REVIEW INSTRUMENTASI BIOMEDIS BAB 6Nama : Wahyu PerdanaNim : 1105101072Nama: Prasetya Aditya ImansyahNim: 1105101068

PENGUAT BIOPOTENSIAL DAN PENGKONDISI SINYAL

Biopotensial adalah Sebuah potensial listrik yang diukur antar titik didalam sel hidup, jaringan, organisme dan semua yang menyertai proses biokimia serta menggambarkan tranfer/ penukaran informasi di dalam dan di antara sel-sel.

Aktivitas listrik dari sel-sel yang ada di dalam tubuh menimbulkan sinyal listrik yang disebut sinyal biopotensial. Untuk mengambil sinyal bipotensial digunakan ttransduser yang disebut elektrode. Elektrode ini berfungsi sebagai kopling dan interface antara sistem kelistrikan di dalam tubuh dan sistem kelistrikan di luar tubuh. Keluaran dari transduser sudah berupa tegangan listrik, tetapi levelnya masih relatif kecil sehingga biasanya belum bisa digunakan untuk menggerakkan bagian keluaran suatu instrumen medik. Untuk memperbesar sinyal biopotensial tersebut diperlukan suatu penguat yang memenuhi beberapa persyaratan, diantaranya:1. Berupa penguat diferensial dengan CMRR yang tinggi2. Mempunyai impedansi masukan yang besar3. Penguatannya dapat diatur dengan mudah tanpa mempengaruhi nilai CMRR4. Rangkaian Penguat Diferensial Dasar

Penguat diferensial dipilih karena kemampuannya dalam menyingkirkan sinyal mode common, sehingga dapat mengurangi pengaruh noise/interferensi yang menganggu sinyal EKG. Noise/interferensi yang menganggu sinyal EKG dapat dikurangi pengaruhnya dengan cara memasukkan noise tersebut ke dalam penguat diferensial dalam bentuk mode common, sementara sinyal EKG dimasukkan ke penguat dalam bentuk mode diferensial. Dengan demikian, sinyal EKG akan diperkuat dengan penguatan mode diferensial yang nilainya relatif besar, sementara itu noise akan diperkuat dengan penguatan mode common yang nilainya relatif kecil. Pada saat keluar dari penguat diferensial, sinyal EKG akan mempunyai nilai yang jauh lebih besar dibanding dengan noise, sehingga pengaruh noise tersebut akan dapat diabaikan.

Penguat diferensial dasarHubungan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan penguat diferensial dasar dapat diuraikan sebagai berikut. Dengan menganggap op-amp tersebut ideal, maka persamaan arus simpul pada terminal masukan negatif dapat dituliskan :

Persamaan ini dapat diatur kembali menjadi:

Tegangan pada simpul masukan positif sama dengan tegangan pada simpul masukan negatif yaitu x, dapat diperoleh dengan menggunakan prinsip rangkaian pembagi tegangan sebagai berikut:

Substitusi persamaan (2) dengan persamaan (3) menghasilkan:

yang bila diselesaikan untuk mencari o akan diperoleh:

Bila rangkaian penguat tersebut dalam keadaan setimbang, yaitu dengan membuat:

Maka diperoleh tegangan keluaran rangkaian penguat:

Persamaan (4) memperlihatkan bahwa penguat akan memperkuat sinyal mode diferensial (yaitu selisih tegangan pada masukannya) dengan penguatan sebesar R5/R6, dan memperkuat sinyal mode common (yaitu rata-rata tegangan pada masukannya) dengan penguatan yang kecil (idealnya sama dengan nol). Dengan demikian hanya sinyal mode diferensial saja yang muncul pada keluaran penguat, sedang sinyal mode common-nya telah disingkirkan.Disamping memiliki keunggulan dalam menyingkirkan sinyal mode common, di sisi lain, penguat diferensial dasar memiliki kekurangan yaitu impedansi masukannya relatif kecil dan nilai penguatannya sulit diubah tanpa mempengaruhi kemampuannya dalam menyingkirkan sinyal mode common.Impedansi masukan yang tinggi diperlukan untuk mengurangi pengaruh ketidak-seimbangan dalam rangkaian elektrode, karena ketidak-seimbangan ini akan dapat membuat noise masuk ke penguat dalam bentuk mode diferensial sehingga diperkuat dengan penguatan diferensial yang nilainya relatif besar. Untuk mengatasi hal ini maka di depan penguat diferensial dasar ditambahkan sebuah rangkaian penguat penyangga.Rangkaian Penguat PenyanggaRangkaian penguat penyangga yang digunakan harus mempunyai impedansi masukan yang besar dan merupakan penguat diferensial juga. Supaya memiliki impedansi masukan yang besar maka digunakan penguat non-inverting, dan supaya bersifat diferensial maka digunakan dua buah penguat non-inverting yang digabung menjadi satu.

