Sirkuit Sensor Jarak Sederhana dan Bekerja dengan Aplikasi

Dalam kehidupan sehari-hari, kita terbiasa menerapkan berbagai jenis rangkaian sensor menggunakan berbagai jenis sensor seperti sensor IR, sensor suhu, sensor tekanan, sensor PIR, dan sebagainya. Seringkali, kita mengamati sistem pembuka pintu otomatis berbasis sirkuit sensor PIR, sistem lampu jalan otomatis berbasis sirkuit sensor LDR, sistem pembangkit listrik berbasis sirkuit sensor piezoelektrik, sistem sinyal lalu lintas berbasis sirkuit sensor IR, sistem deteksi hambatan berbasis sirkuit sensor ultrasonik, dan sebagainya.

Pada artikel kali ini, mari kita bahas tentang rangkaian sensor jarak sederhana dan cara kerjanya . Tapi, sebelum membahas secara detail tentang proximity sensor, terlebih dahulu kita harus mengetahui apa sebenarnya yang dimaksud dengan proximity sensor?

Sensor Kedekatan

Sebuah sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek di sekitarnya tanpa melakukan kontak fisik disebut sebagai sensor jarak. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan medan elektromagnetik atau pancaran radiasi elektromagnetik di mana medan atau sinyal balik berubah jika ada objek di sekitarnya. Objek yang terdeteksi oleh sensor jarak ini disebut sebagai target.

Jadi, jika kita membahas tentang berbagai jenis target seperti target plastik, target logam, dan sebagainya memerlukan berbagai jenis sensor jarak seperti sensor jarak kapasitif atau sensor jarak fotolistrik, sensor jarak induktif, sensor jarak magnetik dan sebagainya. Rentang di mana sensor jarak mampu mendeteksi suatu objek disebut sebagai rentang nominal. Tidak seperti sensor lainnya, sensor jarak dapat bertahan lama dan memiliki keandalan yang sangat tinggi karena tidak ada bagian mekanis serta tidak ada kontak fisik antara sensor dan objek yang diindera.

Diagram Sirkuit Sensor Jarak

Mari kita bahas tentang rangkaian sensor jarak induktif yang paling sering digunakan di banyak aplikasi. Diagram rangkaian sensor jarak ditunjukkan pada gambar di atas yang terdiri dari blok yang berbeda seperti blok osilator, koil induksi listrik, catu daya, pengatur tegangan, dll.

Prinsip Kerja Sensor Jarak

Rangkaian sensor jarak induktif digunakan untuk mendeteksi benda logam dan rangkaian tidak mendeteksi benda apa pun selain logam. Diagram rangkaian sensor jarak di atas mewakili medan yang dihasilkan oleh koil, yang dihasilkan dengan menyediakan catu daya. Setiap kali, bidang ini terganggu dengan mendeteksi benda logam apa pun (saat benda logam memasuki bidang ini), maka arus eddy akan dihasilkan yang bersirkulasi di dalam target.

Karena ini, beban pada sensor akan menyebabkan penurunan amplitudo medan elektromagnetik. Jika benda logam (disebut sebagai target, seperti yang telah kita bahas sebelumnya dalam artikel ini) dipindahkan ke arah sensor jarak, maka arus eddy akan meningkat sesuai dengan itu. Dengan demikian, beban pada osilator akan meningkat, yang menurunkan amplitudo medan.

Blok pemicu dalam rangkaian sensor jarak digunakan untuk memantau amplitudo osilator dan pada tingkat tertentu (tingkat yang telah ditentukan) rangkaian pemicu mengaktifkan atau menonaktifkan sensor (yang dalam kondisi normal). Jika objek atau target logam dijauhkan dari sensor jarak, maka amplitudo osilator akan meningkat.

Bentuk gelombang untuk osilator sensor jarak induktif dengan adanya target dan tanpa adanya target dapat direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Tegangan Operasi Sirkuit Sensor Jarak

Saat ini, sensor jarak induktif tersedia dengan voltase pengoperasian yang berbeda. Sensor jarak induktif ini tersedia dalam mode AC, DC, dan AC/DC (mode universal). Rentang pengoperasian sirkuit sensor jarak adalah dari 10V hingga 320V DC dan 20V hingga 265V AC.

Pengkabelan Sirkuit Sensor Jarak

Pengkabelan sirkuit sensor jarak dilakukan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Tergantung pada kondisi transistor berdasarkan tidak adanya target, keluaran sensor jarak dianggap sebagai NC (biasanya tertutup) atau NO (biasanya terbuka).

Jika output PNP rendah atau mati saat target tidak ada, maka kita dapat menganggap perangkat seperti biasanya dibuka. Demikian pula, jika output PNP tinggi atau aktif saat target tidak ada, maka kita dapat menganggap perangkat sebagai tertutup normal.

Ukuran Target Sirkuit Sensor Jarak

Permukaan yang rata dan halus dengan ketebalan 1 mm dan terbuat dari baja ringan  dapat dianggap sebagai target standar. Ada berbagai grade baja yang tersedia dan baja ringan terbuat dari komposisi karbon dan besi (kandungan lebih tinggi). Target standar dengan sensor terlindung akan memiliki sisi yang sama dengan diameter wajah penginderaan. Sisi target dengan sensor tanpa pelindung sama dengan yang lebih besar di antara keduanya, yaitu diameter permukaan sensor atau tiga kali rentang operasi terukur.

Meskipun ukuran target lebih besar dari target standar, tidak akan ada perubahan dalam rentang penginderaan. Namun, jika ukuran target menjadi kurang dari target standar atau tidak beraturan, maka jarak penginderaan akan berkurang. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa, sekecil apa pun ukuran target, maka target harus dipindahkan lebih dekat ke wajah penginderaan untuk dapat dideteksi.

Aplikasi Sirkuit Sensor Jarak

Rangkaian sensor jarak dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, beberapa aplikasi rangkaian sensor jarak dijelaskan di bawah ini:

Detektor logam sederhana dapat dirancang menggunakan sensor jarak, buzzer, dan rangkaian LC (induktor dihubungkan secara paralel dengan kapasitor), yang dihubungkan seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian di atas. Sirkuit ini akan membuat LED menyala dan buzzer berbunyi setiap kali mendeteksi objek atau target logam.

Rangkaian sensor jarak ini sering digunakan di ponsel (ponsel pintar atau ponsel layar sentuh) yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Jika sensor ini dibuat mendekat ke telinga atau dibuat jatuh bayangan atau disentuh, maka lampu tampilan ponsel akan dimatikan, sehingga menghindari sentuhan layar ponsel (menghindari kontak layar dengan wajah atau jari) selama panggilan ( berdasarkan kebutuhan). Sakelar sensitif sentuhan dapat diimplementasikan menggunakan sirkuit sensor jarak dan sirkuit sensor jarak dapat digunakan untuk merancang proyek robot pendeteksi logam.

Apakah Anda ingin merancang proyek elektronik berbasis sensor dengan ide-ide inovatif Anda? Kemudian, posting ide Anda untuk bantuan teknis dalam merancang proyek Anda sendiri.