Pendahuluan kuliah Sistem Pengukuran Besaran Fisika. Kuliah ini berisi definisi dan termonologi dalam
Citation preview
Slide 1MI2202 – SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA PENDAHULUAN * Klasifikasi Sensor Perkembangan Sensor * * to sense : merasakan Sensor adalah suatu perangkat (device) atau sistem (sensor system) yang dapat merasakan suatu besaran fisika, kimia atau biologi dan merespon besaran tersebut dalam bentuk besaran fisika, kimia atau biologi lainnya atau mengkonversi besaran yang dirasakan menjadi besaran lainnya. Sensor head Transducer adalah suatu perangkat (device) dapat mengubah (to convert) suatu energi atau besaran fisika, kimia atau biologi ke bentuk energi atau besaran lainnya Energy Converter atau Modifier * * Aktuator : Sebagai transduser output MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * PENDAHULUAN DEFINISI Sensor merespon dalam bentuk sinyal yang dapat diproses lebih lanjut seperti Amplifikasi, pemfilteran, transmisi, pemrosesan dan displai Sistem Kombinasi dua atau lebih elemen, subsistem atau bagian yang diperlukan untuk menghasilkan suatu fungsi Untuk berinteraksi dengan lingkungan (real world) suatu sistem memerlukan Sensor : perangkat input Aktuator : perangkat output * Sensor, sistem sensor atau transduser merupakan antar muka (interface) antara besaran-besaran fisika pada fenomena alam, proses, mesin, lingkungan dan sebagainya ke suatu sistem pengukuran, monitoring dan pengontrolan Variabel-variabel fisika, kimia atau biologi (umumnya besaran listrik seperti arus atau tegangan) MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * PENDAHULUAN DEFINISI Measurement The process of comparing an unknown quantity with a standard of the same quantity or standard of two or more related quantities Measurement Science the systematic study and organization of the methods by which INFORMATION is gathered from the PHYSICAL world MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * the systematic design and manufacture of reliable, cost effective measuring instrumentation that fulfills a given measurement specification MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * Adaptive learning (from experience) Suatu sistem sensor yang memiliki kemampuan menyimpan informasi sebelumnya dan adaptasi menyesuaikan dengan keadaan yang saat ini dan akan datang Beberapa definisi yang ada A sensor that is capable of modifying its internal behavior to optimize the collection of data from the external world [Whi97] Konsep adaptasi dan kompensasi adalah sentral filosofi sensor cerdas Suatu perangkat yang mengkombinasikan suatu elemen sensor dan pemroses sinyal pada suatu IC tunggal [PY95a] Sensor cerdas adalah suatu sensor yang memiliki fungsi yang diperlukan untuk menghasilkan representasi yang benar besaran yang dideteksi atau besaran yang dikontrol [1451.2][Fnk00] MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * Elemen primer (primary sensing elements) Kontrol eksitasi * MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * * * energi termal energi elektrik energi mekanik energi elektrik energi radiasi energi elektrik energi magnetik energi elektrik energi kimia energi elektrik * SINYAL DOMAIN ENERGI Mekanik : L, A, V, v, w, a, m, F, P, Torsi, aliran, viskositas Termal : Temp (T), Cp, aliran kalor, keadaan materi Elektrik : V, I, Q, R, L, C, E, e. Magnetik : H, B, F, , , dipol momen (mm). Radiasi : Warna, Int., T, R, A, refraktif indeks (n), koef. ekst.(k) Kimia : Komposisi (xA), C, kec. reaksi (R), pH, humiditas MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * barometers: tekanan udara (P) panjang (L) scales: berat/massa (m) sudut (q) kelembaban: puntiran rambut (t) sudut (q) indicator dyes: konsentrasi kimia (C) warna photo film: intensitas radiasi (I) kepekatan Ag (r) speedometers: kecepatan (v) sudut (q) ……??….. ……??……. ……??…….. * * * * * * * * * V * bimetal V T * * Z %H2O * * Proprioception (Internal state) v.s. Exteroceptin (external state) measure values internally to the system (robot), e.g. battery level, wheel position, joint angle, etc, observation of environments, objects Contact v.s. non-contact Visual v.s. non-visual MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * Encoders, Potentiometers measure angle of turn via change in resistance or by counting optical pulses Gyroscopes fiber-optic (newer, better), magnetic (older) Compass GPS Proprioceptive Sensors * Transduction effects : Active (self-generating) vs Pasive (modulation) Scale of measured properties : scale of measurands Sensing constraints : ways of measurement Field of applications : e.g. automotive, industrial, robotic, etc. Materials * * * * * * * * Position, Displacement, and Level Hall Effect Sensors & Magnetoresistive Sensors Optical Sensors Fiber-Optic Sensors & Fabry–Perot Sensors Grating Sensors & Linear Optical Sensors (PSD) Ultrasonic Sensors Thickness and Level Sensors : Ablation & Thin-Film & Liquid-Level Sensors MI2202 SISTEM PENGUKURAN BESARAN FISIKA * Strain Gauges Tactile Sensors . * * PTC Thermistors * * * * *