Sensor dan aktuator merupakan alat penting dalam sistem otomatisasi. Dokumen ini membahas 10 jenis sensor untuk mendeteksi berbagai sinyal seperti gerakan, suhu, jarak, dan tingkat, serta 6 jenis aktuator listrik seperti solenoid valve, motor stepper, dan motor DC untuk mengkonversi sinyal listrik menjadi gerakan mekanik.

1. SENSOR DAN AKTUATOR
A. Sensor
1. Sensor gerak (PIR)
Sensor gerak atau PIR mempunyai dua bagian utama. Bagian yang pertama pemancar
infrared, sedangkan bagian yang kedua yaitu penerima. Bila alat sensor ini ada yang
melewatinyan bagian pemancar akan mengirim tanda atau sinyal ke bagian penerima.
Selanjutnya, penerima akan memberi perintah pada alat lainnya. Misalnya membuka pintu
atau mengeluarkan suara, tergantung system aplikasi yang diterapkan.
Contoh aplikasi :
Pintu yang bisa membuka sendiri secara otomatis Jika ada yang lewat atau masuk maupun
keluar. Alat sensor tersebut melakukan deteksi terhadap suatu gerakan yang disebut Namanya
adalah PIR (Passive Infrared Sensor)
2. RTD (Resistance Temperature Detectors)
Bila RTD berada pada suhu kamar maka beda potensial jembatan adalah 0 Volt.
Keadaan ini disebut keadaan setimbang. Bila suhu RTD berubah maka resistansinya juga
berubahsehingga jembatan tidak dalam kondisi setimbang. Hal ini menyebabkan adanya
bedapotensial antara titik A dan B. Begitu juga yang berlaku pada keluaran penguat
diferensial.

2. Contoh Aplikasi :
Pada proses pengontrolan temperatur di line fuel gas (pipa berbahan bakar gas) ini
diperlukan pengontrolan (pengendalian) temperatur agar suhu yang ada pada pipa tersebut
selalu dalam keadaan stabil sehingga dapat dijadikan bahan bakar kompresor. Uap gas
(vapour) yang dihasilkan dari produk drum akan di panaskan di Heat Exchanger sehingga uap
gas tersebut dapat dijadikan bahan bakar kompressor. Alat yang digunakan untuk mengontrol
temperatur uap gas, merupakan salah satu peralatan atau instrument pabrik. Apabila alat ini
tidak beroperasi maka temperatur yang diinginkan tidak akan tercapai sehingga kompressor
tidak dapat bekerja dan pabrik tidak dapat beroperasi secara normal dan secara otomatis
produksi pabrik pun menjadi berkurang. Untuk itu digunakan instrumen pengukur temperatur
yaitu Resistance Temperature Detector (RTD) yang berperan mengawasi dan mengontrol
temperatur gas. RTD ini bekerja berdasarkan perbandingan perubahan temperatur dengan
besaran tahanan listrik dari logam yang terdapat pada sensor RTD tersebut, dan jenis logam
yang sering digunakan adalah platina (Pt100).
3. Sensor Suhu (Thermokopel)
Jika salah satu pangkal lilitan dipanasi, maka pada kedua ujung penghantar yang lain
akan muncul beda potensial (emf). Thermokopel ditemukan oleh Thomas Johan Seebeck
pada tahun 1820. Tegangan keluaran emf (elektro motive force) thermokopel masih
sangatrendah, hanya beberapa milivolt. Thermokopel bekerja berdasarkan perbedaan
pengukuran. Oleh karena itu jika ukntuk mengukur suhu yang tidak diketahui, terlebih dulu
harus diketahui tegangan Vc pada suhu referensi (reference temperature). Bila thermokopel
digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi makaa akan muncul tegangan sebesar Vh.
Tegangan sesungguhnya adalah selisih antara Vc dan Vh yang disebut net voltage (Vnet).
Contoh Aplikasi :
· Industri besi dan baja
· Pengaman pada alat-alat pemanas
· Untuk termopile sensor radiasi

3. · Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile
4. Sensor Suhu (IC IM35)
Tegangan keluaran rangkaian betaambah 10 mV/0C. Dengan memberikan tegangan
referensi negtif (-Vs) Dengan memberikan tegangan referensi negatif (-Vs) pada rangkaian,
sesor ini mampu bekerja pada rentang suhu -550C – 1500C. Tegangan keluaran dapat diatur
0 V pada suhu 00C dan ketelitian sensor ini adalah ±10C.
Contoh Aplikasi :
Sistem monitoring suhu ruangan pada laboratorium kimia, sistem monitoring suhu rumah
kaca.
5. Sensor Suhu (Thermistor)
Mengubah suhu menjadi resistansi atau hambatan listrik yang berbanding terbalik
dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, semakin kecil resistansinya.
Contoh Aplikasi :
Aplikasi thermistor pada otomotif adalah pada Sensor IAT (Intake Air Temperature)
Sensor ini medeteksi temperatur udara masuk ke engine dengan mengunakan thermistor.

4. 6. Bimetallic Temperature Sensor
Sensor ini mengubah mampu besaran suhu menjadi gerakan. sensor ini terbuat dari dua
buah logam yang disatukan atau direkatkan menjadi satu. Cara kerja dari sensor ini adalah
setiap logam kan mempunyai koefisien muai yang berbeda-beda maka jika dua buah logam
yang memiliki koefisien muai yang bebeda disatukan maka gabungan kedua logam itu akan
melengkung jika dipanasi. Karena sifatnya yang bisa melengkung jika terkena panas maka
bimetal ini sering dipakai sebagai saklar suhu otomatis atau sebagai alat ukur suhu yang
analog.
Contoh Aplikasi :
Salah satu aplikasi dari Bimetallic temperature sensor ini adalah pada setrikaan listrik
pada setrika jika suhu melebihi batas yang telah ditentukan maka setrika akan mati sendiri
dan akan ada bunyi "tik", itu sebenarnya adalah Bimetallic temperature sensor yang sedang
melengkung. Disini bimetal berfungsi sebagai saklar suhu otomatis yang akan memutus
kontak listrik jika suhu setrika melebihi batas yang ditentukan.
7. Sensor Ultrasonic
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor
ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan

5. waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan
dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan
jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya
adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
Contoh Aplikasi :
Sensor ultrasonic banyak digunakan di berbagai perangkat pengukur jarak. sebagai contoh
di dunia robotika sensor ini digunakan sebagai indra utama untuk navigasi robot. sebagai
contoh tipe ultra sonic yang banyak digunakan adalah tipe SRF, dan PING pada perinsipnya
sensor jarak ultra sonic menggunakan prinsip kerja yang sama, yaitu pngirim sinyal dan
penerima sinyal (transmitter and receiver). sensor ini bekerja pada frequency 40 Khz.
8. Sensor Penyandi (Encoder)
Sensor ini adalah saat rangkaian sumber cahaya diberi VCC 5 Volt dan menghasilkan
cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan
5V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 0V. Dimana
tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.
Contoh Aplikasi :
Salah satu aplikasi rotary encoder sebagai sensor posisi digunakan pada Mouse Analog
(Mouse yang menggunakan Bola). Kurang lebih Tiga buah Rangkaian Sensor Posisi
menggunakan Rotary Encoder.

6. 9. Sensor Level (Silo Pilot)
Sensor Level ini akan menurunkan bandulnya dengan timing tertentu kemudian jika
bandul tersebut menyentuh material maka bandul akan naik kembali. Dan Level ketinggian
material bisa diketahui dari Panjang bandul yang diturunkan tersebut. Bisa juga diperintahkan
dari Pusat Kontrol untuk memberikan Command ke Controller jika ingin melakukan
pengukuran material menggunakan SiloPilot ini.
Contoh Aplikasi :
Penggunaan sensor level di pabrik semen biasanya di pasang di bin material, Silo ataupun
untuk mengetahui ketinggian/volume tandon air (water treatment). Silo pilot cocok untuk
pengukuran level di pabrik semen karena selain cukup handal sensor ini juga baik untuk
pengukuran material bulk seperti semen.

