MACAM-MACAM SENSOR DAN APLIKASINYA PADA SISTEM OTOMASI
Oleh :
Margiono Abdillah
Penerbit :
YAYASAN KEMAJUAN TEKNIK
Macam-Macam Sensor Dan Aplikasinya Pada Sistem Otomasi
Ditulis dan disusun oleh
: Margiono Abdillah
Desain cover dan tata letak
: Listron Surya Teknik
Dicetak dan diterbitkan oleh
: Yayasan Kemajuan Teknik Jl. Khatulistiwa (Komplek Teluk Dalam Permai No.B4) Wajok Hulu – Pontianak Telp. +62895 3410 7337 4 Website: www.yktpublisher.net Email1 : admin.cs@yktpublisher.net Email2 : yktpublisher.ptk@yahoo.com
Distributor tunggal
: UD. Listron Surya Teknik Jl. Budiutomo (Komp. Surya Kencana II No. D2) Pontianak – 78243 Telp. +62852 4982 4004 Website: listronsuryateknik.meximas.com Email: listronsuryateknik.ptk@gmail.com
Cetakan I
: Tahun 2015
Cetakan II
: Tahun 2017
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotocopi, scan ataupun copi paste tanpa seizin tertulis dari Penulis atau Penerbit. ISBN : 978-602-380-004-9 © Yayasan Kemajuan Teknik 2017
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah s.w.t. yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya, maka buku dengan judul Macam-Macam Sensor Dan Aplikasinya Pada Sistem Otomasi yang diperuntukkan bagi teknisi listrik pada umumnya, juga untuk siswa-siswi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) pada khusunya dan lebih khusus lagi untuk siswa-siswi Kompetensi Keahlian Teknik Otomasi Industri dan Kompetensi Keahlian Teknik Elektronika Industri ini dapat tersusun. Harapan penulis, semoga buku ini dapat membantu siswa-siswi dalam proses belajar mengajar di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dan memperkaya pengetahuan para siswa-siswi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dalam mata kompetensi macammacam sensor dan aplikasinya pada sistem otomasi, serta dapat membantu para teknisi listrik pada khususnya dan para pembaca sekalian pada umumnya dalam memahami tentang macam-macam sensor yang banyak digunakan pada sistem otomasi peralatan industri (pabrik) ataupun pada sistem otomasi peralatan lainnya. Mudah-mudahan buku ini dapat meningkatkan kemampuan dan kompetensi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), para teknisi listrik dan bermanfaat bagi para pembaca sekalian. Penyusun menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan buku ini sangat diharapkan.
Pontianak, 2015
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……………………………...…………………………………
i
DAFTAR ISI ……………..…………………………..………………………………
ii
BAB I. PENGERTIAN DAN KLASIFIKASI SENSOR A. PENGERTIAN SENSOR 1. Linieritas ……………………………..………………………………. 2 2. Sensitivita ……………………………….…………………………… 3 3. Respon Waktu ………………………………..………………………. 3 4. Jenis Sensor ……………………………….…………………………. 4 a. Sensor Internal …………………………………………………… 5 b. Sensor Eksternal …………………………………………………. 5
B. KLASIFIKASI SENSOR 1. Sensor Kimia ………………………...….…………………..………… 6 2. Sensor Fisika ……………………………………...………………...… 6 a. Sensor Thermal ………………………………………………...… 6 b. Sensor Mekanik ………………………………………………….. 7 c. Sensor Optic ……………………………………………………… 7 3. Sensor Biologi …………..…………………….………..……………. 7 4. Sensor Aktif ……………………….…………………………...…..... 8 5. Sensor Pasif ………………………………………………………..… 9 6. Self Generating Transducer ………………………………………….. 9 7. Exrernal Poewer Transducer …………………………………………. 9
BAB II. SENSOR PERUBAHAN SUHU A. THERMISTOR PTC DAN NTC 1. Karakteristik Thermistor ……………………………………………. 12 2. Teknik Kompensasi Thermistor …………………………………….. 13
3. Aplikasi Thermistor ………………………………………………… 16
B. THERMOCOUPLE 1. Sejarah Thermocouple …………………...…..……………………… 19 2. Kontruksi Thermocouple …………………...….………….………… 20 3. Karakteristik Thermocouple ……………………..………….………
