|
Kita hidup di dunia di mana setiap lingkungan mewakili beberapa jenis properti analog, seperti intensitas sinar matahari atau kecepatan hembusan angin. Namun teknologi semakin maju ke arah sisi digital karena kemudahan sinyal digital dapat direproduksi dan ditransmisikan. Untuk menjembatani kesenjangan antara kedua domain ini, sebuah sensor berperan untuk mengubah properti fisik ini dari satu bidang ke bidang lainnya. Karena munculnya budaya kerja-dari-rumah baru-baru ini, hampir setiap orang sekarang memiliki satu set mikrofon, speaker, dan kamera web. Meskipun tujuannya berbeda, perangkat ini hanyalah sensor yang telah menjadi bagian penting dari kehidupan kita dan memengaruhi kita secara signifikan.
Artikel ini akan menjelaskan tentang sensor dan beberapa aplikasi di mana teknologi sensor memainkan peran penting. Kami juga akan mempertimbangkan beberapa sensor tingkat industri sebagai contoh untuk setiap aplikasi, yang akan membantu Anda memahami teknologi dengan lebih baik.
Sensor, terkadang disebut sebagai "transduser", membantu kita berinteraksi dengan dunia di sekitar kita melalui perangkat listrik atau mekanis. Teknologi tersebut mengukur atau mendeteksi beberapa properti lingkungan atau mengubah properti tersebut dari waktu ke waktu. Dengan salah satu sensor suhu pertama berdasarkan resistor tembaga yang dikembangkan pada akhir 1800-an, telah terjadi kemajuan pesat dalam teknologi sensor. Saat ini, bahkan jika Anda melihat sekeliling, Anda akan melihat berbagai bentuk sensor di mana-mana. Ponsel cerdas, laptop, mobil, oven microwave - sebut saja, dan mungkin memiliki setidaknya satu sensor di dalamnya.
Sensor diklasifikasikan secara luas menjadi dua jenis, tergantung pada jenis properti yang mereka rekam. Jika sensor menangkap data tentang lingkungan di luar sistem tempatnya berada, itu adalah sensor eksteroseptif . “Extero” berarti di luar atau dari lingkungan sekitar, dan beberapa contoh umumnya adalah sensor kamera, LiDAR, radar, dan ultrasonik/sonar. Berlawanan dengan itu, sebuah sensor bersifat proprioseptif jika merekam data tentang sistem itu sendiri. "Proprios" berarti internal atau milik sendiri, dan beberapa contoh umum termasuk GPS, unit pengukuran inersia (IMU), dan sensor posisi. Sensor juga mengkategorikan sebagai digital atau analog berdasarkan jenis output yang mereka berikan.
Ada cakupan aplikasi sensor yang luas, karena dapat digunakan di mana saja yang dapat dipikirkan. “Sensor dapat memperbaiki dunia melalui diagnostik dalam aplikasi medis; peningkatan kinerja sumber energi seperti sel bahan bakar dan baterai serta tenaga surya; peningkatan kesehatan dan keselamatan dan keamanan bagi orang-orang; sensor untuk menjelajahi ruang dan alam semesta yang dikenal; dan pemantauan lingkungan yang lebih baik,” kata The Electrochemical Society. Mari kita lihat beberapa aplikasi di mana sensor memainkan peran penting.
Industri manufaktur
Dengan Revolusi Industri Keempat (Industri 4.0) yang sedang berlangsung, teknologi penginderaan telah menjadi bagian inti dari proses manufaktur. Sensor memungkinkan industri untuk memantau, mengontrol, dan mengotomatiskan proses serta meningkatkan keamanan. Sensor memberikan berbagai manfaat di bidang manufaktur seperti peningkatan efisiensi operasional, manajemen aset yang lebih baik, dan pengembangan produk yang lebih responsif.
Beberapa jenis sensor paling populer yang digunakan untuk pembuatan adalah:
Ini adalah beberapa yang paling umum di industri manufaktur. Sensor suhu adalah komponen penting yang mengukur perubahan suhu dan memungkinkan kita memantau dan mengontrol aliran panas dalam proses. Sensor ini membantu kami dengan memberikan perlindungan beku di saluran air dengan terus melacak panas yang disuplai ke pipa atau dengan membatasi panas yang dihasilkan pada mesin listrik bermuatan, yang dapat mematikan, baik untuk perangkat maupun manusia, jika tidak dipantau.
