2.2 Pengenalan Sensor
Sensor merupakan jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya(LDR),sensor suhu(LM35), dan sensor kelembaban uadara(DHT11).
Dalam melakukan analisa ini digunakan sensor tipe LM35 yang digunakan sebagai alat sensor suhu didalam rangkaian dengan menggunakan supplay tegangan sebesar 0-5V dari Arduino yang merupakan board elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan.
Jadi mikrokontroler bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. Mikrokontroler ada pada perangkat elektronik di sekeliling kita. Misalnya handphone, MP3 player, DVD, televisi, AC, dll. Mikrokontroler juga dipakai untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, maupun robot industri. Karena komponen utama Arduino adalah mikrokontroler, maka Arduino pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita. untuk dapat mengukur suhu ruangan dibutuhkan 1 komponen saja yaitu LM35. selain modul mikrokontroler Arduino.
LM35 merupakan komponen elektronis berupa IC yang mampu menghasilkan tegangan sebanding dengan besaran suhu yang menyelimuti. Keluaran tegangan telah terkalibrasi dalam skala Kelvin.. Linieritas keluaran tegangan pada skala Celsius adalah 10mV/°C dengan akurasi ±¼°C pada suhu ruang, dengan rentang suhu yang dapat direspon antara -55-150°C,penggunaaan LM35 tidak memerlukan perangkat tambahan, dengan mempunyai output impedansi yang rendah sehingga akan mempermudah dalam pembacaan dan kontrol. Konsumsi energy yang diperlukan IC ini sangat rendah 60 pA, sehingga tidak menimbulkan panas yang relative besar atau kurang dari 0,1°C. Sensor ini bekerja pada jangka tegangan yang lebar (antara 4 sampai 30 Volt) memudahkan penyesuian perancangan dengan perangkat sesudahnya.output dapat langsung dihubungkan port mikrokontroler yang memiliki ADC atau dengan Arduino, karena Arduino memiliki port ADC (analog input) sebanyak 6 buah dengan jenis,ADC yg dipakai adalah jenis ADC sebesar:10bit . Mikrokontroler ada pada perangkat elektronik di sekeliling kita. Misalnya handphone, MP3 player, DVD, televisi, AC, dll.
Mikrokontroler juga dipakai untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, maupun robot industri. Untuk mendeteki keadaan alam sekitar berupa data hasil analog input yang dibaca oleh sensor maka dibawah ini terdapat beberapa dasar teori yang menjadi acuan untuk mengenal cara kerja sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
2.2.1 Sensor suhu / Temperature (LM35)
Karena komponen utama Arduino adalah mikrokontroler, maka Arduino pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita. untuk dapat mengukur suhu ruangan dibutuhkan satu komponen saja yaitu LM35.
Selain modul mikrokontroler Arduino. LM35 adalah sensor suhu dari National Semiconductor yang mempunyai akurasi tinggi. Outputnya berupa tegangan analog dan memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output adalah 10mV/ºC.
Output dapat langsung dihubungkan port mikrokontroler yang memiliki ADC atau dengan Arduino, karena Arduino memiliki port ADC (analog input) sebanyak 6 buah. kemudian rangkaian modul Arduino dengan sensor suhu seperti gambar di bawah ini ;
Dari penjelasan (gambar 2.6),dan seperti gambar (gambar 2.7)diatas bahwa struktur kaki-kaki yang merupakan bagian dari sensor suhu/temperature LM35 memiliki tiga buah kaki yaitu: pada bagian kaki(+Vs),dihubungkan ke bagian (Vcc) yg bernilai sebesar 5V,pada board arduino uno dan untuk bagian kaki GND dihubungkan ke ground (GND)pada board arduino uno,sedangkan pada bagian kaki(VOut)yang merupakan keluaran(Output)dari hasil pengolahan data analog dari sensor LM35 yang dihubungkan ke bagian analog input0(pin A0) pada board arduino uno.
2.2.2 Sensor kelembaban udara/Humidity (DHT11)
Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara yang dapat dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan uap air. Kelembaban nisbi adalah membandingkan antara kandungan/tekanan uap air aktual dengan keadaan jenuhnya atau pada kapasitas udara untuk menampung uap air.
Peralatan elektronik juga menjadi mudah berkarat jika udara disekitarnya memiliki kelembaban yang cukup tinggi. Oleh karena itu, informasi mengenai kelembaban udara pada suatu area tertentu menjadi sesuatu hal yang penting untuk diketahui karena menyangkut efek-efek yang ditimbulkannya.
Informasi mengenai nilai kelembaban udara diperoleh dari proses pengukuran. Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kelembaban udara adalah higrometer. DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya,DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter,dengan sepsifikasi: Supply Voltage: +5 V, Temperature range : 0-50 °C error of ± 2 °C, Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error,dengan sesifikasi digital interfacing system. membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.
