Pengertian Sensor Proximity (Sensor Jarak), Fungsi Dan Jenis Sensor Proximity

Pengertian Proximity Sensor (Sensor Jarak) – Proximity sensor (sensor proksimitas) atau yang biasa dikenal sebagai sensor jarak merupakan sensor elektronika yang mampu mendeteksi keberadaan objek di sekitarnya tanpa adanya sentuhan fisik. Dapat juga dikatakan bahwa sensor proximity adalah suatu perangkat yang dapat mengubah informasi tentang gerakan atau keberadaan objek menjadi sinyal listrik.

Proximity Sensor tidak menggunakan bagian-bagian yang bergerak atau bagian mekanik untuk mendeteksi keberadaan objek disekitarnya, melainkan menggunakan medan elektromagnetik ataupun sinar radiasi elektromagnetik untuk mengetahui apakah ada objek tertentu disekitarnya. Jarak maksimum yang dapat dideteksi oleh sensor ini disebut dengan “nomimal range” atau “kisaran nominal”. Beberapa Proximity Sensor juga dilengkapi fitur pengaturan nominal range dan pelaporan jarak objek yang dideteksi.

Proximity Sensor atau Sensor Jarak ini adalah perangkat yang sangat berguna apabila digunakan di tempat yang berbahaya. Namun seiring dengan perkembangan teknologi, Proximity Sensor ini telah banyak digunakan untuk  mempermudah pekerjaan manusia. Bahkan, Sensor Jarak ini sudah diaplikasikan pada hampir semua jenis ponsel pintar (smartphone) zaman ini.

Sensor Proximity ini umumnya digunakan untuk mendeteksi keberadaan, kedekatan, posisi dan penghitungan pada mesin otomatis dan sistem manufaktur. Mesin-mesin yang menggunakan Sensor Proksimitas ini diantaranya adalah mesin kemasan, mesin produksi, mesin percetakan, mesin pencetakan plastik, mesin pengerjaan logam, mesin pengolahan makanan dan masih banyak lagi.

Baca juga : Pengertian Sensor Sentuh dan Macam-macam Sensor Sentuh

Jenis-jenis Proximity Sensor (Sensor Jarak)

Sensor Proximity dapat diklasifikasikan menjadi 4 jenis, yaitu Inductive Proximity Sensor, Capacitive Proximity Sensor, Ultrasonic Proximity Sensor dan Photoelectric Sensor. Berikut adalah penjelasan singkat tentang keempat jenis Proximity Sensor ini.

1. Inductive Proximity Sensor (Sensor Jarak Induktif)

Sensor induktif yang dikenal juga sebagai sensor arus eddy adalah sensor nonkontak yang digunakan untuk pengukuran yang presisi dari posisi target berbahan konduktif. Sensor ini beradaptasi dengan baik pada lingkungan yang tidak bersahabat di mana oli, cairan pendingin, atau cairan lain mungkin muncul di celah.

Sensor induktif sensitif terhadap jenis bahan target. Tembaga, baja, aluminium dan logam lainnya bereaksi berbeda terhadap sensor, sehingga untuk kinerja optimal sensor harus dikalibrasi ke bahan target yang ingin diukur.

Sensor induktif dikenal sebagai sensor dengan resolusi nanometer, memiliki respon frekuensi 80 kHz atau lebih tinggi, dan tidak terpengaruh terhadap kontaminan di area pengukuran. Sensor ini biasanya memiliki rentang pengukuran 0,5 mm hingga 15 mm meskipun dalam beberapa aplikasi, rentang yang jauh lebih kecil dan lebih besar dapat dicapai oleh sensor. Medan magnet sensor induktif menciptakan arus listrik di dalam bahan target, sehingga target yang diukur memiliki persyaratan ketebalan minimum.

Dengan melewatkan arus bolak-balik melalui kumparan di ujung probe, sensor induktif menghasilkan medan elektromagnetik bolak-balik di sekitar ujung probe. Ketika medan bolak-balik ini mendeteksi target, arus listrik kecil diinduksi dalam bahan target (arus eddy). Arus listrik ini, kemudian akan menghasilkan medan elektromagnetnya sendiri.

Medan kecil ini bereaksi dengan medan probe sedemikian rupa sehingga elektronik driver dapat mengukurnya. Semakin dekat probe ke target, semakin banyak arus eddy yang bereaksi dengan bidang probe, sehingga semakin besar keluaran dari driver.

Sensor induktif dipengaruhi oleh tiga hal: ukuran kumparan probe dan target, jarak antara keduanya, dan bahan target. Untuk pengukuran perpindahan, sensor dikalibrasi untuk bahan target dan ukuran probe tetap konstan, menyisakan celah target/probe sebagai satu-satunya variabel. Karena kepekaannya terhadap perubahan material, teknologi arus eddy juga digunakan untuk mendeteksi cacat, retak, jahitan las, dan lubang pada material konduktif.