7. 10. Sensor Level (Level Switch)
Sensor level switch ini cukup sederhana, sensor ini cuman melakukan pensaklaran biasa,
apabila material semen kontak dengan sensor sehingga switch tertekan maka kita cukup
menghubungkan kaki NO/NC nya dengan tegangan signal baik itu 24 VDC atau 220 VAC,
yang kemudian signal kita dapat teruskan ke controller (PLC/DCS).
Contoh Aplikasi :
Sama seperti sensor silo pilot, penggunaan sensor level switch ini biasa di gunakan di
pabrik semen. tetapi di bandingkan silo pilot, sensor level switch ini masih kalah.

8. B. AKTUATOR
1. Aktuator Listrik
Aktuator elektrik merupakan aktuator yang mempunyai prinsip kerja mengubah sinyal
elektrik menjadi gerakan mekanik. Berikut macam – macam actuator elektrik :
a. Selenoid Valve
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC
maupun DC melalui kumparan /selenoida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang
paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik
ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis.
Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik yang
mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka
koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan plunger pada
bagian dalamnya ketika plunger berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid
valve pneumatic akan keluar udara bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada
umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada
juga yang mempunyai tegangan kerja DC.

9. b. Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa
elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa
yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan
pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.
c. Motor DC
Motor DC meruapakan suatu mesin yang berfuungsi mengubah tenaga listrik arus
searah menjadi gerak atau energy mekanik. Bagian utama motor DC adalah statos dan rotor
dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Bentuk motor paling sederhana
memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet
permanen. Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh
komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada
gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang
berputar di antara medan magnet.
d. Motor Brushless DC
Motor dc tanpa sikat atau disebut Brushless DC Motor. Brushless DC Motor adalah
suatu jenis motor-sinkron. Artinya medan magnet yang dihasilkan oleh stator dan medan
magnet yang dihasilkan oleh rotor berputar di frekuensi yang sama. BLDC motor tidak
mengalami Slip, tidak seperti yang terjadi pada motor induksi biasa. Motor jenis ini
mempunyai permanen magnet pada bagian "rotor" sedangkan elektro-magnet pada bagian
"stator"-nya. Setelah itu, dengan menggunakan sebuah rangkaian sederhana (simpel computer
system), maka kita dapat merubah arus di eletro-magnet ketika bagian "rotor"-nya berputar.
Motor Brushless Direct Current( BLDC) adalah salah satu jenis motor yang cepat populer.
BLDC motor digunakan di dunia industri seperti Permobilan, Atmosphere, Konsumen,
Otomasi Medis, Industri dan Peralatan Instrumentasi. Sesuai dengan namanya, BLDC motor
tidak menggunakan sikat atau Brush untuk pergantian medan magnet(komutasi), tetapi
dilakukan secara elektronis commutated.

10. e. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang
dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur
untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo
merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan
potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat
putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan
perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran
poros motor servo.
f. Motor AC (Alternating Current)
Motor listrik AC adalah sebuah motor yang mengubah arus listrik menjadi energi gerak
maupun mekanik daripada rotor yang ada di dalamnya. Motor listrik AC tidak terpengaruh
kutub positif maupun negatif, dan bersumber tenaga listrik. Berdasarkan sumber dayanya,
motor listrik AC dibedakan menjadi 2, yaitu sumber daya sinkron dan sumber daya induksi.
1. Sumber Daya Sinkron
Gambar 7. Motor AC Sinkron
Motor yang menggunakan sumber daya sinkron, juga bisa disebut sebagai motor serempak.
Disebut motor sinkron karena, putaran motor sama dengan putaran fluk magnet

