ULTRASONIC SENSOR Dan TEMPERATURE SENSOR

 11.1 Pengertian Ultrasonic Sensor

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang yang umum digunakan untuk radar untuk mendeteksi keberadaan suatu benda dengan memperkirakan jarak antara sensor dan benda tersebut. sensor jarak yang umum digunakan dalam penggunaan untuk mendeteksi jarak yaitu sensor ultrasonik. pengertian sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.

11.2 Fungsi Ultrasonic Sensor

1.      Bisa menjadi Sistem Otomasi Industri
Sensor ultrasonik dari MaxBotix juga bisa digunakan sebagai sensor untuk sistem otomasi mesin industri. Sebagai contoh pada sistem penghitung jumlah botol pada konveyor. Sensor ultrasonik diletakkan di atas atau samping konveyor, kemudian ketika botol lewat di depan sensor maka gelombang ultrasonik akan memantul dari permukaan botol ke receiver, sehingga dapat digunakan acuan untuk menghitung botol.

2.      Mengukur Ketinggian Air Bendungan
Sistem yang digunakan hampir sama seperti pada cara pengukuran air di dalam tangki, hanya saja medan yang dideteksi lebih luas. Sensor ultrasonik diletakkan di atas bendungan, kemudian sensor tersebut akan mengukur jarak permukaan air dengan transmitter sensor. Hasil pengukuran ketinggian air tersebut nantinya dapat digunakan oleh petugas untuk berbagai keperluan.

3.      Berguna Sebagai Sistem Navigasi Robot
Dalam dunia robotika, sensor ultrasonik sudah sangat umum digunakan untuk kepeerluan navigasi robot. Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi objek penghalang yang ada di depan robot, sehingga si robot bisa menentukan harus bergerak ke arah mana ketika ada objek yang terdeteksi.

4.      Smart Waste Management
Smart Waste Management atau pengolahan sampah pintar adalah suatu sistem pengolahan sampah yang dirancang untuk menambah efektifitas pengolahan sampah. Cara kerja sistem ini yaitu sensor ultrasonik diletakkan di atas wadah (container) penampung sampah, tujuannya yaitu untuk mengetahui kapasitas sampah di dalam kontainer. Ketika sampah sudah penuh, sensor akan mengirimkan informasi tersebut ke kontroler kemudian kontroler mengirimkan informasi lokasi dan kapasitas sampah secara wireless ke database pusat, sehingga petugas terkait bisa mengetahui container sampah di lokasi mana yang sudah penuh, selanjutnya petugas akan mengirimkan truk sampah untuk membawa sampah tersebut ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA).

5.      Mengukur Kedalaman Cairan dalam Tangki
Sensor ultrasonik adalah salah satu jenis sensor yang paling efektif untuk mengukur kedalaman air/cairan yang tersisa pada tangki. Dengan sensor ultrasonik kita bisa mengetahui kedalaman cairan dengan cara mengkalkulasi jarak antara permukaan air dengan transmitter ultrasonik, sehingga didapatkan hasil pengukuran yang cepat dan akurat.

 

11.3 Prinsip Kerja Ultrasonic Sensor

Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Karena kecepatan bunyi adalah 340 m/s, maka rumus untuk mencari jarak berdasarkan ultrasonik adalah :

Keterangan:
S = jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
t = selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
Berikut Algoritma membaca data ultrasonik:

a.        Beri tegangan positif pada pin Trigger selama 10µS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz 

b.       Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo 

c.        Rumus untuk menghitung jaraknya adalah S = (0.034 *t) /2 cm.

Bentuk diagram waktu cara kerja sensor ultrasonik dapat dilihat pada Gambar dibawah ini

Aplikasi yang sering menggunakan sensor ultrasonik adalah alat ukur tinggi badan digital, pengereman mobil otomatis, robot labirin, dan lain sebagainya. Aplikasi sensor ultrasonik sering membutuhkan bantuan mikrokontroler untuk mengolah datanya berikut merupakan program sederhana pembacaan sensor ultrasonik menggunakan arduino.

11.4 Pengertian Temperature Sensor

Sensor Suhu atau Temperature Sensors adalah suatu komponen yang dapat mengubah besaran panas menjadi besaran listrik sehingga dapat mendeteksi gejala perubahan suhu pada obyek tertentu. Sensor suhu melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan-perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital. Sensor Suhu juga merupakan dari keluarga Transduser. Contoh peralatan-peralatan listrik maupun elektronik yang menggunakan Sensor Suhu diantaranya seperti Thermometer Suhu Ruangan, Thermometer Suhu Badan, Rice Cooker, Kulkas, Air Conditioner (Pendingin Ruangan) dan masih banyak lagi.

