Sensor
adalah peranti yang menerima input berupa suatu besaran/sinyal fisik yang
kemudian mengubahnya menjadi besaran/sinyal lain yang diteruskan ke kontroler.
Terdapat banyak jenis sensor yang digunakan pada robot. Bahasan ini akan
meliputi beberapa jenis sensor yang digunakan terutama pada mobile robot dan
lebih dititikberatkan pada antarmuka dengan kontroler.
Sensor dapat
diklasifikasikan berdasarkan outputnya, yaitu :
●
Output biner : berupa 0 (0 V) atau 1 (5 V).
●
Output analog : misal 0 V hingga 5 V.
●
Output pewaktu : misal PWM, waktu RC, waktu
pantul
●
Output serial : misal UART (RS232), I2C, SPI, 1
wire, 2 wire, serial sinkron
●
Output paralel
Sensor Sentuh (Tactile Sensor)
Banyak robot yang
memerlukan sensor sentuh sebagai kelengkapannya. Penggunaan sensor sentuh
misalnya untuk mendeteksi keberadaan suatu obyek pada tangan robot dan mencegah
tabrakan antara robot dengan suatu obyek. Di industri sensor jenis ini
digunakan untuk menghitung produk yang dihasilkan dan juga untuk menyesuaikan
orientasi suatu obyek selain juga dapat menggunakan sensor proksimiti.
Sensor sentuh pada
dasarnya adalah saklar dengan berbagai macam variasi bentuknya. Rangkaian
sensor sentuh pada umumnya menggunakan resistor pull-up ataupun pull-down
seperti terlihat pada Gambar 0-1. Rangkaian menggunakan resistor pull-up
bersifat active low yang berarti rangkaian mengeluarkan sinyal 1 kecuali saat
saklar aktif. Hal ini berkebalikan dengan rangkaian menggunakan resistor
pull-down yang bersifat active low, yaitu rangkaian mengeluarkan sinyal 0
kecuali saat saklar aktif. Nilai resistor pull-up dan pull down berkisar antara
1 – 10 k. Dari kedua rangkaian tersebut,
rangkaian pull-up lebih banyak digunakan dibanding rangkaian pull down.
Contoh sensor sentuh
sederhana berupa sungut (whisker) beserta diagram pengkabelannya terdapat pada
Gambar 0-2. Rangkaian ini sebetulnya merupakan rangkaian pull up dengan kedua
sungut berfungsi sebagai saklar. Rangkaian akan mengeluarkan sinyal 1 saat sungut
tidak tertekan. Jika sungut tertekan maka sinyal output akan menjadi 0 karena
sungut dihubungkan dengan ground.
Pilihan lain yang
dapat digunakan sebagai sensor sentuh adalah microswitch yang merupakan saklar
SPDT. Microswitch adalah saklar tekan yang aktif jika ada obyek
menyentuh/mendorong tuas dan sering juga disebut sebagai limit switch. Gambar
0-3 menunjukkan gambar microswitch dan contoh rangkaiannya.
Hal yang perlu
diperhatikan dalam penggunaan sensor sentuh adalah robot yang menggunakan
sensor ini haruslah dapat berhenti secara mendadak sehingga kurang cocok untuk
robot dengan kecepatan tinggi. Untuk deteksi obyek lebih lanjut dapat digunakan
sensor non-kontak seperti ultrasonik ataupun inframerah.
Sensor Cahaya
Terdapat banyak
peranti yang dapat digunakan sebagai sensor cahaya antara lain fotoresistor,
fotodioda, dan fototransistor. Berdasarkan panjang gelombangnya sensor cahaya
diklasifikasikan menjadi sensor inframerah, cahaya tampak dan ultraviolet.
Sensor cahaya
mempunyai banyak kegunaan pada sistem otomasi. Beberapa contohnya antara lain
deteksi kertas pada printer, penentuan banyaknya lampu yang dibutuhkan suatu
ruangan, dan penentuan nyala lampu blitz pada kamera.
Pada mobile robot
sensor cahaya kebanyakan digunakan untuk dua hal, yaitu penjejak garis dan
deteksi obyek. Robot penjejak garis menggunakan sensor cahaya untuk menentukan
garis yang berwarna gelap dengan lantai yang berwarna terang atau sebaliknya.
Sensor deteksi obyek dapat dibagi menjadi :
●
sensor proksimasi : biasanya berupa sensor
dengan output biner. Obyek hanya diketahui jika memasuki zona tertentu di
sekitar robot, di luar zona itu obyek diabaikan.
●
sensor pengukuran jarak : selain mengetahui
keberadaan suatu obyek, sensor juga dapat mengetahui jarak obyek dari robot
dalam rentang jarak tertentu.
Selain kedua
penggunaan utama tersebut, sensor cahaya dapat juga digunakan sebagai pengukur
temperatur (inframerah) dan sensor api (ultraviolet).
Fotoresistor atau
sering juga disebut sebagai Light Dependant Resistor adalah resistor yang
mempunyai nilai resistansi yang berubah sesuai dengan intensitas cahaya tampak
yang menimpanya. Elemen pada fotoresistor terbuat dari Cadmium Sulfida (CdS)
yang peka terhadap cahaya tampak. Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan
nilai resistansi fotoresistor, atau dengan kata lain sebanding dengan nilai
konduktansinya. Keadaan gelap menyebabkan nilai resistansi meningkat, sedangkan
keadaan terang menyebabkan nilai resistansi berkurang. Nilai resistansi
fotoresistor berkisar antara beberapa ohm hingga beberapa kilo ohm.
