BAB I PENDAHULUAN
1.
LATAR BELAKANG
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang
cepat Terutama dibidang otomasi
industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri pemabrikan, dimana Sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan
tangan manusia, kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan electro-mechanic
(semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic)
seperti penggunaan Flexible Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized
Integrated Manufacture (CIM) dan sebagainya.
Model apapun yang digunakan dalam sistem
otomasi pemabrikan sangat tergantung kepada keandalan sistem kendali yang
dipakai. Hasil penelitian menunjukan secanggih apapun sistem kendali yang
dipakai akan sangat tergantung kepada sensor maupun transduser yang digunakan..
Sensor dan transduser merupakan peralatan
atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan
otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara
otomatis.
Besaran masukan pada kebanyakan sistem
kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis
dan sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau
sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan
listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat
yang disebut transducer
2.
Tujuan Penulisan
Tujuan
penulisan laporan ini, yaitu :
a.
Sebagai tugas khir Mata Kuliah
Perencanaan Rx Tx
b.
Untuk mengetahui system kerja
Pemancar dan Penerima dengan menggunakan Transduser Ultrasonik
3. Manfaat
Penulisan
Adapun manfaat dalam penyusunan
laporan ini yaitu untuk memperdalam pengetahuan mahasiswa dalam Mata Kuliah
Perencanaan Rx Tx dengan mengunakan Transduser Ultrasonik sebagai remot kontrol.
BAB
II
TEORI DASAR TRANSDUSER
1.
Pengertian
Tranduser
D
Sharon, dkk (1982), mengatakan 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..
Contoh; Camera sebagai sensor
penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba,
LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.
William
D.C, (1993), mengatakan transduser
adalah sebuah alat yang bila digerakan
oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi
tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem
transmisi berikutnya”. Transmisi
energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal
(panas).
Contoh;
generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik,
motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan
sebagainya.
Sehingga dapat di simpulkan bahwa Transduser berasal
dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Berdasarkan
pengertian diatas maka transduser dapat
didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk
energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut “sensor ”, karena
bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya
menjadi bentuk energi yang lain.
Dari
sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
a.
Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi
tambahan dari luar.
b.
Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan
diubah itu sendiri.
Untuk jenis transduser pertama,
contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik
yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika
hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari
thermistor juga berubah. Adapun contoh untuk transduser jenis yang kedua adalah
termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan
listrik tanpa membutuhkan energi dari
luar.
2.
Persyaratan
umum sebuah Transduser
1. Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara
kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu.
Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan
panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui
secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa
sebuah grafik. Gambar 1.1 memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas
yang berbeda. Garis lurus pada gambar 1.1(a). memperlihatkan tanggapan linier,
sedangkan pada gambar 1.1(b). adalah tanggapan non-linier.
2. Sensitivitas
Sensitivitas
akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan
dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan
masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan
“satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada
masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor
panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti
memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga
mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka
sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan paga gambar
1.1(b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang
rendah.
3. Infra Red
Cahaya infra merah (infra red) ialah sinar
elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di
antara 700 nm dan 400 nm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak.
3.
Tanggapan Waktu
Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya
terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah
sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah
posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan
kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar 1.2(a).
Frekuensi
adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). {
1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik].
Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat,
termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila
perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar 1.2(b) maka tidak diharapkan
akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban
dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.
4.
Klasifikasi Transduser (William D.C, 1993)
- Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
Self generating transduser
adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi.
Contoh: piezo
electric, 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.
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
|
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
|
||
|
Sel
fotoemisif
|
Emisi
elektron akibat radiasi yang masuk pada permukaan fotemisif
|
Cahaya
dan radiasi
|
|
Photomultiplier
|
Emisi
elektron sekunder akibat radiasi yang masuk ke katoda 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 magnit 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
relative
|
|
Termistor
(NTC)
|
Penurunan
nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur
|
Temperatur
|
|
Mikropon
kapasitor
|
Tekanan
suara mengubah nilai kapasitansi dua buah plat
|
Suara,
musik,derau
|
|
Pengukuran
reluktansi
|
Reluktansi rangkaian
magnetik diubah dengan mengubah posisi inti besi sebuah kumparan
|
Tekanan, pergeseran,
getaran, posisi
|
5.
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 beban lebih.
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.
BAB III
PERENCANAAN
1.
