SENSOR KIMIA
Sensor ini didesign dan digunakan untuk
menganalissa keadaan ataupun adanya kadar suatu zat kimia
Sensor ini termasuk non-essensial ( bukan sensor dasar)---
---
Contoh sensor ini yaitu Tin Dioxide SnO2, sensor ini digunakan untuk mendeteksi gas seperti Methyl Mercaption (CH3SH) dan Ethyl Alcohol (C2H5OH).
---
Prinsip kerjanya :
Pada saat SnO2 menerima konsentrasi Methyl Mercaption (CH3SH) dan Ethyl Alcohol(C2H5OH) maka SnO2 akan memanas, oksigen dihisap oleh permukaan kristal pada SnO2 maka aliran electron pada SnO2 akan terhalangi, sebaliknya jika konsentrasi Methyl Mercaption (CH3SH) dan Ethyl Alcohol (C2H5OH) maka permukaan kristal berkurang kadar oksigen, aliran electron yang terhalang dapat mengalir dan konduktivitas SnO2 meningkat.
Resistansi SnO2 dapat dihitung :
---
Rs = tahanan sensor
A = Constat spesifik bahan sensor
C = gas konsentrasi
α = karateristik kemiringan Rs terhdap material gas
SnO2 bekerja dengan menggunakan rangkaian lain seperti gambar a, dan gambar b menggambarakn reaksi Rs terhadap konsentrasi gas
---
Sensor ini mendeteksi H2 di udara, O2 didarah, dan beberapa gas yang digunakan dalam militer seperti NH3, CO2, dan explosive gas
---
Pada sensor ini memiliki beberapa part penting p-type silicon pada body (lihat gbr Si) dan n-type silicon pada FET-surce dan FET-drain (lihat FET source-drain), dan ketiga part tadi dilapisi silicon dioxide (lihat oxide FET gate), kemudian diaasnya yaitu hydrogel (Ag/AgCl) dan yang apling atas adalah selective membrane (polyvinyl chloride –PVC atau polyurethane, silicone rubber, polystyrene)
cara kerja :
operasi pada ChemFET membutukan tegangan agar silicon dan gate elektroda dapat bekerja, Pada saat cairan yang dianalisa memilki konsentrasi bahan H2/O2 atau yang lainnya maka electron pada permukaan semikonduktor akan membentuk jalan konduksi antara souce-drain, jadi ChemFET bekerja seperti tahanan-konduktansi, konduktansi inilah yangdapat diukur pada op-amp (diferensiator)
---
Elemen sensor disini biasanya digunakan bioreactor untuk mendeteksi dan memberikan respon biosensor, kemudian akan dianalisa secara difusi, reaksi dari bireactor, koreaktans, interfering species dan kinetiknya
1.
Klasifikasi sensor kimia
Sensor
ini diklasifikasikan berdasarkan cara deteksinya :
§
direct
sensor
yaitu
sensor yang bekerja berdasarkan reaksi kimia yang menhasilkan besaran elektrik
seperti resistansi, tegangan, arus atau kapasitas ( tidak ada proses tranduser)
§
Complex
sensor
Yaitu
sensor yang tidak secara lansung menghasilkan besaran elektrik melainkan
dibutuhkan bantuan tranduser lain pada sensornya unutk menhasilkan besaran
elektrik
§
Contoh
direct sensor
1.
Metal Oxide Chemical Sensor
2.
ChemFET
ChemFET
adalah sebuah field effect taransistor kimia.
§
Contoh
Complex sensor
1.
Biochemical sensor
Sensor
ini adalh klas specila dari sensor kimia, sensor ini digunakan untuk mendeteksi
organisme, sel, organel, enzim, receptor, antibodi, dan lainnya. Contoh disini
yaitu bichemical sensor untuk mendeteksi enzim
Cara kerja biochemical sensor
Sensor Fisika
Sensor fisika adalah sensor yang
mendeteksi suatu besaran berdasarkan hokum-hukum fisika. Yang termasuk kedalam
jenis sensor fisika yaitu:
·
Sensor cahaya
·
Sensor suara
·
Sensor suhu
·
Sensor gaya
·
Sensor percepatan
Analogi pada tubuh
manusia
Pada tubuh manusia terdapat beberapa
sensor fisika. Biasanya sensor ini terdapat pada panca indra manusia yaitu :
·
Mata adalah organ penglihatan yang mendeteksi cahaya. Yang dilakukan mata
yang paling sederhana tak lain hanya mengetahui apakah lingkungan sekitarnya
adalah terang atau gelap. Mata yang lebih kompleks dipergunakan untuk
memberikan pengertian visual.
