bab7(penderia)

8/9/2019 BAB7(penderia)

1/13

Unit 7 Penderia

PENDERIA

Pengenalan

Penderia merupakan alat yang menukarkan satu bentuk tenaga/isyarat kepada

satu bentuk tenaga/isyarat yang lain. Contohnya menukarkan dari tenaga/isyarat

tekanan kepada tenaga elektrik. Antara jenis-jenis penderia yang biasa

digunakan terdiri dari jenis cahaya, suhu, tekanan dan bunyi.

Contoh :

Tekanan penderia elektrik

Tekanan piezoelektrik elektrik

Elektrik motor pusingan sudut

Penderia terbahagi kepada dua iaitu :

1. Penderia aktif - tidak memerlukan sumber tenaga dari luar untuk berkendali.

2. Penderia pasif - memerlukan sumber tenaga dari luar untuk berkendali.

Jenis-Jenis Penderia

1. Cahaya LDR (Light Dependent Resistor), Phototransistor, Photodiode

2. Suhu Thermocouple, RTD (Resistance Temperature Detector)

3. Bunyi Ultrasonic4. Tekanan Strain Gauge, Piezoelectric

5. Kelembapan - Humidity

74Instrumentasi 1/2010


2/13

Unit 7 Penderia

Penderia cahaya

1. LDR (Light Dependent Resistor)

Satu elemen dimana kendaliannya bergantung kepada gelombang cahaya. LDR boleh

dianggap sebagai perintang yang mana nilai rintangannya dikawal oleh keamatan

cahaya. Bila keamatan cahaya tinggi rintangan adalah rendah. Bila keamatan cahaya

rendah rintangan adalah tinggi.

Rintangan cerah

Rintangan gelap

Caha a

R

Ciri-Ciri Rintangan Melawan Cahaya Bagi LDR



3/13

Unit 7 Penderia

Penggunaan LDR

Sebagai suis kawalan cahaya

LDR

-V

gegantiC

BE

lampuR

Lampu akan menyala/padam secara automatik bergantung kepada keamatan

cayaha yang terkena kepada LDR

Pada waktu malam (gelap), rintangan LDR hdala lebih tinggi, voltan pada tapak

(B) transistor menjadi tinggi. Transistor ON dan geganti tertutup, lampu menyala.

Pada siang hari (terang), rintangan LDR menjadi rendah, voltan yang dikenakan

pada tapak (B) transistor menjadi rendah. Transistor OFF maka geganti terbuka

dan seterusnya lampu akan terpadam.

2. Diod Foto (Photo Diode)

Asasnya penderia photo diode ialah sebuah diode seperti rajah di bawah

Permukaan Permukaan katodnya disaluti dengan bahan-bahan seperti

cesium antimony atau potasium oksida yang sangat peka kepada cahaya.



4/13

Unit 7 Penderia

Apabila pancaran cahaya dikenakan ke atas permukaan katod, ianya akan

mengeluarkan elektron dan mengalirkan arus. Arus yang mengalir ini boleh

diukur dengan ammeter yang ditentukur dengan menggunakan unit lumen

iaitu unit untuk cahaya.

Jenis kaca pada tiub akan menentukan kepekaan penderia tersebut kepada

panjang gelombang cahaya. Pada amnya tiub kaca akan memotong sinaran

pancaran dalam julat ultra-violet.

Ciri arus-voltan bagi foto diod ini digambarkan oleh lengkung ciri arus-

voltannya, apabila voltan mencukupi dikenakan di antara anod dan katod, arus

yang mengalir bergantung lepada jumlah cahaya yang dipancarkan.

Ciri arus-cahaya digambarkan oleh lengkung arus-cahayanya. Arus yang

mengalir melalui diod foto ini adalah berkadaran dengan keamatan cahaya

yang terkena pada katod diod ini (boleh ditentukur secara linear)

Lengkung ciri arus-voltan bagi diod foto



5/13


6/13

Unit 7 Penderia

Penderia Suhu

1. Thermocouple

Dibina daripada sepasang logam yang berlainan jenis

Pasangan logam ini disambungkan pada satu hujung (cantuman panas) dan

terbuka pada hujung satu lagi (cantuman sejuk) Hujung terbuka dikekalkan pada

satu nilai suhu yang tetap.

Apabila terdapat perbezaan suhu diantara cantuman sejuk dan panas, daya gerakelektrik (d.g.e) akan dihasilkan dan ini akan menyebabkan arus mengalir didalam

litar.

Apabila disambungkan satu meter pada cantuman sejuk yang terbuka itu, nilai

arus yang mengalir dapat diukur.

Arus adalah berkadaran terus dengan perbesaan suhu diantara cantuman panas

dan sejuk. Magnitud d.g.e yang dihasilkan bergantung kepada logam dawai dan

juga perbezaan suhu di antara cantuman panas dan cantuman sejuk.

Instrumentasi 1/2010 79


7/13

Unit 7 Penderia

Kesan termo-elektrik yang disebabkan oleh keupayaan sesentuh pada cantuman

dikenali sebagai Kesan Seeback.

Magnitud d.g.e yang dihasilkan bergantung lepada jenis logam pada dawai dan

juga perbezaan suhu di antara cantuman.

Binaan Thermocouple

bahan G

Cantuman panas

Cantuman sejuk

V o

l t a n

k e l u a r a n

t e r m o

k u m e

l

meter

Suhu x 10 2 C

Graf keluaran termokupel melawan suhu untuk beberapa jenis logam



8/13


9/13

Unit 7 Penderia

Pancaran gelombang tersebut akan di kesan oleh satu alat penerima yang mana

akan berkeadaan positif sekiranya terdapat satu gangguan atau halangan bagi

laluan gelombang yang sepatutnya diterima oleh alat penerima tersebut.

