UV-Vis Spektrofotometer

Spektrofotometer adalah adalah photometer / instrument pengukur intensitas cahaya sebagai fungsi panjang gelombang. Berdasarkan banyaknya sumber cahaya, spektrofotometer terbagi menjadi single beam dan double beam spektrofotometer UV-Vis.

Skematik single-beam UV-Vis spektrofotometer

Prinsip kerja dari single-beam spektrofotometer UV-Vis diawali dengan adanya pemisahan berkas cahaya sumber oleh diffraction grating. Kemudian berkas cahaya tersebut diseleksi oleh kisi agar didapatkan intensitas tertentu. Kemudian berkas cahaya ini akan diserap oleh sample cuvette kemudian dideteksi oleh detektor. Sebelum dilakukan pengukuran terhadap larutan uji, terlebih dahulu diujikan sample cuvette yang berisi pelarut dari larutan uji. Pada pengujian ini akan didapatkan I₀ yang merupakan intensitas cahaya yang melewati cuvette pelarut. Kemudian dengan proses yang sama dilakukan pengujian terhadap larutan uji dan akan didapatkan I yang merupakan intensitas cahaya yang melewati larutan uji. Kedua proses ini kemudian dibandingkan.

Skematik double beam UV-Vis spektrofotometer

(Bauer, H.H., Christian, G.D.,& O'Reilly, J.E., 1978)

Sementara pada double-beam spektrofotometer UV-Vis, prinsip kerja dari instrument ini diawali dengan adanya pemisahan komponen panjang gelombang cahaya yang berasal dari sumber radiasi UV-Visible oleh prisma ataupun diffraction grating. Kemudian berkas sinar monokromatis akan terbagi menjadi dua bagian dengan intensitas yang sebanding dengan mirror dan dipantulkan. Berkas cahaya yang dipantulkan masing-masing melewati cuvette berisi larutan referensi (berisi pelarut dari larutan uji) dan cuvette berisi larutan uji,kemudian  berkas cahaya yang melewati kedua cuvette ini dideteksi oleh detektor. Kedua proses yang bersamaan ini kemudian dibandingkan.

Spektrometer Massa (Mass Spectrometer)

Selain dengan chromatography, campuran juga dapat dideteksi dan dianalisis dengan mengunakan mass spectrometer. Prinsip kerja dari instrument ini yaitu dengan memanfaatkan proses ionisasi dan pembelokan elektron. Diagram dari prinsip kerja instrument ini ditunjukkan pada gambar berikut

Mass Spectrometer System ( Jim Clark, 2000)

Sistem kerja dari mass spectrometer terdiri dari empat tahapan, yaitu proses ionisasi, akselerasi, defleksi, dan deteksi. Proses ionisasi diawali dengan penguapan sample. Partikel sample yang berasal dari proses penguapan kemudian bertumbukan dengan aliran elektron yang berasal dari pemanasan metal coil menuju electron trap. Dari proses tumbukan tersebut, memungkinkan terjadinya proses pertukaran energy sehingga bebrapa elektron dapat keluar dan membentuk ion positif.

Proses Ionisasi (Jim Clark, 2000)

Ion positif yang keluar dari ionization chamber kemudian melewati tiga celah. Pada celah pertama ion dikenakan tegangan 1000 volt sampai melewati celah ketiga dengan tegangan 0 volt. Celah kedua, yang merupakan celah pertengahan mimiliki tegangan diantara 1000 – 0 volt. Semua ion yang melalui celah ini dipercepat untuk mendapatkan berkas cahaya yang fokus.

Akselerasi (Jim Clark, 2000)

Setelah melalui proses percepatan, kemudian ion positif dibelokkan oleh medan magnet. Jumlah medan magnet yang digunakan bergantung pada massa ion. Ion yang ringan mengalami pembelokkan yang lebih dibandingkan dengan ion yang berat. Faktor kedua yang mempengaruhi jumlah medan magnet yang digunakan yaitu muatan ion. Akan tetapi, untuk mempermudah, muatan ion biasanya diasumsikan bermuatan +1 sehingga perbandingan antara massa dan muatan ion (m/z) sama dengan massa ion.

Defleksi (Jim Clark, 2000)

Gambar di atas merupakan sistem dari proses defleksi. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa terdapat tiga aliran ion, aliran ion A, B, dan C. Aliran elektron yang dapat dideteksi berdasarkan gambar tersebut hanya aliran ion B. Aliran elektron tersebut masuk ke sistem pendeteksi berupa metal box. Tumbukan antara ion dengan metal box mengakibatkan ion yang berasal dari aliran B ternetralisasi oleh elektron yang berasal dari logam. Sebagian elektron meninggalkan daerah antara ion dan elektron logam, sebagian lagi mengisi daerah disekitar kawat pendeteksi. Ion positif (sample) yang bertumbukan dengan aliran elektron pada kawat dideteksi sebagai arus. Arus ini kemudian diperkuat dan direkam. 