Rangkaian penguat penyangga untuk penguat diferensialAnalisis rangkaian penguat penyangga dapat diuraikan sebagai berikut. Dengan menganggap op-amp tersebut ideal, maka persamaan arus pada simpul masukan negatif op-amp yang atas dapat dituliskan:

yang bila diatur akan diperoleh persamaan:

Dengan cara yang serupa, maka untuk rangkaian op-amp yang bawah akan diperoleh:

Persamaan (5) dan (6) merupakan tegangan keluaran pada tiap-tiap terminal keluaran op-amp penguat penyangga.Dengan menggabungkan rangkaian penguat diferensial dasar dan rangkaian penguat penyangga maka akan diperoleh sebuah penguat diferensial yang mempunyai impedansi masukan yang sangat besar dan nilai penguatannya dapat diubah dengan mudah tanpa mempengaruhi kemampunannya dalam menyingkirkan sinyal mode common. Gabungan kedua rangkaian penguat ini sering disebut sebagai penguat instrumentasi yang rangkaiannya diperlihatkan dalam

Gabungan penguat diferensial dasar dan penguat penyangga yang menghasilkan penguat instrumentasiAnalisis rangkaian penguat instrumentasi dalam Gambar 3 dapat dilakukan sebagai berikut. Tegangan keluaran penguat tersebut dapat diperoleh dari substitusi Persamaan (4) dengan Persamaan (5) dan (6), yang menghasilkan:

yang dapat diatur kembali menjadi:

Dua resistansi R1 yang terhubung seri tersebut daJpat digantikan dengan sebuah resistansi tunggal, misalnya menjadi RG, dengan: RG=2R1 atau: R1=RG/2 sehingga Persamaan (7) dapat dituliskan kembali menjadi:

Dari Persamaan (7a) terlihat bahwa tegangan keluaran penguat instrumentasi merupakan hasil penguatan terhadap selisih tegangan pada masukan penguat penyangga, dan nilai penguatan dapat diubah dengan mengubah perbandingan antara 2R2 dan RG.

Penguat Operasional

Penguat diferensial adalah suatu penguat yang bekerja dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya. Berikut ini adalah gambar skema dari penguat diferensial sederhana:

Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT (Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai penguat. Pada penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila hanya memiliki satu keluaran. Jadi yang diguankan adalah tegangan antara satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang tegangannya terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan suatu pengikut emitor (emitter follower).

Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan totem-pole. Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat berayun secara positif hingga mendekati harga VCC dan dapat berayun secara negatif hingga mendekati harga VEE.

Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional (Operational Amplifier (Op Amp)). Penjelasan lebih lanjut mengenai hal ini akan dilakukan pada sub bab berikut.

Karakteristik op-amp yang terpenting adalah:Impedansi masukan amat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan.Penguatan lup terbuka - amat tinggi.Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembebanan.

Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = ~Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0Hambatan masukan (input resistance) RI = ~Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0Lebar pita (band width) BW = ~Waktu tanggapan (respon time) = 0 detikKarakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkin dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal.

Simbol op-amp standar /dinyatakan dengan sebuah segitiga, seperti tampak pada Gambar diatas. Terminal-terminal masukan ada pada bagian atas segitiga. Masukan membalik dinyatakan dengan tanda minus (-). Tegangan DC atau AC yang dikenakan pada masukan ini akan digeser fasanya 180 derajat pada keluaran.Masukan tak membalik dinyatakan dengan tanda plus (+). Tegangan DC atau AC yang diberikan pada masukan ini akan sefasa dengan, keluaran. Terminal keluaran diperlihatkan pada bagian puncak segitiga.Terminal-terminal catu dan kaki-kaki lainnya untuk kompensasi frekuensi atau pengaturan nol diperlihatkan pada sisi atas dan sisi bawah segitiga. Kaki-kaki ini tidak selalu diperlihatkan dalam diagram skematis, tapi secara implisit sudah dinyatakan.Hubungan daya mudah dipahami, hubungan-hubungan kaki lainnya belum tentu. terpakai semuanya.

