Transduser: Pengertian, Fungsi, Macam dan Contoh Aplikasinya

Transduser

Setiap perangkat elektronik dapat berfungsi dengan baik berkat adanya berbagai komponen yang membentuknya. Salah satu komponen yang sangat penting adalah transduser.

Transduser berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lainnya. Bentuk energi yang dapat diubah oleh transduser dapat bervariasi, mulai dari energi mekanik hingga elektromagnetik.

Berikut ini adalah pembahasan lebih lengkap mengenai komponen transduser.

Pengertian Transduser

Pengertian Transduser

Transduser atau sensor adalah komponen penting dalam dunia elektronika yang berperan dalam mengubah bentuk energi menjadi bentuk energi lain sesuai kebutuhan. Transduser seringkali juga disebut sebagai sensor karena keduanya memiliki fungsi yang serupa dalam mengubah besaran energi menjadi bentuk energi yang berbeda.

Meskipun pada pandangan awal, sensor dan transduser tampak memiliki fungsi dan peran yang serupa, sebenarnya keduanya adalah dua komponen yang berbeda dalam elektronika. Perbedaan utama antara sensor dan transduser terletak pada peran masing-masing komponen tersebut.

Transduser berperan sebagai perangkat yang mengubah energi dari satu bentuk menjadi bentuk energi lainnya. Transduser mengambil energi sebagai input dan menghasilkan energi yang diubah sesuai dengan kebutuhan sistem. Dengan kata lain, transduser berfungsi sebagai alat untuk konversi energi.

Sementara itu, sensor adalah komponen yang menjadi bagian masukan atau input bagi transduser. Sensor berfungsi untuk mendeteksi energi yang masuk ke dalam sistem dan memberikan informasi tentang besaran energi tersebut kepada transduser. Sensor memindai lingkungan sekitarnya dan mengubah energi menjadi sinyal yang dapat diproses oleh transduser.

Sebagai contoh, dalam aplikasi sensor suhu, sensor akan mendeteksi suhu lingkungan dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh transduser. Transduser kemudian menerima sinyal tersebut dan menghasilkan respons yang sesuai, seperti menyalakan atau mematikan perangkat berdasarkan suhu yang terdeteksi.

Fungsi Transduser

Fungsi Transduser

Transduser memiliki fungsi umum sebagai perangkat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik, optikal, atau fisik menjadi bentuk energi lainnya. Dalam kehidupan sehari-hari, transduser banyak digunakan dalam rangkaian elektronika dengan kemampuan dan fungsi yang dapat disesuaikan sesuai dengan perangkat yang digunakan.

Fungsi dan cara kerja transduser bervariasi tergantung pada jenis perangkat yang dilengkapi dengan transduser tersebut. Misalnya, pada mikrofon atau earphone, transduser digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi suara. Sedangkan pada lampu pijar, energi listrik diubah menjadi cahaya penerangan.

Setiap transduser yang dipasang pada perangkat elektronik memiliki fungsi dan cara kerja yang disesuaikan dengan tujuan dan kegunaan perangkat tersebut. Sebagai contoh, pada sensor suhu, transduser akan mengubah energi termal menjadi sinyal listrik yang dapat diinterpretasikan sebagai suhu. Pada sensor cahaya, transduser akan mengubah intensitas cahaya menjadi sinyal listrik yang mencerminkan tingkat kecerahan.

Persyaratan Transduser

Untuk memastikan fungsi dan performa yang optimal, transduser memiliki beberapa spesifikasi yang harus dipenuhi sebelum diaplikasikan pada perangkat. Pastikan persyaratan berikut ini terpenuhi:

  • Transduser harus memiliki linearitas, menghasilkan input dan output yang simetris.
  • Kepekaan transduser terhadap objek yang diukur sebaiknya tinggi.
  • Transduser harus merespons dengan cepat terhadap masukan yang diterima.
  • Output transduser harus konsisten saat pengukuran dilakukan berulang pada objek dan besaran yang sama.
  • Transduser tidak boleh terpengaruh oleh faktor lingkungan eksternal.
  • Alat harus stabil, menghasilkan kesalahan pengukuran minimal, dan memiliki keandalan yang tinggi.
  • Transduser harus dapat melindungi diri dari beban berlebih.
  • Komponen transduser harus memiliki instrumentasi yang memuaskan dan rendah noise.