Deteksi (Jim Clark, 2000)

Aliran ion A dan C juga dapat dideteksi dengan ara memvariasikan medan magnet pada proses pembelokan. Aliran ion A karena lebih ringan dari aliran ion B, maka dibutuhkan medan magnet yang lebih besar. Sementara aliran ion C dibutuhkan medan magnet yang lebih kecil karena sifat dari aliran ini yang lebih berat (Jim Clark, 2000). 

HPLC (High-Performance Liquid Chromatography)

HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) merupakan salah satu metode yang biasa digunakan untuk memisahkan sekaligus mengetahui konsentrasi suatu zat yang terkandung dalam suatu campuran. Diagram blok dari sistem HPLC diperlihatkan pada gambar berikut :

High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) System

(Waters, 2012)

Reservoir hold berisi pelarut. Pada sistem ini, pelarut disebut juga mobile phase karena mengalami pergerakan sampai proses pendeteksian. High-pressure pump digunakan untuk menghasilkan dan mengukur kecepatan mobile phase dalam satuan milliliter per menit. Injektor berfungsi sebagai tempat masuknya sample yang akan dipisahkan dan dianalisis. Sample akan dialirkan bersama dengan mobile phase (pelarut)  menuju kolom HPLC. Kolom HPLC terdiri dari material yang dibutuhkan dalam proses pemisahan. Material ini disebut stationary phase. Detektor digunakan untuk melihat separated compound bands sebagai elute dari kolom HPLC. Mobile phase keluar dari detektor dan dikeluarkan sebagai limbah atau dikumpulkan jika dibutuhkan.   

Detektor dihubungkan dengan computer, sistem HPLC akan merekam sinyal yang dibutuhkan untuk menghasilkan chromatogram pada display untuk diidentifikasi dan untuk mengetahui besar konsentrasi pada masing-masing campuran (Gambar 2.2). Karena karakteristik dari sample yang diidentifikasi berbeda, maka dikembangkan beberapa detector. Sebagai contoh, jika campuran dapat mengabsorbsi sinar ultraviolet, maka digunakan UV-absorbance detector. Jika campuran fluoresces, maka digunakan fluorescence detector. Jika komponen tidak diketahui spesifikasi penyerapannya, maka digunakan detector universal, seperti Evaporative Light Scattering Detector (ELSD). Untuk mengasilkan analisis yang lebih baik, juga digunakan kombinasi detector. Sebagai contoh, UV dan/atau ELSD dikombinasikan dengan mass spectrometer (MS) untuk menganalisis hasil pemisahan chromatographic. Kombinasi ini menghasilkan informasi yang lebih detail mengenai sample (Waters, 2012). 

Elemen Sensor Berbasis Nanopartikel Perak

Secara umum, sensor didefinisikan sebagai suatu divais yang dapat merespon sinyal atau stimulus. Berdasarkan IEEE 1451, sensor adalah divais yang dapat menghasilkan listrik, optik, atau data digital yang diperoleh dari kondisi fisik atau suatu kejadian. Sementara bio/chemical sensor merupakan sensor yang memanfaatkan material kimia/biologi sebagai sensing element. Merujuk dari definisi awal, maka bio/chemical sensor terdiri dari dua elemen yaitu sensing element dan transducer. Sensing element tersusun dari material kimia/biologi yang berinteraksi langsung pada measurand sementara transducer berfungsi untuk mengonversi measurand kedalam bentuk sinyal yang dapat diukur (Daniele Altschuh, 2008). Definisi ini secara lebih jelas dapat digambarkan sebagai berikut

  

 Definisi Bio/Chemical Sensor

Analyte merupakan substansi biologi, kimia, ataupun molekul lain yang dideteksi keberadaannya oleh reseptor. Sementara reseptor pada chemical/bio sensor berupa material kimia/biologi yang dimodifikasi sehingga memiliki kemampuan untuk mendeteksi analyte. Dari Gambar di atas, dapat terlihat bahwa reseptor bersifat selektif, yakni reseptor hanya mampu mendeteksi substansi atau molekul tertentu yang sesuai dengan kemampuan deteksi reseptor itu sendiri. Terdeteksinya substansi atau molekul tertentu ditunjukkan dari adanya perubahan fisika atau kimia yang terjadi.

Nanopartikel merupakan partikel yang sangat halus berukuran orde nanometer atau memiliki ukuran dalam interval 1 – 100 nm (M. Hosokawa, et.al., 2007 dan R. Nagarajan, 2008). Nanopartikel tersebut dapat berupa logam. oksida logam, semikonduktor, polimer, material karbon, senyawa organic, dan biologi seperti DNA, protein atau enzim (R. Nagarajan & T. Alan Horton, 2008). Pemanfaatan teknologi nanopartikel telah merambah diberbagai bidang, dintaranya di bidang industri, pertanian, elektronik, dan lain-lain.