Penguat differensial

Pada penguat diferensial diatas terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0. Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor. Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2). Mode operasi dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) dapat diset dalam beberapa mode penguatan sebagai berikut.

Mode Loop Terbuka Pada mode loop terbuka besarnya penguatan tegangan adalah tak berhingga (), sehingga besarnya tegangan output hampir dan bisa dikatakan mendekati Vcc. Expresi matematika pada penuat operasional mode loop terbuka adalah. Sehingga tegangan output Vcc. Sehingga tegangan output Vcc.

Mode Loop Tertutup Pada mode loop tertutup besarnya penguatan tegangan (Av) adalah besar tetapi tidak mecapai nilai maksimalnya dan dapat dituliskan sebagai berikut. .

Mode Penguatan Terkendali Pada mode operasi penguatan terkendali besarnya penguatan dari operasional amplifier (Op-Amp) dapat ditentukan dari nilai resistansi feedback dan input. Sehingga nilai penguatan tegangan (Av) pada mode operasi ini dapat dituliskan sebgai berikut. Sehingga besarnya tegangan output adalah

Mode Penguatan 1 Mode operasi penguatan 1 pada operasional amplifier (Op-Amp) sering disebut dengan istilah buffer (penyangga). Hal ini karena pada mode ini tidak terjadi penguatan tegangan (Av) bernilai 1. Konfigurasi ini berfungsi untuk memperkuat arus sinyal sehingga tidak drop pada saat diberikan beban terhadap sinyal input. Besarnya tegangan output (Vout) sama dengan tegangan input (Vin) karena penguatan tegangan(Av) operasional amplifier (Op-Amp) bernilai 1.

Inverting dan non inverting amplifier

Penguat InvertingPenguat ini dinamakan penguat non inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non inverting dari Op Amp. Sinyal keluaran yang dihasilkan oleh penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Gambar 2 menunjukkan rangkaian dari penguat inverting.

Penguat InvertingRumus untuk menentukan tegangan keluaran dari penguat inverting adalah sebagai berikut:

Untuk pengutannya :

Penguat non InvertingPenguat ini dinamakan penguat non inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non inverting dari Op Amp. Sinyal keluaran yang dihasilkan oleh penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Gambar 3 menunjukkan rangkaian dari penguat non inverting.

Penguat non InvertingRumus untuk menentukan tegangan keluaran dari penguat non inverting adalah sebagai berikut :

Untuk pengutannya :

Penguat differensial

Penguat beda (differential amplifier) sering disebut juga penguat diferensial, biasanya dibuat dengan sistem transistor yang dirangkai secara rangkaian emitterbiased. Dua buah tipe semikonduktor yang hampir sama, yaitu BJT (Bipolar Junction Transistor) dan FET (Field Effect Transistor) diperlukan untukaplikasi pembuatan penguat diferensial.Semua komponen ini dalam duarangkaian emitter-biased, yang kedua komponennya harus memilikikarakteristik yang sesuai. Termasuk sumber tegangan (power supply)+VCCdan VEEharus mempunyai level amplitudo yang sama besar.Untuk desain penguat yang multitingkatnya, dengan mendapatkanpenguatan tegangan yang besar, maka dapat digunakan sebuahrangkaian searah yang langsung antara semua tingkat dari penguat diferensial tersebut.

Pengertian rangkaian searah langsung adalah dengan menghilangkan frekuensi mati (cut off frequency) yang lebih rendah yang biasa menggunakan kopel kapasitor, maka kopel kapasitor ini harus dihilangkan, sehingga menjadi kopel langsung. Oleh karena itu, penguat diferensial mempunyai kemampuan menguatkan sinyal DC yang baik, sama seperti menguatkan sinyal AC. Dalam sistem instrumentasi, penguat diferensial juga baik dan banyak digunakan sebagai pembanding dua buah sinyal input.Kelemahan sebuah penguat dengan umpan balik arus searah seperti contoh pada rangkaian penguat tunggal emitor bersama (commonemitter) adalah terjadinya pergeseran titik kerja DC akibat perambatan panas antara basis-emitor, sehingga menyebabkan titik kerja penguat menjadi tidak stabil akibat dari kenaikan temperatur pada sistem bias transistor tersebut (tingkat faktor kestabilan menurun).Pada gambar untuk mencapai tingkat kestabilan yang baik pada jenis penguat tunggal maka pada kaki emitor harus dihubungkan sebuah resistor RE. Efek dari penambahan ini berakibat pada penguatan arus bolak-balik menjadi menurun (dipandang dari emitor mengakibatkan suatu efek umpan balik sinyal ac pada resistor RE).