Beberapa teknologi penginderaan suhu standar menunjukkan suhu sesuai dengan perubahan tegangan atau resistansi keluaran. Sensor inframerah juga digunakan untuk mengukur suhu dalam skala besar, karena mendeteksi suhu dengan mencegat sebagian energi inframerah yang dipancarkan dari objek atau zat tanpa menyentuh permukaan.
Sensor tekanan adalah perangkat yang mengukur tekanan di lingkungan dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sinyal ini adalah tegangan atau arus variabel, dan jangkauannya berbeda untuk produsen yang berbeda. Aplikasi potensial meliputi pemantauan tekanan pada kompresor, tangki silinder, dan hidrolika. Mereka juga memainkan peran penting dalam mendeteksi kebocoran pada peralatan, sehingga membantu menghindari kehilangan aset yang tidak perlu.
Untuk tujuan tersebut, Sensor Tekanan Industri MLH08KPSB01A dari Honeywell berfungsi sebagai contoh sempurna. Ini adalah sensor tekanan tugas berat yang bekerja dalam kisaran 6 bar hingga 550 bar dan memiliki beberapa opsi keluaran, membuatnya jauh lebih fleksibel dan kompatibel dengan sistem yang ada. Sensor seri MLH hadir dengan teknologi sirkuit terpadu khusus aplikasi, meningkatkan nilai dan kinerja. Bersama dengan konektor listrik standar industri dan port tekanan, keduanya menawarkan keandalan yang ditingkatkan dan fleksibilitas pengguna.
Sensor ini mengukur laju aliran cairan atau gas dalam tabung atau pipa. Sensor aliran mengukur perubahan atribut fisik fluida dan menghitung alirannya menggunakan subsistem listrik atau mekanik. Mereka sangat penting untuk aplikasi di mana laju aliran perlu dipertahankan (misalnya, memompa bahan bakar ke mesin IC). Industri medis, HVAC, dan berbagai aplikasi energi cerdas secara ekstensif menggunakan sensor aliran.
Industri otomotif
Menurut laporan Argonne National Laboratory, pasar sensor otomotif didorong oleh meningkatnya permintaan akan kemudahan, kenyamanan, keamanan, efisiensi, dan perlindungan lingkungan. Dengan meningkatnya teknologi kendaraan listrik akhir-akhir ini, sistem seperti penggerak otonom diimplementasikan, dengan mengandalkan sepenuhnya pada sensor.
Beberapa sensor penting yang digunakan dalam industri otomotif adalah:
LiDAR Penginderaan LiDAR melibatkan pemotretan berkas cahaya ke lingkungan dan mengukur pengembalian yang dipantulkan untuk memetakan lingkungan sepenuhnya. LiDAR biasanya menyertakan elemen pemintalan dengan beberapa sumber cahaya bertumpuk dan menghasilkan peta point-cloud 3D, yang sangat bagus untuk menilai geometri pemandangan. Ini adalah sensor aktif dengan sumber cahaya dan karenanya tidak terpengaruh oleh pencahayaan lingkungan. Jadi LiDAR tidak menghadapi tantangan yang sama seperti kamera saat beroperasi dalam kondisi pencahayaan yang buruk atau bervariasi.
Kadang-kadang juga disebut sebagai sensor ultrasonik, ini digunakan sebagai bantuan parkir, membantu memarkir kendaraan dengan aman dan nyaman. Sensor jarak memancarkan pulsa suara frekuensi tinggi, yang kemudian dipantulkan oleh rintangan apa pun di dekat mobil. Sensor menerima pantulan pulsa, dan waktu yang dibutuhkan untuk pantulan dihitung.
Membuat prototipe teknologi semacam itu sebelum benar-benar menerapkannya sebagai produk dalam kehidupan nyata sangat penting, dan untuk itu, sensor seperti Sensor Kedekatan MOD_CH101-03-01 dari InvenSense digunakan. Jarak penginderaannya berkisar antara 300 hingga 1.200 mm dan beroperasi pada voltase maksimum hanya 1,98 V. Antarmuka elektronik modul ini melalui kabel fleksibel datar delapan pin standar dan dilengkapi dengan bidang pandang 45?.
Sensor oksigen Untuk aplikasi otomotif, sensor oksigen mengevaluasi pengukuran kadar gas oksigen dalam sistem pembuangan kendaraan. Dengan membandingkan konsentrasi oksigen di gas buang dan oksigen di udara, sensor ini secara tidak langsung menghitung rasio udara-bahan bakar yang masuk ke mesin. Seperti sensor sebelumnya yang kita lihat, sensor oksigen memberikan level voltase variabel sebagai keluaran yang sebanding dengan level oksigen. Aplikasi sensor oksigen tidak hanya terbatas pada otomotif tetapi juga sangat banyak digunakan dalam aplikasi medis.