Macam-Macam Transduser

Penting bagi pengguna untuk mengetahui berbagai macam transduser yang ada, agar dapat memilih jenis transduser yang paling sesuai dengan kebutuhan mereka.

Secara umum, terdapat 5 jenis transduser, yaitu:

  1. Transduser Output
  2. Transduser Input
  3. Transduser Temperatur
  4. Transduser Pembangkit Sendiri
  5. Transduser Sistem PLC

Cara kerja transduser ini bervariasi tergantung pada perangkat elektronik yang digunakan, misalnya pada loudspeaker di mana sinyal listrik diubah menjadi sinyal audio.

1. Transduser Output

Transduser output/aktuator adalah komponen yang mengubah sinyal listrik menjadi energi fisik. Salah satu contohnya adalah loudspeaker. Jenis transduser ini terdiri dari beberapa komponen kecil.

Berikut ini adalah komponen-komponen yang terdapat pada transduser:

  • LED (Light Emitting Diode) - mengubah sinyal listrik menjadi energi cahaya.
  • Lampu - mengubah sinyal listrik menjadi energi cahaya.
  • Motor - mengubah sinyal listrik menjadi gerakan atau motion.
  • Heater - mengubah sinyal listrik menjadi panas.
  • Loudspeaker - mengubah sinyal menjadi suara.

Komponen-komponen kecil ini dapat ditemukan pada berbagai jenis perangkat elektronik yang telah disebutkan sebelumnya.

2. Transduser Input

Transduser input/sensor adalah jenis transduser yang mengubah energi fisik/physical energy menjadi sinyal listrik atau resistansi. Energi fisik tersebut dapat berupa cahaya, tekanan, suhu, atau gelombang suara, yang kemudian diubah menjadi tegangan/sinyal listrik.

Sebagai contoh, mikrofon menggunakan gelombang suara yang kemudian melibatkan kabel listrik dan menghasilkan sinyal listrik. Berikut ini adalah komponen kecil yang digunakan:

  • LDR (Light Dependent Resistor) - mengubah cahaya menjadi perubahan resistansi.
  • Thermistor - mengubah suhu menjadi perubahan resistansi.
  • Variable resistor/potensiometer - mengubah posisi menjadi perubahan resistansi.
  • Mikrofon - mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik.

Komponen kecil pada nomor 1-3 umumnya beroperasi berdasarkan perubahan resistansi.

3. Transduser Temperatur

Transduser temperatur adalah jenis semikonduktor yang menghasilkan tegangan yang berbeda sesuai dengan suhu yang diukur. Setiap jenis transduser temperatur memiliki spesifikasi yang berbeda, termasuk tegangan dan rentang suhu yang dapat diukur.

Sebagai contoh, terdapat jenis transduser temperatur seperti LM35 yang menghasilkan tegangan sebesar +1500 mV untuk suhu 150°C. Rangkaian transduser ini cukup sederhana, menggunakan tegangan referensi negatif (-Vs) dan dapat mengukur suhu dalam rentang -55°C hingga 150°C atau 0 volt pada suhu 0°C.

Pengukuran suhu sangat penting dalam berbagai aplikasi. Misalnya, dalam mengukur kecepatan suara dalam air di laut menggunakan rumus gelombang transduser.

Rumus untuk mengukur kecepatan suara menggunakan transduser adalah: d = 1/2 x v x t.

4. Transduser Pembangkit Sendiri

Transduser pembangkit sendiri atau self-generation transducer adalah komponen yang hanya menggunakan satu sumber energi sebagai penggeraknya.

Komponen ini berfungsi sebagai sumber tegangan yang secara langsung dan terus-menerus menghasilkan energi listrik. Contohnya adalah sensor thermocouple, piezoelektrik, dan sejenisnya.

5. Transduser Sistem PLC

Transduser sistem PLC (Programmable Logic Controllers) adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan program dan data secara keseluruhan. Konsep PLC mencakup beberapa spesifikasi penting.

Programmable berarti PLC dapat menyimpan program yang telah dibuat. Logic bertanggung jawab dalam memproses data/input dengan operasi aritmatika dan logika/ALU. Controller digunakan untuk mengontrol data dan menghasilkan output.

