Jenis Sensor Jarak

 

Sensor jarak adalah kelas sensor yang mendeteksi ada tidaknya suatu objek menggunakan medan elektromagnetik, cahaya, dan suara. Ada banyak jenis sensor jarak, masing-masing cocok untuk aplikasi tertentu.

 

1. Sensor Jarak Induktif
Sensor jarak induktif beroperasi dengan menggunakan medan elektromagnetik, sehingga hanya dapat mendeteksi target logam. Ketika target logam memasuki medan elektromagnetik, karakteristik induksi logam mengubah sifat medan, memperingatkan sensor jarak akan keberadaan target logam. Tergantung pada tingkat induksi logam, target dapat dideteksi pada jarak yang lebih jauh atau lebih pendek.

Sensor jarak induktif terdiri dari empat bagian utama: inti besi dengan kumparan, osilator, pemicu Schmitt, dan penguat keluaran.
Osilator menghasilkan medan magnet berosilasi simetris, yang dipancarkan dari inti besi dengan kumparan di permukaan penginderaan. Ketika target logam memasuki medan magnet ini, arus eddy, arus listrik kecil yang independen, diinduksi pada permukaan logam. Hal ini mengubah keengganan magnetik (frekuensi alami) dari rangkaian magnetik, sehingga mengurangi amplitudo osilasi. Semakin banyak logam memasuki bidang penginderaan, amplitudo osilasi menurun hingga hilang seluruhnya (ini adalah "osilator penekan arus eddy" atau prinsip ECKO). Pemicu Schmitt merespons perubahan amplitudo ini dengan menyesuaikan keluaran sensor. Ketika target akhirnya meninggalkan jangkauan sensor, rangkaian melanjutkan osilasi, dan pemicu Schmitt mengembalikan sensor ke keluaran sebelumnya.

 

Karena keterbatasan medan magnet, sensor induktif memiliki jangkauan penginderaan yang relatif sempit, biasanya rata-rata dari beberapa milimeter hingga 60 milimeter. Namun, kekurangan dalam jangkauan sensor induktif dikompensasi oleh kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan dan keragaman dalam penginderaan logam.

Sensor jarak induktif memiliki masa pakai yang lebih lama karena tidak adanya bagian bergerak yang dapat aus. Namun, perlu diperhatikan bahwa kontaminan logam (seperti pengarsipan dalam aplikasi pemotongan) terkadang dapat memengaruhi kinerja sensor, oleh karena itu rumah sensor induktif biasanya terbuat dari kuningan berlapis nikel, baja tahan karat, atau plastik PBT.

 

2. Sensor Jarak Kapasitif
Sensor jarak kapasitif dapat mendeteksi target logam dan non-logam dalam bentuk bubuk, butiran, cairan, dan padat. Hal ini, ditambah dengan kemampuannya untuk merasakan material non-ferrous, menjadikannya ideal untuk aplikasi seperti pemantauan kaca, deteksi level cairan tangki, dan identifikasi level bubuk-cair hopper.

Dalam sensor kapasitif, dua pelat konduktif (pada potensial berbeda) ditempatkan di dalam kepala penginderaan dan diposisikan untuk berfungsi seperti kapasitor rangkaian terbuka. Udara berfungsi sebagai isolator: ketika statis, kapasitansi antara kedua pelat menjadi minimal. Mirip dengan sensor induktif, pelat ini juga dihubungkan ke osilator, pemicu Schmitt, dan penguat keluaran. Ketika target memasuki area penginderaan, kapasitansi kedua pelat meningkat, menyebabkan perubahan amplitudo osilator, sehingga mengubah keadaan pemicu Schmitt dan menghasilkan sinyal keluaran.

 

Perlu diperhatikan perbedaan antara sensor induktif dan kapasitif: sensor induktif berosilasi hingga ada target, sedangkan sensor kapasitif berosilasi saat ada target.

Karena penginderaan kapasitif yang melibatkan pelat pengisi daya, ini sedikit lebih lambat dibandingkan penginderaan induktif, dengan frekuensi berkisar antara 10 hingga 50 Hz dan jarak penginderaan dari 3 hingga 60 mm.

Karena sensor kapasitif dapat mendeteksi sebagian besar jenis material, sensor tersebut harus dijauhkan dari material non-target untuk menghindari pemicuan yang salah. Oleh karena itu, jika bahan target mengandung unsur besi, sensor induktif adalah pilihan yang lebih andal.