Gambar 0 4
Perbandingan karakteristik sel CdS (fotoresistor) dengan fotodioda (dan
fototransistor)
Fotoresistor
dihubungkan dengan resistor lain untuk membentuk rangkaian pembagi tegangan
untuk diukur beda tegangannya. Gambar 0-5 menunjukkan rangkaian fotoresistor,
untuk (a) tegangan output sebanding dengan intensitas cahaya, sedangkan pada
(b) tegangan berbanding terbalik dengan intensitas cahaya. Nilai R dipilih
sehingga nilai Vout diusahakan berada pada rentang 0 – 5 V. Untuk
penggunaan umum nilai R dapat dipilih 330 atau 470 . Output dari rangkaian fotoresistor dapat dihubungkan dengan
komparator untuk mendapatkan sinyal biner (on/off) ataupun ADC. Cara lain
mengukur nilai resistansi fotoresistor adalah dengan mengukur waktu RC yang
akan dijelaskan pada bagian pengkondisi sinyal. Fotoresistor mempunyai
kelemahan dibanding fototransistor ataupun fotodioda yaitu waktu responsnya
yang relatif lambat.
Fototransistor adalah
transistor (biasanya dari jenis NPN) yang dapat meneruskan arus sesuai dengan
banyaknya intensitas cahaya yang mengenainya. Berbeda dengan fotoresistor yang
peka terhadap cahaya tampak, fototransistor dan juga fotodioda lebih peka
terhadap cahaya pada spektrum inframerah. Cahaya pada fototransistor
menggantikan peranan arus basis, semakin banyak intensitas cahaya, semakin
banyak arus yang dapat dialirkan dari kolektor ke emitor.
Contoh rangkaian
fototransistor ditunjukkan pada Gambar 0-6. Rangkaian tersebut bersifat active
low, yang berarti tegangan output berbanding terbalik dengan intensitas cahaya
yang diterima. Output rangkaian fototransistor biasanya dihubungkan dengan
pengkondisi sinyal biner seperti inverting transistor, komparator, ataupun
Schmidt trigger. Fototransistor sering ditemui dalam kemasan berpasangan dengan
LED (biasanya inframerah) membentuk rangkaian optokopler (atau optoisolator)
dan optoreflektor.
Fotodioda merupakan
dioda yang peka terhadap cahaya. Dioda pada umumnya hanya dapat mengalirkan
arus dari anoda ke katoda, namun fotodioda dapat mengalirkan arus yang berarah
sebaliknya (dari katoda ke anoda) saat diberi cahaya. Rangkaian fotodioda mirip
dengan rangkaian fototransistor seperti terlihat pada Gambar 0-7. Jika diberi
cahaya maka tegangan output akan berkurang, begitu juga jika keadaansebaliknya.
Sensor Inframerah
Sinar inframerah
adalah sinar atau gelombang elektromagnet yang mempunyai frekuensi lebih rendah
(atau dengan kata lain panjang gelombang lebih besar) dari warna merah.
Penggunaan inframerah yang paling populer adalah pada peranti remote control
TV. Pada robot, selain untuk remote control inframerah juga dapat digunakan
sebagai sensor proksimasi ataupun pengukur jarak. Untuk itu diperlukan LED
inframerah dan penerima inframerah, yang memuat detektor inframerah beserta
pelengkapnya seperti tapis, penguat, dan demodulator. Sinar inframerah yang
dipancarkan mempunyai frekuensi 38 – 40 kHz untuk membedakan dengan pancaran
sinar inframerah lain (misal dari lampu atau sinar matahari). Pada penerima
demodulator digunakan mengubah sinyal tersebut menjadi sinyal biner biasa.
Gambar 0 8
Penerima inframerah
Salah satu contoh
sensor inframerah untuk penentuan jarak adalah GPD2D12 dari Sharp. Sensor ini
sebenarnya digunakan untuk peranti peringatan jarak pada mobil dan deteksi
banyaknya kertas pada mesin fotokopi. Output dari sensor ini adalah bilangan
biner 8 bit yang mewakili jarak antara 10 – 80 cm. Prinsip kerja sensor ini
adalah mengukur kemiringan pantulan dari sinar inframerah yang dipantulkan oleh
suatu obyek (Gambar 0-10). Semakin dekat obyek berada semakin besar pula sudut
pantulan sinar inframerah.
Gambar 0 9
Sensor GPD2D12 dari Sharp beserta hubungan input-outputnya
Jenis lain sensor
inframerah adalah Passive Infra Red (PIR). PIR dapat digunakan untuk mendeteksi
manusia atau binatang yang ada di dekatnya melalui radiasi inframerah dari
panas tubuh yang dipancarkan. Sensor ini digunakan misalnya pada pintu otomatis
atau sistem alarm.
Sumber :
http://aryadwijatama.blogspot.co.id/2013/03/sistem-sensor-dan-robotika.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar