Pengenalan kepada fungsi Sensor ( Penderia )

Sensor / Penderia

Terdapat beratus-ratus jenis sensor yang digunakan dalam pelbagai lapangan dan operasi. Antara jenama-jenama sensor yang pernah saya jumpa ialah seperti OMRON, ALLEN BRADLEY, FESTO, FAIRCHILD, SUNX,SMC, SIEMENS,FARNEL, KEYENCE, ROCKWELL, TELEMECHANIQUE, YAMATAKE-HONEYWELL dan banyak lagi.

Walau bagaimanapun, nota ini di buat hanya berdasarkan kepada pengalaman saya selama berbelas tahun di industri yang banyak menggunakan sistem automasi dalam operasi sehariannya. Selain daripada itu, saya akan gunakan dwi-bahasa untuk nota ini dengan bahasa inggeris saya kekalkan untuk istilah-istilah tertentu, contohnya ‘sensor’ (bahasa melayunya : penderia). Ok, here we go….

Sensor adalah sejenis peranti yang bertindak-balas terhadap perubahan dan memberikan satu keluaran yang boleh digunakan untuk mendapatkan maklumat/bacaan tentang sesuatu perubahan itu. Selain daripada itu, keluaran daripada sensor juga ada yang berbentuk isyarat (elektrik) yang boleh digunakan sebagai maklumat masukan kepada pengawal/pemproses ataupun digunakan terus untuk sesuatu tindakan oleh litar penerima.

Contoh 1 : Mendapatkan bacaan/data : Termometer Merkuri

Juga adalah sejenis sensor di mana merkuri bertindak-balas kepada perubahan suhu. Pengembangan dan penguncupan merkuri di dalam tiub memberikan bacaan suhu yang dapat di lihat secara visual.

Contoh 2 : Masukkan(input) kepada litar pengawal ringkas - Float Sensor

Saya ingin mengambil satu contoh litar pengawal ringkas yang menerima maklumat daripada ‘Float sensor’ dan terus mengeluarkan amaran tentang paras air yang terlalu tinggi. Di dalam kes ini, float sensor diletakkan di bahagian drain out pipe sebuah mesin yang menggunakan air sebagai penyejuk di dalam prosesnya. Untuk mengesan jika drain out pipe tersumbat,sebuah float sensor telah diletakkan didalamnya. Apabila drain out pipe tersumbat, air tidak dapat mengalir keluar dengan cekap dan paras air didalamnya akan naik. Disinilah fungsi float sensor iaitu mengesan kenaikan paras air yang tidak sepatutnya berlaku.

Gambar float sensor dua wayar di atas adalah jenis yang biasa digunakan. Berfungsi sama seperti magnetic switch, bahagian pelampung ( berwarna putih ) akan timbul mengikut paras air. Pelampung akan mempunyai magnet kecil di mana medan magnet itu akan menyebabkan litar tertutup apabila pelampung berada pada kedudukan atas.

Saya katakan litar pengawal ringkas di sini ialah kerana apabila float sensor mengesan paras air melebihi tahap sepatutnya, sebuah buzzer amaran akan terus dibunyikan,tanpa tindakan susulan yang lain oleh mesin. Lihat ladder diagram di bawah di mana sebuah relay digunakan sebagai isolator kerana buzzer yang digunakan dikuasakan dengan arus ulang alik.

Selain daripada itu, fungsi yang lebih lanjut boleh juga dilaksanakan seperti contohnya memberhentikan operasi mesin secara automatic di mana relay boleh digunakan untuk memutuskan bekalan atau menghidupkan fungsi brek bagi memberhentikan bahagian mesin yang bergerak.

Contoh 3: Masukkan (input) kepada litar pengawal kompleks (PLC, micro-controller dll) : Displacement sensor

Istilah displacement sensor sebenarnya merujuk kepada fungsi sesebuah sensor itu dan bukan jenis sensor. Jenis sensor yang digunakan untuk fungsi ini boleh jadi jenis seperti optical-fork sensor ( optical-through beam sensor), optical-reflective sensor, metal detector, proximity sensor, pressure sensor dan sebagainya mengikut kesesuaian fungsi pada sesebuah mesin. Sebelum kita pergi kepada penerangan yg lebih lanjut untuk setiap jenis sensor yang telah disebut,kita lihat dulu bagaimana fungsi sensor yang dinamakan displacement sensor menjadi masukkan kepada litar pengawal untuk fungsi yang lebih kompleks.

Displacement sensor berfungsi mengesan perubahan mekanikal sesuatu bahagian sama ada bahagian itu hadir atau tidak pada tempat yang telah ditentukan.

Contoh A : Modul Pemilih ( selector module )

Sebuah mesin menghasilkan produk sama saiz tetapi berlainan material iaitu plastic dan logam. Produk yang dihasilkan digerakkan diatas sebuah conveyor untuk diasingkan mengikut jenis material oleh Modul Pemilih. Di modul pemilih, sebuah sensor jenis metal detector digunakan untuk mengenalpasti produk yang diperbuat daripada logam. Apabila sensor mengesan produk yang diperbuat daripada logam, serta merta produk itu akan di tolak ke dalam suatu bekas khas. Jika sensor tidak mengesan kehadiran logam, produk tersebut terus berlalu dan masuk ke dalam bekas lain.

Gambarajah di bawah menunjukkan sambungan litar untuk kawalan seperti yang dihuraikan di atas ;

Turutan fungsinya adalah seperti berikut ;

1.Sensor mengesan produk logam dan menghantar isyarat ke litar pengawal melalui Input Interface.

2.CPU memproses maklumat isyarat yang di terima dan membandingkan dengan arahan software/program yang di simpan di dalam memori.

3. Tindakan seperti yang telah dprogramkan ialah untuk menolak produk logam tersebut maka CPU pun mengeluarkan arahan untuk isyarat keluaran ( output ) dikeluarkan melalui Output Interface untuk menghidupkan solenoid valve yang akan memandu silinder pneumatic menolak produk logam.

Contoh B : Kawalan Posisi ( Position Control )

Position Control ialah satu proses di mana sebuah mesin dapat mengetahui tentang kedudukan bahagian-bahagian mesin itu sendiri dan membuat pergerakkan pada kadar yang ditentukan oleh program.  Fungsi inilah yang membawa kepada teknologi robotic.  Lebih dekat kepada robotic ialah suatu system yang dikenali sebagai ‘Servo’ dimana kawalan posisi melibatkan system computer dan pemproses maklumat, sensory feedback dan output command. Saya akan menyentuh tentang position control jenis ini nanti.

Baiklah, menggunakan kembali fungsi modul pemilih, untuk sebuah mesin seperti di atas bekerja dengan lebih cekap tanpa kesilapan yang boleh merosakkan mesin, beberapa syarat perlu dipenuhi semasa proses menolak produk logam oleh silinder pneumatic ;

Pertama : semasa silinder hendak menolak produk logam, conveyer mestilah berhenti.

Kedua : conveyer hanya akan bergerak jika pusher silinder pneumatic berada pada posisi backward.

Untuk kedua-dua syarat di atas sahaja, sebuah lagi sensor perlu di tambah iaitu sensor yang boleh mengesan kedudukan pusher silinder pneumatic. Selain daripada itu, program mestilah juga mempunyai arahan untuk menjalankan dan memberhentikan motor conveyer.  Lihat tambahan pada litar seperti di bawah.

Setakat ini diharapkan pembaca sudah boleh memahami fungsi sensor dan litar kawalan serta bagaimana aplikasinya yang sangat penting dan sangat meluas di dalam bidang automasi. Boleh dikatakan yang sensor adalah peranti utama yang  mesti ada pada sesuatu mesin selepas ‘suis’.

Lanjutan daripada topic ini di post yang lain, saya akan menerangkan jenis-jenis sensor yang kerap kali digunakan pada mesin-mesin automasi , fungsinya dan aplikasinya satu persatu mengikut senarai di bawah ;

1.       Roller microswitch

2.       Optical reflective sensor

3.       Optical fork sensor / Optical through beam sensor

4.       Metal detector

5.       Capasitive sensor

6.       Thermocouple