Nanopartikel perak merupakan salah satu jenis nanopartikel yang aplikasinya telah banyak digunakan di berbagai bidang. Nanopartikel perak memiliki sifat optik dan sensing yang unik (S.T. Dubas dan V. Pimpan, 2008). Larutan nanopartikel perak berwarna kuning cemerlang. Warna larutan ini berbeda dengan warna larutan perak nitrat dalam ukuran makro yang tidak berwarna. Gambar 2.11 merupakan larutan nanopartikel perak yang merupakan hasil dari reduksi perak nitrat oleh natrium borohidrat. Larutan nanopartikel perak dengan agen pereduksi natrium borohidrat menunjukkan absorbansi Plasmon sekitar 400 nm (S.T. Dubas dan V. Pimpan, 2008).

 Larutan naopartikel perak hasil reduksi perak nitrat oleh natrium borohidrat (Solomon, et.al., 2007)

Warna larutan nanopartikel perak merupakan manifestasi dari localized surface plason resonance (LSPR). LSPR merupakan fenomena resonansi antara gelombang cahaya dan elektron-elektron yang berosilasi pada permukaan nanopartikel logam. Fenomena resonansi ini dapat terjadi jika frekuensi cahaya datang sama dengan frekuensi osilasi elektron-elektron pada permukaan nanopartikel logam. Fenomena ini tidak dapat teramati dengan hanya menyinari nanopartikel logam dengan cahaya, akan tetapi diperlukan suatu cara agar kondisi ini dapat teramati. Salah satu cara yang dilakukan dengan menggunakan prisma (Wikipedia, 2012).

SPR merupakan basis dari alat pengukuran adsorbsi permukaan logam datar ataupun permukaan nanopartikel logam.  Secara teknis, yang diukur dari proses ini adalah pengukuran sudut pantul minimum, absorbsi maksimum. Molekul logam akan menyerap energi foton yang berasal dari sumber cahaya. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan kondisi resonansi pada gelombang permukaan Plasmon. Pada nanopartikel, LSPR menyebabkan terjadinya peningkatan intensitas warna pada nanopartikel. Pita absorbsi dari nanopartikel akan semakin jelas terlihat jika disinari dengan sumber ultraviolet-visible. Posisi, bentuk, dan intensitas LSPR merupakan fungsi beberapa faktor seperti bentuk, ukuran, komposisi partikel, spesies yang teradsorbsi, serta konstanta dielektrik medium (A. Moores dan F. Goettmann, 2006). Faktor-faktor tersebut telah digunakan untuk mendeteksi berbagai macam analit seperti ion-ion logam berat (Yao, et.al., 2010 dan Haibing Li, 2010) melamin (C. Han dan Haibing Li, 2010), asam amino, DNA, dan pestisida (Sahoiqin Liu, et.al, 2008, Vamvaki Vicky, et.al, 2007, S.T. Dubas & Pimpan, 2008, Z. Chui, Cuiping Han, & Haibing Li, 2011).

Karena sifatnya yang dapat digunakan sebagai pendeteksi, maka dapat dikatakan nanopartikel perak dapat digunakan sebagai basis dari pembuatan elemen sensor. Nanopartikel perak yang dimodifikasi dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan pestisida pada konsentrasi tertentu (Sahoiqin Liu, et.al, 2008, Vamvaki Vicky, et.al, 2007, S.T. Dubas & Pimpan, 2008, Z. Chui, Cuiping Han, & Haibing Li, 2011). Penggunaan nanopartikel logam mulia, seperti perak dan emas secara luas sudah dimanfaatkan. Hal ini dikarenakan nanopartikel logam mulia memiliki koefisien punah (extinction coefficient) yang sangat tinggi dan sifat optis yang bergantung pada ukuran dan bentuk partikel, konstanta dielektrik medium, komposisi, dan jarak antarpartikel (A. Moores & F. Goettmann, 2006, Yao, et.al., 2010). Secara umum, metode kolorimetri dengan menggunakan nanopartikel logam mulia berdasarkan pada agregasi nanopartikel. Agregasi ini terjadi karena adanya reaksi antara ligan pada permukaan nanopartikel dengan molekul analit (Bakir, 2011). Perubahan warna larutan terjadi ketika jarak rata-rata antar partikel berkurang (T.M. Tolaymat, et.al., 2010).

Secara visual, perubahan warna yang terjadi pada larutan nanopartikel perak dapat mendeteksi ada atau tidaknya pestisida dalam suatu larutan. Sementara secara optik, terdeteksinya keberadaan pestisida dalam larutan ditunjukkan dengan adanya perubahan absorbansi atau pergeseran panjang gelombang. Perubahan atau pergeseran panjang gelombang (output) dengan variasi konsentrasi pestisida (input) yang memiliki pola tertentu dan dapat direpresentasikan dalam persamaan matematik, dapat dikatakan bahwa elemen tersebut memiliki fungsi transfer tertentu dalam mendeteksi pestisida sehingga dapat digunakan sebagai sensor. 

