Transduser, Sensor, dan Wireless Sensor Network ( WSN )

Transduser

Pengertian Tranduser

Transduser (Inggris: transducer) adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi (misalnya, sensor tekanan).

Bentuk itu dapat berupa energi listrik, energi elektromagnetik, energi mekanikal, energi kimia, dll. Dapat juga dikatakan bahwa transduser itu alat atau suatu komponen yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal yang lainnya.

Jenis – Jenis Tranduser

Transduser dapat dikelompokan berdasakan fungsinya, aplikasinya, prinsip listrik yang tersangkut, dll.

Berdasarkan Fungsinya

Tranduser Input

Transduser input adalah transuser yang mengubah energi fisik ( physically ) menjadi sinyal listrik atau resistansi ( bisa juga dikonversikan ke tegangan dan sinyal listrik ). Energi fisik tersebut dapat berupa suhu, tekanan, cahaya maupun gelombang listrik. Contoh penerapannya adalah microphone, transduser input disebut juga dengan sensor.

Berikut ini beberapa Komponen Elektronika ataupun perangkat Elektronika yang digolongkan sebagai Transduser Input.

– LDR (Light Dependent Resistor) mengubah Cahaya menjadi Resistansi (Hambatan)
–Thermistor (NTC/PTC) mengubah suhu menjadi Resistansi (Hambatan)
–Variable Resistor (Potensiometer) mengubah posisi menjadi Resistansi (Hambatan)
–Mikropon (Microphone) mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik

Transduser Output (Output Transducer)

Transduser output merupakan kebalikan dari transduser input, maksudnya adalah transduser yang mengubah sinyal listrik menjadi energi fisik. Transduser jenis ini dikenal juga dengan aktuator. Beberapa Komponen Elektronika atau Perangkat Elektronika yang digolongkan sebagai Transduser Output diantaranya adalah sebagai berikut :

LED, mengubah listrik menjadi energi cahaya
Motor, mengubah listrik menjadi gerakan
Loudspeaker, mengubah listrik menjadi suara

2. Berdasarkan aplikasinya

Berdasarkan aplikasinya, transduser terbagi menjadi :

Transduser elektromagnetik : antena, tape head, magnetic cartridge
Transduser elektrokimia : sensor hidogen, Ph probe
Transduser elektromekanikal : potensiometer, air flow sensor, dll
Transduser elektroakustik : loudspeaker, earphone, microphone
Transduser elektro-optikal : LED, lampu pijar
Transduser termoelektrik : NTC, PTC

3. Berdasarkan pemakaiannya

Transduser pasif

Parameter listrik dan kelas transduser	Prinsip kerja dan sifat – sifat	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	Tegangan selisih dua kumparan primer akibat pergeseran inti trafo	Tekanan, gaya, pergeseran
Gage Arus Putar	Perubahan induktansi kumparan akibat perubahan jarak plat	Pergeseran, ketebalan

Transduser aktif

Parameter listrik dan kelas transduser	Prinsip kerja dan sifat – sifat	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)	Terbangkitnya tegangan pada sel foto akibat rangsangan energi dari luar	–
Hygrometer tahanan	Tahanan sebuah strip konduktif berubah terhadap kandungan uap air	Kelembaban relatif
Termistor	Penurunan nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur	Suhu

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. Diantara beberapa karakteristik transduser di atas, akan dibahas lebih mendalam tentang linieritas.

SENSOR

Pengertian Sensor

Sensor atau transducer adalah salah satu peralatan yang digunakan untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik.

Syarat – syarat yang harus dimiliki sebuah sensor

Sensitivitas tinggi sesuai besaran yang diukur,
Tidak sensitif pada besaran lain yang tidak diukur disekitar tempat pengukuran,
Sifat obyek tidak berubah karena penggunaan sensor.

Macam dan jenis sensor

a. Sensor Mekanik

Sensor mekanik adalah sensor yang digunakan untuk mengubah besaran mekanik menjadi besaran listrik. Pada sensor mekanik, keluaran sensor berubah sesuai perubahan gaya atau perubahan jarak (perpindahan), linier maupun rotasi.
Fungsi sensor mekanik bermacam-macam antara lain:
– Mengukur panjang,
– Mengukur luas,
– Mengukur aliran massa,
– Mengukur gaya,
– Mengukur torsi,
– Mengukur tekanan,
– Mengukur kecepatan,
– Mengukur percepatan,
– Mengukur panjang gelombang akustik.

b. Sensor Optik

Sensor Optik adalah sensor yang digunakan untuk mengubah besaran optik menjadi besaran listrik. Pada sensor optik, keluaran perubahan cahaya yang jatuh ke permukaan sensor.
Fungsi sensor optik bermacam-macam antara lain:
– Mengukur intensitas cahaya,
– Mengukur intensitas warna,
– Deteksi obyek.

c. Sensor Suhu (Sensor Termal)

Sensor suhu adalah sensor yang digunakan untuk mengubah besaran suhu (termal) menjadi besaran listrik. Pada sensor suhu, keluaran sensor berubah sesuai perubahan suhu yang jatuh ke permukaan sensor.