Baca juga : Pengertian Sensor Akselerometer (Accelerometer Sensor)

2. Capacitive Proximity Sensor (Sensor Jarak Kapasitif)

Sensor kapasitif adalah sensor nonkontak yang digunakan untuk pengukuran yang presisi pada posisi, ketebalan, ataupun kepadatan dari sebuah target dengan bahan konduktif maupun nonkonduktif. Ketika digunakan pada target konduktif, maka sensor tidak akan terpengaruh oleh pengubahan bahan dari target. Semua bahan konduktor akan terlihat sama pada sensor kapasitif. Sensor kapasitif dapat merasakan permukaan dari target konduktif, sehingga ketebalan material tidak menjadi masalah. Bahkan, plat tipis pun dapat dijadikan target yang baik.

Sensor kapasitif diterapkan secara luas pada semikonduktor, disk drive, dan industri manufaktur yang membutuhkan presisi, di mana akurasi dan respon dari frekuensi yang tinggi merupakan faktor penting. Selain itu, sensor kapasitif juga dapat digunakan untuk target berbahan nonkonduktor, yang terkenal ada pada industri pengemasan yang biasanya digunakan untuk mendeteksi label, memantau ketebalan lapisan, dan mendeteksi ketebalan cat, kertas, dan film.

Sensor kapasitif dikenal sebagai sensor dengan resolusi nanometer, memiliki respon frekuensi 20 kHz atau lebih tinggi, dan stabilitas suhu. Sensor ini biasanya memiliki rentang pengukuran 10 m hingga 10 mm, meskipun dalam beberapa aplikasi rentang yang digunakan bisa jauh lebih kecil ataupun lebih besar dari nilai tersebut.

Sensor kapasitif sensitif terhadap material yang terdapat di celah antara sensor dan target. Oleh karena itu, sensor kapasitif tidak akan berfungsi dengan baik di lingkungan yang kotor dari penyemprotan cairan, debu, atau serpihan logam. Umumnya, di antara celah tersebut hanya ada udara. Sensor kapasitif dapat bekerja dengan baik dalam ruang hampa, tetapi sensor harus dirancang dengan benar untuk kekhasan lingkungan hampa udara untuk mencegah probe mengganggu ruang hampa.

Ketika digunakan untuk mendeteksi target berbahan konduktif, sensor kapasitif biasanya sudah dikalibrasi dari pabrik. Sedangkan penggunaan sensor kapasitif untuk bahan nonkonduktif memerlukan eksperimen untuk menentukan sensitivitas sensor terhadap bahan dan kesesuaian teknologi untuk pengukuran.

Sensor kapasitif menggunakan prinsip kapasitansi. Kapasitansi adalah sifat listrik yang ada antara dua konduktor yang dipisahkan oleh nonkonduktor. Model paling sederhana dari ini adalah dua pelat logam dengan celah udara di antara keduanya.

Saat menggunakan sensor kapasitif, sensornya adalah salah satu pelat logam dan targetnya adalah pelat yang lain. Sensor kapasitif mengukur perubahan kapasitansi antara sensor dan target dengan menciptakan medan listrik bolak-balik antara sensor dan target, dan memantau perubahan medan listrik yang dihasilkan.

Baca juga : Pengertian Sensor Suhu dan Cara Kerja Sensor Suhu

3. Ultrasonic Proximity Sensor (Sensor Jarak Ultrasonik)

Sensor ultrasonik memberikan penginderaan adanya suatu objek secara nonkontak dan pelacakan jarak dari suatu objek yang diukur. Sensor jenis ini sangat berguna pada kondisi-kondisi tertentu di mana teknologi penginderaan yang lain mengalami kesulitan, misalnya objek target yang bening atau mengkilap, adanya udara berkabut atau partikel pengganggu, dan lingkungan dengan percikan cairan. Sensor ultrasonik juga sering digunakan ketika jarak penginderaan yang lebih jauh diperlukan.

Apabila terdapat kebisingan dari pabrik, tidak akan mempengaruhi operasi dari sensor ultrasonik, karena frekuensi operasinya jauh di atas frekuensi suara lingkungan. Dan karena menggunakan teknologi suara, maka akurasi dari sensor tidak akan terlalu banyak terpengaruh oleh tekanan udara, kelembapan, asap, debu, uap dan partikel udara lainnya.

Sensor ultrasonik bekerja dengan menarik transduser akustik dengan pulsa tegangan, ini akan menyebabkan transduser bergetar secara ultrasonik. Osilasi ini kemudian diarahkan pada target, dengan mengukur waktu gema kembali ke transduser, maka jarak ke target dapat dihitung. Sensor ultrasonik umumnya memberikan akurasi 1 mm pada jarak mulai dari 100 mm hingga 6.000 mm (lebih dari 19 kaki).

