tranduser

         Transduser adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi (misalnya, sensor tekanan). Transduser bisa berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik, atau fotovoltaik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser kadang-kadang juga didefinisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya.Contoh yang umum adalah pengeras suara (audio speaker), yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi, atau energi akustik menjadi sinyal atau energi listrik.

         Suatu definisi mengatakan “transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah sitem transmisi, menyalurkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi kedua”. Transmisi kedua ini bisa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas).

Tabel Pengelompokan Transducer

Transduser Pasif (daya dari luar)

Parameter listrik dan kelas transduser	Prinsip kerja dan sifat alat	Pemakaian alat
Potensiometer	Perubahan nilai tahanan karena posisi kontak bergeser	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	Perubahan induktansi kumparan akibat perubahan jarak plat	Pergeseran, ketebalan

Transduser Aktif (tanpa daya luar)

Parameter listrik dan kelas transduser	Prinsip kerja dan sifat alat	Pemakaian alat
Sel fotoemisif	Emisi elektron akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif	Cahaya dan radiasi
Photomultiplier	Emisi elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke katode sensitif cahaya	Cahaya, radiasi dan relay sensitif cahaya
Termokopel	Pembangkitan ggl pada titik sambung dua logam yang berbeda akibat dipanasi	Temperatur, aliran panas, radiasi
Generator kumparan putar (tachogenerator)	Perputaran sebuah kumparan di dalam medan magnet yang membangkitkan tegangan || Kecepatan, getaran
Piezoelektrik	Pembangkitan ggl bahan kristal piezo akibat gaya dari luar	Suara, getaran, percepatan, tekanan
Sel foto tegangan	Terbangkitnya tegangan pada sel foto akibat rangsangan energi dari luar	Cahaya matahari
Termometer tahanan (RTD)	Perubahan nilai tahanan kawat akibat perubahan temperatur || Temperatur, panas
Hygrometer tahanan	Tahanan sebuah strip konduktif berubah terhadap kandungan uap air	Kelembaban relatif
termistor	Penurunan nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur	Suhu

Sensor adalah adalah suatu alat atau bahan yang mengubah satu bentuk besaran-fisika menjadi bentuk besaran-fisika-listrik, seperti resistansi, kapasitansi, atau induktansi, yang digunakan untuk mengukur/mendeteksi suatu besaran-fisika pada lingkungan

Aplikasi

Berdasarkan Aplikasinya, Transduser dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :

Ø  Transducer Electromagnetic, seperti Antenna, Tape Head/Disk Head, Magnetic Cartridge.

Ø  Transducer Electrochemical, seperti Hydrogen Sensor, pH Probes.

Ø  Transducer Electromechanical, seperti Rotary Motor, Potensiometer, Air flow sensor, Load cell.

Ø Transducer Electroacoustic, seperti Loadspeaker, Earphone, Microphone, Ultrasonic Transceiver.

Ø  Transducer Electro-optical, seperti Lampu LED, Dioda Laser, Lampu Pijar, Tabung CRT.

Ø  Transducer Thermoelectric, seperti komponen NTC dan PTC, Thermocouple.

https://id.wikipedia.org/wiki/Transduser

Kendali Pemanas Solder (On/Off)

Laboratorium Sistem Kendali Diskrit

Kendali Pemanas Solder (On/Off)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2017

1.        Tujuan

Tujuan dari percobaan ini praktikum agar :

1.         Mahasiswa dapat memahami dan menganalisa cara kerja rangkaian.

2.         Mahasiswa dapat membuat program Arduino dengan menggunakan interrupt timer untuk pembacaan sensor LM35 dan untuk menentukan kondisi pemanas (solder).

3.         Mahasiswa dapat menampilkan t (waktu), Tsp (Suhu set point), Tn (Suhu nyata) dan Sts_p (Status pemanas) pada Serial Monitor Arduino.

4.         Mahasiswa dapat membuat gelombang dengan menggunakan data t (waktu), Tsp (Suhu set point), Tn (Suhu nyata) dan Sts_p (Status pemanas) yang telah ditampilkan pada Serial Monitor Arduino.

