KARAKTERISTIK SENSOR

KARAKTERISTIK SENSORFokus BahasanTransfer FunctionFull-Scale Input (Span)Full-Scale OutputAkurasiKalibrasiHysteresisSaturationRepeatability ErorDeadbandResolutionSifat KhususImpedansi OutputFormat KeluaranEksitasiKarakteristik dinamisFaktor LingkunganReliabilityKarakteristik AplikasiKetidakpastianTransfer FunctionStimulus biasanya tidak berbentuk elektris, sehingga dari input menuju output akan terjadi proses perubahan energi

Transfer FunctionSehingga di dalam sebuah sensor antara Input (stimulus) dan Output (respon) memiliki hubungan matematis Jika Output adalah S dan input stimulusnya adalah s, maka dapat dituliskan transfer functionnya S=f(s) dimana S sebagai fungsi s

Transfer Function Contoh : Representasi grafis hubungan S dan s pada sebuah Position Sensor

Grafik hubungan bukaan valve dan teganganVolt%5Transfer Function Contoh : Representasi grafis hubungan S dan s pada sebuah Thermo anemoneter

Grafik (a)Transfer Function dan Grafik (b) invers transfer function

Thermo Anemometermerupakan instrument pengukuran yang mempunyai fungsi untuk mencatat data kecepatan angin dengan tepat dan akurat6Full-Scale Input (Span)Span merepresentasikan nilai maksimum stimulus yang dapat diberikan kepada sensor tanpa mempegaruhi akurasi sensor

7Full-Scale OutputFSO adalah perbedaan aljabar antara keluaran sinyal elektrik yang diukur dengan masukan stimulus maksimum dan masukan stimulus terendah

8AkurasiAkurasi adalah seberapa tepat nilai stimulus dapat direpresentasikan. Dalam kontek akurasi nilai yang sebeneranya dihitung adalah ketidakakuratanKetidakakuratan (inaccuracy) adalah nilai deviasi (penyimpangan) terjauh yang dihasilkan oleh sensor dibandingkan dengan nilai ideal atau nilai sebenarnya dari masukan stimulus

9AkurasiIlustrasi Sensor perpindahan linear menghasilkan output (S) nilai 1 mV (milivolt) setiap stimulus (s) perpindahan sejauh 1 mm (milimeter), maka idealnya akan memiliki grafik transfer function berbentuk garis dengan kemiringan (sensitifitas) B = 1mV/1mmNamun pada prakteknya ketika diberikan s = 10mm ternyata menghasilkan S=10.5 mV. Dengan fungsi invers maka didapatkan stimulus seharusnya adalah sx = S/B = 10.5 mV/1(mV/mm)=10.5 mmKemudian kita bandingkan dengan nilai aktual diperoleh adanya kesalahan perkiraan perpindahan oleh sensor yaitu sebesar sx s = 0.5 mm disebut sebagai kesalahan penyimpangan atau eror 10AkurasiIlustrasi Sehinga bisa dikatakan bahwa dalam 10mm ketidakakuratan sensor adalah 0.5mm atau bisa dikatakan bahwa ketidak akuratan sensor sebesar 0.5/10 = 5 %Hal ini memungkinkan adanya eror lebih besar ketika pergeserannya semakin jauhJika eksperimen dilakukan berulang dan hasilnya tetap saja memberikan eror 5 % maka boleh disebut bahwa sensor memiliki eror sistematis sebesar 5% setiap 10mm spanPada kenyataannya eror sistematis yang demikian tidak ada, yang ada eror sistematis adalah nilai rata-rata dari beberapa kali eksperimen 11AkurasiInacuracy bisa disebabkan :Variasi materialKualitas pekerjaanKesalahan desainToleransi dalam manufaktur, dllInacuracy tetaplah tidak boleh melebihi batasan akurasi tertentu

12CalibrationAdalah proses verifikasi akurasi suatu alat/piranti dengan sebuah acuan standard tertentuAcuan dapat berupa Rancangan awalKondisi tertentu13Calibration ErrorAdalah toleransi ketidakakuratan yang diijinkan oleh (pabrik) pembuat sensor yang bersifat sistemikKalibrasi eror ini dapat ditambahkan dengan porsi yang sama untuk semua kondisi ataupun berbeda bergantung tipe erornya