Penderia Tekanan

1. Strain Guage

Strain Gauge tergolong dalam penderia pasif di mana rintangan Strain Gauge

akan berubah apabila daya mekanikal dikenakan ke atasnya. Ianya terbahagi

kepada dua jenis iaitu:

i. Jenis terikat (bounded)

ii. Jenis tidak terikat (unbounded)

Strain Gauge jenis terikat terdiri daripada satu kepingan logam nipis dan

diperketatkan pada satu bahan penyokong seperti yang ditunjukkan dalam rajah di

bawah:

Bahanpenyokong

Logam nipis

Strain Gauge jenis terikat

Strain Gauge jenis tidak terikat terdiri daripada satu dawai halus yang dibentukkan

pada penyokong-penyokongnya dan dikenali juga sebagai Wire Strain Gauge



10/13

Unit 7 Penderia

Wire Strain Gauge

83

Apabila Strain Gauge dikenakan tegasan dari luar, rintangan dawai akan berubah

disebabkan oleh perubahan panjang dawai akibat dari pemanjangan atau

mampatan. Perubahan rintangan pada Strain Gauge adalah berkadaran dengan

terikan pada bahan dan diukur dengan mengunakan litar Tetimbang Wheatstone.

Kepekaan suatu strain gaufe di beri dalam sebutan Faktor Tolok iaitu nisbah

perubahan rintangan per unit ( R/R) dengan perubahan panjang per unit ( l/l)

Di mana K = Faktor Tolok

R = rintangan asal Strain Gauge

R = perubahan rintangan Strain Gauge

l = panjang bahan diukur

penyokong

Dawaihalus

FAKTOR TOLOK, K = R / R l / l

l = perubahan panjang

Instrumentasi 1/2010


11/13

Unit 7 Penderia

2. Piezoelectric

Piezoelektrik merupakan bahan aktif yang berupaya mengeluarkan voltan dan

arus sendiri apabila dirangsang oleh satu tenaga yang berbentuk fizikal. Bahan

yang biasa digunakan didalam penderia ini ialah kuartza. Walaubagaimana pun

piezoelektrik synthetic yang mengandungi bahan titanate seramik adalah terdiri

daripada serbuk-serbuk halus dibawah tekanan yang menjadikannya satu bahan

yang mempunyai medan elektrik arus terus yang kuat.

Manakala piezoelektrik hablur digunakan sebagai satu cara untuk mengukur

tenaga.

Rajah 17.6 Piezoelektrik

ta ak

Plet daya(diafram)

Tekanan masukan

keluaran

Prinsip Kendalian

Bahan binaan piezoelektrik terdiri daripada bahan yang menghasilkan cas-cas elektrik

apabila terkena daya atau tekanan. Beban hablur atau kristal akan mengeluarkan daya

gerak elektrik. Kristal ini akan diapit di antara tapak dan plet yang mengalami sejumlah

daya bila tekanan dari bahagian atas kristal dan ianya akan tertekan dan mengeluarkan

daya gerak elektrik pada punca keluaran 1 dan 2. Pengeluaran daya gerak elektrik pada

punca Keluaran 1 dan 2 adalah berkadar terus dengan kekuatan tekanan.



12/13

Unit 7 Penderia

Kegunaan

Piezoektrik digunakan untuk mengukur perubahan tekanan, getaran dan bunyi. Juga

sebagai meter pecutan frekuensi tinggi kerana ia mempunyai tindakbalas frekuensi yang

baik. Biasanya ia digunakan didalam system penguat.

Pengesan Kelembapan

Humidity Sensor

Humidity sensor atau penderia kelembapan terbentuk daripada lapisan polimer

thermoset, elektrod platinum serta cip silicon voltan bersepadu untuk keluaran isyarat

seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah

85

Penderia Kelembapan

Habuk, kotoran & minyak tidak akan memeberi kesan kepadasensor

Cara Operasi

Kandungan air pada lapisan dielektrik akan bertindak balas dengan gas di sekelilingnya.

Bagi penderia, lapisan platinum poros akan mengenalpasti tindak balas luar dielektrikmanakala lapisan polimer akan menyediakan pertahanan nekanikal untuk lapisan

platinum daripada habuk, kekotoran serta minyak.

Sekiranya lapisan kekotoran terlalu tebal, maka ini akan menyebabkan masa bertindak

balas bagi deria akan menjadi semakin perlahan kerana kelembapan air akan lambat

bertindak balas dengan penderia

Instrumentasi 1/2010


13/13

Unit 7 Penderia

Latihan:

1. Nyatakan takrifan bagi penderia dan berikan dua contoh penderia yang sering

digunakan.

2. Dengan bantuan gambarajah, terangkan contoh penggunaan penderia jenis cahaya

iaitu LDR

3. Lukiskan binaan bagi sebuah termokupel

4. Terangkan kesan termo elektrik (seeback) di dalam penderia termokupel

5. Nyatakan dua jenis penderia tekanan (strain gauge) dan lukiskan gambarajahnya

6. Berikan tekrifan Faktor Tolok

7. Dengan bantuan gambarajah, terangkan kendalian bagi Piezoelektrik

8. Berikan keterangan ringkas mengenai penderia kelembapan seperti yang terdapat

dalam unit ini.

9. Apakah dia penderia ultrasonik, terangkan


bab7(penderia)

Documents