WIRELESS SENSOR NETWORK

Wireless Sensor Network ( WSN ) adalah sebuah kelas jaringan yang memungkin untuk digunakan pada berbagai aplikasi potensial dalam bidang kesehatan, militer dan pemantauan lingkungan. Secara umum, jaringan ini sering digunakan untuk melakukan pengamatan dalam kondisi daerah pengamatan dan tempat pengamat berada pada posisi yang saling berjauhan, sehingga dibutuhkan media yang memadai untuk dapat mengirimkan data-data hasil suatu pengamatan.

Setiap node dalam jaringan sensor biasanya dilengkapi dengan transceiver radio atau perangkat komunikasi nirkabel lainnya, sebuah mikrokontroler kecil, dan sumber energi, biasanya batere. Ukuran sensor node bervariasi dari ukuran kotak sepatu sampai ukuran sebutir debu. Biaya node sensor juga bervariasi, mulai dari ratusan dolar sampai beberapa sen, tergantung pada ukuran jaringan sensor dan kompleksitas yang dibutuhkan dari setipa node sensor. Permasalahan ukuran dan biaya pada sensor node terkait dengan sumber daya seperti energi, kecepatan memori, komputasi dan bandwidth.

Berikut adalah beberapa aplikasi WSN :

Pemantauan wilayah

Pemantauan wilayah adalah aplikasi umum WSN. Dalam pemantauan wilayah, WSN dikerahkan di daerah di mana beberapa fenomena yang akan dipantau. Misalnya, sensor node dalam jumlah besar bisa dikerahkan di medan perang untuk mendeteksi intrusi musuh. Bila sensor mendeteksi aktivitas yang dipantau (panas, tekanan, suara, cahaya, medan elektro-magnetik, getaran, dll) akan dilaporkan pada salah satu base station, yang kemudian mengambil tindakan yang sesuai (misalnya, mengirim pesan di internet atau satelit). Selain itu, jaringan sensor nirkabel dapat menggunakan berbagai sensor untuk mendeteksi keberadaan kendaraan mulai dari sepeda motor dan mobil.

2. Pemantauan lingkungan

Sejumlah WSN telah dikerahkan untuk memantau lingkungan. Mayoritas didesain dengan masa hidup pendek, karena biasa bersifat protip. Contoh penggunaannya adalah pemantauan keadaan lapisan es di pegunungan Alpen Swiss dan pemantauan gletser.

3. Pemantauan rumah kaca

Jaringan sensor nirkabel juga digunakan untuk mengontrol tingkat suhu dan kelembaban di dalam rumah kaca komersial. Ketika suhu turun dan kelembaban di bawah tingkat tertentu, manajer rumah kaca harus diberitahukan melalui e-mail atau pesan sel telepon teks, atau sistem host dapat memicu sistem gerimis, ventilasi terbuka, menghidupkan kipas angin, atau mengendalikan berbagai tanggapan sistem. Beberapa WSN mudah pemasangannya dan juga mudah untuk bergerak sebagai kebutuhan perubahan aplikasi.

4. Pendeteksi tanah longsor

Sebuah sistem deteksi tanah longsor, memanfaatkan jaringan sensor nirkabel untuk mendeteksi sedikit gerakan tanah yang mungkin terjadi selama tanah longsor. Dan melalui data yang terkumpul adalah mungkin untuk mengetahui terjadinya tanah longsor jauh sebelum itu benar-benar terjadi.

5. Pertanian

Menggunakan jaringan sensor nirkabel dalam industri pertanian semakin umum. Sistem gravitasi air dapat dimonitor menggunakan pemancar tekanan untuk memantau tingkat air tangki, pompa dapat dikendalikan dengan menggunakan wireless I / O device, dan penggunaan air dapat diukur dan nirkabel dikirim kembali ke pusat kontrol pusat untuk penagihan. Irigasi otomatisasi memungkinkan penggunaan air lebih efisien dan mengurangi limbah.

Referensi :

( http://universitas-suryadarma.nomor.net/_b.php?_b=infop2k&id=3005)

( http://teknikelektronika.com/pengertian-transducer-jenis-jenis-transduser/ )

( http://id.wikipedia.org/wiki/Transduser )

( http://www.chogwang.com/2014/10/pengertian-dan-jenis-sensor.html )

( http://oxyprimasetiya.blogspot.com/2012/06/wireless-sensor-network-wsn.html )