14Hysteresis ErorAdalah pergeseran output sensor pada kondisi (titik) sinyal masukan tertentu yang dicapai dari arah yang berlawananPenyebab :Bentuk geometri desainFriction (gesekan)Perubahan struktur material

15Saturation ErorAdalah kejenuhan, kondisi dimana output sensor tidak lagi mampu memberikan nilai seperti yang diinginkan

16Repeatability ErorAdalah ketidakmampuan sensor untuk memberikan nilai yang sama pada kondisi (penyensoran) yang samaPenyebab :Derau panasPlastisitas MaterialBuild up charge, dll

17Dead BandAdalah ketidakmampuan sensor ketika bekerja dalam range input tertentu

18ResolutionAdalah nilai step kenaikan stimulus terkecil yang masih bisa dirasakan sensor

19Special PropertiesProperties tertentu kadang dibutuhkan pada beberapa sensor,Misal pada light detector yang sensitif pada bandwidth optik tertentu sehingga diperlukan spesifikasi tertentu guna medapatkan respon spektral mereka

20Output ImpedanceImpedansi keluaran

Penting untuk diketahui agar keterhubungan sensor dan rangkaian elektronik bisa dilakukan dengan lebih baikUntuk a, Zout dibuat sekecil mungkin agar tegangan yang masuk ke rangkaian besar

21Output FormatAdalah bentuk karakteristik dari sinyal yang dihasilkan oleh sensor. Baik sensor itu sendiri maupun hasil kolaborasi sensor dan rangkaiannyaKarakteristik yang dimaksud bisa berupa tegangan, arus, beban, frekuensi, amplitudo, pase, polaritas, bentuk sinyal, waktu tunda, kode digital

22EksitasiAdalah sinyal luar yang diperlukan untuk mengoperasikan sebuah sensor aktifEksitasi dapat berupa tegangan dan atau arus tertentuKesalahan dalam memberikan sinyal eksitasi akan mengganggu transfer funtion yang berarti akan menimbulkan kesalahan juga pada outputnya 23Dynamic CharacteristicUntuk beberapa hal, sensor digunakan dalam kondisi yang berubah secara drastis, sedangkan respon yang diberikan terkadang lambat/kurang bisa mengikuti perubahan (karena sensor ataupun penghubung dengan stimulus) sehingga sensor akan memiliki sebuah karakteristik yang tergantung dengan waktu (time dipendent characteristic) hal inilah yang disebut sebagai Karakteristik dinamisBanyak terjadi di sistem kendali seperti pada saat fase pemanasan/persiapan sebuah sistem

24Dynamic Characteristic

25Environmental FactorFaktor yang dapat mempengaruhi kinerja sensor salah satunya adalah fator lingkunganTempat penyimpananPerubahan ekstrim lingkungan26ReliabilityAdalah kemampuan sensor untuk melakukan fungsinya pada kondisi dan waktu tertentu Realibility menggambarkan kemungkinan piranti sensor dapat beroperasi setelah berapa lama atau setelah berapa kali pemakaian 27Aplication CharacteristicAdalah karakteristik mengenai di mana sebuah sensor akan diaplikasikan Semakin penting dan khusus aplikasi yang dibuat maka biasanya akan memerlukan sensor dengan kualitas tinggi dengan konsekuensi harga juga tinggi

28Uncertainty Di dunia ini tidak ada sesuatu yang sempurna termasuk dalam sensor. Lama pemakaian, kondisi lingkungan, kesalahan manusia, komponen yang terlibat dan faktor lainnya sangat bisa mempengaruhi kinerja sensor dalm hal ini adalah merubah sinyal outputnya (meski sangat kecil)Semua yang telah diketahui adalah kira-kira mulai dari pemodelan sensor hingga proses manufakturnyaOleh International Committee for Weights and Measures (CIPM) membagi uncertainty dalam 2 tipeTipe ATipe B29ReferensiHandbook Of Modern Sensors Physics, Designs,and Applications 4th Edition [Chapter 2]