Plastik, Antara Sampah dan BBM

BBM, Bahan Bakar Minyak bukan pertama kalinya menjadi topik hangat permasalahan bangsa Indonesia. Berkali-kali harganya yang dikabarkan naik membuat bangsa ini “meringis” ngeri. Kenaikan harganya bak sambaran petir yang menyambar hebat seluruh harga-harga lainnya. Sebut saja harga sembako, sayur-mayur, dan segala-galanya yang membutuhkan BBM dalam operasionalnya turut serta meningkat tajam. Pemerintah bingung, harga minyak dunia dinyatakan sedang melesat tinggi. Pemerintah semakin bingung, demonstrasi mahasiswa sampai rakyat biasa tak henti-henti berlangsung di berbagai wilayah. Diskusi cerdas dilakukan, berbagai solusi dibeberkan. Energi alternative menjadi salah satu solusi yang ditawarkan. Dari sini muncullah biosolar, mobil bertenaga listrik, atau pilihan energy alternative lainnya.

Salah satu solusi cerdas yang ditawarkan adalah konversi sampah plastik menjadi BBM. Plastik yang juga berasal dari minyak bumi ternyata mampu dikembalikan ke dalam bentuknya semula, minyak bumi. Sampah plastik, mulai dari sampah plastik lunak (kantong kresek) sampai dengan sampah plastik keras (botol aqua, dll) dapat dikonversi secara besar-besaran menjadi BBM yang dapat kita gunakan seperti BBM pada umumnya. Namun sayangnya pemerintah belum sepenuhnya mendukung solusi ini. Salah satunya adalah di Blitar, Kepala Bidang Pengawasan dan Pengendalian dampak Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Kabupaten Blitar, D Ainu Rofiq mengakui jika proyek tersebut berjalan tertatih. “Dari enam titik hanya di TPA Tegal Sari Wlingi yang berjalan. Itupun tidak maksimal," ujar Ainu kepada wartawan, Kamis (4/4/2013). 

Dilihat dari segi keuntungan yang didapatkan, terdapat dua keuntungan utama dengan menggunakan energy alternative ini sebagai solusinya, adanya perputaran BBM yang setidaknya dapat mencegah naiknya harga BBM dan pengurangan sampah besar-besaran yang juga menjadi persoalan besar di Indonesia. Bagaimana dengan biaya yang dikeluarkan? Tidak akan terlalu besar jika dibandingkan dengan keuntungan yang didapat oleh Indonesia. Saatnya berbenah! Negri ini tidak hanya butuh diskusi, tapi juga aksi nyata yang menjawab segala persoalan di negri ini. Nasib plastik ada ditangan kita, jadi sampah atau BBM kah?

Referensi :

http://ekbis.sindonews.com/read/2013/04/04/34/734544/program-konversi-limbah-plastik-ke-bbm-hanya-bualan

Mengenal Geotagging dan Penggunaannya

Geotagging merupakan proses penambahan identifikasi metadata untuk memvariasikan suatu media seperti fotografi, video, website, sms, RSS (sejenis blog), dan bentuk dari geospatial metadata. Data yang dimasukkan biasanya terdiri dari longitude, latitude, altitude, bearing (navigasi), jarak, akurasi data, dan nama tempat. Dengan menggunakan geotagging, pengguna dapat menemukan suatu lokasi dengan informasi yang lebih spesifik. Pengguna juga dapat menemukan gambar pada lokasi tertentu dengan memasukkan arah lintang dan bujur. Dengan menggunakan geotagging ini dapat disisipkan berupa gambar atau media yang dapat menunjukkan lokasi tersebut.

Teknik Geotagging :

Basis dari geotagging adalah posisi.Pada kebanyakan kasus posisi ini diketahui dari GPS. Disamping longitude dan latitude system menunjukkan tiap lokasi dari bumi 180 derajat barat sampai 180 derajat timur sepanjang equator dan 90 derajat utara sampai 90 derajat selatan meridian (bujurutama).  Ada 2 pilihan melakukan geotagging yaitu, dengan mengambil informasi posisi dari GPS atau melampirkan petanya setelah gambar tersebut diambil. Data GPS diambil ketika foto diambil, harus digunakan kamera yang di dalamnya sudah terdapat aplikasi GPS atau kamera yang terhubung dengan GPS.Karena kebutuhan ini maka sekarang banyak terdapat chip GPS yang tertanam di dalam teleponseluler. Beberapa telepon seluler seperti iphone dan motorolla backflip memiliki chip GPS didalamnya dan dapat secara otomatis dapat dilakukan geotagfoto. Yang lainnya memiliki chip GPS didalamnya tetapi tidak memiliki software yang dibutuhkan untukmemprosesinformais GPS. Beberapa kamera digital dapat melakukan geotagging secara otomatisseperti Nikon, Sony dan Ricoh. Kebanyakan kamera digital digabungkan dengan GPS dan diproses dengan menggunakan software seperti GPS-photolink, alta4, every trail untuk menuliskan informasi lokasi gambar pada EXIF HEADER. Koordinat geografis dapat ditambahkan pada foto setelah dilampirkan pada peta menggunakan Flickr atau Panoramio. Program-program ini kemudian dapat menuliskan informasi lokasi pada foto EXIF HEADER.

