SENSOR
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk merasakan adanya perubahan variabel fisika atau kimia. Besaran fisika meliputi Besaran pokok dan satuan turunan sedangkan besaran kimia biasanya melibatkan beberapa reaksi kimia. Contoh sensor kimia adalah sensor pH, sensor Oksigen, sensor ledakan, dan sensor gas. Sedangkan transduser adalah komponen atau material yang mengubah besaran fisika atau kimia tersebut menjadi besaran lain seperti listrik, mekanik, akustik, kimia dan lain-lain.
Berdasarkan cara kerja dan jenis outputnya, sensor dapat dibedakan menjadi sensor analog dan digital. Sensor analog menghasilkan sinyal yang bersifat kontinu, sementara sensor digital hanya memberikan output dalam bentuk diskrit, yaitu 0 atau 1. Selain itu, sensor juga dikategorikan berdasarkan besaran fisik yang diukurnya, seperti sensor suhu, cahaya, tekanan, kelembaban, dan jarak.
SENSOR ANALOG
Sensor analog menghasilkan sinyal keluaran yang bersifat kontinu (berubah-ubah sesuai dengan perubahan besaran fisik yang diukur). Contoh sensor analog:
LM35 (Sensor Suhu)
sensor suhu analog yang digunakan untuk mengukur suhu dalam rentang -55°C hingga 150°C. Sensor ini memberikan output dalam bentuk tegangan listrik yang sebanding dengan suhu yang diukur.
LM35 adalah sensor suhu analog yang digunakan untuk mengukur suhu dalam rentang -55°C hingga 150°C dengan akurasi tinggi. Sensor ini menghasilkan output tegangan linier sebesar 10 mV per derajat Celcius, sehingga memudahkan pengguna dalam membaca suhu tanpa memerlukan kalibrasi tambahan. LM35 banyak digunakan dalam otomasi industri, sistem pendingin, serta perangkat pemantauan suhu karena efisiensinya dalam konsumsi daya dan kemudahan integrasi dengan mikrokontroler seperti Arduino dan ESP32.
Spesifikasi LM35
- Tegangan Operasi: 4V – 30V
- Rentang Suhu: -55°C hingga 150°C
- Output: 10 mV/°C (Analog)
- Akurasi: ±0.5°C pada 25°C
- Konsumsi Daya: 60 µA (rendah)
LM35 adalah pilihan ideal untuk aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu akurat dan stabil, terutama dalam proyek IoT, sistem pendingin, dan pemantauan suhu otomatis. Gambar diatas merupakan contoh penggunaan sensor suhu LM35 dalam sistem kontrol suhu otomatis. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi suhu lingkungan dan mengaktifkan atau menonaktifkan lampu pijar berdasarkan nilai suhu yang terdeteksi.
LDR (Light Dependent Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor) adalah sensor cahaya yang resistansinya berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya.
Semakin terang cahaya yang mengenai LDR, semakin kecil resistansinya. Sebaliknya, jika cahaya redup atau gelap, resistansinya meningkat. LDR bekerja berdasarkan efek fotokonduktivitas, yaitu ketika cahaya mengenai permukaan sensor, elektron dalam material semikonduktor akan memperoleh energi dan meningkatkan konduktivitasnya. Akibatnya, resistansi LDR menurun ketika terkena cahaya terang dan meningkat saat dalam kondisi gelap.
Sensor ini banyak digunakan dalam lampu otomatis, sistem keamanan, dan perangkat IoT untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya di lingkungan.
Spesifikasi LDR
- Tegangan Operasi: 3.3V – 5V
- Resistansi dalam Gelap: 1 MΩ atau lebih
- Resistansi dalam Terang: < 1 kΩ
- Waktu Respons: 20–30 ms
- Sensitivitas: Peka terhadap cahaya tampak
Gambar di atas menunjukkan rangkaian sensor cahaya (LDR) yang terhubung ke Arduino Uno untuk mengontrol buzzer dan LED berdasarkan intensitas cahaya yang terdeteksi.
MQ-2 (Sensor Gas)
MQ-2 adalah sensor gas yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas yang mudah terbakar, seperti LPG (Liquefied Petroleum Gas), butana, propana, metana, hidrogen, alkohol, dan asap.
Sensor MQ-2 merupakan sensor gas semikonduktor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan berbagai jenis gas mudah terbakar dan beracun di udara, seperti LPG, butana, propana, metana, hidrogen, alkohol, serta asap. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan resistansi material semikonduktornya ketika gas terdeteksi, yang kemudian dikonversi menjadi sinyal listrik untuk dianalisis oleh sistem elektronik, seperti mikrokontroler Arduino atau ESP32.