Perencanaan Trasmiter (Tx)
a) Pemancar
Ultrasonik
Suatu
pemancar yang palig sederhana untuk memancarkan suatu gelombang suara
ultrasonic di tentukan rangkayan pembangkit frekuensi pancar 40 KHz dan
tranduser Ultrasonik yang dimana seperti gambar di bawah ini :
 |
Gambar : Rangkayan pemancar Tx
Agar pembangkit frekuensi 40 KHz
dapat bekerja maka di butuhkan suatu rangkaian pembangkit frekuensi yang
mengunakan IC 555.
b)
Pemancar
Sensor Infra Red
Alat yang digunakan
sebagai remote control untuk mengendalikan Dynamo dari jarak jauh adalah sebuah
rangkaian pemancar yang cukup sederhana. Pemancar ini terdiri dari beberapa bagian yang digabungkan sehingga sistem
rangkaian dapat bekerja dengan baik. Bagian - bagian tersebut adalah pembangkit
sinyal, Osilator, Modulator, dan penguat gelombang RF, serta sebuah antena.
Cara kerja rangkaian pemancar gelombang RF dapat
dijelaskan sebagai berikut. Sebagai pembangkit sinyal adalah sebuah IC yaitu IC
TX-2. IC ini membangkitkan sinyal berupa pulsa. Karena sinyal yang dihasilkan
berupa pulsa maka bentuk sinyalnya adalah kotak. Bentuk sinyal yang dihasilkan
oleh IC TX - 2 dapat dilihat pada gambar 19.
Pulsa atau sinyal ini digunakan untuk mengaktifkan
Osilator yang dibentuk oleh Q2 bersama
sama dengan C1, C2, dan Y. R4 berfungsi untuk memberikan bias basis atau
tegangan bias Q2. Q1 adalah sebagai modulator atau penggabung sinyal antara
sinyal berupa pulsa dan sinyal pembawa dari osilator RF. Jika input Q1
mendapatkan sinyal berupa pulsa dari IC TX- 2, maka Q1 akan menghantar dan
memberikan pulsa kepada Q2. Dengan demikian Q2 juga akan bekerja dan osilator
pun akan aktif / bekerja. Karena proses
yang demikian maka terjadilah penumpangan atau pemodulasian sinyal dari sinyal
pulsa kepada gelombang pembawa. Selanjutnya gelombang pembawa yang telah
dimodulasi dikuatkan oleh Q3 lewat C3. Setelah gelombang RF ini dikuatkan
selanjutnmya dipancarkan oleh antena pemancar melalui C4.
2.
Perencanaan Receiver (Rx)
a) Penerima
Transduser Ultrasonik
Agar hasil pantulan gelombang suara
ultrasonic yang di pancarkan dapat di terima maka dibutuhkan suatu tranduse
ultrasonic dan rangkaian penerima yang diaman seperti gambar di bawah ini :
 |
Gambar : Rangkaian Penerima (Rx)
b) Penerima.
Seperti halnya pada
pemancar, penerima juga disusun dari beberapa bagian. Dengan demikian akan bekerja
dengan baik sebagai pengendali dnamo
jarak jauh.
Fungsi dari rangkaian penerima adalah
kebalikan dari fungsi rangkaian pemancar. Rangkaian pemancar menggabungkan
sinyal berupa pulsa dengan gelombang pembawa, sedangkan rangkaian penerima
memisahkan sinyal berupa pulsa tersebut dari gelombang pembawa. Pada rangkaian
penerima ditambahkan dengan sebuah saklar pembalik fase yang berfungsi untuk
mengendalikan arah putaran motor DC.
Mula - mula gelombang RF dari
pemancar diterima oleh antena penerima, selanjutnya ditala oleh Q1 dengan
bantuan C2 dan L1, serta C3. Kemudian sinyal pulsa dipisahkan dari gelombang RF atau gelombang pembawa. Lalu
sinyal pulsa ini diseleksi oleh IC RX – 2 sesuai dengan pulsa yang diberikan
oleh pemancar. Pulsa dari pemancar ada tiga buah pulsa yang mempunyai jeda
waktu yang berbeda beda. Kemudian sinyal yang bertegangan 3 volt ini
dilewatkan. Jika pada pemancar yang ditekan adalah tombol 1 atau kaki no 5 yang
di groundkan, maka pada rangkaian penerima pembalik fase akan keluar melalui
output 1. Jika tombol 2 ditekan atau kaki no 4 yang di groundkan maka pada
rangkaian penerima sinyal pembalik fase akan keluar melalui output 2. Jika
tombol 3 ditekan atau kaki no 1 yang di groundkan maka pada rangkaian penerima
sinyal akan keluar melalui output 3.
Jika tombol 4 ditekan atau kaki no 14 yang di groundkan maka pada rangkaian
penerima sinyal akan keluar melalui output 4.