2.        Dasar Teori

2.1    Arduino UNO

Gambar 2.1 Arduino Uno

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 (datasheet). Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

·           Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya.

·           Sirkit RESET yang lebih kuat.

·           Atmega 16U2 menggantikan 8U2.

Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Uno;

Mikrokontroler	ATmega328
Tegangan pengoperasian	5V
Tegangan input yang disarankan	7-12V
Batas tegangan input	6-20V
Jumlah pin I/O digital	14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog	6
Arus DC tiap pin I/O	40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V	50 mA
Memori Flash	32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM	2 KB (ATmega328)
EEPROM	1 KB (ATmega328)
Clock Speed	16    Hz

2.2    Sensor LM35

Sensor suhu LM 35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM 35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM 35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Tegangan keluaran atau Vout memiliki jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM 35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.

Dan berikut adalah karakteristik sensor suhu LM35;

·           Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

·           Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.

·           Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

·           Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

·           Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

·           Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

·           Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

·           Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.3    Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier) merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal keluaran yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal masukan.

Gambar 2.2 Gambar  Rangkaian Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

 Dari contoh rangkaian dasar diatas dapat diketahui ketika ada sinyal masukan yang diberikan pada terminal masukan non-inverting, maka besar nilai penguatan tegangan rangkaian penguat tak membalik diatas tergantung pada harga Rin dan Rf  yang dipasang. Besarnya penguatan tegangan keluaran dari rangkaian penguat tak membalik diatas dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

Persamaan Penguatan Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

2.4    Transistor sebagai Sakelar

Pada rangkaian elektronika, transistor sering difungsikan sebagai penguat, sakelar (switching), dan sebagai stabilisasi tegangan (voltage).

Ketika transisitor difungsikan sebagai sakelar, transistor tersebut dioperasikan pada situasi saturasi atau situasi titik sumbat (cut off), bukan dioperasikan di sepanjang garis beban. Apabila transistor berada dalam situasi saturasi, maka transistor tersebut seperti  sakelar dalam situasi tertutup, sehingga arus akan mengalir dari kolektor ke emiter. Apabila transistor berada dalam situasi terhalang (cut off), maka transistor tersebut seperti sakelar terbuka, sehingga arus tidak akan mengalir dari kolektor ke emiter. Tetapi perlu diketahui bahwa arus basis merupakan arus yang mengontrol transistor, tanpa adanya arus basis atau arus basis sama dengan nol. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar rangkaian sederhana berikut.

Gambar 2.3 Rangkaian sederhana transistor sebagai sakelar

2.5    Solid State Relay (SSR)

Pengertian dan fungsi solid state relay sebenarnya sama saja dengan relay elektromekanik yaitu sebagai saklar elektronik yang biasa digunakan atau diaplikasikan di industri-industri sebagai device pengendali. Namun relay elektro mekanik memiliki banyak keterbatasan bila dibandingkan dengan solid state relay, salah satunya seperti siklus hidup kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relay. Karena keterbatasan ini, banyak produsen relay menawarkan perangkat solid state relay dengan semikonduktor modern yang menggunakan SCR, TRIAC, atau output transistor sebagai pengganti saklar kontak mekanik. Output device (SCR, TRIAC, atau transistor) adalah optikal yang digabungkan sumber cahaya LED yang berada dalam relay. Relay akan dihidupkan dengan energi LED ini, biasanya dengan tegangan power DC yang rendah. Isolasi optik antara input dan output inilah yang menjadi kelebihan yang ditawarkan oleh solid state relay bila dibanding relay elektromekanik.

Gambar 2.4 Rangkaian dalam komponen SSR

Solid state relay itu juga berarti relay yang tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak terjadi aus. Solid state relay juga mampu menghidupkan dan mematikan dengan waktu yang jauh lebih cepat bila dibandingkan dengan relay elektromekanik. Juga tidak ada pemicu percikan api antar kontak sehingga tidak ada masalah korosi kontak.