23
4. Aplikasi Thermocouple ……………………………………….…….. 25
C. IC LM-35 1. Struktur dan Bentuk LM-35 ………………………………...……… 27 2. Karakteristik LM-35 …………………………………………...…… 30 3. Prinsip Kerja LM-35 ………………………………………………... 33 4. Kelebihan dan Kekurangan LM-35 ……………………...…………. 33 5. Aplikasi LM-35 ……………………………………………………... 34
D. RTD 1. Prinsip Kerja RTD ………………………………………..………… 42 2. Bahan Pembuatan RTD …………………………………………….. 42 3. Konfigurasi RTD …………………………………………………… 43 4. Konstruksi RTD (PT-100) ……………………………….…………. 47 5. Kelebihan dan Kekurangan RTD (PT-100) ………………………… 51 6. Karakteristik RTD (PT-100) …………………………….………….. 52 7. Aplikasi RTD (PT-100) ……………………………………..……… 53
E. BIMETAL (THERMOSTAT / THERMOSWITCH) 1. Prinsip Kerja Bimetal ……………………………………………….. 59 2. Aplikasi Bimetal ……………………………………………………. 61 a. Sebagai Pengaman Temperatur Lebih ………………….………. 61 b. Sebagai Perangkat Pendingin …………………………………… 65
BAB III. SENSOR CAHAYA (SINAR INFRA MERAH) A. SOLAR CELL
1. Prinsip Kerja Solar Cell ………………..…….......................………. 69 2. Proses Pembangkitan Tegangan Pada Solar Cell…………...………. 69 3. Aplikasi Solar Cell …………………………...…………………….. 70
B. LDR 1. Prinsip Kerja LDR ………………………………..……………...... 71 2. Karakteristik LDR …………………………………………….……. 72 a. Laju Recovery LDR ………………………………………...…. 72 b. Respon Spektral LDR ………………………………………..... 72 3. Aplikasi LDR …………………………………………….…..…….. 73
C. PHOTO DIODA 1. Prinsip Kerja Photo Dioda ……………………………………...…. 77 2. Respon Frekuensi Photo Dioda …………………………….……… 78 3. Aplikasi Photo Dioda ……………………………………………… 79 a. Photo Dioda Desain Logika Low ……………………………… 80 b. Photo Dioda Desain Logika High …………………………...… 81
D. PHOTO TRANSISTOR 1. Prinsip Kerja Photo Transistor …………………………………….. 83 2. Karakteristik Photo Transistor …………………………………….. 85 3. Aplikasi Photo Transistor ………………………………………… 86 a. Rangkaian Dasar Dengan Logika High ……………………….. 88 b. Rangkaian Dasar Dengan Logika Low ………………….…….. 89 c. Rangkaian Light Switch ……………………………….………. 90 d. Rangkaian Saklar Infra red ……………………………………. 91 e. Rangkaian Counter Kendaraan Dengan Sensor Infrared……….. 92
BAB IV. SENSOR PROXIMITY (PROXIMITY SWITCH) A. SENSOR PROXIMITY INDUKTIF 1. Spesifikasi Sensor Proximity Induktif ………………………..…… 98 a. Spesifikasi Produk Wenglor …………………………………... 98
b. Spesifikasi Produk Autonics ………………………………… 100 c. Spesifikasi Produk Omron …………………………………… 102 d. Spesifikasi Produk IFM …………………………………...…. 104
2. Aplikasi Sensor Proximity Induktif …………………………...…. 106
B. SENSOR PROXIMITY KAPASITIF 1. Spesifikasi Sensor Proximity Kapasitif ….….……………………. 109 a. Spesifikasi Produk Wenglor ………………………………….. 109 b. Spesifikasi Produk Omron ……………………………………. 112 c. Spesifikasi Produk IFM …………………………………...….. 114
2. Aplikasi Sensor Proximity Kapasitif ……….…………......……… 116
C. SENSOR PROXIMITY ULTRASONIC 1. Pemasangan/Penempatan Sensor …………………………………. 121 a. Sensor Paralel …………………………………………………. 121 b. Sensor Saling Mengganggu ……………………………………122 c. Sensor Saling Berhadapan ……………………………………..122 d. Sensor Pada Permukaan Datar & Tak Beraturan……………….123
2. Pengaturan Sudut Kemiringan Sensor ……………………….…… 124 a. Sudut Masuk Kerucut ………………………………………… 124 b. Sudut Pada Cairan & Material Butiran Kasar ………………… 125 c. Objek Dengan Lubang Bidik …………………………………..125
3. Mode Operasi ………………………………………………………125 a. Mode Diffuse …………………………………………………..126 b. Mode Reflex ……………………………………………………126 c. Mode Thru-Beam ………………………………………………126
4. Pengaruh Lingkungan ……………………………………………...127
5. Kelebihan dan Kekurangan ………………………………………...128 a. Kelebihan Sensor Ultrasonic ……..…………………………….128 b. Kekurangan Sensor Ultrasonic ………………………………...128
