Sensor Proximity

PENDAHULUAN

                               
SENSOR PROXIMITY

 

Sensor proximity merupakan suatu sensor atau saklar yang mendeteksi adanya target (jenis logam) dengan tanpa adanya kontak fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari alat elektonis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindunginya dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor ini dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil/lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Prinsip kerjanya adalah dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan medan frekuensi tinggi.

Secara bahasa Proximity switch berarti, proximity artinya jarak atau kedekatan, sedangkan switch artinya saklar jadi definisinya adalah sensor atau saklar otomatis yang mendeteksi logam berdasarkan jarak yang diperolehnya, artinya sejauhmana kedekatan object yang dideteksinya dengan sensor, sebab karakter dari sensor ini, mendeteksi object yang cukup dekat dengan satuan mili meter, umumnya sensor ini mempunyai jarak deteksi yang bermacam-macam seperti 5,7,10,12, dan 20 mm tergantung dari type sensor yang digunakan, semakin besar angka yang tercantum pada typenya,maka semakin besar pula jarak deteksinya, selain itu sensor ini mempunyai tegangan kerja antara 10-30 Vdc atau ada juga yang menggunakan tegangan AC 100-200Vac.

Gambar 1. Sensor Proximity

Ada beberapa hal atau kondisi digunakannya sensor ini antara lain:

1.      Objek yang dideteksi terlalu kecil.

2.      Respon cepat dan kecepatan switching diperlukan.

3.      Objek yang dideteksi harus diindra/check dengan adanya pembatasan non metalik (non logam) seperti kaca, plastik, dan kertas karton.

4.      Lingkungan yang berbahaya, dimana lingkungan tersebut tidak diizinkan adanya kontak mekanik.

Ada beberapa klasifikasi sensor proximity yang ada, di antaranya yaitu:

·         Induktif yaitu memakai 2 lempeng dengan 1 bagian lempeng pembuat medan dari sistem induksi. Bila objek mendekat maka medan akan dipantulkan dan menghasilkan induktansi tertentu sesuai jaraknya. Objek yang dideteksi umumnya dari metal dan repon frekuensi switch umumnya tinggi.

• Capasitif yaitu memakai sistem 2 lempeng dan dialiri suatu frekuensi. Bila obyek mendekat diantara lempeng tersebut maka akan timbul kapasitansi dengan nilai sesuai jarak obyek. Obyek yang dapat dideteksi bisa dari metal atau nonmetal seperti cairan, tepung dan plastic. Respon frekuensi swtch ini rendah tetapi stabilitas switching tinggi. Ketika akan memasang, faktor lingkungan juga ditentukan. Harga jenis ini lebih mahal dan jarak sensingnya bisa diatur.

·         Magnetik yaitu memakai magnet permanen sebagai pemancar medan magnet. Obyek yang mendekat akan memantulkan medan magnet ke keping berikutnya. Switch yang digunakan dalam pneumatic cylinder adalah permanent magnet. Magnet tersebut digunakan untuk pengukuran posisi tetap dalam cylinder. Harganya sangat mahal dan saklarnya dapat digunakan dengan range tegangan yang lebar. Outputnya dibuat dari kontak relay.

Untuk memasang proximity sensor harus memperhatikan faktor dibawah ini:

·         Kondisi operasi, berupa arah pergerakan yang membutuhkan jarak sensing dan menimbulkan vibrasi, bentuk objek yang dideteksi (bulat, kotak dll.), dan jarak sensor.

• Kondisi Listrik, berupa tegangan kerja dan sumber tegangan yang dipakai (AC/DC).
• Kondisi lingkungan, berupa temperature atau kelambaban, lingkungan sekitar dan udara, bahan kimia khusus.
• Kondisi lain, berupa keekonomisan harga, pemakaian yang sangat penting.

Jarak Deteksi

Jarak deteksi adalah jarak dari posisi yang terbaca dan tidak terbaca sensor untuk operasi kerjanya ketika obyek benda digerakkan oleh metode tertentu.

Gambar 2. Jarak deteksi

Atur Jarak

Jarak dari permkaan referensi yang memungkinkan penggunaan stabil, termasuk pengaruh suh, dan tegangan ke posisi objek (standar) sensing transit, ini adalah sekitar 70% sampai 80% cari jarak (nilai) normal sensing.

Gambar 3. Atur jarak

Cara Kerja Sensor Proximity

Seperti yang telah disebutkan diatas, sensor ini bekerja berdasarkan jarak object terhadap sensor, ketika ada object logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5 mm misalkan, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay, dan lain-lain. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan kita dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace.

