Elemen Masukan Sistem Akuisisi Data #04baru

Transduser Cahaya

Salah satu transduser cahaya yang sederhana adalah Light Dependent Resistor (LDR), misalnya CLAIREX CL905 pada gambar dibawah ini.

Nilai resistansi CL905 berkisar dari 15 Mohm dalam keadaan gelap (tidak ada cahaya) sampai 15 kohm dalam keadaan terang (ada cahaya). Fotoresistor seperti CL905 ini tidak mempunyai respons yang cepat, tapi transduser ini murah dan cukup peka. Karena itu transduser ini biasanya dipakain untuk aplikasi pada pengukuran cahaya yang tidak terlalu persisi. Fotoresistor biasanya dipakai sebagai saklar otomatis pada lampu penerangan jalan umum (PJU). Pada malam hari (gelap) lampu akan otomatis menyala, pada pagi hari (terang) lampu akan otomatis padam. Rangkaian elektronik pada gambar di atas menunjukkan saklar otomatis ini.

Transduser cahaya lain yang sering digunakan adalah fotodioda HP 5082 4203. Gambar di bawah ini menunjukkan rangkaian kontrol untuk HP 5082 4203. Transduser ini mengubah cahaya yang jatuh pada permukaannya menjadi arus bocor reverse yang mengalir di dalam fotodioda. Besar arus yang mengalir itu bervariasi dari 0 mikroampere sampai 100 mikroampere. Pasda rangkaian kontrol terdapat R_f = 100 kohm yang mengubah besar arus menjadi tegangan output sebesar 0 volt sampai 10 volt.

Dengan adanya tegangan negatif pada input non inverting amplifier maka fotodioda menjadi reverse biased. Penambahan reversed dimaksudkan untuk mempercepat response dari transduser ini. Penggunaan IC Op Amp LM356 (input amplifier FET) karena Op Amp ini tidak memerlukan input bias current.



Transduser Suhu

Ada beberapa macamm transduser suhu yang mampu mengukur suhu berkisar dari -55^oC sampai 100,^oC, bervariasi dari harga yang murah sampai yang mahal. Yang banyak digunakan adalah transduser suhu semikonduktor, dan termokopel yang bisa mengukur suhu dari yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi.

Transduser Suhu Semikonduktor/IC

Transduser Suhu I dikembangkan untuk memperbaiki akurasi, linieritas, dan sensivitas transduser suhu sebelum ini. Transduser dalam bentuk IC tidak seakurat termometer resistansi atau termokopel, tapi transduser suhu IC mudah penggunaannya dan murah. Transduser IC dapat dibuat dengan transistor konvensional dan dalam bentuk paket IC, baik dengan keluaran tegangan atau dengan keluaran arus yang berbanding lurus dengan suhu.

Misalnya LM135 dari National Semiconductor. IC ini bekerja seperti dioda Zener dengan dua terminal dengan tegangan breakdown yang berbanding lurus pada suhu absolut +10 mV/^oK. LM135 bekerja dalam selang -55^oC sampai 150^oC.

Analog Devices membuat AD590 dengan keluaran arus. Divais dua terminal ini dihubungkan seri dengan power supply tegangan rendah, dan arus seri sebesar sampai 1 mikroA/^oK. Transduser dalam bentuk IC merupakan perbaikan dari transduser dioda tapi tetap ada masalah selang yang terbatas dan fragilitas.

Keunggulan transduser dalam bentuk IC itu mudah dikalibrasi, murah, dan keluarannya dapat dibaca langsung dengan dalam derajat bila dihubungkan dengan digital multimeter (DMM). Keluaran LM335 sebesar 10 mV/^oK. Keluaran LM34 lebih mudah 10 mV/^oF. Keluaran AD592 arus rata-rata sebesar 1 mikroA/^oK.

Yang termasuk jenis transduser suhu ini LM35 yang mampu mengukur suhu dengan kisaran dari -55^oC sampai 150^oC. Tegangan output tarnsduser LM35 ini meningkat 10 mV per derajad celcius. Keakuratan sensor ini sekitar 1^oC.

Jenis lain yang masih termasuk dalam keluarga ini AD590 yang merupakan temperature-dependent current source, yang menimbulkan arus output sebesar 1 mikroampere per derajad kelvin.

Transduser Suhu Termokopel



Termokopel, divais yang paling umum untuk pengukuran suhu proses dalam industri. Sebuah termokopel merupakan sepasang kawat metal yang tidak sama yang dihubungkan dalam loop tertutup. Kawat yang tidak sama itu mempunyai dua titik pertemuan (junction), satu pada setiap ujung dari loop itu. Salah satu junction, yang disebut hot junction, dikenakan pada suhu tinggi, junction yang lain, cold junction, dikenakan pada suhu rendah. Jika hal ini dilakukan, maka timbul tegangan dalam loop itu, tegangan itu berbanding lurus dengan beda antara kedua suhu junction itu.

Apa yang terjadi dalam sebuah thermocouple loop adalah bahwa suatu tegangan kecil ditimbulkan pada setiap junction dari metal yang tidak sejenis, akibat dari gejala yang disebut efek Seebeck. Semakin besar tegangan pada junction, semakin besar tegangan yang timbul pada junction. Lebih lanjut, hubungan antara tegangan dan suhu hampir linier, yaitu suatu kenaikan suhu menimbulkan kenaikan tegangan.