·
Hidung merupakan alat indera manusia yang menanggapi rangsang berupa bau
atau zat kimia yang berupa gas. Di dalam rongga hidung terdapat serabut saraf
pembau yang dilengkapi dengan sel-sel pembau.
·
Telinga merupakan sebuah organ yang mampu mendeteksi/mengenal suara &
juga banyak berperan dalam keseimbangan dan posisi tubuh.
·
Kulit Merupakan indera peraba. Di dalam kulit terdapat ujung-ujung saraf
peraba. Tidak semua permukaan kulit merupakan alat peraba yang sama pekanya.
Bagian paling peka adalah ujung jari dan bibir. Kulit dapat membedakan kasar,
halus, panas, dingin, dan sakit.
Aplikasi Sensor Fisika
beserta Komponen Elektronikanya
1.
Sensor Suara
Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu
merubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik.
Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang
mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga
terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh
karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau
berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat
gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak
kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Prinsip kerja sensor suara yaitu merubah
besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas
penggunaan nya.Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu:
·
Microphone
Micropone adalah komponen elektronika
dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkn oleh gelombang suara akan
menghasilkan sinyal listrik.
2.Sensor cahaya
Sensor cahaya adalah alat yang digunakan
untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari
alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi Elektron. Idealnya satu
foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas
penggunaannya, salah satu yang paling terkenal adalah LDR (Light dependent
resistor).
Komponen yang termasuk dalam Sensor cahaya
yaitu :
·
LDR ( Light Dependent Resistor ) adalah sebuah resistor dimana nilai
resistansinya akan berubah jika dikenai cahaya. Prinsip kerja dari LDR ini
adalah Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya
yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor
seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh
menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk
mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm
pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya
terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas
cahaya berubah secara drastis.
·
Fotovoltaic atau sel solar Adalah alat sensor sinar yang mengubah energi
sinar langsung menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada
dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yang transparan. Jika ada cahaya
pada lapisan transparan P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan
N, jadi menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5 volt per sel pada sinar
matahari penuh.
·
Fotokonduktif adalah Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan
menyebabkan perubahan tahanan sel. Apabila permukaan alat ini gelap maka
tahanan alat menjadi tinggi. Ketika menyala dengan terang tahanan turun pada
tingkat harga yang rendah.
·
Photo Dioda adalah sebuah dioda yang apabila dikenai cahaya akan
memancarkan elctron sehingga akan mengalirkan arus listrik.
·
Phototransistor adalah sebuah transistor yang apabila dikenai cahaya akan
mengalirkan electron sehingga akan terjadi penguatan arus seperti pada sebuah
transistor.
·
Optocoupler adalah sebuah komponen kopling berbasis optik.
3.Sensor Suhu
Sensor suhu adalah sensor yang cara
kerjanya yaitu merubah besaran suhu menjadi besaran listrik dan dipasaran sudah
begitu luas penggunaannya.
Komponen yang termasuk dalam sensor suhu
yaitu:
·
NTC
NTC adalah komponen elektronika dimana
jika dikenai panas maka tahanannya akan naik.
·
PTC
PTC adalah komponen elektronika dimana
jika terkena panas maka tahannany akan semakin turun.
Ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa
digunakan :
·
Thermocouple
Thermocouple pada pokoknya terdiri dari
sepasang penghantar yang berbeda disambung las dilebur bersama satu sisi
membentuk “hot” atau sambungan pengukuran yang ada ujung-ujung bebasnya untuk
hubungan dengan sambungan referensi. Perbedaan suhu antara sambungan
pengukuranmdengan sambungan referensi harus muncul untuk alat ini sehingga
berfungsi sebagai thermocouple.
·
Detektor Suhu Tahanan
Konsep utama dari yang mendasari
pengukuran suhu dengan detektor suhu tahanan (resistant temperature detector =
RTD) adalah tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu.
Kesebandingan variasi ini adalah presisi dan dapat diulang lagi
sehingga memungkinkan pengukuran suhu yang konsisten melalui
pendeteksian tahanan. Bahan yang sering digunakan RTD adalah platina
karena kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas.
·
Thermistor
Adalah resistor yang peka terhadap panas
yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat, tahanan
menurun dan sebaliknya. Thermistor sangat peka (perubahan tahanan sebesar 5 %
per ³C) oleh karena itu mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu.
·
Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC)
Sensor suhu dengan IC ini menggunakan chip
silikon untuk elemen yang merasakan (sensor). Memiliki konfigurasi output
tegangan dan arus. Meskipun terbatas dalam rentang suhu (dibawah 200 ³C),
tetapi menghasilkan output yang sangat linear di atas rentang kerja.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar