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).
Transduser bisa berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik,
fotonik,
atau fotovoltaik.
Dalam pengertian yang lebih luas, transduser kadang-kadang juga didefinisikan
sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal
lainnya.
Contoh yang umum adalah pengeras
suara (audio speaker), yang
mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi
mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi, atau energi akustik
menjadi sinyal atau energi listrik.
Suatu definisi mengatakan
“transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah
sitem transmisi, menyalurkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk
yang berlainan ke sistem transmisi kedua”. Transmisi kedua ini bisa listrik,
mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas).
Sebagai contoh, definisi
transducer yang luas ini mencakup alat-alat yang mengubah gaya atau perpindahan
mekanis menjadi sinyal listrik. Alat-alat ini membentuk kelompok transducer
yang sangat besar dan sangat penting yang lazim ditemukan dalam instrumentasi
industri; dan ahli instrumentasi terutama berurusan dengan jenis pengubahan
energi ini. Banyak parameter fisis lainnya (seperti panas, intensitas cahaya,
kelembaban) juga dapt diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan
transducer. Transducer-transducer ini memberikan sebuah sinyal keluaran bila
diransang oleh sebuah masukan yang bukan mekanis; sebuah transmistor bereaksi
terhadap variasi temperatur; sebuah fotosel bereaksi terhadap perubahan
intensitas cahaya; sebuah berkas elektron terhadap efek-efek maknetik, dan
lain-lain. Namun dalam semua hal, keluaran elektris yang diukur menurut metoda
standar memberikan besarnya besaran masukan dalam bentuk ukuran elektris
analog.
Transducer dapat dikelompokan
berdasakan pemakaiannya, metoda pengubahan energi, sifat dasar sinyal keluaran
dan lain-lain. Tabel dibawah menunjukan suatu pengelompokan transducer
berdasarkan prinsip listrik yang tersangkut. Bagian pertama tabel tersebut
memberi daftar transducer yang memberikan daya luar. Ini adalah transducer
pasif, yang memberi tambahan dalam sebuah parameter listrik seperti halnya tahanan,
kapasitansi dan lain-lain yang dapat diukur sebagai suatu perubahan tegangan
atau kuat arus. Kategori berikutnya adalah transducer jenis pembangkit sendiri,
yang menghasilkan suatu tegangan atau arus analog bila dirangsang dengan suatu
bentuk fisis energi. Transducer pembangkit sendiri tidak memerlukan daya dari
luar.
Defenisi
Transduser
Transduser berasal dari kata
“traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga 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.
Suatu definisai mengatakan
“transducer adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah
sitem transmisi, menyalusrkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk
yang berlainan ke sistem transmisi kedua”. Transmisi kedua ini bisa listrik,
mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas).
Transduser juga dapat diartikan
sebagai alat yang mengubah suatu energy dari satu bentuk ke bentuk lain yang merupakan elemen penting
dalam suatu pengendali .
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).
Berdasarkan
output yang dihasilkan, maka transduser dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu
transduser output pasif (yang berupa resistansi, kapasitansi dan induktansi),
dan transduser aktif memberikan output berupa sinyal elektrik seperti tegangan
maupun arus dalam bentuk DC maupun AC). Transduser pasif membutuhkan sumber
energi listrik dari luar sedangkan transduser aktif tidak.
Karakteristik Transduser
Karakteristik transduser dibagi menjadia tiga :
Karakteristik transduser dibagi menjadia tiga :
A.
Karakteristik Statis.
Karakteristik
statis adalah hubungan dalam keadaan steady – state antara besaran fisik input
dan output elektrik. Karakteristik statis terdiri dari :
1. Accuracy, adalah perbedaan antara true output dan actual output.
2. Resolusi, adalah perubahan input yang paling kecil yang masih bisa dideteksi oleh transduser.
3.
Repeatability, adalah kemampuan
transduser untuk menghasilkan output yang sama pada pengukuran yang sama
berulang kali.
4. Hysteresis, adalah perbedaan antara kalibrasi
dengan cara naik dengan kalibrasi dengan cara turun.
5.
Linearity, adalah linieritas output dari transduser.
6.
Conformance, adalah perbedaan antara kurva hasil kalibrasi dengan suatu kurva
linier.
7. Sensitivity, adalah perbandingan perubahan output dengan nilai perubahan dari pengukuran.
B. Karakteristik Dinamis.
7. Sensitivity, adalah perbandingan perubahan output dengan nilai perubahan dari pengukuran.
B. Karakteristik Dinamis.
Karakteristik
dinamis adalah seberapa cepat suatu output berubah ketika mendapat perubahan
pada input. Karakteristik dinamis terdiri dari :
1. Rise time, adalah waktu yang dibutuhkan agar
dapat mencapai 10 % hingga 90 % dari respon seluruhnya.