11.5 Fungsi Temperature Sensor

Sensor ini akan mengirimkan sinyal output berdasarkan suhu cairan pendingin yang dideteksi untuk diteruskan ke ECU. Sinyal output akan digunakan oleh ECU sebagai salah satu masukan dalam mengatur banyaknya penginjeksian bahan bakar yang diinjeksikan oleh injektor ke dalam ruang bakar.

11.6 Jenis – jenis Temperature Sensor

Berikut ini beberapa jenis Sensor Suhu yang sering ditemukan dalam rangkaian elektronika ataupun peralatan listrik beserta penjelasan singkatnya :

1.      Termostat (Thermostat)

Thermostat adalah jenis Sensor suhu Kontak (Contact Temperature Sensor) yang menggunakan prinsip Electro-Mechanical. Thermostat pada dasarnya terdiri dari dua jenis logam yang berbeda seperti Nikel, Tembaga, Tungsten atau aluminium. Dua Jenis Logam tersebut kemudian ditempel sehingga membentuk Bi-Metallic strip. Bi-Metallic Strip tersebut akan bengkok jika mendapatkan suhu tertentu sehingga bergerak memutuskan atau menyambungkan sirkuit  (ON/OFF).

1.      Thermistor

Thermistor adalah komponen elektronika yang nilai resistansinya dipengaruhi oleh Suhu. Thermistor yang merupakan singkatan dari Thermal Resistor ini pada dasarnya terdiri dari 2 jenis yaitu PTC (Positive Temperature Coefficient) yang nilai resistansinya akan meningkat tinggi ketika suhunya tinggi dan NTC (Negative Temperature Coefficient) yang nilai resistansinya menurun ketika suhunya meningkat tinggi. Thermistor yang dapat mengubah energi listrik menjadi hambatan ini terbuat dari bahan keramik semikonduktor seperti Kobalt, Mangan atau Nikel Oksida yang dilapisi dengan kaca.

Keuntungan dari Thermistor adalah sebagai berikut :

a.       Memiliki Respon yang cepat atas perubahan suhu.

b.      Lebih murah dibanding dengan Sensor Suhu jenis RTD (Resistive Temperature Detector).

c.       Rentang atau Range nilai resistansi yang luas berkisar dari 2.000 Ohm hingga 10.000 Ohm.

d.      Memiliki sensitivitas suhu yang tinggi.

Thermistor (PTC/NTC) banyak diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika seperti Voltage Regulator, sensor suhu kulkas, pendeteksi kebakaran, Sensor suhu pada Otomotif, Sensor suhu pada Komputer, sensor untuk memantau pengisian ulang Baterai pada ponsel, kamera dan Laptop.

1.      Resistive Temperature Detector (RTD)

Resistive Temperature Detector atau disingkat dengan RTD memiliki fungsi yang sama dengan Thermistor jenis PTC yaitu dapat mengubah energi listrik menjadi hambatan listrik yang sebanding dengan perubahan suhu. Namun Resistive Temperature Detector (RTD) lebih presisi dan memiliki keakurasian yang lebih tinggi jika dibanding dengan Thermistor PTC. Resistive Temperature Detector  pada umumnya terbuat dari bahan Platinum sehingga disebut juga dengan Platinum Resistance Thermometer (PRT).

Keuntungan dari Resistive Temperature Detector (RTD)

a.       Rentang suhu yang luas yaitu dapat beroperasi di suhu -200⁰C hingga +650⁰C.

b.      Lebih linier jika dibanding dengan Thermistor dan Thermocouple.

c.       Lebih presisi, akurasi dan stabil.

1.      Thermocouple (Termokopel)

Thermocouple adalah salah satu jenis sensor suhu yang paling sering digunakan, hal ini dikarenakan rentang suhu operasional Thermocouple yang luas yaitu berkisar -200°C hingga lebih dari 2000°C dengan harga yang relatif rendah. Thermocouple pada dasarnya adalah sensor suhu Thermo-Electric yang terdiri dari dua persimpangan (junction) logam yang berbeda. Salah satu Logam di Thermocouple dijaga di suhu yang tetap (konstan) yang berfungsi sebagai junction referensi sedangkan satunya lagi dikenakan suhu panas yang akan dideteksi. Dengan adanya perbedaan suhu di dua persimpangan tersebut,  rangkaian akan menghasilkan tegangan listrik tertentu yang nilainya sebanding dengan suhu sumber panas.

Keuntungan Thermocouple adalah sebagai berikut :

• Memiliki rentang suhu yang luas
• Tahan terhadap goncangan dan getaran
• Memberikan respon langsung terhadap perubahan suhu