PLC terintegrasi dalam perangkat komputer atau PC. Komponen-komponen penting dalam PLC meliputi:

  • CPU (Central Processing Unit) untuk memproses program. Terdiri dari power supply, memori alterable, memori fixed, baterai, dan sebagainya.
  • Modul input/output untuk menerima sinyal yang akan diproses oleh PLC.
  • Printer.
  • Programmer atau monitor PM.
  • Alat penyimpan program dalam CPU, seperti program recorder atau player.

Prinsip kerja PLC relatif sederhana. Secara umum, langkah-langkah kerjanya sebagai berikut:

  • Menerima sinyal.
  • Memproses rangkaian data yang diterima.
  • Menginstruksikan logika berdasarkan sinyal yang diterima.
  • Mengendalikan aktuator atau perangkat lainnya.

Ada juga tipe-tipe PLC yang memiliki perbedaan.

  • Compact
PLC Compact

Transduser sistem PLC memiliki tipe compact di mana seluruh komponen kecilnya terintegrasi menjadi satu dan memiliki sedikit input/output. Dalam tipe compact ini, semua elemen yang diperlukan untuk pengoperasian PLC, seperti CPU, memori, modul I/O, dan fitur lainnya, telah digabungkan menjadi satu unit yang kompak. Dengan demikian, PLC compact memiliki ukuran fisik yang relatif kecil dan mudah dipasang di berbagai sistem atau perangkat.

Kelebihan dari tipe compact ini adalah kemudahan dalam instalasi dan penggunaan. Dengan komponen yang terintegrasi, pengguna tidak perlu repot untuk menghubungkan berbagai komponen secara terpisah. Selain itu, tipe compact juga dapat menghemat ruang karena ukurannya yang lebih kecil.

Namun, karena jumlah input/output yang terbatas, tipe compact mungkin tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan banyak konektivitas. Oleh karena itu, pemilihan tipe PLC, baik itu compact atau yang lainnya, harus disesuaikan dengan kebutuhan spesifik sistem atau perangkat yang akan dikendalikan.

  • Modular Omron
PLC Modular Omron

Tipe modular dalam PLC mengacu pada penggunaan komponen besar yang terpisah dengan kemampuan untuk melakukan ekspansi jumlah input/output. Dalam tipe ini, komponen PLC dapat dipisahkan menjadi modul-modul yang berbeda, seperti CPU, modul I/O, modul komunikasi, dan modul ekspansi. Hal ini memungkinkan penambahan input/output sesuai kebutuhan.

Transduser dalam PLC memiliki beberapa fungsi penting, antara lain:

  • PLC dapat menjalankan beberapa program mesin secara bersamaan.
  • PLC mampu mengubah sistem komputer.
  • PLC memiliki banyak kontak pada masing-masing coil.
  • PLC memiliki harga yang terjangkau.
  • PLC dapat menjalankan simulasi pilot yang diuji di laboratorium.
  • Program pada PLC dapat dilihat melalui layar CRT.
  • PLC memiliki kecepatan operasi satu milidetik.
  • PLC ramah lingkungan.
  • PLC menggunakan metode pemrograman ladder dan boolean.
  • Penggunaan transduser dapat menyederhanakan komponen-komponen dalam sistem.

Keberadaan transduser ini memungkinkan PLC untuk menjadi solusi yang efisien dan hemat biaya dalam mengendalikan berbagai mesin dan sistem.

Contoh Transduser Aktif

Transduser aktif adalah jenis transduser yang memanfaatkan sumber energi listrik internal untuk mengaktifkan komponen listrik. Beberapa contoh transduser aktif berdasarkan parameter listrik adalah sebagai berikut:

  • Sel fotosensitif untuk prinsip kerja dan karakteristik alat.
  • Emisi elektron.
  • Cahaya dan radiasi dalam penggunaan alat.
  • Emisi elektron sekunder.
  • Cahaya, radiasi, dan relay yang sensitif.
  • Termometer tahanan.

Transduser aktif memungkinkan penggunaan rangkaian transduser yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Transduser aktif

Komponen Transduser

Komponen-komponen transduser, baik transduser input maupun transduser output, memiliki peran penting dalam mengubah energi fisik menjadi sinyal listrik atau energi lainnya. Transduser input meliputi berbagai jenis komponen yang umum digunakan.