3.        Alat dan  Bahan

1.        Multitester                                        : 1 buah

2.        Oscilloscope                                      : 1 buah

3.        Probe                                                 : 10 buah

4.        Project Board                                    : 1 buah

5.        Arduino Uno                                     : 1 buah

6.        Modul penguat tak membalik 5x      : 2 buah

7.        Sensor LM35                                    : 1 buah

8.        Resistor 1 k                                       : 2 buah

9.        Transistor BD139                             : 1 buah

10.    LED                                                  : 1 buah

11.    SSR                                                   : 1 buah

12.    Solder                                               : 1 buah

13.    Power Supply                                   : 1 buah

14.    Sumber Tegangan AC                      : 1 buah

15.    Kabel Jumper                                    : secukupnya

16.    Komputer                                          : 1 buah

4.        Percobaan

4.1    Gambar Rangkaian

4.2    Cara Kerja

Rangkaian kendali pemanas ini menggunakan set point tertentu untuk mengontrol on/off pemanas. Ketika suhu kurang dari set point, maka pemanas akan on, dan ketika suhu lebih dari set point maka pemanas akan off. Pemanas yang dignakan berupa solder, dan pendingin yang digunakan adalan fan. Berikut penjelasan program Arduino:

4.3    Langkah Percobaan

1.        Menyiapkan semua alat dan bahan.

2.        Merangkai komponen-komponen sesuai dengan gambar rangkaian.

3.        Mengukur tegangan keluaran pada arduino uno.

4.        Membuat program arduino uno untuk membaca data dari sensor dan untuk menentukan kondisi solder sesuai suhu masukan.

5.        Mengatur set point 50 ^oC dan kemudian mengambil data perubahan t (waktu), Tsp (Suhu set point), Tn (Suhu nyata) dan Sts_p (Status pemanas) melalui serial monitor.

6.        Mengubah set point 60 ^oC dan kemudian mengambil data perubahan t (waktu), Tsp (Suhu set point), Tn (Suhu nyata) dan Sts_p (Status pemanas) melalui serial monitor.

7.        Mengubah set point 70 ^oC dan kemudian mengambil data perubahan t (waktu), Tsp (Suhu set point), Tn (Suhu nyata) dan Sts_p (Status pemanas) melalui serial monitor.

8.        Membuat grafik gelombang menggunakan data yang telah didapat.

4.1    Program Arduino

5.        Hasil Percobaan

1.         Gambar gelombang untuk set point 50 ^oC dan kondisi pemanas.

2.         Gambar gelombang untuk set point 60 ^oC dan kondisi pemanas.

3.         Gambar gelombang untuk set point 70 ^oC dan kondisi pemanas.

6.        Pembahasan

1.    Grafik pertama set point 50.

Grafik perubahan suhu tehadap perubahan waktu yang dihasilkan diketahui bahwa grafik peningkatan suhu yang pertama lebih tinggi atau lebih besar dibandingkan peningkatan suhu  yang lainnya. Hal itu diakibatkan oleh lama waktu status pemanas on pada peningkatan suhu yang pertama lebih lama yaitu sekitar 15 detik dibandingkatan peningkatan suhu yang kedua dan selanjutnya yang hanya sekitar 3 detik. Perbedaan lama waktu status pemanas itulah yang menyebabkan grafik peningkatan suhu solder berbeda.

Penurunan suhu yang pertama pun sama dengan peningkatan suhu yang pertama, yaitu lebih besar atau lebih lama dibandigkan penurunan suhu yang selanjutnya, Hal itu disebabkan oleh penurunan suhu yang pertama menurunkan suhu yang lebih besar dibandingkan lainnya. Peningkatan suhu mempengaruhi lama penurunan suhu solder.

Pada peningkatan dan penurunan suhu kedua dan selanjutnya grafik stabil. Hal itu disebabkan oleh status solder semuanya sama yaitu ketika suhu berada dibawah set point 50°C. Jadi solder mulai on dengan start suhu yang sama (untuk grafik prningkatan penurunan suhu kedua dan selanjutnya). Sedangkan pada peningkatan yang pertama solder on pada start suhu yang lebih rendah jadi membutuhkan waktu solder on lebih lama dan peningkatan suhu pun lebih lama dari yang selanjutnya.

