Saklar Otomatis? Yuk Pelajari Sensor Kapasitif!

Ada banyak jenis sensor di dunia elektronika yang telah diciptakan untuk berbagai jenis kebutuhan, salah satunya adalah untuk mengukur jarak. Sensor yang sering digunakan adalah sensor proximity, sensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu sensor proximity kapasitif dan sensor proximity induktif.
 

Pengertian Sensor Kapasitif

Sensor proximity kapasitif atau yang lebih dikenal dengan sensor kapasitif adalah komponen yang memiliki fungsi dalam mendeteksi keberadaan suatu objek tanpa harus kontak fisik. Untuk lebih sederhananya alat ini bisa digambarkan sebagai saklar otomatis dengan objek yang terdeteksi sebagai pemicu ON atau OFF nya. Dalam penggunaannya sensor ini dapat digunakan pada objek metal maupun non-metal.
 

4 Komponen Penyusun Sensor Kapasitif

Empat komponen penting yang menyusun sensor kapasitif, yakni probe kapasitif, potensiometer, osilator dan dan detektor level sinyal

1. Probe kapasitif
Berbentuk pipih seperti piringan. Komponen ini berfungsi untuk memancarkan medan listrik.

2. Osilator
Menghasilkan sinyal yang dipancarkan oleh probe. Ketika tidak ada objek yang mendekati dan terdeteksi oleh sensor maka kondisi frekuensi sinyalnya akan lemah atau normal.

3. Detektor level sinyal
Komponen ini akan mendeteksi perubahan sinyal osilator selanjutnya akan dikeluarkan sebagai output.

4. Potensiometer
Fungsi dari komponen in adalah mengubah tingkat sensitivitas sensor kapasitif dengan caranya dengan memutar potensiometer yang berada di bagian belakang. Ketika diputar ke kiri maka sensitivitas sensor akan berkurang. Sedangkan ketika diputar ke kanan, sensitivitas sensornya akan bertambah.
 

Prinsip Kerja dari Sensor Proximity Kapasitif

Pada dasarnya sensor akan mengukur adanya perubahan medan listrik yang terjadi karena objek yang mendekati area deteksi oleh sensor. Apabila sensor ini mendeteksi sebuah objek, maka kedua belah pelat konduktor yang terdapat didalam sensor tersebut menjadi berubah nilainya besar atau kecilnya dalam range tertentu. Sensor proximity memancarkan medan listrik elektrostatik yang dihasilkan oleh osilator

Ketika objek yang bersifat konduktif maupun non konduktif mendekati area yang terdeteksi oleh sensor akan menghasilkan perubahan pada penguatan amplitudo pada osilator, perubahan penguatan amplitudo ini akan mentrigger output sensor
 

Cara Kerja dari Sensor Kapasitif

Tidak ada tegangan ke beban ketika objek berada di luar jangkauan sensor, namun ketika objek berada di luar jangkauan permukaan pendeteksian sensor kapasitif (>8mm), lampu  LED indikator akan mati dan tidak akan ada tegangan di Vout.
 

Jenis-jenis Sensor Kapasitif

Jenis sensor proximity kapasitif dapat dibagi menjadi 2, yaitu tipe PNP dan NPN,  lalu keduanya pun memiliki dua tipe lagi yaitu Normally Open (N.O) dan Normally Close (N.C).
 

1. Sensor Kapasitif  PNP

Jenis ini menggunakan tipe pengoperasian atau pemasangan beban dengan kondisi aktif berada di high dan mati di low. Di mana beban akan mati ketika diberikan logika low (0) dan hidup jika diberikan logika high (1).

Cara Kerja Sensor Kapasitif PNP:

Ketika sensor kapasitif diberi sumber tegangan V(+) maka arus akan mengalir ke kaki emitter (E) transistor PNP lalu menuju sirkuit pusat. Jika tidak ada output tegangan dari pendeteksi objek sensor kapasitif, maka tidak ada arus yang mengalir pada kaki Basis (B) transistor PNP. Artinya, transistor berada dalam kondisi tidak aktif (OFF), di mana arus tidak mengalir menuju ke kaki Colector (C), sehingga tidak akan ada juga arus yang mengalir menuju tegangan keluaran (Vout).

Ketika pendeteksi objek sensor mengalirkan arus langsung ke kaki Basis (B) transistor PNP maka transistor akan berada pada mode aktif (ON), arus pun akan mengalir menuju Collector (C) lalu lanjut mengalir ke tegangan keluaran (Vout) menuju beban, sehingga beban mendapatkan tegangan.

a. Sensor Kapasitif PNP Normally Open (N.O)
Pada sensor kapasitif PNP N.O, output tegangan saat tidak ada objek yang terdeteksi berlogika Low 0 (0V) atau saklar terputus dalam kondisi mati (OFF) dan berlogika high 1 atau saklar terhubung dalam kondisi hidup (ON) ketika sensor mendeteksi adanya objek yang mendekat.

b. Sensor Kapasitif PNP Normally Close (N.C)
Berbanding kebalik, jika N.O akan (ON) jika benda terdeteksi dan (OFF) jika benda tidak terdeteksi maka pada sensor kapasitif PNP N.C output akan berlogika high 1 atau saklar terhubung akan berada dalam keadaan hidup (ON) ketika tidak ada objek mendekat dan berlogika low 0 ketika ada objek yang terdeteksi dalam keadaan mati (OFF).
 