Geotagged photograph :

Geotagged photograph adalah foto yang dihubungkan dengan lokasi geografi oleh proses geotagging. Biasanya ditandai dengan longitude, latitude, altitude option, navigasi, dan arah kamera. Ada beberapa metode geotagging, metode automatic dan manual. Metode otomatik lebih mudah dan menghasilkan signal lebih bagus.

Automatic  using a built in GPS

Seperti telah disebutkan diatas terdapat beberapa kamera yang telah menggunakan aplikasi GPS didalamnya.

• Panasonic Lumix DMC-TZ10
• Sony Alpha 55V (DSLR)
• Sony DSC-HX5V
• Compact CameraCasio EX-10HG is advertised as Hybrid-GPS.^[3]
• Some mobile phones with assisted GPS use the cell phone network to speed GPS acquisition times.

Secara otomatis terhubung dengan GPS

Contohnya Canon menggunakan USB  socket pada wireless file transmitter unit (WFT) sebagai GPS interface.  Beberapa kamera digital mendukung adanya GPS eksternal yang terhubung dengan kabel atau disisipkan memori card didalamnya. Data GPS secara otomatis tersimpan dalam EXIF.

Pendidikan ala Indonesia. Sudahkah yang Terbaik ?

“Setiap warga Negara Indonesia berhak menerima pendidikan”. Begitulah kurang lebih bunyi salah satu pasal UUD ’45 tentang pendidikan. Tak dapat disangkal, pendidikan memang sangatlah penting bagi setiap orang. Bahkan karena hampir semua orang sadar bahwa pendidikan penting sampai-sampai pemerintah membuat peraturan wajib belajar sembilan tahun untuk setiap anak-anak Indonesia. Alhasil, setiap anak-anak Indonesia bisa bersekolah dengan gratis setidaknya sampai jenjang SMP.

Bicara soal pendidikan tentu sangat erat kaitannya dengan sekolah dan berbagai mata pelajaran yang kita dapatkan di sekolah. Masih ingatkah Anda dengan berbagai mata pelajaran itu ? Ya, benar sekali. Matematika, IPA, IPS, Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Olah Raga, Seni, Agama dan lain-lain. Dan tentu Anda masih ingat juga bukan? Bahwa diantara semua mata pelajaran itu pastilah Matematika, Bahasa Indoenesia, IPA, dan IPS yang menempati urutan paling sering kita jumpai disetiap minggunya. Paling banyak jumlah pertemuannya. Sudah dapat dipastikan saya, Anda ataupun setiap anak-anak yang pernah merasakan pendidikan di bangku sekolah formal pastilah merasakan hal yang sama. Terlepas suka ataupun tidak. Kalaupun suka, biasanya anak-anak akan memahami ilmu dan materi yang diberikan oleh guru ketika akan ujian. Dan selepas ujian, hilanglah seketika ilmu-ilmu itu. Entah lenyap kemana. Ya, mungkin karena murid hanya merasa membutuhkan ilmu dan materi-materi tersebut sebatas untuk “makhluk” yang bernama ujian.

Mungkin tergolong baik bagi murid yang dapat menyesuaikan dengan sistem demikian. Untuk murid yang notabene merasa tidak suka dengan mata pelajaran “otak kiri”, hal ini mungkin akan menjadi “siksaan” bagi mereka. Sebut saja namanya Kiki. Dari semua mata pelajaran yang ada disekolahnya, dia selalu menantikan pelajaran seni, Meski hanya seminggu sekali, tetap saja dia senang bukan main jika sudah disuruh menggambar oleh gurunya. Jika ditanya cita-cita pun dia akan menjawab kalau dia ingin menjadi pelukis. Masa pembagian kelas pun datang, setiap murid dites kemampuannya untuk menentukan kategori kelas yang sesuai dengan mereka. IPA, IPS, atau Bahasa. Begitu pula dengan Kiki. Kiki tampak serius dengan kertas ujiannya. Ujian usai, saatnya Pak Guru mengumumkan kategori kelas bagi masing-masing siswa. Satu persatu teman Kiki dipanggil dan menempati kategori kelas sesuai dengan hasil ujiannya. Sampai tibalah raut wajah Pak Guru berubah seperti orang kebingungan. “Kiki!”, panggil Pak Guru. “Iya, Pak. Ada apa?”, raut wajah Kiki tetap seperti biasanya. Tenang dan datar. “Kenapa kamu tidak jawab satu soal pun di ujian ini?”. “Saya jawab kok, Pak. Itu dibelakangnya”, sambil menunjuk kertas ujian. “Jawaban apa ini, Ki?”, Pak Guru mulai kelihatan kesal. “Itu gambar saya, Pak. Tadi sebelum ujian bukankah Bapak bilang, “Kerjakan sesuai dengan kemampuan dan minat kalian”. Saya merasa gak mampu, untuk masuk kelas IPA, IPS, ataupun Bahasa. Saya merasa mampu dan minat masuk kelas seni. Makanya saya buat soalnya sendiri dibelakang kertas itu. Kira-kira begitu, Pak”, dengan tenangnya Kiki menjawab demikian.

