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

SENSOR TEMPERATUR RADIASI

Sensor infra merah

Komponen dari sensor ini adalah 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 emisis, arah radiasi yang bergerak ke detektor dapat lurus. 

Pada pengukurannya, sensor infra merah  dapat dibedakan menjadi pengukuran pasif dan pengukuran aktif. Contoh untuk pengukuran aktif adalah single-point infrared temperature sensor. Sistem pengukuran ini adalah menembakkan sinar infra merah pada objek dan mendeteksi radiasi infra merah yang dipantulkan objek.

Pada pengukuran pasif, sensor yang digunakan adalah infrared thermocouple sensor. Sensor ini tidak menembakkan infra merah secara langsung melainkan mendeteksi infra merah dari suatu objek. Sensor ini unggul pada biaya yang murah dan dapat dipasang pengendalian termokopel konvensional. Sensor ini memiliki karakteristik yang sama dengan termokopel.

Interferometric Sensor

Sensor ini memanfaatkan modulasi intensitas cahaya dengan interferensi dua garis cahaya. Salah satu cahaya pada sensor ini dijadikan sebagai acuan, sedangkan yang lain adalah cahaya yang berasal pada medium yang sensitif terhadap temperatur. Fase yang bergeser akan mengakibatkan interferensi. Perhitungan temperatur menggunkanan silikon yang dapat mengalami perubahan indeks bias terhadap perubahan temperatur. Perubahan  ini lah yang mengakibatkan modulasi cahaya. 

Thermochromic Solution Sensor

Sensor ini biasa digunakan pada dunia biomedis. Basik dari sensor ini adalah pengukuran temperatur yang bergantung terhadap spektrum cahaya tampak. Sensor ini memiliki cara kerja yang sama dengan interferometric sensor, hanya saja interferometric sensor bermasalah pada penggunaannya di medis sehingga digunakan cobalt chloride sebagai solusinya. Sensor ini terdiri dari dua desain, yaitu reflective fiber coupling dan transmissive coupling. Kedua desain ini memiliki ciri-ciri pada fiber optik transmitter dan receiver dikopel pada cobalt chloride. 

SENSOR KECEPATAN

Kecepatan merupakan turunan pertama dari posisi sementara percepatan merupakan turunan keduanya. Dengan demikian posisi, kecepatan, dan percepatan memiliki keterhubungan. Namun, meskipun memiliki keterhubungan, sensor posisi tidak dapat digunakan untuk menentukan kecepatan maupun percepatan pada system yang kompleks dan sangat canggih. Pada frekuensi kurang dari 1 kHz, lebih menguntungkan jika dilakukan pengukuran kecepatan. Sementara pada frekuensi tinggi dengan level noise yang lebih tinggi, akan lebih baik dilakukan pengukuran percepatan.

Kecepatan dapat berupa kecepatan linier dan kecepatan angular. Kecepatan linier menunjukkan kecepatan sebuah objek bergerak sepanjang lintasan lurus. Sementara kecepatan angular menunjukkan kecepatan sebuah objek berotasi. Pengukuran kecepatan bergantung pada skala sebuah objek dan dapat dinyatakan dalam bentuk millimeter per sekon atau mil per jam.

Saat ini kecepatan sebuah objek yang besar, khususnya kendaraan darat dan air dapat ditentukan oleh GPS (Geo Positioning System). Sementara untuk objek yang lebih kecil diperlukan sensor khusus untuk mendeteksi kecepatannya.

Berikut adalah beberapa sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi kecepatan :

1.     Hall Effect Sensor

Hall effect sensor sangat terkenal pada masa kini. Terdapat dua tipe hall effect sensor, linier dan threshold. Pada tipe linier pada rangkaiannya ditambahkan amplifier. Untuk mendapatkan pengukuran yang presisi perlu dilakukan kalibrasi terlebih dahulu. Sementara pada tipe threshold selain ditambahkan dengan amplifier, pada rangkaian juga ditambahkan trigger (pemicu) yang terdapat nilai histerisis di dalamnya. Dengan demikian output dari signal ini akan mempunyai histerisis yang lebih jelas. 

                  Tipe Linier                                                                   Tipe Treshold

Seperti kebanyakan sensor lainnya, 4 buah Hall effect sensor dapat dihubungkan dengan rangkaian bridge untuk mendeteksi pergerakan linier maupun circular. Gambar berikut mengilustrasikan konsep dimana sensor dihasilkan dengan menggunakan teknologi MEMS pada single chip dan dikemas dalam sebuah SOIC-8 plastic. 