2.
Time constant, adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 63.2% dari harga
maksimum.
3.
Dead time, adalah perbedaan waktu antara input dan output.
4. Settling time, adalah waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai kurang lebih 2% dari
nilai steady state.
C.
Karakteristik lingkungan
Karakteristik
lingkungan adalah performa dari suatu transduser, baik ketika beroperasi maupun
tidak, terhadap kondisi external. Misalnya suhu, tekanan, getaran, kecepatan,
dan lain lain
2.2 Transduser sebagai Elemen system Instrumentasi
dan Pengendali Elektronik
System
instrumentasi dan pengendali elektronik pada dasrnya terdiri dari tiga bagian
pokok.Bagian- bagian pokok system instrumentasi dan pengendali elektronik
tersebut adalah
1. Bagian Input/Masukan
Bagian input atau masukan memnungut
besaran atau parameter non listrik yang terukur dan mengirimkan dlam bentuk
besaran listrik yang sesuai dke bagian pengkondisi sinyal
2. Bagian Pengkondisi Sinyal/ Prossesor
Bagian pengkondisi sinyal melakukan
proses mengkondisikan sinyal masukan ke dalam suatu format tertentu.
Pengkondisian dapat berupa operasi aritmatik maupun logic. Selanjutnya sinyal
yang sudah terkondisi dapat ditampilkan melalui bagian keluaran atau untuk
melakukan proses gerak mekanik sebuah mesin.
3. Bagian Output
Bagian output berfungsi untuk
menampilkan sinyal keluaran baik berupa tampilan analog maupun digital. Bentuk
tampilan dapat berupa display sevent segment,LED,dan meter atau perekam grafik.
Ketiganya dapat bersama-sama
melakukan proses pengendalian dan menampilkan hasilnya baik berupa analog
maupun digital. Pada umunya input pada system instrumentasi berupa besaran
nonlistrik yang harus diubah ke besaran listrik dengan menggunakan
transduser.Oleh karena itu sinyal ini dapat dikondisikan melalui proses
elektronik.. Dengan memahami fungsi kerja transduser tersebut maka transduser
dapat didefenisikan sebagai piranti yang mengubah suatu bentuk energy ke bentuk
energy yang lain.
Klasifikasi Transduser
Beberapa jenis transduser dapat
diklasifikasikan sesuai denga prinsip pengubahan energy, sinyal keluaran, atau
berdasarkan bidang pemakaian.
Dari
sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
- Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar.
Transduser ini tidak dapat menghasilkan tegangan sendiri
tetapi dapat menghasilkan perubahan nilai resistansi,kapasitansi atau
induktansi apabila mengalami perubahan kondisi sekeliling.
Jika transduser ini mengalami perubahan kondisi lingkungan
sekelilingnya maka nilai resistansinya akan berubah Perubahan ini selanjutnya
akan menyebabkan perubahan besar tegangan atau kuat arus yang dihasilkan
transduser.
Perubahan resitansi ini dapat bernilai positif yang berarti
tegangannya juga meningkat atau negative yang berarti tegangannyaberkuarang.Perubahan
tegangan inilah yang dimnfaatkan untuk mengetahui keadaan yang diukur.
Ada tiga jenis transduser pasif yang dapat kiat peroleh dari
pasaran yakni transduser kapasitif, transduser induktif dan transduser photo.
- Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri.
Adapun
jenis- jenis transduser aktif antara lain sebagai berikut
Parameter
listrik dan
kelas
transduser
|
Prinsip
kerja dan sifat alat
|
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
(tachogenerato)
|
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)
|
Perubahan nilai tahanan kawat
akibat perubahan temperatur
|
Temperatur, panas
|
Aplikasi Transduser dalam Alat
Elektronik
Pada
pengaplikasian transduser , alat ini dapat diaplikasikan pada bidang kesehatan
dimana bahwa Transduser
adalah komponen USG yang ditempelkan pada bagian tubuh yang akan diperiksa,
seperti dinding perut atau dinding poros usus besar pada pemeriksaan prostat. Di
dalam transduser terdapat kristal yang digunakan untuk menangkap pantulan
gelombang yang disalurkan oleh transduser. Gelombang yang diterima masih dalam
bentuk gelombang akusitik (gelombang pantulan) sehingga fungsi kristal disini
adalah untuk mengubah gelombang tersebut menjadi gelombang elektronik yang
dapat dibaca oleh komputer sehingga dapat diterjemahkan dalam bentuk gambar.