Prinsip kestabilan dengan teknik umpan balik negatif

Diagram blok dari rangkaian diatas

Untuk itu salah satu cara guna mendapatkan penguatan arus bolak-balik yang tinggi, maka pada resistor REharus dijajarkan sebuah kapasitor internal bypass dimana pada prinsipnya adalah sama seperti halnya pada kapasitor kopling eksternal di keluaran dan masukan, yaitu fungsinya tidak lain adalah untuk menghubungkan sinyal bolak-balik.Akibat dari pemakaian kapasitorbypasstersebut adalah terjadinya efek yang mengakibatkan adanya kenaikan waktu untuk mencapai stabil (time constant) menjadi lebih lambat, sehingga mengakibatkan kenaikan batas frekuensi bawah (fL).Permasalahan yang lain adalah terjadinya perlambatan akibat pengisian muatan pada kapasitor-kapasitor kopling (penggandeng) oleh tegangan sumber DC, dengan demikian titik kerja DC untuk mencapai titik stabil diperlukan juga waktu tunda (time constant).

Filter aktif

Filter Aktif yaitu filter yang menggunakan komponen aktif, biasanya transistor atau penguat operasi (op-amp). Kelebihan filter ini antara lain:1. untuk frekuensi kurang dari 100 kHz, penggunaan induktor (L) dapat dihindari2. relatif lebih murah untuk kualitas yang cukup baik, karena komponen pasif yang presisi harganya cukup mahalBeberapa macam filter yang termasuk ke dalam filter aktif adalah :1.Filter Lolos Bawah (Low Pass Filter)

Tapis pelewat rendahatautapis lolos rendah(low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara.Untuk sinyal listrik, low-pass filter direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal. Contoh penggunaan filter ini adalah pada aplikasi audio, yaitu pada peredaman frekuensi tinggi (yang biasa digunakan pada tweeter) sebelum masuk speaker bass atausubwoofer(frekuensi rendah). Kumparan yang diletakkan secara seri dengan sumber tegangan akan meredam frekuensi tinggi dan meneruskan frekuensi rendah, sedangkan sebaliknya kapasitor yang diletakkan seri akan meredam frekuensi rendah dan meneruskan frekuensi tinggi.Suatu filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau 6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R2C1)

2.Filter Lolos Atas (High Pass Filter)

High pass filteradalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang filter ini disebutlow cut filter,bass cut filterataurumble filteryang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass filter adalah lawan dari low pass filter, danband pass filteradalah kombinasi dari high pass filter dan low pass filter.Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant ().Suatu filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R1C1)

3.Filter Lolos Pita (Band Pass Filter)

Sebuah band-passfilter merupakan perangkat yang melewatifrekuensidalam kisaran tertentu dan menolak (attenuates) frekuensi di luar kisaran tersebut. Contoh darianalogelektronik band passfilteradalahsirkuit RLC(aresistor-induktor-kapasitorsirkuit). Filter ini juga dapat dibuat dengan menggabungkan-pass filter rendahdenganpass filter tinggi.Band pass filter digunakan terutama di nirkabel pemancar dan penerima. Fungsi utama filter seperti di pemancar adalah untuk membatasi bandwidth sinyal output minimum yang diperlukan untuk menyampaikan data pada kecepatan yang diinginkan dan dalam bentuk yang diinginkan. PadareceiverSebuah band pass filter memungkinkan sinyal dalam rentang frekuensi yang dipilih untuk didengarkan, sementara mencegah sinyal pada frekuensi yang tidak diinginkan.

Penguatan tegangan untuk pita lolos adalah: Av = (-R2 / R1) (-R4 / R3) Besarnya frekuensi cut off atas didapat dari: fCH = 1 / (2.R1C1) Besarnya frekuensi cut off bawah didapat dari: fCL = 1 / (2.R4C2).