 

3. Sensor Jarak Fotolistrik
Sensor jarak fotolistrik serbaguna dan dapat mendeteksi target sekecil 1 milimeter atau sejauh 60 mm.
Semua sensor fotolistrik terdiri dari beberapa komponen dasar: setiap sensor memiliki sumber cahaya emitor (LED, dioda laser), penerima fotodioda atau fototransistor untuk mendeteksi cahaya yang dipancarkan, dan perangkat elektronik tambahan untuk memperkuat sinyal penerima.
Sensor jarak fotolistrik umumnya tersedia dalam tiga jenis: reflektif, pancaran tembus, dan difus. Sensor jarak tipe reflektif mendeteksi objek ketika cahaya yang dipancarkan dari sensor dipantulkan kembali ke penerima fotolistrik. Sensor sinar tembus mendeteksi target ketika berkas cahaya antara pemancar dan penerima sensor terganggu oleh suatu objek.

 

Jenis penginderaan fotolistrik yang paling andal adalah sensor sinar tembus. Emitor dipisahkan dari penerima oleh rumah tersendiri, memberikan pancaran cahaya yang konstan. Deteksi terjadi ketika suatu objek mengganggu pancaran cahaya di antara keduanya.

Meskipun sensor sinar tembus menawarkan keandalan yang tinggi, sensor ini merupakan perangkat optik yang paling tidak populer karena memasang pemancar dan penerima pada dua posisi berlawanan (yang mungkin berjauhan) mahal dan tidak praktis.

Fitur unik dari sensor fotolistrik sinar tembus adalah penginderaannya yang efektif bahkan ketika terdapat kontaminan padat di udara. Jika kontaminan terakumulasi langsung pada emitor atau penerima, kemungkinan terjadinya pemicu palsu meningkat. Namun, beberapa produsen kini memasukkan keluaran alarm ke dalam sirkuit sensor untuk memantau jumlah cahaya yang mencapai penerima. Jika cahaya yang terdeteksi tanpa adanya target berkurang hingga tingkat tertentu, sensor akan mengeluarkan peringatan melalui LED internal atau saluran keluaran.

 

Berbeda dengan sensor sinar tembus, sensor tipe reflektif tidak memiliki rumah terpisah untuk pemancar dan penerima; keduanya ditempatkan di dalam kandang yang sama, menghadap ke arah yang sama. Pemancar menghasilkan seberkas cahaya, seperti inframerah berdenyut, merah tampak, atau laser, yang diproyeksikan ke reflektor yang dirancang khusus, kemudian dipantulkan kembali ke penerima. Deteksi terjadi ketika jalur cahaya terganggu atau terganggu.

 

Keuntungan sensor jarak tipe reflektif adalah kemudahan penerapannya, sehingga memerlukan pemasangan sensor hanya pada satu sisi, sehingga dapat menghemat biaya komponen dan waktu secara signifikan.

 

Mirip dengan sensor reflektif, sensor difus memiliki emitor dan penerima yang ditempatkan dalam wadah yang sama. Namun target yang terdeteksi bertindak sebagai reflektor, sehingga sensor ini mendeteksi cahaya yang dipantulkan dari jarak jauh.

Pemancar memancarkan berkas cahaya (umumnya pulsa inframerah, merah tampak, atau laser) yang menyebar ke berbagai arah, memenuhi area deteksi. Target kemudian memasuki area ini dan memantulkan sebagian sinar kembali ke penerima. Deteksi terjadi ketika cukup cahaya jatuh ke penerima, memicu output untuk membuka atau menutup (tergantung pada apakah sensor menyala atau gelap).

 

Contoh umum dari sensor difus adalah keran tanpa sentuhan di toilet umum. Tangan yang diletakkan di bawah cerat bertindak sebagai reflektor, memicu katup terbuka. Perlu dicatat bahwa karena target (tangan) bertindak sebagai reflektor, sensor fotolistrik difus sering kali dibatasi oleh bahan target dan karakteristik permukaan; jangkauan penginderaan akan berkurang secara signifikan untuk target non-reflektif seperti kertas hitam matte dibandingkan dengan target putih terang.

 

4. Sensor Ultrasonik
Sensor jarak ultrasonik digunakan dalam banyak proses manufaktur otomatis. Mereka menggunakan gelombang suara untuk mendeteksi objek, sehingga warna dan transparansi tidak mempengaruhinya. Hal ini menjadikannya pilihan ideal untuk berbagai aplikasi, termasuk deteksi jarak jauh terhadap kaca dan plastik transparan, pengukuran jarak, kontrol level bahan cair dan butiran secara terus-menerus, dan penumpukan kertas, lembaran logam, dan kayu.
Jenis yang paling umum serupa dengan penginderaan fotolistrik: sinar tembus, reflektif, dan difus.

Sensor jarak difus ultrasonik menggunakan sensor gelombang suara yang memancarkan serangkaian pulsa suara dan kemudian mendengarkannya kembali dari target yang dipantulkan. Setelah sinyal refleksi diterima, sensor mengirimkan sinyal keluaran ke perangkat kontrol. Jangkauan penginderaan meluas hingga 2,5 meter.

Sangat