Pengertian Sensor

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser.

Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.Besaran yang paling banyak diukur : posisi, force, kecepatan, percepatan, tekanan, level, flow, temperature.

2. Spesifikasi Statik

• Ditentukan oleh manufacturer melalui kalibrasi.

Error           :

·         Definisi  : perbedaan antara nilai variabel yang sebenarnya dan nilai pengukuran variabel.

·         Seringkali nilai sebenarnya tidak diketahui. Untuk kasus tersebut accuracy akan menunjukkan range/bound kemungkinan dari nilai sebenarnya.

Accuracy     :

·         Istilah ini digunakan untuk menentukan error keseluruhan maksimum yang diharapkan dari suatu alat dalam pengukuran.

·         Accuracy biasanya diekspresikan dalam inaccuracy.

·         Beberapa jenis accuracy terhadap :

1.      Variabel yang diukur.

Misal : akurasi dalam pengukuran suhu ialah  2^oC, berarti ada ketidak akuratan (uncertainty) sebesar  2^oC pada setiap nilai suhu yang dikur.

2.      Prosentase dari pembacaan Full Scale instrumen.

Misal : akurasi sebesar  0.5% FS pada meter dengan 5 V Full Scale, berarti ketidakakuratan pada sebesar  0.025 volt.

3.      Prosentase span (range kemampuan pengukuran instrumen).

Misal : jika sebuah alat mengukur  3% dari span untuk pengukuran tekanan dengan range 20-50 psi, maka akurasinya menjadi sebesar (0.03) (50 – 20) = 0.9 psi.

Sensitivity

• Definisi : perubahan pada output insrtumen untuk setiap perubahan input terkecil.
• Sensitivitas yang tinggi sangat diinginkan karena jika perubahan output yang besar terjadi saat dikenai input yang kecil, maka pengukuran akan semakin mudah dilakukan.
• Misalnya, jika sensitivitas sensor temperatur sebesar 5mV/^oC berarti setiap perubahan input 1^oC akan muncul output sebesar 5 mV.

Repeatibility

• Definisi : pengukuran terhadap seberapa baik output yang dihasilkan ketika diberikan input yang sama beberapa kali.
• Repeatibility vs Accuracy (lihat Gambar 3-3, “ICE”)
• Persamaan :   repeatibility  =   

Hysteresis

• Definisi : perbedaan output yang terjadi antara pemberian input menaik dan pemberian input menurun dengan besar nilai input sama. (Lihat Gambar 3-6, “Industrial Control Engineering”)
• Salah satu indikator repeatability.

Linearity

·         Definisi : hubungan antara output dan input dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus.

·         Linearitas sangat diinginkan karena segala perhitungan dapat dilakukan dengan mudah jika sensor dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus. (Lihat Gambar 3-3, “ICE”).

3. Spesifikasi Dinamis

• Menunjukkan seberapa baik respon sensor terhadap perubahan pada inputnya secara kontinyu dan teratur.
• Dilakukan dengan memberikan input step dan sinusoidal.

Input Step

• Jika sensor berorde satu, parameter yang diamati : rise time, time constant, dan dead time. (Lihat Gambar 3-8 sampai 3.10, “ICE”)
• Rise Time : waktu yang diperlukan agar output mencapai 10 – 90% dari respon penuh saat diberikan input step.
• Time Constant : waktu yang diperlukan output untuk mencapai 63.2% dari nilai maksimal yang mungkin.
• Dead time : waktu yang diperlukan output untuk mulai berubah.
• Jika sensor berorde dua, parameter yang diamati : damping coefficient, resonant frequency, settling time, dan   percent overshoot. (Llihat Gambar 3-11, 3-12, “ICE”)
• Damping coeffecient dan  resonant frequency menentukan bentuk dan waktu respon sensor.
• Settling time adalah waktu yang diperlukan sampai terbentuk output yang diinginkan.
• Percent Overshoot adalah besarnya lonjakan respons output dibanding kondisi stabil.

4. Pertimbangan dalam Desain

Misal : temperature transducer

1.      Identifikasi “natur” pengukuran

Tahap ini meliputi nilai nominal dan range pengukuran temperatur, kondisi fisik lingkungan dimana pengukuran dilakukan, kecepatan pengukuran yang diperlukan, dan lain-lain

2.      Identifikasi sinyal output yang dibutuhkan

Kebanyakan output yang dihasilkan sebesar : arus standar 4 – 20 mA atau tegangan yang besarnya diskalakan untuk mewakili range pengukuran temperatur. Mungkin ada kebutuhan lain sepertai isolasi impedansi output, dan lain-lain. Dalam beberapa kasus mungkin diperlukan digital encoding pada output.

3.      Memilih sensor yang tepat.

Berdasar langkah pertama, kita pilih sensor yang sesuai dengan spesifikasi : range dan lingkungan. Selanjutnya, harga dan ketersediaan sensor juga harus dipertimbangkan.

4.      Mendesain pengkondisi sinyal yang dibutuhkan.

Dengan pengkondisi sinyal, output dari transducer akan diubah menjadi bentuk sinyal output yang kita perlukan.