Cara kerja proximity induktif :

Jika tegangan diberikan, osilator membangkitkan medan magnet frekuensi timggi. Jika penghantar didekatkan ke permukaan sensor ini, maka osilator dilemahkan. Perubahan pada osilator ini dideteks oleh detektor kemudian menghasilkan sinyal output.

Gambar 4. Cara kerja proximity induktif

Cara kerja proximity kapasitif :

Proximity kapasitif mengukur perubahan kapasitansi medan listrik sebuah kapasitor yang disebabkan oleh objek yang mendekatinya. Proximity kapsitif bisa mendeteksi baik benda logam maupun non logam.

Gambar 5. Cara kerja proximity kapasitif

Hampir setiap mesin - mesin produksi yang ada di setiap industri, baik itu industri kecil ataupun besar, menggunakan sensor jenis ini, sebab selain praktis sensor ini termasuk tahan terhadap benturan ataupun goncangan, selain itu mudah pada saat melakukan perawatan ataupun penggantian, sebab talah dirancang demikian oleh produsennya, adapun salah satu contoh pengunaan atau penerapan dari sensor jenis ini adalah digunakan untuk mendeteksi gerakan cylinder up atau down pada sebuah mesin atau penggerak.

Salah satu kegunaan sensor proximity yang sering dijumpai dalam dunia robottika sebagai deteksi garis. Sensor ini dapat dibuat dari pasangan LED dan fototransistortrasonik 1 dan 2. Bila cahaya LED memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor maka fototransistor menjadi (on) sehingga tegangan output (V_out) menjadi sama dengan V_ce saturasi atau mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan, maka basis fototransistor tidak mendapat arus bias sehingga fototransistor menjadi cut-off (C-E open), dengan demikian nilai V_out sama dengan V_cc..

Gambar 6. Prinsip kerja proximity tanpa halangan

sinyal led atau infrared akan menyebar jika tak ada halangan. berbeda dengan jika diberi halangan seperti gambar 2 dibawah ini.

Gambar 7. Prinsip kerja proximity jika ada halangan

Saat ada halangan maka pacaran sinar cahaya dari LED atau Infrared akan memantul. berkas cahaya yang memantul tersebut akan tertangkap oleh proximity sensor. Banyaknya intesitas cahaya yang tertangkap akan menjadi acuan nilai untuk mengetahui warna line atau bidang pantulnya.

Gambar 8. Grafik perbandingan jarak(mm) terhadap outputnya(mV) berdasarkan warnanya

 Gambar 9. grafik perbandingan terhadap human eye response

Gambar 10. Rangkaian Proximity

Proximity untuk dapat di-interface-kan ke mikrokontroller, tegangan output harus selalu berada pada level 0 atau V_cc. Output pada rangkaian Gambar 5 masih memiliki kemungkinan tidak pada kondisi ideal bila intensitas pantulan cahaya LED pada garis lemah, misalnya karena perubahan warna atau lintasan yang kotor. Untuk mengatasi hal tersebut, ditambahkan rangkaian pembanding yang membandingkan output sensor dengan suatu tegangan threshold yang dapat diatur dengan memutar trimmer potensio (10K). Rangkaian lengkapnya pada Gambar 11.

Gambar 11. Schematic sensor Proximity.

LED pada output berguna sebagai indicator logika output sehingga kerja sensor mudah diamati. Untuk lebih dari satu sensor dapat dibuat rangkaian yang identik sesuai kebutuhan. Satu buah LM 339N berisi 4 pembanding yang dapat dipakai untuk 4 rangkaian sensor. Untuk kebutuhan jumlah sensor yang lebih besar, misalnya pada robot line tracer untuk keperluan KRI, rangkaian ini bisa digunakan sesuai kebutuhan.

APLIKASI SENSOR PROXIMITY DI DALAM INDUSTRI

KESIMPULAN

Sensor proximity merupakan suatu sensor atau saklar yang mendeteksi adanya target (jenis logam) dengan tanpa adanya kontak fisik

(1)  Proximity Sensor mendeteksi sebuah objek tanpa menyentuhnya, dan karena itu mereka tidak menyebabkan abrasi atau kerusakan objek. Perangkat seperti limit switch mendeteksi objek dengan menghubunginya, tapi Proximity Sensor mampu mendeteksi keberadaan objek elektrik, tanpa harus menyentuhnya.

(2)  Tidak seperti metode pendeteksian optik, Proximity Sensor cocok untuk digunakan di lokasi yang banyak kandungan air atau minyak. Deteksi berlangsung dengan hampir tidak ada efek dari kotoran, minyak, atau air pada objek yang sedang dideteksi.Model dengan kasus fluororesin juga tersedia, yang memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap bahan kimia.