2.     Linear Velocity Transducer

Sensor ini menggunakan prinsip induksi magnet dengan magnet dan koil. Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan kecepatan magnet melewati daerah kerja. Pada sensor ini, di kedua ujung magnet terdapat koil. Kedua koil dihubungkan secara seri berlawanan arah untuk menentukan outputnya (kecepatan magnet). Kecepatan maksimum yang terdeteksi bergantung pada input rangkaian. Sementara kecepatan minimum bergantung pada tingkat noisenya. Spesifikasi dari sensor ini terdapat pada tabel berikut :

3.     Gyroscope

a. Rotor Gyroscope

Secara mekanik terdiri dari disk pejal yang bebas berotasi pada spin axis yang dibatasi oleh kerangka kerja yang bebas berotasi pada satu atau dua sumbu. 

Ketika rotor berotasi, posisi sumbu akan terjaga. Jika platform gyro berotasi disekeliling sumbu input, gyro akan menambah torsi disekeliling sumbu ouput. Demikian juga dengan perputaran spin axis mengelilingi sumbu output. Fenomena ini disebut dengan precession gyro. Hal ini dapat menjelaskan hukum Newton tentang rotasi : waktu rata-rata perubahan momentum angular yang terdapat pada sumbu sama dengan torsi yang diberikan pada sumbu tersebut. Dengan demikian dapat dikatakan, ketika torsi ditempatkan pada sumbu input, dan kecepatan angular wheel konstan, momentum angular rotor dapat diubah oleh rotasi spin axis dengan sumbu input : rata-rata rotasi spin axis terhadap sumbu output sebanding dengan torsi yang diberikan.

a   b. Monolithic Silicon Gyroscope

Dengan menggunakan teknologi MEMS dibuat miniature gyroskop konvensional yang dapat digunakan untuk menutupi kekurangan rotor gyroskop. Sensor ini dapat digunakan pada lingkungan militer dan luar angkasa. Prinsip kerja dari sensor ini berdasarkan fenomena percepatan Coriolis.

a  c.     Optical Gyroscope 

Di disain dari sebuah fiber ring resonator. Ditunjukkan pada gambar 8.14A terdiri dari fiber loop yang dibentuk oleh sebuah fiber beam splitter yang mempunyai perbandingan cross-coupling yang sangat kecil. Ketika berkas cahaya datang pada frekuensi resonansi, cahaya tergabung ke dalam celah fiber dan intensitasnya menurun. Koil fiber terdiri dari sumber cahaya dan detector serta coupling. Gyroscope type ini relative murah, ukurannya kecil, sensitive terhadap rotasi dengan wilayah pergerakan di atas 10,000.  

PIEZOELEKTRIK SENSOR

Piezoelektrik sensor merupakan sebuah alat yang dapat mengukur gaya maupun tekanan dengan mengubahnya menjadi muatan listrik menggunakan prinsip efek piezoelektrik. Efek piezoelektrik merupakan efek yang terjadi pada sebuah material solid ketika material tersebut diberikan tekanan mekanik sehingga menyebabkan muatan listrik terakumulasi di dalam material solid tersebut. Efek ini terkadang juga digambarkan sebagai muatan listrik yang dihasilkan oleh tekanan.

Kerugian yang dimiliki oleh piezoelektrik sensor ini yaitu tidak dapat digunakan untuk pengukuran yang benar-benar statis. Gaya yang statik dapat menyebabkan nilai muatan yang tetap pada material piezoelektrik. Hal tersebut menyebabkan berkurangnya hambatan internal sensor sehingga akan terjadi kehilangan elektron secara konstan dan juga penurunan sinyal. Meningkatnya temperatur juga menyebabkan penurunan hambatan internal dan sensitifitas. Efek utama dari efek piezoelektrik yaitu dengan bertambahnya beban tekanan dan temperatur maka sensitifitas semakin berkurang, atau berbanding terbalik nilainya.

Efek transversal dan longitudinal merupakan prinsip operasi dari penggunaan efek piezoelecric sebagai sensor. Pada efek transversal gaya yang diberikan pada sumbu y dan muatan yang dihasilkan sepanjang sumbu x, yaitu tegak lurus arah dari gaya. Nilai dari muatan yang dihasilkan bergantung pada dimensi geometri dari elemen piezoelektrik yang digunakan. Jika dituliskan dengan persamaan menjadi C_x = d_xyF_yb / a, dimana a merupakan dimensi sejajar dengan neutral axis sumbu y, b sejajar dengan muatan yang dihasilkan dan d merupakan koefisien dari piezoelektrik.

Prinsip operasi yang lainnya yaitu efek longitudinal dimana nilai muatan yang dihasilkan proporsional dengan gaya yang diberikan dan independen terhadap bentuk dan ukuran dari elemen piezoelektrik. Dengan menggunakan beberapa elemen yang secara mekanik dipasang seri dan secara elektrik dipasang paralel merupakan satu-satunya cara untuk meningkatkan muatan keluarannya. Muatan yang dihasilkan dapat dinyatakan sebagai berikut C_x = d_xxF_xn dimana d_xx merupakan koefisien piezoelektrik untuk muatan di sumbu x yang dihasilkan oleh gaya yang diberikan sepanjang sumbu x. F_x merupakan gaya yang diberikan pada sumbu x dan n merupakan jumlah atau banyaknya elemen.