Sensor ultrasonik sering digunakan untuk kontrol tingkat pengisian untuk padatan dan cairan dalam industri makanan dan minuman, kimia dan plastik. Sensor ini dapat mendeteksi keberadaan bagian kaca dan membuat sistem peringatan sederhana namun sangat efektif untuk mencegah kerusakan di gudang saat forklift atau pada kendaraan yang berada pada kondisi akan terjadi tabrakan.

4. Photoelectric Proximity Sensor (Sensor Jarak Fotolistrik)

Sensor fotolistrik merespon keberadaan semua jenis objek, baik itu besar atau kecil, transparan atau buram, mengkilap atau kusam, statis ataupun bergerak. Sensor ini dapat merasakan target dari jarak beberapa milimeter hingga mencapai 100 meter. Sensor fotolistrik menggunakan unit emitter untuk menghasilkan seberkas cahaya yang dideteksi oleh penerima. Ketika berkas cahaya rusak, kehadiran  target akan terdeteksi.

Sumber cahaya emitter adalah LED yang termodulasi dan tahan terhadap getaran. Sinar ini, yang berupa inframerah, akan terlihat merah atau hijau, diaktifkan pada arus tinggi untuk interval waktu yang singkat sehingga menghasilkan pulsa energi tinggi untuk memberikan jarak pemindaian yang panjang. Sensor ini memiliki konsumsi daya yang rendah.

Bagian penerima sensor berisi fototransistor yang menghasilkan sinyal ketika cahaya terpancar di atasnya. Fototransistor digunakan karena memiliki kecocokan spektral terbaik dengan LED, respon yang cepat, dan suhu yang stabil.

Dengan mengatur sirkuit penerima untuk merespon pita sempit di sekitar frekuensi LED, cahaya sekitar yang sangat tinggi dan kebisingan dapat sekitar dapat diatasi. Selain itu, mengatur bagian penerima sensor untuk merespon hanya pada fase tertentu dari pancaran pulsa dapat lebih meningkatkan tingkat sensitivitas sensor.

Ketersediaan berbagai kabel serat optik dengan elemen penginderaan memungkinkan sensor fotolistrik untuk digunakan di banyak aplikasi di mana ruang terbatas atau di mana ada lingkungan berbahaya. Sensor ini juga mampu mendeteksi objek yang bergerak dengan kecepatan tinggi dengan kemampuan deteksi hingga 8 kHz jika perlukan.

Fungsi Proximity Sensor pada Smartphone

Seperti yang disebutkan diatas, Proximity Sensor yang biasanya disingkat dengan P-Sensor adalah perlengkapan wajib yang telah digunakan oleh sebagian produsen ponsel pintar atau smartphone saat ini. Pada saat pengguna smartphone melakukan panggilan telepon atau menerima telepon, smartphone akan didekatkan ke telinga.

Proximity Sensor akan mendeteksi adanya objek yang mendekatinya dan memberikan sinyal untuk mematikan fungsi layar sentuh sehingga layar sentuh tidak akan melakukan respon apapun apabila tersentuh telinga ataupun anggota tubuh lainnya.

Namun ketika panggilan atau penerimaan telepon selesai dan Smartphone menjauh dari telinga, sensor proximity akan mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan kembali fungsi layar sentuh. Dengan demikian, fungsi layar sentuh akan aktif kembali dan layarnya pun akan hidup kembali.

Kelebihan Dan Kekurangan Sensor Proximity (Sensor Jarak)

Sensor dan perangkat pengukuran nonkontak yang memantau target tanpa kontak fisik akan memberikan beberapa keunggulan dibandingkan sensor dengan kontak. Keunggulannya antara lain,

• Sensor nonkontak mampu memberikan respon dinamis yang lebih tinggi terhadap target yang bergerak.
• Memiliki resolusi pengukuran yang lebih tinggi, dan kemampuan untuk mengukur bagian kecil target yang rapuh.
• Sensor nonkontak juga hampir terbebas dari kesalahan histeresis, yaitu kesalahan yang terjadi pada sensor kontak pada titik-titik tertentu di mana target berubah arah.
• Pada sensor nonkontak, tidak ada risiko untuk merusak bagian rapuh yang diakibatkan karena kontak dengan probe pengukuran, dan bagian-bagian tersebut dapat diukur dengan proses dinamis yang tinggi dan lingkungan yang sesuai dengan standar manufaktur.

Sensor proximity juga memiliki beberapa kekurangan yang harus diperhatikan, yaitu

• Tidak seperti sensor kontak, yang mengandalkan kontak fisik, sensor proximity dipengaruhi oleh suhu lingkungan, target di sekitarnya, dan keberadaan sensor lainnya.
• Pada beberapa sensor proximity, ada dua sensor wire yang digunakan, yakni untuk saluran listrik dan saluran sinyal. Hati-hati, jika hanya kabel listrik yang tersambung, elemen internalnya dapat rusak.