2.    Grafik kedua set point 60.

Grafik perubahan suhu tehadap perubahan waktu yang dihasilkan diketahui bahwa grafik peningkatan suhu yang pertama lebih tinggi atau lebih besar dibandingkan peningkatan suhu  yang lainnya. Hal itu diakibatkan oleh lama waktu status pemanas on pada peningkatan suhu yang pertama lebih lama yaitu sekitar 35 detik dibandingkatan peningkatan suhu yang kedua dan selanjutnya yang hanya sekitar 3 detik. Perbedaan lama waktu status pemanas itulah yang menyebabkan grafik peningkatan suhu solder berbeda.

Penurunan suhu yang pertama pun sama dengan peningkatan suhu yang pertama, yaitu lebih besar atau lebih lama dibandigkan penurunan suhu yang selanjutnya. Hal itu disebabkan oleh penurunan suhu yang pertama menurunkan suhu yang lebih besar dibandingkan lainnya. Peningkatan suhu mempengaruhi lama penurunan suhu solder.

Pada peningkatan penurunan suhu kedua dan selanjutnya grafik tetap tidak stabil. Hal itu disebabkan oleh pendingin solder tidak diaktifkan secara terus menerus (hanya dinyalakan ketika solder off) serta peletakan pendingin tidak sama pada setiap penyalaannya.

3.    Grafik ketiga set point 70.

Grafik perubahan suhu tehadap perubahan waktu yang dihasilkan diketahui bahwa grafik peningkatan suhu yang pertama lebih tinggi atau lebih besar dibandingkan peningkatan suhu  yang lainnya. Hal itu diakibatkan oleh lama waktu status pemanas on pada peningkatan suhu yang pertama lebih lama yaitu sekitar 30 detik dibandingkatan peningkatan suhu yang kedua dan selanjutnya yang hanya sekitar  10 detik. Perbedaan lama waktu status pemanas itulah yang menyebabkan grafik peningkatan suhu solder berbeda.

Penurunan suhu yang pertama pun sama dengan peningkatan suhu yang pertama, yaitu lebih besar atau lebih lama dibandigkan penurunan suhu yang selanjutnya. Hal itu disebabkan oleh penurunan suhu yang pertama menurunkan suhu yang lebih besar dibandingkan lainnya. Peningkatan suhu mempengaruhi lama penurunan suhu solder.

Pada peningkatan penurunan suhu kedua dan selanjutnya grafik tetap tidak stabil. Hal itu disebabkan oleh pendingin solder tidak diaktifkan secara terus menerus (hanya dinyalakan ketika solder off) serta peletakan pendingin tidak sama pada setiap penyalaannya.

7.        Kesimpulan

Dari pembahasan data yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1.      Peningkatan dan penurunan grafik suhu solder akan stabil apabila start suhu yang pertama dan selanjutnya adalah sama.

2.      Peningkatan dan penurunan grafik suhu solder akan stabil  apabila pendingin diletakkan dan diaktifkan sama dari awal solder on.

3.      Perbedaan lama waktu status on berpengaruh pada lama peningkatan suhu ketika suhu solder telah melampui set point serta solder off.

4.      Tidak konstannya penyalaan pendingin sangat berpengaruh pada peningkatan dan penurunan suhu solder.

5.      Semakin besar set point maka status on akan lebih lama pula.

Daftar Pustaka

Bawono, Ari. 2013. “Op-Amp (Operasional Amplifier) Sebagai Penguat”. http://ari-bawono.blogspot.co.id/2013/09/op-amp-operasional-amplifier-sebagai.html. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.05 WIB.

Company, Ferbal. 2012. “Sensor Suhu LM35”. ferballcompany.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB .

Dermanto,Trikueni. 2014. “Pengertian Solid State Relay”. trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.17 WIB.

Dermanto, Trikueni. 2013. “Transistor Sebagai Saklar”. trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB.

Ecadio. 2016. “Mengenal dan Belajar Arduino Uno”.  http://ecadio.com. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB.

Putranto, Basuki Dwi. 2014. “Fungsi dan Karakterisitk Penguat Operasional”. googleweblight.com. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.13 WIB.

Sayekti, Ilham. 2014. ”Elektronika Analog III. Semarang” : Politeknik Negeri Semarang.