Itu baru Kiki, masih banyak Kiki-Kiki lainnya di negri Indonesia ini. Yang dipaksa untuk menuruti sistem yang ada. Seolah-olah masa depan hanya milik penggemar mata pelajaran “otak kiri”. Itulah sekelumit kisah pendidikan di negri ini. Murid pintar di sekolah adalah murid yang bisa menyesuaikan dirinya dengan sistem sekolah. Murid yang dianggap bodoh disekolah adalah murid yang tidak dapat dengan baik menyesuaikan dirinya dengan sistem sekolah. Pada dasarnya tidak ada manusia bodoh, masing-masing punya keunggulan di bidangnya masing-masing. Hanya saja, terkadang sistem yang “memaksa” sehingga ada si Pintar dan si Bodoh. Kasihan sekali si Bodoh.

Infra Red Sensor

Sensor infrared merupakan salah satu contoh dari thermometer radiasi. Komponen sensor ini terdiri dari lensa, penyearah emisi, detektor, temperatur internal, dan pengukur temperatur yang belum diketahui.  Radiasi infra merah dari objek akan difokuskan pada detektor dengan menggunakan lensa. Dengan penyearah emisi, arah radiasi yang bergerak ke detektor dapat bergerak lurus. 

                               Cara kerja IR Sensor

Passive Infrared Sensor (PIR sensor) merupakan sebuah divais elektronik yang digunakan untuk mengukur radiasi sinar infrared dari sebuah objek. PIR sensor seringkali digunakan sebagai motion detector. Pergerakan dideteksi ketika sebuah sumber infrared pada suatu temperatur misalnya temperatur manusia melewati sumber infrared dari temperatur lain, misalnya temperatur dinding. Tetapi, hal ini tidak dapat dikatakan sensor mendeteksi panas dari objek yang melewatinya tetapi objek merusak medan sensor dalam keadaan normal. Oleh karena itu banyak objek dengan temperatur yang sama dengan lingkungan akan tetapi dapat mengaktifkan PIR jika bergerak pada medan sensor.

Semua objek diatas nol absolute memancarkan energy dalam bentuk radiasi. Biasanya radiasi infrared tidak dapat ditangkap oleh mata tetapi dapat dideteksi oleh divais elektronik yang didisain secara khusus. Kalimat passive pada sensor PIR berarti sensor tidak memancarkan infrared tetapi menerima radiasi yang datang.

Pada inti sensor biasanya terbuat dari material pyroelectric, biasanya dalam bentuk film tipis, Caesium Nitrate (CsNO3), Lithium Tantalate (LiTaO3). Sensor ini dibentuk dalam bentuk IC yang terdiri dari satu, dua, atau empat pixel, sama dengan luas dari material pyroelectric. Pada penggunaannya diperlukan rangkaian elektronik untuk menginterpretasikan chip pyroelektrik. Kemudian sistem yang telah terintegrasi ini dapat digunakan untuk memonitor suatu area. Keunggulan dari sensor ini dintaranya kecil, murah, low-power, mudah digunakan, dan tidak mudah aus.

PIR memiliki dua celah, dimana masing-masing celahnya terbuat dari material yang sensitive terhadap infrared. Ketika sensor idle, kedua celah mendteksi sejumlah IR, beberapa jumlah diradiasikan dari ruangan atau dinding. Ketika tubuh manusia melewatinya, hal ini telah memotong satu setengah sensor yang menyebabkan perubahan positive differential antara dua bagian. Ketika tubuh manusia meninggalkan ruangan maka yang terjadi kebalikan, terjadi perubahan negative differential. Perubahan pulsa inilah yang akan dideteksi. 

