Praktikum 7: Karakteristik Sensor Posisi Kapasitif

Nama File: Klas_PrakSensorTranduser_7(nama,nama,………..)

PRAKTIKUM 7: KARAKTERISTIK SENSOR POSISI KAPASITIF

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

ü  Mengetahui prinsip kerja sensor kapasitif sebagai pengukur jarak.

ü  Memahami kakarakteristik sensor kapasitif.

ü  Memahami cara mengubah peerubahan besaran kapasitansi menjadi tegangan

II.  DASAR TEORI

Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor atau perubahan reaktansi kapasitif dari dua lempeng logan yang berdekatan. Perubahan ini disebabkan akibat perubahan jarak lempeng, perubahan luas penampang atau perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Satu contoh perlakuan sebagai sensor kapasitif yaitu misalnya luas permukaan dan dielektrik dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam. Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan suatu cairan digunakan sebagai bahan dielektrik makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan yang digunakan sebagai bahan dielektrik. Jika jarak dan dielektrik dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan.

 Gambar 1 prinsip Kerja Kapasitor

Kontruksi sensor kapasitif ditunjukkan seperti pada gambar 1,  berupa dua buah lempeng logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan, ditengahnya dipisahkan dengan bahan dielektrik (bisa juga udara). Nilai kapasitansi yang ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam, berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrik), atau secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

C = Ɛ_oƐ_r (A/d)

Keterangan :

Ɛ_o : permitivitas ruang hampa (8,85.10-12 F/m)

Ɛ_r : permitivitas relatif (udara = 1)

A : luas plat/lempeng dalam m2

d : jarak antara plat /lempeng dalam m

Aplikasi Sensor Kapasitif : 

Beberapa aplikasi yang dapat dibuat dengan sensor kapasitif diantaranya adalah :

• Sensor Tekanan : menggunakan sebuah membran yang dapat merenggang sehingga tekanan       dapat dideteksi.
• Sensor Berat dan jarak : menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara kedua plat yang jarak kedua plat berubah sesuai beban berat yang diterima.
• Ketinggian cairan : menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara kedua plat yang yang dicelupkan pada cairan sehingga terjadi perubahan bahan dielektrik .

 Gambar 2. Modul Sensor Kapasitif

I.         PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Modul Sensor Kapasitif

- Voltmeter

- Function Generator

- Protoboard

- Kabel

- Oscilloscope

2.        Mengukur Jarak Menggunakan Sensor Kapasitif

Prosedur Kerja:

a)      Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3a

b)     Atur Function Generator pada posisi: Gelombang sinus dengan frekusensi 100 kHz, dan amplitudo 5 volt puncak ke puncak, pastikan hasil pengaturan dengan mengamati bentuk gelombang menggunakan oscilloscope.

c)    Atur posisi lempeng kapasitor dengan jarak terdekat (misalnya 0,5 mm tapi tidak saling menyentuh)

d)   Tampilkan gambar tegangan masukan (dari Fuction Generator) dan keluaran menggunakan oscilloscope dual trace. Ambil gambar pada tampilan oscilloscope menggunakan kamera.

e)      Ulangi percobaan poin d dengan jarak: 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm

f)      Ulangi semua langkah di atas tapi terlebih dahulu menyisipkan keertas di di dalam sensor seperti ditunjukkan pada gambar 3b.

 Gambar 3. Mengubah Besaran Kapasitif Menjadi Tegangan

I.         PEMBAHASAN

1.    Hitung nilai kapasitornya pada berbagai jarak sesuai data

2.    Analisa data yang diperoleh tentang jarak dan perubahan tegangan keluaran

3.    Analisa data yang diperoleh tentang kesalahan hasil pengukuran.

II.     KESIMPULAN

1.    Simpulkan hasil analisis yang telah diperoleh tentang jarak perubahan tegangan keluaran.

2.    Simpulkan  tentang kesalahan hasil pengukuran.

VI.  DAFTAR PUSTAKA

1. Silahkan diisi   ??????
2. ??????
3. ??????
4. ??????
5. ??????

Praktikum 5. SEnsor Ultrasonik

Nama File: Klas_PrakSensorTranduser_5(nama,nama,………..)

PRAKTIKUM 5: SENSOR ULTRASONIK

I.     TUJUAN PRAKTIKUM

ü  Mengetahui definisi sensor ultrasonik, memahami macam dan fungsi sensor ultrasonik.

ü  Memahami kakarakteristik sensor ultrasonik.

ü  Mengukur tanggapan sensor ultrasonik

II.  DASAR TEORI

Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara yang mempunyai frekuensi lebih besar dari 20 kHz bahkan sampai 200 kHz. Walaupun termasuk gelombang suara tapi tidak bisa didengar oleh manusia karena keterbatasan lebar pita telinga manusia yang dibatasi dalam jangkauan  dari frekuensi 20 – 20 kHz. Gelombang ultrasonik tidak untuk didengar oleh manusia tapi didengar oleh perangkat elektronik yang biasa disebut sebagai sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik merupakan perangkat elektronika yang dapat mengubah enersi mekanik berupa gelombang suara ultrasonik menjadi enersi listrik (receiver) , atau sebaliknya (transmitter). Gelombang ultrasonik dapat merambat melalui zat padat, cair, maupun gas. Tapi gelombang ultrasonik dapat memantul jika didepannya terdapat media yang berbeda. Gelombang ultrasonik biasa digunakan oelh hewan kelelawar untuk mengetahui jarak atau kondisi didepannya, juga digunakan oleh ikan besar dilaut untuk komunikasi dengan kelompoknya.