Berikut ini merupakan komponen transduser input yang umum digunakan :

  • Transduser thermistor yakni suhu energi panas atau dingin akan diubah menjadi sinyal listrik melalui perubahan resistansi atau hambatan.
  • Light dependent resistor yang mampu mengubah energi cahaya menjadi sinyal listrik.
  • Microphone yakni energi gelombang suara yang menggunakan sinyal arus listrik
  • Variable resistor yaitu energi potensial menjadi sinyal listrik.

Adapun komponen transduser output yaitu sebagai berikut :

  • Komponen transduser motor yaitu energi listrik – energi gerak/motion.
  • Komponen heater yaitu energi listrik – energi panas.
  • Komponen lampu LED yaitu energi listrik – energi cahaya.
  • Komponen loudspeaker yaitu sinyal listrik – energi suara.

Menariknya, komponen transduser input dan transduser output dapat digabungkan dalam suatu sistem. Namun, perlu diperhatikan faktor keamanan dan aspek lainnya agar penggunaannya aman dan efektif.

Aplikasi Transduser

Transduser sering digunakan dalam berbagai aplikasi yang berhubungan dengan kebutuhan manusia. Beberapa contoh pengaplikasian yang umum ditemui di sekitar kita antara lain sebagai berikut:

  • Transduser thermo-elektrik digunakan pada alat-alat seperti thermocouple, PTC, komponen NTC, dan sejenisnya yang berfungsi untuk mengukur suhu.
  • Transduser elektromekanik diaplikasikan pada sensor, potensiometer, aliran udara, perangkat rotary, dan lain-lain yang digunakan untuk mengubah perubahan mekanis menjadi sinyal listrik.
  • Transduser elektrokimia sering ditemukan pada sensor hidrogen dan pH probe yang berperan dalam mengukur konsentrasi zat kimia dalam suatu larutan.
  • Transduser elektromagnetik digunakan pada pita magnetik, antena, dan cartridge magnetik yang berfungsi dalam penyimpanan dan pemrosesan data magnetik.
  • Transduser elektro-optik sering digunakan pada lampu LED, lampu pijar, dioda laser, tabung sinar katoda (CRT), dan komponen optik lainnya yang berperan dalam mengubah energi listrik menjadi energi optik.
  • Transduser elektroakustik adalah transduser yang digunakan pada speaker, mikrofon, ultrasonik, dan berbagai perangkat lainnya yang terkait dengan pengolahan dan pemancaran suara.

Dalam berbagai aplikasi ini, transduser berperan penting dalam mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lainnya untuk mendukung fungsi dan kebutuhan manusia.

Contoh Pengaplikasian Transduser pada Perangkat Elektronik

Contoh Pengaplikasian Transduser

Transduser merupakan komponen yang sering digunakan dalam berbagai perangkat elektronik. Berikut ini adalah contoh pengaplikasiannya pada perangkat elektronik yang umum ditemui:

  • Thermistor, Transduser digunakan untuk mengubah suhu menjadi sinyal listrik dalam bentuk resistansi atau hambatan.
  • Mikrofon, Transduser berperan dalam mengubah energi listrik menjadi suara.
  • Motor, Transduser digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
  • Lampu, Energi listrik diubah menjadi energi cahaya melalui transduser.
  • Light Dependent Resistor (LDR), Transduser mengubah energi cahaya menjadi sinyal listrik.
  • Loudspeaker, Transduser mengkonversi sinyal listrik menjadi energi suara.

Dengan adanya transduser ini, berbagai perangkat elektronik dapat berfungsi sesuai dengan kebutuhan dan mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang diinginkan.

Kesimpulan

Demikianlah penjelasan mengenai jenis dan macam transduser. Transduser merupakan salah satu komponen elektronik yang memiliki peran penting dalam perangkat elektronik.

Pengaplikasian transduser juga sangat krusial, terutama dalam komponen-komponen yang terdapat dalam komputer. Dengan mengetahui jenis transduser, kita dapat menentukan kualitas dan spesifikasi komputer atau PC yang diinginkan. Selain untuk perangkat komputer, pengguna juga dapat menggunakan transduser sesuai dengan kebutuhan masing-masing.