GRAVIMETRIC BIOSENSOR

Berdasarkan kamus Merriam-Webster, gravimetric didefinisikan sebagai sesuatu yang berhubungan dengan pengukuran berat atau dapat juga didefinisikan sebagai sesuatu yang berhubungan dengan medan gravitasi yang ditentukan oleh gravimeter. Gravimeter atau gravity meter menurut ensiklopedia Britanica berarti suatu divais yang digunakan untuk mengukur variasi medan magnet bumi.

Quartz Crystal Microbalance Sensors

QCM adalah sensor yang digunakan untuk mengukur massa. Sensor ini sangat sensitive terhadap perubahan massa.  QCM terdiri dari thin Quartz Sandwitch yang diletakkan diantara sepasang electrode.  Quartz merupakan material piezoelektrik yang akan terdeformasi ketika medan magnet melewati elektroda. Kristal Quartz mempunyai frekuensi resonansi yang bergantung pada total osilasi massa.

Microcantilever  Sensor

Sensor ini menawarkan beberapa keuntungan diantaranya ukurannya kecil, high-precision, mudah digunakan untuk menjadi element sensor lainnya. Cara kerja sensor ini berdasarkan pada respon variasi tekanan pada permukaan atau beban massa. Interaksi antara immobilized ligand (DNA probe) dan analyte (DNA target) menyebabkan perubahan tekanan permukaan cantilever dan dapat mendeteksi perubahan di dalam cantilever deflection. 

Cara kerja dari Microcantilever  Sensor :

Surface Acoustic Wave (SAW) Sensors

SAW adalah gelombang akustik yang merambat sepanjang permukaan material elastic dengan amplitudo yang meluruh secara eksponensial di kedalaman substrat. Fenomena SAW ini pertama kali dijelaskan pada tahun 1885 oleh Lord Rayleigh. Di dalam papernya dia mendeskripsikan penyebaran surface acoustic mode beserta propertinya. Hal ini kemudian dinamakan Rayleigh Waves. Rayleigh Waves adalah gelombang yang mempunyai komponen longitudinal dan komponen pergeseran vertical yang dapat digabungkan dengan banyak media dengan cara kontak permukaan. Penggabungan ini akan membuat amplitude dan kecepatan gelombang semakin besar, oleh karena itu sensor ini dapat mendeteksi masa dan property mekanik lainnya.   

PRESSURE GAUGE

Pressure gauge merupakan suatu alat yang dapat mengubah tekanan yang diterima oleh alat tersebut menjadi gerakan mekanik, yang kemudian tekanan yang diterima dapat diketahui besarnya. Beberapa jenis pressure gauge yang sering digunakan sebagai sensor tekanan yaitu bourdon tube, diaphragm, bellows, manometers. Selain pressure gauge juga ada pressure transducer yang merupakan elemen sensor dari gauge yang dapat mengubah gerakan mekanik dari gauge menjadi elektris. Pressure transducer memiliki beberapa tipe yaitu strain gauge, capacitive, potentiometric, inductive, reluctive, optical, resonant wire, dan  piezoelectric.

Berikut ini merupakan penjelasan dari beberapa pressure gauge yang sering digunakan:

1.      Bourdon tube

Instrumen ini merupakan salah satu dari jenis sensor tekanan yang paling pertama digunakan namun masih tetap digunakan hingga sekarang. Bourdon tube ini pertama kali dipatenkan tahun 1849 di Perancis oleh Eugene Bourdon, instrumen ini dapat digunakan untuk mengukur tekanan cairan dan segala jenis gas, termasuk uap, air, dan udara hingga tekanan 100.000 pon per inchi kuadrat. Bourdon tube memiliki beberapa jenis seperti C-shaped, helical, dan spiral. Perubahan tekanan terdeteksi oleh pipa yang ada pada instrumen ini, bentuk pipa yang ada pun berbeda-beda.

2.      Diaphragm

Instrumen ini memanfaatkan perubahan fleksibel membran yang ada akibat pengaruh dari perubahan tekanan yang mengenainya. Perubahan-perubahan yang terjadi dibaca berulang-ulang agar dapat diketahui tekanannya sehingga tekanan dapat diketahui dengan cara pengkalibrasian.

3.      Manometers

Manometer merupakan salah satu instrumen atau alat untuk mengukur tekanan, tetapi tekanan yang dapat diukur terbatas pada tekanan yang mendekati tekanan atmosfer. Biasanya manometer digunakan untuk mengukur tekanan hidrostatik pada suatu cairan yang spesifik.

Referensi :

http://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_measurement

http://www.engineersedge.com/instrumentation/bourdon_pressure_detector.htm

http://www.tpub.com/fireman/115.htm

Eddy Current Proximity Sensors

Sensor ini dapat mendeteksi perubahan medan magnet yang disebabkan karena adanya suatu material yang mengganggu medan magnet tersebut. perubahan medan magnet ini dapat dideteksi oleh probe sensor yang nilainya sebanding dengan jarak target dan bergantung pada magnetic properties dan konduktifitas material. Material yang dapat dideteksi oleh sensor ini dapat berupa material magnetic, nonmagnetic, ferrous, dan non-ferrous. 