 

 Gambar 1. Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonic ping parallax terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Transmitter berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik. Gelombang ini akan dipancarakan dengan kecepatan 344.424m/detik atau 29.034uS per centimeter. Jika didepan terdapat halangan atau objek maka gelombang tersebut akan memantul. Pantulan gelombang akan dideteksi oleh receiver. Rangkaian kontrol akan mendeteksi pantulan gelombang dan menghitung lama waktu saat gelombang dipancarkan dan gelombang terdeteksi pantulannya. Keluaran dari sensor ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lama waktu pemantulan gelombang ini akan dikonversi menjadi sinyal digital dalam bentuk pulsa. Sinyal inilah yang nantinya diolah menggunakan mikrokontroler atau mikroprosesor sehingga didapat nilai jarak antara objek dan sensor.

Gambar 2 Sensor Ultrasonik

1.    Ultrasonic Ranging Module HC-SR04

 

 

 Gambar 3. Sensor Ultrasonik HC-SR04dan Timing Diagramnya

Sumber: http://www.micropik.com/PDF/HCSR04.pdf

1.      Ultrasonic Ranging Module SRF-05

 

 Mode 1:

 Mode: 2

 Gambar 4. Sensor Ultrasonik SRF-05 dan Timing Diagramnya

(https://www.tindie.com/products/upgradeindustries/hc-sr05--hy-srf05-precision-ultrasonic-sensor/)

3) PING)))™ Ultrasonic Distance Sensor (#28015)

  

 Gambar 5. Sensor Ultrasonik Ping parallax 28015 dan Timing Diagramnya

Sumber: https://www.pololu.com/product/1605

I.         PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Alat dan Bahan

- Sensor Ultrasonik

- Function generator

- Oscilloscope

- Kabel penghubung

- Power Supply

2. Percobaan 1

Gamabr 6. Rangkaian Percobaan 1

Prosedur Kerja:

1)    Bacalah datasheet sesuai dengan tipe sensor ultrasnik yang digunakan

2)   Atur Function Generator pada posisi: Gelombang kotak dengan frekusensi 40 kHz, siklus kerja 50 % dan amplitudo 5 volt, pastikan hasil pengaturan dengan mengamati bentuk gelombang menggunakan oscilloscope.

3)    Buat rangkaian seperti pada gambar 6

4)   Atur jarak objek terhadap sensor sebesar E= 5 cm dan D = 25 cm, ulangi untuk E tetap dan D = 50 cm, 75 cm, dan 100 cm. Foto setiap percobaan dan insertkan pada tabel data.

5)   Ulangi percobaan poin 4) tapi untuk E= 25 cm dan D = 25 cm, ulangi untuk E tetap dan D = 50 cm, 75 cm, dan 100 cm. Foto setiap percobaan dan insertkan pada tabel data.

6)   Ulangi percobaan poin 4) tapi untuk E= 50 cm dan D = 25 cm, ulangi untuk E tetap dan D = 50 cm, 75 cm, dan 100 cm. Foto setiap percobaan dan insertkan pada tabel data.

3.        Percobaan 2

Gamabr 7. Rangkaian Percobaan

Prosedur Kerja:

a)      Bacalah datasheet sesuai dengan tipe sensor ultrasnik yang digunakan

b)     Atur Function Generator pada posisi: Gelombang kotak dengan frekusensi 20 kHz, siklus kerja 1 % dan amplitudo 5 volt, pastikan hasil pengaturan dengan mengamati bentuk gelombang menggunakan oscilloscope.

c)    Buat rangkaian seperti pada gambar 7

d)   Atur jarak objek 25 cm.

e)      Hidupkan power suplly, function generator dan oscilloscope.

f)       Amati bentuk gelombang pada oscilloscope. Silakan di foto bentuk gelombang pada oscilloscope dan hasilnya isert-kan pada tabel data.

g)      Ulangi percobaan poin d sampai f tapi dengan jarak: 50 cm, 75 cm, 100 cm.

I.         PEMBAHASAN

1. Analisa data yang diperoleh tentang jarak, elevasi dan sudut fasa yang terjadi antara masukan dan keluaran
2. Analisa data yang diperoleh tentang jarak dan lebar pulsa SIG. 

3.   Analisa data yang diperoleh tentang kesalahan hasil pengukuran.

II.     KESIMPULAN

1.         Simpulkan hasil analisis yang telah diperoleh tentang jarak dan lebar pulsa SIG. 

2.    Simpulkan  tentang kesalahan hasil pengukuran.

VI.  DAFTAR PUSTAKA

1. Silahkan diisi   ??????
2. ??????
3. ??????
4. ??????
5. ??????