Dari penjelasan (Tabel 2.2) diatas bahwa struktur yang merupakan cara kerja dari sensor kelembaban udara/Humidity DHT11 memiliki empat buah kaki yaitu: pada bagian kaki(VCC), dihubungkan ke bagian Vss yg bernilai sebesar 5V,pada board arduino uno dan untuk bagian kaki GND dihubungkan ke ground (GND) pada board arduino uno, sedangkan pada bagian kaki data yang merupakan keluaran (Output) dari hasil pengolahan data analog dari sensor DHT11 yang dihubungkan ke bagian analog input (pin3), yaitu pada bagian pin PWM (Pulse Width Modulation) pada board arduino uno dan yang tak ketinggalan terdapat satu kaki tambahan yaitu kaki NC (Not Connected), yang tidak dihubungkan ke pin manapun. Sensor kelembaban lain yang banyak dikembangkan adalah jenis sensor serat optik yang menggunakan serat optik sebagai bahan sensor. Berbagai metode dan bahan untuk sensor telah dikembangkan pada sensor serat optik ini.
Metode pengukuran yang digunakan seperti misalnya; pengukuran serapan gelombang, pengukuran pelemahan gelombang, dan pengukuran intensitas. Material yang digunakan untuk sensor kebanyakan adalah bahan-bahan hidrogel seperti gelatin murni atau gelatin yang didoping, polimer yang didoping CoCl2+PVA, polianilin dengan nano Co, dan agarosa. Pemanfaatan POF (polymer optical fiber) sebagai sensor kelembaban telah dilakukan oleh Shinzo dengan konfigurasi probe sensor berbentuk lurus, diperoleh rentang kelembaban yang dapat dideteksi antara 20-90%. Penelitian lain oleh Arregui dengan gel agarosa yang digunakan sebagai pengganti cladding dari probe, diperoleh hasil yang lebih baik. Rentang kelembaban yang mampu dideteksi 10-100% dengan waktu respon 90 detik. Oleh karena itu Pada penelitian ini telah dirancang dan dibuat sensor kelembaban menggunakan POF dengan modifikasi cladding menggunakan bahan gelatin dan chitosan, kemudian probe dari sensor dibengkokkan membentuk huruf “U”.
Dengan membuat probe sensor bengkok seperti huruf “U” diharapkan hasil yang diperoleh akan lebih baik dari pada hasil-hasil penelitian sebelumnya. Dalam penelitian ini dilakukan juga tentang uji life time untuk mendapakan tingkat ketahanan suatu sensor terhadap waktu.
2.2.3 Sensor intensitas cahaya/Light(LDR)
Rangkaian LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu komponen elektronika yang masih bisa di bilang sebagai resistor yang besar resistasi nilai tahanannya bergantung pada intensitas cahaya yang menutupi permukaan,dimana LDR yang digunakan dalam perancangan sistem ini adalah yang memiliki nilai rsesistansi sebesar 100 ohm dari pengukuran menggunakan perangkat Avo Meter.
Rangkaian LDR biasanya di kenal dengan nama foto resistor, foto konduktor, sel foto konduktif atau komponen lain yang sering di gunakan dalam literatur suatu rangkaian.
Itu sebabnya makin kuat intensitas cahaya maka makin kecil nilai tahanannya dan makin lemah intensitas cahaya maka makin besar nilai tahanannya. Komponen LDR di buat dari Cadmium Sulphide (CdS). Pada umumnya, Rangkaian LDR di gunakan sebagai sensor cahaya. Cara kerja LDR akan padam pada saat LDR mendapat cahaya cukup terang, apabila LDR tidak mendapat cahaya makan komponen ini akan menyala.
Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya. Berikut ini merupakan karakteristik elektrik dari sensor LDR (Light Dependenc Resistor) adalah seperti penjelasan table dibawah ini :
2.2.4 Teori konsep penggabungan sensor dan pembuat program
Pada tahapan ini teori mengacu kepada pembelajaran untuk mencari solusi untuk menggabungkan dan menyatukan kumpulan komponen-komponen tersebut agar dapat bekerja bersamaan/parallel, dimana perancng menemukan solusi dan mencoba memecahkan masalah ini dengan konsep kerja yang menggunakan sistem penyatuan rangkaian dengan menggunakan konsep ”Multi-channel Data Logger”, yang dihubungkan ke arduino uno yang merupakan pusat pengolahan data analog sebagai masukan (Input) yang akan diproses melalui proses konversi data menjadi data digital dengan menggunakan ADC (Analog to Digital Converter) yang merupakan hasil untuk (Output) yang ditampilkan pada display yaitu LCD 16x2, Output serial pada program arduino v1.0.4 dan program multichannel data logger yang dibuat oleh perancang dengan menggunakan program Visual basic/vbnet.
0 komentar:
Posting Komentar