D. SENSOR PHOTO ELECTRIC 1. Teknik Scan Sensor ……………………………………………….. 132 a. Scan Thru-Beam ……………………………………………… 133 b. Scan Reflektif (Retroreflektif) ………………………….…….. 135 c. Scan Diffuse …………………………………………...……… 139 d. Metode Cahaya Sudut ………………………………………… 142 2. Mode Operasi ………………………………………………………143 3. Serat Optik (Fiber Optik) …………………………………………..145 4. Laser ………………………………………………………………..148
BAB V. SENSOR GAS ALKOHOL A. SENSOR MQ-3 1. Bentuk dan Dimensi Sensor MQ-3 …...………………………...…. 150 2. Karakteristik Sensor MQ-3 ………………………………………... 152 3. Spesifikasi Sensor MQ-3 ………………………………..…...…… 153 4. Aplikasi Sensor MQ-3 …………………………………………….. 154
B. SENSOR AF-63 1. Bentuk dan Dimensi Sensor AF-63 ……………………...………... 156 2. Spesifikasi Sensor AF-63 ……….…………………………………. 158 3. Karakteristik Sensor AF-63 ……………………………………….. 158 a. Tes Getaran (Vibrating) ……………………………………….. 159 b. Tes Pukulan (Shock) ……………………………………...…… 159 4. Aplikasi Sensor AF-63 ……………………………………………. 159
C. SENSOR TGS 822 1. Bentuk Sensor TGS 822 …………………………………………… 160 2. Karakteristik Sensor TGS 822 …………………………………….. 161
3. Rangkaian Kelistrikan Sensor TGS 822 ……………………...…… 162 4. Aplikasi Sensor TGS 822 …………………………………………. 164 a. Sistem Detektor Kadar Alkohol Digital ………………….……. 164 1) Rangkaian Non-Inverting Amplifier ………………………. 165 2) Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 …………………….. 165 3) Rangkaian Pewaktu (Clock) ………..……………...……… 167 4) Rangkaian Reset …………………………………………… 167 5) Rangkaian ADC …………………………………………… 168 6) Interface Mikrokontroller ke Modul LCD ……………...…. 169 b. Sistem Detektor Kadar Alkohol Analog ………………………. 173
D. SENSOR TGS 2620 1. Bentuk dan Dimensi Sensor TGS 2620 ………………...…………. 180 2. Karakteristik Sensor TGS 2620 …………………………………… 181 3. Spesifikasi Sensor TGS 2620 ……………………………………… 183 4. Aplikasi Sensor TGS 2620 ………………………………………… 183 a. Sistem Detektor ………………………………………………... 184 b. Perangkat Keras Sistem Detektor ……………………...……… 186 1) Mikrokontroller AT89S52 ………………………………… 186 2) Sensor TGS 2620 …………………….……………………. 187 3) Keypad 3 x 4 ………………………………………………. 187 4) ADC 0804 …………………………………………………. 188 5) Motor DC ………………………………………………….. 189 6) Modul LCD ……………………………………………...… 190 c. Perangkat Lunak Sistem Detektor ………………………...…... 191
BAB VI. SENSOR GAS LPG A. SENSOR TGS 2610 ………………………………………………....….193 B. SENSOR TGS 812 …………………………………...……….………..196 C. SENSOR TGS 813 1. Struktur dan Konfigurasi Sensor TGS 813 …………………...…… 198 2. Rangkaian Dasar Kelistrikan Sensor TGS 813 ……………….…… 200
3. Konfigurasi Rangkaian Sensor TGS 813 …………………...……... 201 4. Kondisi Tes Standar dan Spesifikasi Sensor TGS 813…………….. 202 5. Karakteristik Sensor TGS 813 …………………………………….. 203 6. Suhu dan Kelembaban …………………………………………….. 204 7. Waktu Untuk Stabilisasi Awal ………………………….…………. 206 8. Masa Pakai Sensor TGS 813 ………………………………………. 208 9. Rangkaian Aplikasi Sensor TGS 813 ………………………...…… 209 10. Metode Kompensasi Suhu dan Kelembaban ……………………… 211
D. SENSOR MQ-6 …………………….…………………………………..214
BAB VII. SENSOR-SENSOR TRANSDUSER A. STRAIN GAUGE 1. Bahan Pembuatan Strain Gauge ………………………...…………. 224 2. Aplikasi Starin Gauge ………………………………...…………… 225
B. LVDT 1. Kelebihan dan Kekurangan LVDT ………………………...……… 229 2. Aplikasi LVDT ……………………………………………………. 229
C. POTENSIOMETER 1. Jenis-Jenis Potensometer ………………………………………….. 231 2. Kelebihan dan Kelemahan Potensiometer ………………………… 232 3. Aplikasi Potensiometer ……………………………………………. 232
D. LIMIT SWITCH (MIKROSWITCH) 1. Jenis-Jenis Limit Switch …………………………………...……… 235 2. Keuntungan dan Kelemahan Limit Switch ………………………... 237 3. Aplikasi Limit Switch ……………………………...……………… 238
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………........ 241