Sensor tekanan yang memanfaatkan efek piezoelektrik yaitu menggunakan membran tipis dan lapisan dasar yang besar, tentunya tekanan yang diterima benar-benar mengenai elemen yang ada dalam satu arah. Pada sensor untuk mengukur tekanan ini membran tipis yang ada digunakan untuk mentransfer tekanan atau gaya ke elemen piezoelektriknya. Pada sensor tekanan sering menunjukkan sinyal yang salah atau kurang sensitif ketika terjadi getaran atau vibrasi. Banyak sensor tekanan yang menggunakan elemen acceleration compensation sebagai tambahan pada elemen pengukur tekanannya.

Capasitive Sensor

Sensor kapasitif adalah teknologi yang berbasis pada kopling kapasitif, digunakan dalam berbagai jenis sensor, termasuk untuk mendeteksi dan mengukur: posisi atau perpindahan, ketinggian, tingkat luquiditas, dan percepatan. Sensor Kapasitif pada peralatan yang digunakan manusia, seperti mouse, trackpads dan lain lain menjadi sangat menjadi populer.

Sensor kapasitif mendeteksi sesuatu yang konduktif atau memiliki dielektrik yang berbeda dari udara. Sedangkan aplikasi penginderaan kapasitif dapat menggantikan tombol mekanik dengan alternatif kapasitif, teknologi lain seperti multi-touch dan gesture berbasis sentuh juga didasarkan pada penginderaan kapasitif

Sensor kapasitif dapat dirakit dari media yang berbeda, seperti tembaga, timah oksida Indium (ITO) dan tinta cetak. Tembaga sensor kapasitif dapat diimplementasikan pada standar FR4 PCB serta pada material yang fleksibel. ITO memungkinkan sensor kapasitif harus up to 90% transparan (untuk satu solusi lapisan). Ukuran dan jarak dari sensor kapasitif keduanya sangat penting untuk kinerja sensor. Selain ukuran sensor, dan jarak relatif terhadap bidang tanah, jenis ground yang digunakan adalah sangat penting karena kapasitansi parasit dari sensor berhubungan dengan medan listrik (E) jalan ke ground, penting untuk memilih bidang tanah yang membatasi konsentrasi bidang e-baris dengan tidak hadir objek konduktif.

Merancang sebuah sensor kapasitansi membutuhkan pertama memilih jenis materi sendor (FR4, Flex, ITO, dll). Satu juga perlu memahami lingkungan perangkat akan beroperasi, seperti penuh suhu operasi jangkauan, apa frekuensi radio yang hadir dan bagaimana pengguna akan berinteraksi dengan antarmuka.

Ada dua jenis sensor kapasitansi: kapasitansi bersama, di mana objek (jari, stylus konduktif) mengubah kopling timbal balik antara baris dan kolom elektroda, yang di-scan secara berurutan dan self-atau kapasitansi mutlak dimana objek (seperti jari) sensor beban atau meningkatkan kapasitansi parasit ke tanah. Dalam kedua kasus, perbedaan dari sebelumnya posisi absolut dari posisi absolut ini menghasilkan gerak relatif dari objek atau jari selama waktu itu.

Light Dependent Resistor (LDR)

Light Dependent Resistor (selanjutnya disebut LDR), terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.

Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Namun perlu juga diingat bahwa respon dari rangkaian transistor akan sangat tergantung pada nilai LDR yang digunakan. Lebih tinggi nilai tahanan nya akan lebih cepat respon rangkaian. Akan lebih mudah mengatur respon rangkaian bila kita menggunakan Op-Amp sebagai penguat atau saklar pada rangkaian LDR. Kita bisa gunakan berbagai jenis Op-Amp yang tersedia. Kalau tersedia jenis CMOS atau yang lain tidak akan mempengaruhi penampilan LDR pada rangkaian. Tergantung pada aplikasi rangkaian yang akan kita rakit. Apakah keluaran Op-Amp akan tinggi saat LDR tidak mendapat cahaya atau Keluaran Op-Amp akan mencapai tegangan supply pada saat LDR mendapat cahaya. Gunakan rangkaian dasar Op-Amp Inverse atau Non-inverse. Dengan sifat LDR yang demikian, maka LDR (Light Dependent Resistor) biasa digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri. 

MENGENAL SENSOR DAN KARAKTERISTIKNYA

Apa yang dimaksud Sensor ?