Dalam aplikasinya, sensor ini biasanya digunakan untuk pengukuran posisi dan pengukuran vibrasi. Keuntungan yang didapat dengan menggunakan sensor ini disamping dari sifat pengukurannya yang non-kontak, sensor ini juga memiliki resolusi yang tinggi dan cocok untuk lingkungan yang berpolusi.

Secara spesifik, pada projek ini digunakan proximity switch. Karena bekerja berdasarkan prinsip Eddy Current Killed Ocillator, maka sensor ini sering disebut ECKO switch.

Gambar berikut menunjukkan beberapa contoh dari proximity switch.

Sementara gambar block diagram dari sensor ini ditunjukkan pada gambar berikut

Dari gambar ini tampak bahwa supply energy berasal dari oscillator. Oscillator menghasilkan flux magnet. Ketika sensor tidak mendeteksi apapun, kekuatan dari oscillator ini maksimum. Ketika sensor mendeteksi suatu objek, rangkaian integrator akan mendeteksi perbedaan di dalam rangkaian oscillator dan mengirimnya sebagai output untuk mentrigger , dan kemudian akan mengaktifkan bagian output dari proximity switch.

MAGNETORESISTIVE SENSOR

Magnetoresistive merupakan suatu material ferromagnetic yang akan berubah resistansinya ketika dikenai medan magnet external. Efek ini pada awalnya ditemukan oleh William Thomson pada tahun 1856. Efek ini kemudian dinamakan ordinary magnetoresistance (OMR).

Dalam eksperimennya, William Thomson menemukan adanya peningkatan resistansi pada sebuah kepingan besi ketika arus yang melewati kepingan besi tersebut sejajar arahnya dengan gaya magnet dan berkurang ketika arah arus 90^o dari gaya magnet. Kemudian dia memvariasikan eksperimennya dengan menggunakan kepingan nikel dan dia menemukan efek yang sama akan tetapi nilainya lebih besar. Efek ini selanjutnya mengacu pada anisotropic magnetoresistance (AMR).

Sensor ini dalam aplikasinya hampir sama dengan Hall Effect sensor. Dalam pegoperasiannya, dibutuhkan medan magnet external. Sensor ini dapat digunakan sebagai proximity, detector posisi dan rotasi. Untuk melakukan fungsinya ini sensor harus dikombinasikan dengan sebuah sumber medan magnet.

Anisotropic Magnetoresistance (AMR)

AMR merupakan material yang resistansinya bergantung pada sudut antara arah arus dan medan magnetnya. AMR biasanya digunakan untuk mengukur medan magnet bumi (sebagai kompas), pengukuran arus listrik (dengan mengukur medan magnet disekitar konduktor), pendeteksi posisi dan sudut. 

Cara kerja Magnetoresistive Sensor

Ketika arus melewati material feromagnetik, vector magnet internal parallel terhadap arah arus. Ketika medan magnet eksternal diberikan berlawanan dengan arah arus, maka posisinya akan berubah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut

Resistansi bergantung pada sudut yang dibentuk antara vector magnet internal dan arah arus.  Resistansi paling besar terjadi jika aliran arus dan vector magnet internal parallel. Sementara resistansi terkecil terjadi ketika arah arus 90^o terhadap vector magnet internal.

Umumnya, 4 buah sensor dihubungkan dengan jembatan Wheatstone untuk mendapatkan sensitivitas yang maksimum dan pengaruh temperatur kecil. Ketika medan magnet eksternal mempengaruhi sensor dan mengubah nilai resistansinya akibatnya jembatan Wheatstone tidak seimbang dan menghasilkan output yang sebanding dengan kuat medan magnet. dengan konfigurasi ini dapat mereduksi temperature drift dan penggandaan sinyal output.

Keunggulan Magnetoresistive Sensor

·           Merupakan sensor non kontak

·           Memiliki offset yang rendah dan stabil

·           Sensitivitas tinggi untuk mengukur medan magnet yang lemah

·           Sensitivitas rendah terhadap gangguan mekanik

·           Dapat bekerja pada temperatur tinggi

·           Wilayah frekuensinya dari 0 Hz – 1 MHz

·           Ukuran kecil

·           Respon cepat

Kelemahan Magnetoresisitive Sensor

·           Sangat sensitive pada gangguan medan magnet. Medan magnet yang sangat kuat dapat merusak sensor

·           Temperature drift

·           Limited liniear range

·           Poor temperature characteristic

Aplikasi Megnetoresistive Sensor

·           Wheel speed sensors

·           Pengukuran sudut

·           Pengukuran perpindahan linier

·           Pengukuran arus

·           Sebagai kompas atau navigasi

·           Detector logam

·           Pengukuran medan magnetik