TERKAIT:

• Termokopel

Resistance Temperature Detector (detektor suhu resistansi) atau perangkat termal resistif (RTDs), adalah sensor suhu yang mengeksploitasi perubahan tahanan listrik yang dapt diprediksi dari beberapa bahan mengikuti perubahan suhu. Karena biasanya terbuat dari platinum, RTD sering disebut termometer resistansi platinum (PRTs). RTD lambat laun akan menggantikan penggunaan termokopel dalam aplikasi di industri di bawah 600°C, karena akurasi yang lebih tinggi dan pengulangan.

Ada banyak kategori, karbon resistor, film, dan jenis wire-wounds yang paling banyak digunakan.

• Carbon resistors banyak tersedia dan sangat murah. Carbon resistors memiliki hasil yang sangat direproduksi pada suhu rendah. Carbon resistors adalah bentuk yang paling dapat diandalkan pada suhu yang sangat rendah. Carbon resistors umumnya tidak mengalami histeresis atau efek strain gauge yang signifikan.






Add caption




• Thermometer film memiliki lapisan platina di atas substrat; lapisan platina yang sangat tipis, mungkin satu mikrometer. Keuntungan dari jenis ini adalah biaya yang relatif rendah (biaya tinggi untuk lapisan platinum yang diimbangi dengan jumlah kecil diperlukan) dan respon cepat. Thermometer film tersebut telah meningkatkan kinerja meskipun kecepatan ekspansi yang berbeda dari substrat dan platinum menimbulkan efek strain gauge dan masalah-masalah stabilitas.



• Wire-wound thermometers mempunyai akurasi yang lebih besar, terutama untuk rentang suhu yang lebar. Diameter kumparan memberikan kompromi antara stabilitas mekanik dan kemungkinan perluasan gulungan kawat untuk meminimalkan strain dan konsekuensi timbbulnya drift.

Thermistor (thermal resistor) Seperti halnya RTD mengubah resistansi sebagai fungsi suhu, tetapi bukan suatu koeffisien suhu positif melainkan koefissien suhu negatif (resistansi berkurang bila suhu semakin tinggi).

Termistor adalah jenis resistor yang resistensi bervariasi secara signifikan dengan suhu, lebih daripada di resistor standar. Kata adalah portmanteau dari termal dan resistor. Termistor secara luas digunakan sebagai pembatas arus lonjakan, sensor suhu, self-resetting overcurrent protectors, dan self-regulating heating elements. Termistor berbeda dari detektor suhu resistansi (RTD) dalam hal bahan yang digunakan, pada termistor umumnya keramik atau polimer, sedangkan RTD menggunakan logam murni. Tanggapan suhu juga berbeda; RTD berguna dalam rentang temperatur yang lebih besar, sementara thermistors biasanya mencapai presisi yang lebih tinggi dalam rentang suhu terbatas, biasanya -90°C sampai 130°C.

Simbol Termmistor

Misalnya, sebagai pendekatan orde pertama, bahwa hubungan antara resistansi dan temperatur adalah linier, maka:

dimana: ΔR = perubahan resistensi ΔT = perubahan suhu k = orde pertama koefisien temperatur resistansi Thermistors dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, tergantung pada tanda k. Jika k adalah positif, perlawanan meningkat dengan meningkatnya suhu, dan perangkat yang disebut koefisien temperatur positif (PTC) thermistor, atau posistor. Jika k negatif, resistensi menurun dengan meningkatnya suhu, dan perangkat ini disebut koefisien suhu negatif (NTC) thermistor. Resistor yang tidak termistor dirancang untuk memiliki a_k sebagai mendekati nol mungkin (k terkecil yang mungkin), sehingga perlawanan mereka tetap hampir konstan pada kisaran temperatur yang luas. Alih-alih k koefisien temperatur, kadang-kadang koefisien suhu resistansi α_T digunakan.

Hal ini didefinisikan sebagai Ini koefisien α_T tidak harus bingung dengan parameter di bawah ini.

Humidity Transducer

Beberapa operasional dalam industri harus dilakukaan pada kondisi kandungan uap air (water vapor/moisture) yang khusus dan terkendali. Skala paling banyak digunakan untuk pengukuran kandungan uap air di udara adalah skala relative humidity (RH).Relative humidity adalah rasio dari uap air yang sebenarnya terdapat dalam udara terhadap banyaknya uap air maksimum yang dapat diserap oleh udara. Bila berada di udara, sebuah higrometer resistif merupakan elemen yang resistansinya mengikuti perubahan kelembaban relatif (relative humidity) di dalam udara. Higrometer resistif biasanya terdiri dari dua elektroda metal foil (lembaran logam), kedua elektroda itu terpisah secara elektrik satu sama lain dengan bahan plastik. Kemudian divais itu dilapisi dengan lapisan tipis (film) larutan lithium chlorida.



Bila kelembaban relatif udara di sekitarnya naik, maka lapisan tipis lithium chlorida akan menyerap uap air dari udara. Karena lapisan tipis lithium chlorida yang kontak merata dengan kedua elektroda metal, maka resistansi di antara kedua terminal elektroda juga turun. Maka dikatakan ada hubungan antara resistansi di antara kedua elektroda metal dengan kelembaban relatif udara. Kurva karakteristik resistansi elektroda vs kelembaban relatif udara untuk higrometer relatif seperti pada gambar di sebelah kanan.

klik!! disini kalau mau bertanya

Congratulations, you have finished Lecture week #04.



[ back ] [ atas ]