4.Filter Tolak Rendah (Band Stop Filter)

Dalam pemrosesan sinyal, filter band-stop atau band-penolakan filter adalah filter yang melewati frekuensi paling tidak berubah, tetapi attenuates mereka dalam rentang tertentu ke tingkat yang sangat rendah. Ini adalah kebalikan dari filter band-pass. Sebuah filter takik adalah filter band-stop dengan stopband sempit (tinggi faktor Q). Notch filter digunakan dalam reproduksi suara hidup (Public Address sistem, juga dikenal sebagai sistem PA) dan instrumen penguat (terutama amplifier atau preamplifiers untuk instrumen akustik seperti gitar akustik, mandolin, bass instrumen amplifier, dll) untuk mengurangi atau mencegah umpan balik , sedangkan yang berpengaruh nyata kecil di seluruh spektrum frekuensi. band filter membatasi 'nama lain termasuk', 'Filter T-takik', 'band-eliminasi filter', dan 'menolak band-filter'. Biasanya, lebar stopband kurang dari 1-2 dekade (yaitu, frekuensi tertinggi dilemahkan kurang dari 10 sampai 100 kali frekuensi terendah dilemahkan). Dalam pita suara, filter takik menggunakan frekuensi tinggi dan rendah yang mungkin hanya semitone terpisah.Filter aktif mempunyai keuntungan dibandingkan filter pasif yaitu :1. Penguatan dan frekuensinya mudah diatur, selama op-amp masih memberikan penguatan dan sinyal input tidak sekaku seperti pada filter pasif. Pada dasarnya filter aktif lebih gampang diatur.2. Tidak ada masalah beban, karena tahanan inputtinggi dan tahanan output rendah. Filter aktif tidak membebani sumber input.203. Harga umumnya filter aktif lebih ekonomis dari pada filter pasif, karena pemilihan variasai dari op-amp yang murah dan tanpa induktor yang biasanya harganya mahal

Sensor kapasitansi

sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubhan luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut. Konsep kapasitor yang digunakan dalam sensor kapasitif adalah proses menyimpan dan melepas energi listrik dalam bentuk muatan-muatan listrik pada kapasitor yang dipengaruhi oleh luas permukaan, jarak dan bahan dielektrikum. Sifat sensor kapasitif yang dapat dimanfaatkan dalam proses pengukuran diantaranya adalah sebgai berikut.

Sifat Sensor Kapasitif yang Dimanfaatkan Dalam Pengukuran :

1. Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.

2. Jika luas permukaan dan jarak kedua lempeng logam dijaga konstan dan volume dilektrikum dapat dipengaruhi makan perubahan kapasitansi ditentukan oleh volume atau ketinggian cairan elektrolit yang diberikan.

3. Jika jarak dan dielektrikum (udara) dijaga konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam yang saling berdekatan.

Konsep Sensor Kapasitif

Kontruksi sensor kapasitif yang digunakan berupa dua buah lempeng logam yang diletakkan sejajar dan saling berhadapan. Jika diberi beda tegangan antara kedua lempeng logam tersebut, maka akan timbul kapasitansi antara kedua logam tersebut. Nilai kapasitansi yang ditimbulkan berbading lurus dengan luas permukaan lempeng logam , berbanding terbalik dengan jarak antara kedua lempeng dan berbading lurus dengan zat antara kedua lempeng tersebut (dielektrika), seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut:

Dimana : 0 : permitivitas ruang hampa (8,85.10-12 F/m) r : permitivitas relatif (udara = 1)A : luas plat/lempeng dalam m2 d : jarak antara plat /lempeng dalam m

Aplikasi Sensor Kapasitif Beberapa aplikasi yang dapat dibuat dengan sensor kapasitif diantaranya adalah :

1. Sensor Tekanan : menggunakan sebuah membran yang dapat merenggang sehingga tekanan dapat dideteksi dengan menggunakan spacing-sensitive detector.

2. Sensor Berat : menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara kedua plat yang jarak kedua plat berubah sesuai beban berat yang diterima.

3. Ketinggian cairan : menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara kedua plat konduktor yang dicelupkan kedalam cairan.

4. Jarak : jika sebuah object metal mendekati elektroda kapasitor, didapat nilai kapasitansi yang berubah-ubah.

5. Layar sentuh : dengan menggunakan X-Y tablet

6. Shaft angle or linear position : dengan menggunakan metode multiplate, kapasitif sensor dapat mengukur angle atau posisi