Secara umum, sensor MQ-2 memiliki dua jenis keluaran, yaitu sinyal analog dan digital. Sinyal analog memungkinkan pembacaan tingkat konsentrasi gas dalam bentuk tegangan variabel, sedangkan sinyal digital dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas dengan ambang batas tertentu. Sensor ini dilengkapi dengan elemen pemanas internal yang berfungsi untuk meningkatkan sensitivitas terhadap gas, namun memerlukan waktu pemanasan sebelum dapat beroperasi secara optimal.
Spesifikasi MQ-2
- Tegangan Operasi: 5V DC
- Konsumsi Daya: ≤ 800mW
- Waktu Pemanasan: 20 detik
- Kisaran Deteksi Gas: 300 – 10.000 ppm
- Keluaran: Sinyal Analog & Digital
- Sensitivitas Tinggi: terhadap LPG, butana, propana, metana, asap, dan alkohol
Piezoelektrik (Sensor Tekanan)
Sensor tekanan piezoelektrik adalah perangkat yang memanfaatkan sifat bahan piezoelektrik untuk mengubah tekanan mekanis menjadi sinyal listrik
Sensor ini memiliki keunggulan dalam hal respon cepat, sensitivitas tinggi, serta mampu bekerja dalam rentang tekanan yang luas. Oleh karena itu, sensor piezoelektrik sering digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan ilmiah, seperti pemantauan tekanan dalam sistem hidrolik, deteksi getaran pada mesin, pengukuran denyut jantung, serta perangkat elektronik sentuh (touch sensor).
Dalam sistem pengukuran, sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor ini dapat diperkuat dan diproses lebih lanjut menggunakan mikrokontroler atau perangkat pemrosesan sinyal. Hal ini memungkinkan sensor piezoelektrik digunakan dalam berbagai bidang, termasuk otomotif, industri manufaktur, kesehatan, serta teknologi sensor cerdas (smart sensors). Dengan karakteristiknya yang akurat dan andal, sensor piezoelektrik menjadi salah satu komponen penting dalam teknologi pengukuran tekanan dan getaran modern.
- Tegangan Operasi: Tidak memerlukan tegangan eksternal (self-generating)
- Rentang Tekanan: 0.1 MPa hingga lebih dari 100 MPa (tergantung tipe sensor)
- Respon Frekuensi: 1 Hz – 1 MHz
- Resistansi Input: ≥10⁸ Ω (sangat tinggi)
- Kapasitansi Sensor: 1 – 10 nF
- Rentang Suhu Operasional: -50°C hingga 250°C
- Keluaran: Sinyal Analog (tegangan dalam skala mV hingga beberapa volt)
Sensor Digital
Menghasilkan sinyal keluaran dalam bentuk diskrit (0 atau 1), yang berarti hanya memiliki dua kondisi, misalnya ON atau OFF. Contoh sensor digital:
HC-SR04 Ultrasonik (Sensor Jarak)
Sensor HC-SR04 adalah sensor jarak berbasis ultrasonik yang digunakan untuk mengukur jarak antara sensor dan objek di depannya.
Sensor HC-SR04 adalah sensor jarak berbasis ultrasonik yang digunakan untuk mengukur jarak antara sensor dan objek di depannya. Sensor ini bekerja dengan cara mengirimkan gelombang ultrasonik berfrekuensi 40 kHz melalui transduser pemancar (transmitter) dan menangkap pantulan gelombang tersebut melalui transduser penerima (receiver).
Spesifikasi Sensor HC-SR04
- Tegangan Operasi: 5V DC
- Konsumsi Arus: 15mA
- Frekuensi Ultrasonik: 40 kHz
- Jarak Deteksi: 2 cm – 400 cm
- Akurasi: ±3 mm
- Sudut Pengukuran: < 15°
- Waktu Respons: < 1 ms
- Keluaran: Sinyal Digital (pulse PWM)
- Antarmuka: Pin Trigger (untuk mengirim sinyal) dan Echo (untuk menerima sinyal pantulan)
Gambar di atas contoh pengaplikasian kendali motor berbasis sensor ultrasonik dengan Arduino, yang memungkinkan motor berputar berdasarkan deteksi objek di depannya
PIR (Passive Infrared Sensor)
PIR (Passive Infrared Sensor) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi pergerakan manusia atau hewan berdasarkan perubahan radiasi inframerah di sekitarnya.