Internet hal-hal yang diaktifkan AI
Berkat kemajuan teknologi terkini, kita menyaksikan era baru sensor cerdas . "Sensor pintar" ini berisi sensor dasar bersama dengan mikroprosesor khusus yang memfilter atau memproses data yang dikumpulkan untuk kemudian memberikan sinyal keluaran yang sangat andal. Dengan menggabungkan perangkat lunak berbasis AI dengan sensor ini, kami dapat melakukan edge computing dengan mudah setelah mengumpulkan data sensor secara lokal. Sensor ini mematuhi berbagai standar komunikasi seperti Wi-Fi, Bluetooth, dan ZigBee, sehingga masuk ke AIoT.
Beberapa sensor yang digunakan untuk aplikasi ini adalah:
Sensor gambar adalah perangkat solid-state yang dapat mengubah foton menjadi sinyal listrik untuk menampilkan atau menyimpan gambar optik secara elektronik. Di IoT, ini digunakan untuk pengawasan jarak jauh melalui kamera, dan jika digabungkan dengan AI, kamera ini dapat mendeteksi wajah manusia dan melacaknya selama berada di dalam bingkai kamera.
Contoh yang sangat baik dari salah satu sensor tersebut adalah Sensor Gambar OV04686-H67A dari OmniVision Technologies. Sensor 1/3-inci ini mendukung resolusi 1080p dengan 120 fps dan memberikan kinerja inframerah dan cahaya redup terbaik di kelasnya. OV04686 beroperasi dengan tegangan maksimum 3 V dan mengkonsumsi 163 mA dalam mode aktif dan serendah 1 mA dalam mode siaga.
sensor IMU Sensor IMU mengukur percepatan yang dialami suatu benda akibat gaya inersia atau eksitasi mekanis. Mereka biasanya terdiri dari akselerometer, giroskop, dan terkadang magnetometer. Mereka memberikan indikasi pitch, roll, dan heading dari sistem yang bergerak menggunakan ketiga sensor ini. Sensor IMU banyak digunakan di smartwatch dan smartphone untuk melacak aktivitas kebugaran pengguna dan memanfaatkan IoT untuk menampilkan informasi dan statistik dalam format yang mudah digunakan seperti bagan atau grafik.
Sensor Cerdas AI BHI260AP dari Bosch adalah contoh bagaimana sensor IMU terintegrasi dengan AI. Sensor pintar ini menyertakan mikrokontroler 32-bit yang dapat diprogram bersama dengan IMU enam sumbu, semuanya dalam satu paket. Ini secara otomatis melacak berbagai gerakan kebugaran dan dapat memberikan orientasi relatif dan absolut. Semua ini dimungkinkan karena dukungan platform perangkat lunak AI belajar mandiri untuk pelacakan kebugaran. BHI260AP beroperasi pada tegangan 1,8 V dengan konsumsi daya sangat rendah sebesar 386 ?A.
Sensor kelembaban mendeteksi tingkat kelembaban di lingkungan. Jenis kapasitif, resistif, dan konduktif termal adalah beberapa sensor kelembaban yang lebih umum. Mereka digunakan di mana diperlukan tingkat kelembaban yang terkontrol, seperti untuk peralatan medis, termasuk pemrosesan farmasi. Sistem pemantauan cuaca juga menggunakan sensor ini untuk pemantauan kelembaban jarak jauh melalui IoT atau teknologi lainnya.
Kesimpulan
Karena aplikasi sensor terus berkembang, begitu pula permintaan akan sensor. Satu hal yang perlu diperhatikan adalah kurangnya sensor yang andal akan melumpuhkan sebagian besar industri otomasi. Jadi memproduksi sensor berkualitas tinggi sangatlah penting, dan dengan meningkatnya persaingan di antara produsen, sensor menjadi lebih murah daripada sebelumnya. Pengumpulan data parameter fisik dengan presisi juga akan menjadi faktor penentu sensor yang digunakan dalam otomatisasi. Oleh karena itu, faktor keandalan akan menjadi persyaratan utama untuk sensor, bahkan jika faktor biaya meningkat secara signifikan.
Selain itu, kemajuan teknologi AI akan menuntut kumpulan data akurat yang dihasilkan dari sensor. Data ini akan digunakan untuk melatih model AI untuk masalah klasifikasi dan regresi, sehingga sensor akan menjadi lebih pintar dan lebih akurat di masa mendatang.
sumber : https://www.arrow.com/en/research-and-events/articles/sensor-technologies |