Transduser sebagai pengukur
amplitudo kecepatan getaran
Untuk mengukur suatu getaran mesin
dibutuhkan suatu tranduser getaran yang berfungsi untuk mengolah sinyal getaran
menjadi sinyal lain, dalam hal ini sinyal listrik.. Tranduser getaran yang umum
digunakan adalah velocity pickups, accelerometer dan non-contact pickups.
Masing¬masing tranduser tersebut mempunyai keuntungan dan kerugian dalam
aplikasinya. Tidak ada satupun tranduser yang dapat memberikan semua kebutuhan
pengukuran yang diperlukan, sehingga kita harus memilih tranduser yang paling
cocok untuk pekerjaan yang akan kita lakukan. Karena itu bab ini dimaksudkan
untuk mengenal lebih mendalam mengenal tranduser yang secara umum dipakai untuk
pengukuran getaran, sehingga dapat membantu kita memilih tranduser mana yang
paling cocok untuk pekerjaan yang akan kita lakukan.Transduser ini juga terdiri atas massa
seismic berkumparan listrik yang bergerak dalam medan magnet sedemikian rupa
sehingga mampu mengukur amplitudo kecepatan getaran.
Prinsip kerja dari
tranduser ini berdasarkan hukum fisika bahwa ” apabila suatu konduktor
digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika.suatu medan magnet digerakkan
melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor
tersebut. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar,
maka tranduser inipun akan ikut bergetar, sehingga kumparan yang ada di
dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet akan menghasilkan tegangan
listrik pada ujung kawat kumparannya. Sinyal listrik yang dihasilkan sebanding.
dengan kecepatan getaran mesin tersebut. Dengan mengolah/ mengukur dan
menganalisa sinyal listrik dari tranduser, maka getaran mesin dapat diukur.
Transducer
Tekanan Relatif pada VSD untuk Motor Pompa
Pengaturan tekanan pada tangki air yang
bersirkulasi secara terus-menerus dapat dilakukan dengan pengaturan pipa buang .
Motor pada pompa dioperasikan secara penuh sesuai dengan kapasitasnya sementara
tekanan air pada tangki dapat diatur dengan membuang sebagian air yang akan
masuk ke tangki sirkulasi. Hal ini berakibat adanya air yang dibuang secara
sengaja untuk menjaga tekanan air yang kita inginkan. Dalam perspektif
penggunaan motor pompa sebagai sumber tenaga yang melakukan proses sirkulasi
tersebut, maka pembuangan air kembali ke bak utama merupakan suatu pemborosan
listrik.
Hal
diatas dapat diatasi dengan penggunaan sensor tekanan aktif pada tangki
sirkulasi. Yaitu sensor tekanan yang akan mengirimkan statusnya ke tenaga
penggerak utama (yang dalam hal ini adalah motor pompa) sehingga motor pompa
hanya bekerja sesuai dengan kebutuhan. Ketika tekanan dalam tangki sirkulasi
melebihi batas nilai yang diinginkan, maka motor pompa dapat bekerja pada
kecepatan dan atau tegangan yang lebih kecil dan sebaliknya ketika tekanan
dalam tangki sirkulasi lebih kecil dari nilai yang diinginkan, maka motor harus
dioperasikan dengan kecepatan dan atau tegangan yang lebih besar. Dengan
pengaturan motor ini, penggunaan listrik akan jauh lebih hemat karena motor
hanya dioperasikan sesuai kebutuhannya saja.
Sensor/transducer
tekanan pada umumnya menggunakan strain gauge sebagai sensornya.
Strain gauge dapat mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik. Pada
kenyataannya, perubahan tekanan ini akan membuat strain gauge
memberikan nilai resistansi yang berbeda ketika terjadi perubahan luas
penampangnya. Selanjutnya, hambatan yang berubah-ubah ini dapat kita
konversikan menjadi bentuk tegangan atau arus yang berubah-ubah dengan
menggunakan tambahan rangkaian.
Transduser
Ultrasonik dan Sensor Pyroelectric Sebagai Alat Bantu Pendeteksi Objek Untuk
Penderita Tunanetra
Penderita tunanetra yang
menggunakan bantuan tongkat atau anjing untuk mobilitasnya tidak dapat
mendeteksi objek yang sejajar dengan kepalanya, serta tidak dapat mengetahui
posisi orang lain di sekitarnya. Alat bantu tunanetra ini menggunakan
transduser ultrasonik untuk mendeteksi objek yang ada di hadapan pengguna,
sensor pyroelectric untuk mendeteksi keberadaan orang lain, dan mikrokontroler
sebagai pengendali sistem. Pengguna alat ini dapat mengetahui objek yang ada di
hadapannya dari bunyi yang dihasilkan oleh earphone, sedangkan keberadaan
manusia dapat diketahui melalui getaran yang dihasilkan oleh motor DC.