Selanjutnya sinyal ini
digunakan untuk mengendalikan rangkaian pembalik fase motor dc. Rangkaian
pembalik fase dapat dilihat pada gambar
21. Cara kerja dari rangkaian pembalik fase adalah sebagai berikut:
Prinsip kerja dari gambar pembalik fase yaitu jika tombol
1 dari pemancar ditekan maka kaki IC RX
2 no 6 pada penerima akan menghasilkan output tegangan sebesar 3 V. Q1 on maka Q2 juga aka aktif dan pada kaki
kolektor Q2 dan Q3 akan lebih positif dari pada kaki kolektor Q4 dan Q5 yang
tidak mendapatkan tegangan input dari kaki IC RX no 7. setelah mendapatkan tegangan maka motor
akan berputar sesuai dengan perintah masukan dari kaki IC dan motor akan
berputar. Sebaliknya jika tombol 2 dari
pemancar ditekan maka kaki IC RX 2 no 7 pada penerima akan menghasilkan output tegangan sebesar 3 V. Tegangan
tersebut akan melewati R4 kaki kolektor Q4 dan Q5akan lebih positif dari pada
kaki kolektor Q2 dan Q3 yang tidak mendapatkan tegangan input dari kaki IC
RX no 6. setelah mendapatkan tegangan
maka motor dc akan berputar sesuai dengan perintah masukan dari kaki IC dan
motor dc akan berputar.
3.
Menentukan fungsi rangkaian
·
Rangkaian
pembangkit clok
Rangkaian ini berfungsi membangkitkan
pulsa-pulsa clok dengan frekuensi 17,05 KHz.
·
Rangkaian
penguat penerima
Rangkaian ini berfungsi untuk menguatkan
gelombang suara ultrasonic hasil pantulan yang diterima oleh transuser penerima
ultrasonic menjadi sinyal listrik untuk diproses dalam alat ini.
·
IC TX 2
IC TX
2 adalah IC transmiter yang berfungsi membangkitkan sinyal berbentuk
pulsa pulsa yang nantinya akan
dikirimkan ke pesawat penerima dengan menggunakan glombang berfrekuensi tinggi (35 MHz).
·
IC
RX 2
IC RX
2 ini adalah IC receiver yang berfungsi menerima sinyal yang telah
dikirimkan oleh pesawat
pemancar. IC ini memisahkan dan membedakan masing masing pulsa yang telahditerimanya.
4.
Rangkaian Penguat Penerima
Rangkaian
penguat penerima digunakan untuk menerima gelombang suara ultrasonik panyulan
dari transduser pemancar ultrasonik.
Komponen penguat yang
digunakan adalah BC 548. Transduser penerima ultrasonik T3 akan menerima
gelombang suara ultrasonik pantulan dan merubahnya menjadi sinyal listrik.
Sinyal listrik yang dirubah oleh transduser T4 ini akan dikumpulkan ke penguat IC
3140.
5.
Prinsip Dasar Kerja Alat
a) Rangkaian
Ultrasonik
Alat
ini digunakan sebagai remot dengan basis gelombang suara ultrasonik dengan
prinsip pemantulan gelombang yang dipancarkan TX, dimana kecepatan dari
gelombang suara dalam medium udara adalah 341 m/det, maka pada alat ini akan
dibangkitkan oleh sebuah clock yang dapat mewakili jarak pengukuran
tersebut.Ouput dari rangkaian pembangkit clock juga digunakan untuk
mengaktifkan rangkaian pembangkit frekuensi 40 Khz, frekuensi 40 Khz ini
dipancarkan oleh sebuah transduser pemancar ultrasonik. Transduser pemancar
ultrasonik ini akan merubah sinyal listrik dengan frekuensi 40 Khz tersebut
menjadi gelombang suara ultrasonik.
Gelombang suara
ultrasonik yang dipancarkan akan diterima oleh rangkaian RX. Gelombang pantulan
akan diterima oleh transduser penerima ultrasonik dan diperkuat oleh rangkaian
penguat penerima.
b) Rankaian
Infra Red
Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap
fungsi dan kemampuan alat secara keseluruhan. Pada bagian pemancar atau remote
control terdapat empat buah tombol saklar push botton yang masing masing berfungsi untuk mengendalikan arah
putaran motor DC pada bagian penerima. Pada remote control saklar tombol 1
berfungsi untuk mengendalikan arah putaran motor dc kekanan, saklar tombol 2
berfungsi untuk mengendalikan arah putaran motor kekiri, saklar tombol 3
berfungsi untuk mengendalikan arah putaran motor kekanan, dan saklar tombol 4
berfungsi untuk mengendalikan arah putaran motor kekiri. Dalam kaitan hal ini,
simulasi beban yang dimaksud adalah pintu gerbang dan garasi. tegangan out put
yang dihasilkan bagian penerima adalah 9 - 12 V maka motor bergerak agak lambat
akan tetapi konstan. Kemampuan jarak yang dapat dijangkau alat ini kurang lebih
adalah 20 meter.
laporan ini belum selesai dikerjakan,,masih dalam tahap uji coba alat,,terjadi banyak kesalahan dalam perakitan alat,,kendalanya ialah di tempatku masih susah dalam mencari Transduser ultrasonik.
Postingan
0 comments:
Posting Komentar