Sehingga definisi transducer adalah alat yang biasa pada elektonika, kelistrikan, mekanik elektronik, elektromagnetik, digunakan mengubah energi dari satu energi ke bentuk energi yang lain untuk berbagai pengukuran atau transfer informasi. Contoh umum termasuk mikrofon, pengeras suara, termometer, posisi dan sensor tekanan, dan antena. Meskipun umumnya tidak dianggap sebagai transduser, fotosel, LED (dioda pemancar cahaya), dan bahkan bola lampu umum adalah transduser. Ada beberapa macam dari pembagian tranducer, yaitu :
a. Menurut daya yang diperlukan ( William D.C, 1993 )
· Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi.
Tabel 1. Kelompok Transduser.
Tekanan, pergeseran, getaran, posisi
Sumber: William D.C, (1993)
2) Pemilihan Transduser
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 bebanlebih.
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.
3) Linieritas Transduser
Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser. 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.
a. Menurut daya yang diperlukan ( William D.C, 1993 )
· Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi.
Contoh: piezoelectric, termocouple, photovoltatic, termistor, dsb.
Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber tegangan.
· External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran.
Contoh: RTD (resistance thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
b. Menurut pengubahan bentuk energi :
· Input Tranducers. Electric-Input Tranducers mengubah energy non-listrik seperti suara, cahaya menjadi energi listrik.
· Output Tranducers. Electric-Output Tranducers merupakan kebalikan dari Electric-Input Tranducers.
c. Menurut pola aktivasinya :
· Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
· Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.
Efisiensi adalah suatu pertimbangan penting dalam suatu transduser. Efisiensi transduser didefinisikan sebagai rasio output daya dalam bentuk yang diinginkan ke input daya total. Secara matematis, jika P merupakan masukan daya total dan Q merupakan output daya dalam bentuk yang diinginkan, maka E efisiensi, sebagai rasio antara 0 dan 1, maka:
E = Q / P
Jika% E merupakan efisiensi dalam persentase, maka:
E % = 100 Q / P
Tidak ada transduser yang 100% efisien dalam penggunaannya, beberapa daya selalu hilang dalam proses konversi. Biasanya kerugian ini diwujudkan dalam bentuk panas. Sebagai contoh di antara transduser terburuk dalam hal efisiensi adalah lampu pijar. Bola 100-watt memancarkan hanya beberapa watt dalam bentuk cahaya tampak. Sebagian besar daya berubah menjadi energi panas.
Tabel berikut menyajikan prinsip kerja serta pemakaian transduser berdasarkan sifat kelistrikannya.
Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber tegangan.
· External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran.
Contoh: RTD (resistance thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
b. Menurut pengubahan bentuk energi :
· Input Tranducers. Electric-Input Tranducers mengubah energy non-listrik seperti suara, cahaya menjadi energi listrik.
· Output Tranducers. Electric-Output Tranducers merupakan kebalikan dari Electric-Input Tranducers.
c. Menurut pola aktivasinya :
· Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
· Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.
Efisiensi adalah suatu pertimbangan penting dalam suatu transduser. Efisiensi transduser didefinisikan sebagai rasio output daya dalam bentuk yang diinginkan ke input daya total. Secara matematis, jika P merupakan masukan daya total dan Q merupakan output daya dalam bentuk yang diinginkan, maka E efisiensi, sebagai rasio antara 0 dan 1, maka:
E = Q / P
Jika% E merupakan efisiensi dalam persentase, maka:
E % = 100 Q / P
Tidak ada transduser yang 100% efisien dalam penggunaannya, beberapa daya selalu hilang dalam proses konversi. Biasanya kerugian ini diwujudkan dalam bentuk panas. Sebagai contoh di antara transduser terburuk dalam hal efisiensi adalah lampu pijar. Bola 100-watt memancarkan hanya beberapa watt dalam bentuk cahaya tampak. Sebagian besar daya berubah menjadi energi panas.
Tabel berikut menyajikan prinsip kerja serta pemakaian transduser berdasarkan sifat kelistrikannya.
Tabel 1. Kelompok Transduser.
- Parameter listrik dan kelas transduser
- Prinsip kerja dan sifat alat
- Pemakaian alat
- Transduser Pasif
- Potensiometer
- 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
- Pergeseran, ketebalan
- Transduser Aktif
- Sel fotoemisif
- Cahaya dan radiasi
- Photomultiplier
- Cahaya, radiasi dan relay sensitif cahaya
- Termokopel
- Temperatur, aliran panas, radiasi
- Generator kumparan putar (tachogenerator)
- Kecepatan, getaran
- Piezoelektrik
- Suara, getaran, percepatan, tekanan
- Sel foto tegangan
- Cahaya matahari
- Termometer tahanan (RTD)
- Temperatur, panas
- Hygrometer tahanan
- Kelembaban relatif
- Termistor (NTC)
- Temperatur
- Mikropon kapasitor
- Suara, musik,derau
- Pengukuran reluktansi
Tekanan, pergeseran, getaran, posisi
Sumber: William D.C, (1993)
2) Pemilihan Transduser
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 bebanlebih.
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.
3) Linieritas Transduser
Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser. 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, saturasi, 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.
Gambar 13. Daerah Mati (dead
zone)
2. Saturasi maksudnya adalah,
ketika masukan dibesarkan sampai nilai tertentu, keluaran tidak bertambah
besar, tetapi hanya menunjukkan nilai yang tetap.
Gambar 14. Saturasi (saturation)
3. Logaritmis, maksudnya adalah
sesuai dengan namanya, bila masukan bertambah besar secara linier, keluarannya
bertambah besar secara logaritmis.
4. Kudratis, maksudnya adalah –
sesuai dengan namanya – bila masukan bertambah besar secara linier, keluarannya
bertambah besar secara kuadratis
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.
B. SENSOR
D Sharon, dkk (1982), sensor
adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau
sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik,
energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisik
menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik
tertentu. Sensor biasa digunakan untuk mengukur magnitude sesuatu.
Sensor
merupakan jenis transducer yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis,
panas, sinar dan kimia menjadi tegangan / arus listrik. Sensor dikategorikan
melalui pengukur dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses
pabrikasi modern. Sensor memberikan ekivalen mata, pendengaran, hidung, lidah
untuk menjadi otak mikroprosesor dari system otomatisasi industri.
Perkembangan sensor dan
transduser sangat cepat sesuai kemajuan teknologi otomasi, semakin komplek
suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak jenis sensor yang digunakan.
Robotik adalah sebagai contoh penerapan sistem otomasi yang kompleks,
disini sensor yang digunakan dapat
dikatagorikan menjadi dua jenis sensor yaitu: (D Sharon, dkk, 1982)
a. Internal sensor.
Sensor internal diperlukan untuk
mengamati posisi, kecepatan, dan akselerasi
berbagai sambungan mekanik pada robot, dan merupakan bagian dari
mekanisme servo
b. External sensor.
Sensor eksternal diperlukan
karena dua macam alasan yaitu:
1). Untuk keamanan dan
2). Untuk penuntun.
Sesuai dengan fungsi sensor
sebagai pendeteksi sinyal dan meng-informasikan sinyal tersebut ke sistem
berikutnya, maka peranan dan fungsi sensor akan dilanjutkan oleh transduser.
Karena keterkaitan antara sensor dan transduser begitu erat maka pemilihan
transduser yang tepat dan sesuai juga perlu diperhatikan.