11. 2. Sumber Daya Induksi
Motor induksi adalah motor yang sumber tegangan AC nya dihubungkan pada stator
bukan pada rotor. Stator adalah bagian dari motor ac yang terdiri dari kumparan (batang
konduktor yang dililiti kawat) yang statis (diam). Ketika ujung kawat stator dihubungkan
dengan sumber tegangan ac, maka arus akan mengalir melalui kumparan stator. Akibatnya
akan timbul medan magnet yang melingkari stator. Medan magnet yang dihasilkan akan
memotong kawat rotor. Rotor adalah bagian dari motor ac yang bergerak (berotasi).
Akibatnya kawat rotor akan timbul arus karena terkena medan magnet stator (hukum
faraday). Arus yang timbul akan menghasilkan medan magnet pada rotor. Putaran Medan
magnet pada rotor akan melawan putaran medan magnet pada stator sehingga kawat rotor
akan berputar. Perbedaan kecepatan putaran medan magnet stator dengan medan magnet
rotor dinamakan “slip”.
g. Relay
Relay merupakan peralatan kontorl elektromagnetik yang dapat mengaktifkan dan mematikan
kontaktor. Relay sendiri meruapak kontaktor elektronik, karena terdapat koil/kumparan yang
akan menggerakan kontak membuka atau menutup biala kumparannya diberi aliran arus
listrik.
2.2 Aktuator Pneumatik
Aktuator pneumatic adalah aktuator yang memanfaatkan udara bertekanan menjadi gerakan
mekanik. Dengan memberikan udara bertekanan pada sisi permukaan piston sesuai dengan
gerak pistonnya. Aktuator pneumatik gerak lurus dibedakan menjadi 2:
1. Silinder Kerja Tunggal
Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka
ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah . Gerakan piston
kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam silinder direncanakan hanya
untuk mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi
pada kondisi tanpa beban.
2. Silinder Kerja Ganda
Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak
mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran

12. masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya,
piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan.
Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) ,
sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi
permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai
posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali masuk, diberikan oleh gaya pada
sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya
terbuka ke atmosfir.
Jika silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam di akhir langkah
untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder.
Aktuator pada Pneumatik Valve
Gambar berikut contoh dari sebuah actuator control valve:
1. Upper Diaphragm Case
2. Lower Diaphragm Case
3. Diaphragm
4. Spring.
5. Yoke
6. Travel Indicator
7. Actuator Stem
8. Signal Air Pressure
Prinsip kerja actuator tekanan sinyal pneumatic yang terakumulasi didalam ruang (diaphragm
dan diaphragm case) menimbulkan gaya yang bekerja melawan pegas sehinga akan
menggerakkan bagian stem untuk bergerak membuka atau menutup body valve. Karena
konstruksinya, body valve akan menjadi terbuka dengan turunnya stem dan ada pula yang
menjadi tertutup dengan turunnya stem.
Actuator Pneumatik Kerja Putar
Actuator pneumatik kerja putar contoh nya adalah motor aliran. Motor aliran hanya dapat
dipakai untuk daya yang kecil. Tetapi jumlah putarannya sangat tinggi. Salah satu contoh
aplikasi pneumatik kerja putar ada lah bor gigi.

13. Karakteristik motor pneumatik:
 Pengaturan kecepatan dan momen putar yang halus
 Dimensinya kecil, dan ringan.
 Aman pada pembebanan lebih
 Tidak peka terhadap debu, air, panas, dingin.
 Tidak akan meledak (aman terhadap ledakan).
 Biaya pemeliharaan yang ringan.
 Arah putaran mudah dikendalikan.
 Daerah kecepatan yang bisa diatur lebar
2.3 Aktuator Hidrolik
Aktuator hidrolik merupakan aktuator yang memanfaatkan aliran fluida/oli bertekanan
menjadi gerakan mekanik. Sama seperti halnya pada sistem Pneumatik, aktuator hidrolik
dapat berupa silinder tapi inputannya hidrolik.
Gambar 15. Aktuator Hidrolik
Kelebihan:
 Fluida hidrolik bisa sebagai pelumas dan pendingin.
 Dengan ukuran kecil dapat menghasilkan gaya/torsi besar
 Mempunyai kecepatan tanggapan yang tinggi
 Dapat dioperasikan pada keadaan yang terputus-putus
 Kebocoran rendah

14.  Fleksibel dalam desain
Kekurangan:
 Daya hidrolika tidak siap tersedia dibanding dengan daya listrik
 Biaya sistem lebih mahal
 Bahaya api dan ledakan ada
 Sistem cenderung kotor
 Mempunyai karakteristik redaman yang rendah