Karakteristik Sensor dan Aplikasi. Masalah utama dalam teknik pengukuran, pengaturan dan pengendalian secara elektronik adalah mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik yang proporsional. Besaran fisik yang diubah tersebut bisa berupa temperatur, gaya, kecepatan putaran, intensitas cahaya dan sebagainya.

Alat yang melaksanakan hal ini secara umum disebut sensor. Termasuk dalam golongan ini adalah baik sensor yang sederhana maupun alat pemroses sinyal elektronik yang terhubung sesudahnya (penguat, kompensasi suhu, linearisasi, dll). Dalam aplikasi, sebuah sensor harus memenuhi persyaratan kualitas atau karakteristik utama sensor sebagai berikut :

  • Linearitas. Konversi harus proporsional. Artinya karakteristik konversi dari sensor harus linear (selalu sebanding).
  • Tidak tergantung Temperatur. Artinya, karakteristik keluaran (converter) sensor tidak boleh tergantung pada temperatur di sekelilingnya, kecuali sensor suhu/temperatur.
  • Kepekaan. Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian sehingga dalam aplikasi, pada nilai-nilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.
  • Waktu Tanggapan. Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Karakteristik ini menuntut, dalam aplikasi sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.
  • Batas Frekuensi Terendah dan Tertinggi. Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar. Pada kebanyakan aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0 Hz.
  • Stabilitas Waktu. Untuk nilai masukan tertentu, sensor harus dapat memberikan keluaran yang tetap nilainya dalam waktu yang lama. Sayangnya karakteristik kebanyakan komponen elektronik (sensor) dalam aplikasi nya cenderung berubah seiring dengan waktu.
  • Histeresis. Sensor dapat mengalami gejala histeresis seperti yang ada pada magnetisasi besi. Pada temperatur tertentu akibat dari karakteristik ini sebuah sensor dapat memberikan keluaran yang berlainan, tergantung pada keadaan apakah saat itu temperatur sedang naik atau turun.

Dari syarat-syarat atau karakteristik ideal tersebut di atas, linearitas, tidak tergantung pada temperatur, stabilitas waktu, dan histeresis sangat menentukan ketelitian sensor.

Proses fisik yang menjadi dasar kerja sensor tergantung pada aplikasi yang memerlukan sensor tersebut. Berikut tabel proses fisik yang dapat dipilih untuk berbagai tujuan sensor sesuai karakteristiknya :

Efek Hall. Mempergunakan semikonduktor sebagai komponen Hall, biasanya dengan sumber arus dan penguat dalam satu modul terpadu yang disebut LOHET (Linear Output Hall Effect Transducer). Modul ini memberikan tegangan yang sebanding dengan kerapatan fluks magnet.

Piezoresistif. Terdiri atas chip silikon berbentuk segiempat seluas beberapa mm persegi. Pada lapisannya dilekatkan membran berbentuk bulat untuk menerima tekanan. Di atasnya dibentuk rangkaian jembatan dengan jalan menyuntikkan ion-ion. Pada keluaran jembatan ini dapat timbul tegangan yang sebanding dengan tekanan yang diukur.

Pyroelectric. Bekerja berdasarkan perubahan radiasi inframerah yang diterima optik. Setiap benda yang berupa sumber panas akan meradiasikan inframerah dan inilah yang akan diterima oleh sensor. Disebut juga dengan istilah sensor PIR (Passive InfraRed).

Fotoelektrik. Terdiri atas LED berwarna merah atau LED inframerah yang menyinari fotodioda atau fototransistor sebagai penerima. Tersedia dalam satu kesatuan atau terpisah dalam masing-masing kotak. Kadang-kadang juga dilengkapi dengan lensa agar dapat mengenali sinyal kecil dengan baik atau untuk memperoleh jarak pengamatan yang lebih jauh.

Pita Tarik. Berupa bahan resistif (logam atau lapisan semikonduktor) yang ditempatkan atau dilapiskan pada sehelai bahan isolator (kebanyakan sintetik). Resistansi bahan ini berubah jika memulai. Sensor ini biasa dirangkai secara jembatan dengan resistor lainnya yang permanen. Pemberian tegangan yang stabil pada rangkaian jembatan akan memberikan tegangan keluaran yang nilainya sebanding dengan pemuaian pita tarik tersebut.

Thermoresistif. Nilai resistansinya tergantung pada temperatur. Bahan bisa berasal dari kawat, lapisan logam atau semikonduktor. Beberapa tersedia dalam bentuk IC yang terkandung di dalamnya pengatur tegangan, penguat, dan rangkaian linearisasi.

Induktif. Menggunakan osilator yang diredam dengan arus bolak-balik yang ditimbulkan oleh osilator tersebut pada bagian-bagian logam. Perubahan jarak dengan bagian-bagian logam selanjutnya mengubah amplitudo tegangan osilator.

Karakteristik sensor yang ideal tentunya akan sangat baik bagi aplikasi rangkaian yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam hal pengukuran, pengaturan atau pengendalian. Hal tersebut tentunya seiring dengan teknologi pembuatan sensor yang dari waktu ke waktu mengalami perkembangan cukup pesat.