Sensor ini bekerja dengan mendeteksi variasi tingkat radiasi inframerah yang diterima oleh elemen peka cahaya di dalamnya, sehingga memungkinkan identifikasi adanya aktivitas pergerakan. PIR sering digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam sistem keamanan, otomatisasi rumah, dan perangkat berbasis Internet of Things (IoT).
PIR bekerja dengan mendeteksi perubahan panas yang dipancarkan oleh objek (misalnya tubuh manusia). Sensor ini memiliki dua elemen detektor inframerah, yang membandingkan perubahan energi panas di area pengawasannya. Jika ada perbedaan yang signifikan (misalnya karena seseorang bergerak), sensor akan mengeluarkan sinyal HIGH (1).
Spesifikasi Sensor PIR
- Tegangan Operasi: 3V – 5V DC
- Jarak Deteksi: 3 – 7 meter (tergantung jenis sensor)
- Sudut Deteksi: 110° – 180°
- Output: Sinyal digital (HIGH/LOW)
- Waktu Respons: 0,5 – 5 detik (bisa diatur)
- Konsumsi Daya: Sangat rendah, sekitar 50 µA dalam mode siaga
DHT11 (Sensor Suhu)
DHT11 adalah sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara.
DHT11 adalah sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara. Sensor ini banyak digunakan dalam proyek IoT, sistem pemantauan lingkungan, otomatisasi rumah, dan alat cuaca sederhana. Sensor mengolah data secara internal dan mengirimkan sinyal digital ke mikrokontroler melalui protokol komunikasi 1-Wire. DHT11 memiliki dua sensor utama yaitu Thermistor (NTC – Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu dan Kapasitif Humidity Sensor untuk mengukur kelembaban udara berdasarkan perubahan kapasitansi akibat kadar uap air.
Secara teknis, sensor DHT11 memiliki rentang pengukuran suhu antara 0°C hingga 50°C dengan tingkat akurasi ±2°C, serta rentang pengukuran kelembaban dari 20% hingga 90% RH (Relative Humidity) dengan akurasi ±5%. Sensor ini mengirimkan data dalam format digital melalui satu jalur komunikasi serial, yang memudahkan integrasi dengan mikrokontroler seperti Arduino, ESP8266, atau Raspberry Pi.
Spesifikasi Sensor DHT11
- Tegangan Operasi: 3.3V – 5V DC
- Konsumsi Daya: ≤ 2.5mW
- Frekuensi Sampling: 1 Hz (pembacaan tiap 1 detik)
- Rentang Pengukuran Suhu: 0°C – 50°C
- Akurasi Suhu: ±2°C
- Rentang Pengukuran Kelembaban: 20% – 90% RH
- Akurasi Kelembaban: ±5% RH
- Keluaran: Sinyal Digital (Single-Bus Interface)
- Sensitivitas Tinggi: terhadap perubahan suhu dan kelembaban udara
TCS3200 (Sensor Warna)
Sensor warna TCS3200 merupakan sensor berbasis fotodioda yang mampu mendeteksi spektrum warna merah, hijau, dan biru (RGB) melalui pengolahan cahaya yang diterima.
Dalam aspek teknis, TCS3200 memiliki rentang tegangan operasi antara 2.7V hingga 5.5V, dengan konsumsi daya yang relatif rendah. Sensor ini menggunakan fotodioda yang dikonfigurasi dalam matriks 8x8, di mana masing-masing kelompok fotodioda disesuaikan untuk mendeteksi warna merah, hijau, biru, serta cahaya tak berwarna. Hasil deteksi dikonversi menjadi sinyal frekuensi berbasis pulsa lebar modulasi (PWM), yang kemudian dapat dianalisis menggunakan algoritma pengolahan warna pada sistem mikrokontroler seperti Arduino, ESP32, maupun Raspberry Pi.
Spesifikasi Sensor Warna TCS3200
- Tegangan Operasi: 2.7V – 5.5V DC
- Konsumsi Daya: ≤ 2mA (mode aktif), ≤ 0.2mA (mode standby)
- Rentang Spektrum Warna: Merah, Hijau, Biru (RGB)
- Output: Sinyal Frekuensi Digital (PWM)
- Resolusi Warna: 10-bit
- Sudut Pandang: ±15°
- Respon Spektral: 300 nm – 1100 nm
- Kecepatan Sampling: Dapat dikonfigurasi dengan pengaturan prescaler (2%, 20%, 100%)
- Sensitivitas Tinggi: terhadap berbagai spektrum warna dan intensitas cahaya