Sensor pada dasarnya diambil dari kata sense yang artinya merasakan. Sensor yang akan kita bahas kali ini adalah sensor yang berperan dalam pembuatan suatu sistem alat-alat atau divais elektronik. Dalam pengertian ini, sensor berarti divais yang dapat merubah suatu measurand (besaran yang diukur) ke dalam bentuk sinyal listrik. Dengan adanya perubahan ini kemudian, sinyal listrik dapat dikendalikan sampai melakukan aksi yang diinginkan. Sensor sederhana yang sering kita dengar dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya adalah solar cell atau dalam bahasa sensor disebut photovoltaic. Sensor ini merubah sinar matahari yang ditangkap menjadi sinyal listrik sehingga dalam aplikasinya dapat digunakan sebagai penerangan maupun pemanas air.  

Proses konversi measurand ke dalam bentuk sinyal listrik (sinyal yang dapat diukur) melewati sejumlah proses yang menentukan output dari suatu sensor. Untuk mengetahui suatu sensor dapat bekerja dengan baik yaitu dengan mengetahui hubungan antara input dan ouputnya. Dari hubungan input dan output tersebut dapat diketahui pula karakteristik dari sensor tersebut.

Fungsi Transfer

Fungsi transfer didefinisikan sebagai suatu persamaan matematik yang merepresentasikan hubungan antara input dan output dari sebuah sensor. Dalam kondisi ideal, fungsi transfer bersifat stabil baik secara nilai, grafik, maupun persamaannya (Jacob Fraden, 2004) Fungsi transfer pada sebuah sensor bergantung dari inputnya atau dapat dirumuskan y = f (x), dengan y adalah output  dan x adalah inputnya. Pada banyak kasus, fngsi transfer yang dihasilkan adalah linier :

y = a + bx

dimana a adalah intercept (output ketika input sama dengan 0) dan b adalah sensitivitas sensor (Jacob Fraden, 2004). Fungsi transfer dari sebuah sensor tidak selalu linier, akan tetapi dapat berupa fungsi nonlinier seperti fungsi logaritma, eksponensial, ataupun fungsi polynomial. 

Sensitivitas

Sensitivitas merupakan bagian dari hubungan antara sinyal input dengan sinyal output. Untuk mengetahui besarnya sensitivitas sebuah sensor dapat dilakukan penurunan terhadap fungsi transfer sensor (John Wilson, 2005).

Span (Full-Scale Input)

Span adalah range measurand yang dapat dikonversi oleh sensor atau sering juga disebut input full scale. Span merepresentasikan nilai input yang dapat dikonversi sensor tanpa menyebabkan ketidakakuratan (Jacob Fraden, 2004).

Akurasi

Akurasi pada kenyataannya dapat diketahui dari ketidakakuratan sensor. Ketidakakuratannya dapat diukur dari deviasi terbesar yang dihasilkan sensor dalam pengukuran. Deviasi dapat diartikan sebagai perbedaan antara nilai perhitungan dengan nilai eksperimen.

Nonlinearitas

Nonlinearity error dikhususkan untuk sensor yang memilki fungsi transfer dengan pendekatan linier. Nonlinearitas merupakan deviasi maksimum fungsi transfer dari pendekatan garis linier. Dapat dilakukan pendekatan linier untuk sensor dengan fungsi transfer nonlinier. Diantaranya dengan menggunakan metode terminal point dan metode least square. Metode terminal point dilakukan dengan cara menarik garis lurus dua titik output, yaitu output dengan input terkecil dan terbesar. 

Saturasi

Setiap sensor memiliki batasan operasi. Peningkatan nilai input tidak selalu menghasilkan output yang diinginkan. Dengan kata lain setiap sensor meskipun memiliki fungsi transfer linier, tetapi pada input tertentu memiliki kondisi nonlinear atau saturasi. (Jacob Fraden, 2004).

Resolusi

Resolusi didefinisikan sebagai kemampuan sensor untuk mendeteksi sinyal input minimum (John Wilson, 2005). Ketika sensor diberikan input secara kontinyu, sinyal output pada beberapa jenis sensor tidak akan memberikan output yang sempurna bahkan dalam kondisi tidak ada gangguan sama sekali. Pada kondisi demikian, biasanya terjadi sedikit perubahan output. Jika pada asebuah sensor tidak terjadi demikian, maka sensor tersebut dapat dikatakan bersifat kontinyu atau memiliki resolusi yang sangat kecil (Jacob Fraden, 2004).

Repeatabilitas

Repeatability atau reproducibility error disebabkan karena ketidakmampuan sensor untuk menghasilkan nilai yang sama pada kondisi yang sama. Kesalahan ini dapat disebabkan karena  sifat material, gangguan temperatur, dan kondisi lingkungan lainnya. (Jacob Fraden, 2004).