3. Sensor Kapasitif  NPN

Jenis ini menggunakan tipe pengoperasian atau pemasangan beban dengan pada kondisi aktif Low. Di mana beban akan mati (OFF) ketika diberi logika High (1) dan hidup (ON) jika diberi logika Low (0).

Cara kerja sensor kapasitif NPN:
Ketika sensor kapasitif diberi sumber tegangan V (+), arus akan langsung mengalir ke beban lalu lanjut menuju sirkuit pusat. Jika output pendeteksi objek sensor tidak memberikan arus pada kaki Basis (B) maka transistor tidak akan aktif dan tidak akan ada arus yang mengalir menuju kaki Colector (C) dan Emitor (E), sehingga tidak ada juga arus yang mengalir menuju tegangan keluaran (Vout).

Ketika Basis (B) transistor NPN mendapatkan arus dari output sensor, transistor akan aktif (ON) dan arus akan mengalir menuju Collector (C) yang kemudian mengalir menuju tegangan keluaran (Vout). Arus aliran tersebut terus mengalir hingga menuju beban. Sama halnya dengan sensor kapasitif PNP, jenis NPN juga dapat dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu normally open (NO) dan Normally close (NC):

a. Sensor Kapasitif NPN Normally Open (N.O)
Jika tidak ada objek yang terdeteksi oleh sensor maka tegangan keluaran (Vout) akan berlogika 0 (0V), saklar akan terbuka (Normally Open) dan Indikator(LED) akan menyala(ON). Sebaliknya ketika sensor mendeteksi adanya objek, tegangan keluaran (Vout) akan berlogika 1 dan kondisi saklar akan tertutup (Normally Close) dan Indikator(LED) tidak menyala.

b. Sensor Kapasitif NPN Normally Closed (N.C)
Sebaliknya dari normally open, pada sensor kapasitif NPN Normally close (N.C) tegangan keluaran (Vout) akan berlogika 1 jika tidak ada objek yang terdeteksi oleh sensor dan saklar dalam kondisi tertutup dan Indikator(LED) tidak menyala. Sedangkan ketika ada objek yang terdeteksi oleh sensor, tegangan keluaran (Vout) berubah menjadi logika 0 (0 V), Secara otomatis saklar pun akan terbuka dan Indikator(LED) menyala.
 

Keunggulan dari Sensor Kapasitif

1. Merupakan Teknologi Yang Unik Serta Inovatif
Kabel sensor triaksial serta teknologi pengendali inovatif, sensor ini dapat menghasilkan sistem pengukuran yang cukup akurat. Sistem pengukuran capaNCDT memiliki tingkat presisi dan juga stabilitas yang tinggi sehingga dapat mencapai resolusi kisaran sub mikrometer.

2. Sensor Custom & OEM High Volume
Sensor ini dapat disesuaikan dengan sistem pengukuran khusus dari penggunanya seperti desain, kalibrasi target, panjang kabel, rentang pengukuran yang dimodifikasi atau sensor dengan controller terintegrasi.

3. Kompatibilitas Penuh Seperti  Pertukaran Sensor & Controller Tanpa Kalibrasi
Sensor, kabel dan kontroler capaNCDT dapat diganti secara cepat dan mudah. Karena teknologi inovatifnya, maka kalibrasi dan linearitasnya dapat tambahan yang tidak diperlukan. Komponen capaNCDT dapat diganti secara sederhana sesuai dengan range pengukuran yang berbeda dan dapat dilakukan dalam jangka waktu singkat. Micro-Epsilon menawarkan variasi kombinasi terbesar di seluruh dunia dalam pengukuran perpindahan kapasitif.

4. Teknologi Pengontrol Modern dan User-Friendly
Controller capaNCDT dilengkapi dengan berbagai macam seperti interface analog, Ethernet dan EtherCAT. Sistem pengukuran kapasitif dapat disesuaikan secara mudah dengan menggunakan sistem web yang ditampilkan melalui browser. Pengontrol terhubung ke PC melalui interface Ethernet kemudian pengaturan, filter dan fungsi aritmatika yang terdapat didalam pengontrol akan disimpan secara langsung di controller.
 

Kekurangan dari Sensor Kapasitif

1. Impedansi Pengeluaran Tinggi, Kapasitas Muat Mang Buruk
Terlepas dari jenis sensor kapasitif, kapasitansi sangat kecil, umumnya puluhan hingga ratusan piko farad (pF), sehingga impedansi output dari sensor kapasitif sangat tinggi. Karena impedansi output tinggi, daya output kecil, kapasitas beban buruk, dan rentan terhadap gangguan eksternal, yang dapat menyebabkan ketidakstabilan. Dalam kasus yang parah, mungkin tidak berhasil.

2. Kapasitansi Parasit Memiliki Dampak Yang Cukup Besar
Adanya kapasitansi parasit tidak hanya mengurangi sensitivitas pengukuran, tetapi juga menyebabkan output yang non-linear. Karena kapasitansi parasit dapat berubah secara acak menyebabkan sensor dalam kondisi kerja yang tidak stabil. Nantinya akan mempengaruhi akurasi pengukuran.


IDMETAFORA Menawarkan Enterprise resource planning (ERP) adalah aplikasi bisnis yang terintegrasi. Aplikasi ERP membantu proses operasional bisnis yang luas dan mendalam, seperti yang ditemukan dalam proses pembelian, pengelolaan gudang, penjualan, keuangan, SDM, distribusi, manufaktur, layanan, dan rantai pasokan.
Hubungi kami di : 0896 6423 0232 atau 0813 9399 3723.
Jl. Damai No.36, Sleman, Yogyakarta.