinyal listrik. Alat-alat ini membentuk
kelompok transducer yang sangat besar dan sangat penting yang lazim ditemukan
dalam instrumentasi industri; dan ahli instrumentasi terutama berurusan dengan
jenis pengubahan energi ini. Banyak parameter fisis lainnya (seperti panas,
intensitas cahaya, kelembaban) juga dapt diubah menjadi energi listrik dengan
menggunakan transducer. Transducer-transducer ini memberikan sebuah sinyal
keluaran bila diransang oleh sebuah masukan yang bukan mekanis; sebuah
transmistor bereaksi terhadap variasi temperatur; sebuah fotosel bereaksi
terhadap perubahan intensitas cahaya; sebuah berkas elektron terhadap efek-efek
maknetik, dan lain-lain. Namun dalam semua hal, keluaran elektris yang diukur
menurut metoda standar memberikan besarnya besaran masukan dalam bentuk ukuran
elektris analog.
Gambar 1 : transducer
2.2 Pemilihan
transducer
Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai
dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu
diperhatikan beberapa hal di bawah ini:
1.
Kekuatan,
maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih.
2.
Linieritas,
yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier.
3.
Stabilitas
tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak
terpengaruh oleh faktor-faktor lingkungan.
4.
Tanggapan
dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan
besar yang sama.
5.
Repeatability
: yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika
digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.
6.
Harga.
Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya,
tetapi dalam penerapan secara nyata seringkali menjadi kendala serius, sehingga
perlu juga dipertimbangkan. Diantara beberapa karakteristik transduser di atas,
akan dibahas lebih mendalam tentang linieritas.
2.3
Linieritas Transduser
Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transducer. Bila
suatu transduser adalah linier, maka bila masukan menjadi dua
kali lipat, maka keluaran – misalnya – menjadi dua kali lipat juga.
Hal ini tentu akan mempermudah dalam memahami dan memanfaatkan
transduser tersebut. Ketidaklinieran setidaknya dapat dibagi menjadi dua,
yaitu ketidak-linieran
yang diketahui dan yang tidak diketahui. Ketidaklinieran yang
tidak diketahui tentu sangat menyulitkan,karena hubungan masukan – keluaran
tidak diketahui. Seandainya transduser semacam ini dipakai sebagai
alat ukur, ketika masukan menjadi dua kali lipat, maka
keluarannya menjadi dua kali lipat atau tiga kali lipat, atau yang lain,
tidak diketahui. Sehingga untuk transduser semacam ini, perlu
dilakukan penelitian tersendiri untuk mendapatkan hubungan masukan–keluaran,
sebelum memanfaatkannya. Adapun untuk ketidaklinieran yang diketahui, maka
transduser yang memiliki watak semacam ini masih dapat dimanfaatkan dengan
menghindari ketidaklinierannya atau dengan melakukan beberapa transformasi pada
rumus-rumus yang menghubungkan masukan dengan keluaran. Contoh ketidaklinieran
yang diketahui misalnya: daerah mati (dead zone), saturasi (saturation),
logaritmis, kuadratis dan sebagainya. Perinciannya adalah sebagai berikut:
1.
Daerah
mati (dead zone) artinya adalah ketika telah diberikan masukan, keluaran belum
ada. Baru setelah melewati nilai ambang tertentu, ada keluaran yang
proporsional terhadap masukan.
2.
Saturasi
maksudnya adalah, ketika masukan dibesarkan sampai nilai tertentu, keluaran
tidak bertambah besar, tetapi hanya menunjukkan nilai yang tetap. Masukan
keluaran nilai ambang
3.
Logaritmis,
maksudnya adalah – sesuai dengan namanya – bila masukan bertambah besar secara
linier, keluarannya bertambah besar secara logaritmis. Masukan keluaran
10 1
100 2
1000 3
4.
Kudratis,
maksudnya adalah – sesuai dengan namanya – bila masukan bertambah besar secara
linier, keluarannya bertambah besar secara kuadratis Masukan keluaran
1 1
2 4
3 9
Pada kondisi riil, transduser
yang linier dalam jangkau yang luas sangat jarang ditemui. Bahkan banyak
transduser yang memiliki sifat tidak linier yang merupakan gabungan dari
beberapa sifat tidak linier. Oleh karena itu, perlu kiat-kiat yang tepat untuk
memanfaatkan fenomena tersebut.
2.4 Klasifikasi
Transduser
1.
Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu
sumber energi. Contoh: piezo
electric, termocouple, photovoltatic, termistor, dsb.
Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari
transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber
tegangan.
2.
External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan
sejumlahenergi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran. Contoh: RTD (resistance
thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier variable differential
transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
Transducer
dapat dikelompokan berdasakan pemakaiannya, metoda pengubahan energi, sifat
dasar sinyal keluaran dan lain-lain. Tabel dibawah menunjukan suatu
pengelompokan transducer berdasarkan prinsip listrik yang tersangkut.
Tabel berikut menyajikan prinsip kerja serta
pemakaian transduser berdasarkan sifat kelistrikannya.
1. Transduser Pasif (daya dari luar)
yaitu transduser
yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar. contohnya adalah
thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan
listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor
berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga
berubah.
a. Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan
sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel.[1] Jika hanya dua terminal yang digunakan
(salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai
resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk
mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.
Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai
transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
Gambar 2 : potensiometer
a) Elemen resistif
b) Badan
c) Penyapu (wiper)
d) Sumbu
e) Sambungan tetap
f) Sambungan penyapu
g) Cincin
h) Baut
i) Sambungan tetap
Potensiometer jarang digunakan untuk
mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer
digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada
peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik.
Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk
menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung
mengendalikan kecerahan lampu.
Potensiometer yang digunakan sebagai
pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi,
sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.
b. Strain gage
Strain gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan
(deformasi atau strain) pada alat ini. Alat ini ditemukan pertama kali oleh
Edward E. Simmons pada tahun 1938, dalam bentuk foil logam yang bersifat
insulatif (isolasi) yang menempel pada benda yang akan diukur tekanannya. Jika
tekanan pada benda berubah, maka foilnya akan ter deformasi, dan tahananlistrik alat ini akan berubah.
Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan ke dalam rangkaian Jembatan Wheatstone.
Gambar 3 : strain gage
c. Transformator selisih
Transformator selisih ( LVDT) adalah jenis
transformator listrik yang digunakan untuk mengukur linier perpindahan
(posisi).
Gambar
4 : transformator selisih (LVDT)
Berikut ini tabel prinsip kerja dari transducer
pasif :
Parameter listrik
dan kelas transduser
|
Prinsip kerja dan
sifat alat
|
Pemakaian alat
|
Potensiometer
|
Perubahan nilai tahanan karena posisi kontak
bergeser
|
Tekanan, pergeseran/posisi
|
Strain gage
|
Perubahan nilai tahanan akibat perubahan panjang
kawat oleh tekanan dari luar
|
Gaya, torsi, posisi
|
Transformator selisih
(LVDT)
|
Tegangan selisih dua kumparan primer akibat
pergeseran inti trafo
|
Tekanan, gaya, pergeseran
|
Gage arus pusar
|
Perubahan induktansi kumparan akibat perubahan jarak
plat
|
Pergeseran, ketebalan
|
2.
Transduser Aktif
(tanpa daya luar)
Transducer aktif yaitu transduser yang
bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan
diubah itu sendiri. Contohnya adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel
langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar.
Berikut ini tabel prinsip kerja dari
transducer aktif :
Parameter listrik
dan kelas transduser
|
Prinsip kerja dan
sifat alat
|
Pemakaian alat
|
Sel fotoemisif
|
Emisi elektron akibat radiasi yang masuk pada
permukaan fotemisif
|
Cahaya dan radiasi
|
Photomultiplier
|
Emisi elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke
katode sensitif cahaya
|
Cahaya, radiasi dan relay sensitif cahaya
|
Termokopel
|
Pembangkitan ggl pada titik sambung dua logam yang
berbeda akibat dipanasi
|
Temperatur, aliran panas, radiasi
|
Generator kumparan putar
(tachogenerator)
|
Perputaran sebuah kumparan di dalam medan magnet
yang membangkitkan tegangan || Kecepatan, getaran
|
|
Piezoelektrik
|
Pembangkitan ggl
bahan kristal piezo akibat gaya dari luar
|
Suara, getaran,
percepatan, tekanan
|
Sel foto tegangan
|
Terbangkitnya
tegangan pada sel foto akibat rangsangan energi dari luar
|
Cahaya matahari
|
Termometer tahanan (RTD)
|
Perubahan nilai tahanan kawat akibat perubahan
temperatur || Temperatur, panas
|
|
Hygrometer tahanan
|
Tahanan sebuah
strip konduktif berubah terhadap kandungan uap air
|
Kelembaban relatif
|
Termistor (NTC)
|
Penurunan nilai
tahanan logam akibat kenaikan temperatur
|
Temperatu
|
Mikropon
kapasitor
|
Tekanan suara mengubah nilai kapasitansi
dua buah plat
|
Suara, musik,derau
|
Pengukuran
reluktansi
|
Reluktansi rangkaian magnetik diubah dengan
mengubah posisi inti besi sebuah kumparan
|
Tekanan, pergeseran, getaran, posisi
|
BAB
IV
KESIMPULAN
DAN SARAN
4.1
Kesimpulan
1. Transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan
oleh energi di dalam sebuah sitem transmisi, menyalusrkan energi dalam bentuk
yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi kedua.
2. Pemilihan suatu transduser sangat tergantung
kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Hal-hal yang
perlu diperhatikan untuk memilih transducer yaitu kekuatan, linieritas, stabilitas
tinggi, tanggapan dinamik yang baik, repeatability, dan harga.
3. Linieritas adalah suatu sifat yang penting
dalam suatu transducer. Bila suatu transduser
adalah linier, maka bila masukan menjadi dua kali lipat, maka
keluaran – misalnya – menjadi dua kali lipat juga.
4. Transducer dikelompokkan menjadi dua yaitu
transducer aktif dan transducer pasif
4.2
Saran
1. Dengan dibuatnya makalah ini, pemahaman
tentang transducer lebih ditingkatkan lagi.
2. Diharapkan kepada penulis agar menjelaskan
lebih lengkap lagi istilah-istilah yang kurang jelas.
DAFTAR
PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar